用于盛放放射性物品的容器以及這種容器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于盛放放射性物品的容器，所述容器包括容器底部、容器周壁和容器蓋，所述容器包圍用于盛放放射性物品的內(nèi)腔，在容器蓋和所述物品之間設(shè)置至少一個能塑性變形的層。所述能塑性變形的層構(gòu)造成，使得所述物品的至少大部分撞擊力能夠均勻地分配到所述能塑性變形的層的至少大部分面積上。
【專利說明】
用于盛放放射性物品的容器以及這種容器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于盛放放射性物品的容器，所述容器包括容器底部、容器周壁和容器蓋。容器包圍用于盛放放射性物品的內(nèi)腔。
【背景技術(shù)】
[0002]這種容器在原理上是由實踐已知的。這里，在極端的情況下，容器蓋在容器周壁上的連接構(gòu)成相對的薄弱部位，因為這種連接通常應(yīng)設(shè)計成可逆的。可逆的連接例如是指螺紋連接。由于容器使用非常持久的特性，容器必須針對所有不同的極端狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計。其中例如也包括極端的顛簸狀態(tài)，如從數(shù)米的高處跌落。在這樣跌落時，容器的勢能轉(zhuǎn)化成變形能，此時，由于容器壁具有實心結(jié)構(gòu)，螺紋件受到最大的載荷。如果超過了螺紋件的拉伸極限，則螺紋件發(fā)生塑性變形。這種塑性變形在極端情況下可能導(dǎo)致容器出現(xiàn)不密封性。
[0003]由實踐中還已知，對于具有燃燒元件的容器，在容器內(nèi)部設(shè)置能塑性變形的撞擊緩沖器。所述撞擊緩沖器成形為空心圓柱形并且由鋁制成。在從數(shù)米的高處以容器蓋水平著地掉落(頂蓋平落)時，燃燒元件撞擊到空心圓柱形的撞擊緩沖器上，由此所述撞擊緩沖器手風(fēng)琴式地塑性變形。撞擊緩沖器的塑性變形吸收了很大一部分勢能，從而螺紋件中的應(yīng)力至少減小到這樣的程度，使得在螺紋件上不會出現(xiàn)塑性變形。但由實踐已知的現(xiàn)有技術(shù)的空心圓柱形的撞擊緩沖器通過其他螺紋連接固定在容器蓋的內(nèi)側(cè)上。因此需要在容器蓋的內(nèi)側(cè)上設(shè)置螺紋孔，由此會犧牲容器蓋的穩(wěn)定性。此外，空心圓柱形的撞擊緩沖器的制造以及其在容器蓋內(nèi)側(cè)上固定需要付出確定的耗費(fèi)。最后，燃燒元件形式的物品必須通過撞擊緩沖器上的導(dǎo)向頭引導(dǎo)，由此確保，所述物品不會例如在撞擊緩沖器上滑動經(jīng)過并由此不受緩沖地撞擊到容器蓋上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]與此相對，本發(fā)明的目的是，給出一種開頭所述類型的容器，其中，可以避免前面給出的缺點。本發(fā)明的目的特別在于，進(jìn)一步降低撞擊緩沖器的制造和安裝中出現(xiàn)的耗費(fèi)。
[0005]為了解決所述技術(shù)問題，本發(fā)明教導(dǎo)了一種用于盛放放射性物品的容器，所述容器包括容器底部、容器周壁和容器蓋，所述容器包圍用于盛放放射性物品的內(nèi)腔，在容器蓋和所述物品之間設(shè)置至少一個能塑性變形的層，所述能塑性變形的層構(gòu)造成，使得所述物品的至少大部分撞擊力能夠均勻地分配到所述能塑性變形的層的至少大部分面積上。
[0006]作為放射性物品包括例如球塊、切碎的廢鋼和實心元件。放射性物品也可以具有至少一個桶或多個桶。除了放射性物品，所述容器中也可能特別是存在水。因此所述用于盛放放射性物品的容器適于流體密封地相對于周圍環(huán)境隔絕所述物品。此外，所述容器適于通過具有相應(yīng)厚度的金屬容器壁實現(xiàn)充分的放射性屏蔽。容器底部和/或容器蓋可逆或不可逆地與容器周壁連接。例如螺紋連接就構(gòu)成可逆的連接。例如焊接連接構(gòu)成不可逆的連接。容器底部優(yōu)選不可逆地與容器周壁連接。有利的是，容器蓋可逆地與容器周壁連接。
[0007]絕大多數(shù)固體物體都在一定程度上既可以彈性變形也可以塑性變形。表述“塑性變形”在本發(fā)明的范圍內(nèi)因此是指，相應(yīng)的物體能主要進(jìn)行塑性變形的。這其中特別是包括由各種不同材料制成的各種不同類型的空腔結(jié)構(gòu)。空腔可以具有規(guī)則的幾何形狀，如蜂窩結(jié)構(gòu)。但空腔也可以構(gòu)造成氣泡的形式，從而所述能塑性變形的元件此時是固化的泡沫。
[0008]術(shù)語“層”既可以表示面式連貫的元件，也可以表示多個在一定面積上分布的元件。能塑性變形的層因此可以具有完全不同的面形狀。能塑性變形的層例如可以是圓形或正方形，或者是多個彼此同心設(shè)置的環(huán)。所述層可以設(shè)計成棋盤的形式或者可以設(shè)計成多個點的形式。也可以采用不同面形狀的組合。
[0009]為了能夠使撞擊力均勻地分布，所述層必須構(gòu)造成連貫的或者所述層的各個元件必須構(gòu)造成大致具有相同的厚度。由此確保了，物品的撞擊力不會點狀地過強(qiáng)地傳遞到一個或多個突出的層區(qū)域上。特別是在能塑性變形的層區(qū)域之間或在所述層區(qū)域周圍不允許這樣設(shè)置固體物體，使得撞擊力整體或部分地傳遞到容器蓋上并由此越過能塑性變形的層。所述能塑性變形的層特別是構(gòu)造成，使得能夠在所述能塑性變形的層上例如放置板件，所述板件可以使所物品的至少大部分的撞擊力均勻地分配的至少大部分面積上。表述“大部分”是指優(yōu)選50%、更為優(yōu)選是75%并且特別優(yōu)選是100%。通過能塑性變形的層的這種設(shè)計方案實現(xiàn)了，撞擊的動能可以在特別大的面上分布，由此能塑性變形的層可以相應(yīng)地設(shè)計得較薄。
[0010]在本發(fā)明的范圍內(nèi)的是，能塑性變形的層沿垂直方向具有5至50J/cm3、優(yōu)選15至40J/cm3并且特別優(yōu)選20至30J/cm3的比吸能。比吸能是能塑性變形的層重要的與體積無關(guān)的量。比吸能越小，能塑性變形的層就必須越厚，由此才能在能塑性變形的層中吸收相應(yīng)多的動能。但比吸能不能任意地高，因為否則螺紋件中的應(yīng)力可能變得過大，以至于在螺紋件中也出現(xiàn)塑性變形。所給出的比吸能范圍基本上與容器和物品的構(gòu)型無關(guān)，從而所述比吸能構(gòu)成關(guān)于能塑性變形的層的特性的基本信息。比吸能主要可以通過平均的空腔體積或通過相應(yīng)的材料來調(diào)整?？涨惑w積越大，為了實現(xiàn)確定的希望的比吸能，相應(yīng)材料系統(tǒng)必須越硬，反之亦然。
[0011]在本發(fā)明的范圍內(nèi)，能塑性變形的層是能各向同性地變形。這里術(shù)語“各向同性”是指，能塑性變形的層在所有空間方向上能大致等同地塑性變形。各向同性的能塑性變形的材料一個例子是固化泡沫。具有規(guī)則的幾何尺寸的空腔結(jié)構(gòu)如例如蜂窩腔體相反通常不能各向同性地變形。
[0012]能塑性變形的層優(yōu)選是金屬泡沫。金屬泡沫有利地是閉孔的。在本發(fā)明的范圍內(nèi)的是，能塑性變形的層具有鋁，根據(jù)一個特別優(yōu)選的實施形式，能塑性變形的層由鋁泡沫組成或者主要由鋁泡沫組成。所述鋁泡沫適宜地按重量至少90%、優(yōu)選按重量至少95%并且特別優(yōu)選按重量至少97%由鋁組成。能塑性變形的層優(yōu)選是AlMgSi混合物。能塑性變形的層更為優(yōu)選地具有發(fā)泡劑的殘余。能塑性變形的層非常優(yōu)選地包含鈦殘余物。
[0013]優(yōu)選的是，能塑性變形的層是包封的和/或帶涂層的。能塑性變形的層優(yōu)選是包封且閉孔的。這種包封使得對于閉孔的金屬泡沫的情況能夠抑制微裂縫的出現(xiàn)，由此金屬泡沫可以在很長的時間上具有恒定良好的變形特性。
[OOM]在本發(fā)明的范圍內(nèi)的是，所述能塑性變形的層具有30至200mm、優(yōu)選40至150mm并且特別優(yōu)選50至10mm的厚度。能塑性變形的層的密度優(yōu)選為0.1至2g/cm3、更為優(yōu)選地為
0.2至1.3g/cm3并且特別優(yōu)選地為0.5至0.9g/cm3。適宜的是，能塑性變形的層構(gòu)造成圓形或環(huán)形的。所述能塑性變形的層有利地直接固定在容器蓋的內(nèi)側(cè)上。表述“直接”是指，特別是沒有容納部包圍能塑性變形的層和設(shè)置在能塑性變形的層和容器蓋之間。
[0015]根據(jù)一個實施形式，所述能塑性變形的層材料鎖合地與容器蓋連接。能塑性變形的層優(yōu)選粘結(jié)或焊接在容器蓋上并且特別優(yōu)選地能塑性變形的層在發(fā)泡時一體成型在容器蓋上。根據(jù)另一個實施形式，能塑性變形的層借助于螺紋件固定在容器蓋上。
[0016]本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實施形式的特征在于，在容器蓋和能塑性變形的層之間嵌入鉛屏蔽蓋。這里在本發(fā)明范圍內(nèi)的是，鉛屏蔽蓋通過面式的保持元件、特別是通過保持板固定在容器蓋上。在這種情況下，面式的保持元件或保持板設(shè)置在鉛屏蔽蓋和能塑性變形的層之間并且由此包括鉛屏蔽蓋和面式的保持元件或保持板的組件定位在容器蓋和能塑性變形的層之間。在這種實施形式中有利的是，能塑性變形的層這里直接固定在鉛屏蔽蓋上或固定在面式的保持元件或保持板上。能塑性變形的層的固定這里可以借助于螺紋連接實現(xiàn)。但能塑性變形的層也可以備選或附加地材料鎖合地與鉛屏蔽蓋或與面式的保持元件或保持板連接。由此，能塑性變形的層可以粘結(jié)或焊接在鉛屏蔽蓋或與面式的保持元件上，并且根據(jù)一個實施形式能塑性變形的層可以在發(fā)泡時一體成型到鉛屏蔽蓋或與面式的保持元件上。在該實施形式中，能塑性變形的層“直接”固定在鉛屏蔽蓋或與面式的保持元件上是指，根據(jù)一個推薦的實施形式，特別是沒有容納部包圍能塑性變形的層和設(shè)置在能塑性變形的層和鉛屏蔽蓋或與面式的保持元件之間。
[0017]但原則上也在本發(fā)明范圍內(nèi)的是，能塑性變形的層由外殼包圍，特別是由水密封的外殼包圍，此外在本發(fā)明范圍內(nèi)的是，能塑性變形的層在包裹的模具中、特別是在水密封地包裹的模具中發(fā)泡。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施形式，在容器內(nèi)腔側(cè)還在容器周壁上和容器底部上設(shè)置鉛屏蔽部。此時在本發(fā)明的范圍內(nèi)的是，容器的整個內(nèi)腔由鉛屏蔽部包封。鉛屏蔽部的厚度優(yōu)選在20至140mm之間。
[0019]能塑性變形的層的側(cè)壁適宜地至少局部地與流體鄰接。術(shù)語“流體”是指液體和氣體，并且特別是指空氣或水。適宜的是，能塑性變形的層的側(cè)壁與容器周壁的內(nèi)側(cè)或與容器周壁上的鉛屏蔽部的內(nèi)側(cè)隔開間距。優(yōu)選能塑性變形的層的至少一個側(cè)壁和容器周壁的內(nèi)側(cè)或鉛屏蔽部的內(nèi)側(cè)之間的距離為O至100mm、特別是為1至90mm并且優(yōu)選為20至90mm。
[0020]根據(jù)一個優(yōu)選的實施形式，在能塑性變形的層和所述物品之間設(shè)置載荷分配器。適宜的是，所述載荷分配器是載荷分配板。根據(jù)另一個實施形式，載荷分配器是籃式蓋(Korbdeckel)，所述籃式蓋包圍放射性的物品。根據(jù)另一個實施形式，放射性物品本身設(shè)有朝向并平行于容器蓋的面。在本發(fā)明的范圍內(nèi)的是，放射性物品朝向并平行于容器蓋的面通過小塊式的元件，如例如球塊構(gòu)成。
[0021]根據(jù)一個特別優(yōu)選的實施形式，載荷分配器包括載荷分配板。載荷分配板適宜地由細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)鋼組成。優(yōu)選的是，載荷分配板的厚度為5至40mm、更為優(yōu)選地為10至30mm并且特別優(yōu)選地15至25mm。載荷分配板的0.2%屈服強(qiáng)度為600至1600Mpa，更為有利地為800至HOOMpa并且特別有利地為1000至1200Mpa。這些措施防止特別是載荷分配板被擊穿(Durchstanzen)0
[0022]適宜的是，容器蓋通過可逆的固定件固定在容器周壁上。優(yōu)選可逆的固定件包括螺紋連接。螺紋連接的螺紋件具有適宜地為24至64mm、優(yōu)選30至56mm并且特別優(yōu)選為36至48mm的外螺紋。
[0023]在本發(fā)明范圍內(nèi)的是，容器周壁具有100至350mm、優(yōu)選120至250mm并且特別優(yōu)選140至180mm的厚度。容器的內(nèi)腔高度適宜地為0.5至1m并且優(yōu)選為0.5至5m。根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選的實施形式，容器的內(nèi)腔高度為0.6至2m、特別是0.7至1.5m。優(yōu)選容器周壁和容器底部由鑄造材料組成。優(yōu)選的是，容器周壁和容器底部以及還有容器蓋具有鑄鐵。鑄鐵優(yōu)選屬于牌號GGG 40。
[0024]為了解決所述問題，本發(fā)明還教導(dǎo)了一種用于制造用于盛放放射性物品的容器的方法、特別是用于制造根據(jù)本發(fā)明的容器的方法，所述容器包括容器底部、容器周壁和容器蓋，所述容器包圍用于盛放放射性物品的內(nèi)腔，在容器蓋和所述物品之間設(shè)置至少一個能塑性變形的層，所述能塑性變形的層構(gòu)造成，使得所述物品的至少大部分撞擊力能夠均勻地分配到所述能塑性變形的層的至少大部分面積上。如上面已經(jīng)說明的那樣，容器根據(jù)本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施形式也可以具有內(nèi)側(cè)的鉛屏蔽部，所述鉛屏蔽部適宜地設(shè)置在容器蓋的內(nèi)側(cè)上和/或設(shè)置在容器周壁的內(nèi)側(cè)上和/或設(shè)置容器底部的內(nèi)側(cè)上。
[0025]在本發(fā)明的范圍內(nèi)的是，能塑性變形的層由金屬泡沫組成或主要由金屬泡沫組成。根據(jù)一個特別優(yōu)選的實施形式，能塑性變形的層由鋁泡沫或主要由鋁泡沫組成。金屬泡沫優(yōu)選通過發(fā)泡劑發(fā)泡。所述發(fā)泡劑優(yōu)選是二氫化鈦。根據(jù)一個特別優(yōu)選的實施形式，金屬泡沫通過發(fā)泡與容器蓋或與鉛屏蔽蓋或與設(shè)置在鉛屏蔽蓋上的面式的保持元件材料鎖合地連接。優(yōu)選金屬泡沫通過發(fā)泡還與載荷分配器材料鎖合地連接。能塑性變形的層或金屬泡沫的固定和連接原則上也可以通過螺紋連接進(jìn)行。
[0026]本發(fā)明基于這樣的認(rèn)知，能塑性變形的層實現(xiàn)了容器的明顯簡化。另一個結(jié)果是，能塑性變形的層形式的緩沖器具有較小的高度，由此提供了更多的可用空間。使用金屬泡沫特別是使得可以經(jīng)濟(jì)地制造緩沖器，所述緩沖器能夠幾乎完全地吸收動能。通過包封或涂層，金屬泡沫的使用壽命能設(shè)計得特別長。分配器使得可以面式地分配撞擊力并且避免能塑性變形的層被擊穿。由此能塑性變形的層能無危險地設(shè)計得更薄。
【附圖說明】
[0027]下面根據(jù)僅示出一個實施例的附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明。其中用示意圖:
[0028]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的容器的橫向剖視圖，
[0029]圖2示出根據(jù)圖1的主題的另一個實施形式；
[0030]圖3示出根據(jù)圖1的主題的另一個實施形式。
【具體實施方式】
[0031]圖1中示出根據(jù)本發(fā)明的容器，所述容器具有容器底部2、容器周壁3和容器蓋4。該容器設(shè)計成空心圓柱形的并包圍內(nèi)腔5，僅用符號示出的放射性物品I位于內(nèi)腔中。容器顛倒地示出，以便說明頂蓋平落(Deckelflachfall)的狀態(tài)。在撞擊到實心的地面上的時刻，物品I有時間延遲地撞擊到容器蓋4上，因此有很大的力作用到容器蓋4上。容器蓋4通過24個M36螺紋件形式的螺紋連接8與容器周壁3連接。容器壁2、3、4由牌號(品質(zhì))為GGG 40的鑄鐵組成。容器周壁3具有160_的厚度，相反，容器底部2和容器蓋4具有分別為180_的厚度?？招膱A柱形的內(nèi)腔4具有1140mm的高度并且具有740mm的直徑。
[0032]在容器蓋4的內(nèi)側(cè)上固定鋁泡沫形式的能塑性變形的層6。鋁泡沫借助于發(fā)泡劑二氫化鈦發(fā)泡而成。在發(fā)泡時消耗的能量導(dǎo)致鋁發(fā)生液化并且在鋁泡沫冷卻時同時還導(dǎo)致固定在容器蓋4的內(nèi)側(cè)上。在發(fā)泡時，能塑性變形的層6的鋁泡沫向上通過載荷分配板形式的載荷分配器7限制。因此，載荷分配器7以與容器蓋4相同的方式與鋁泡沫連接。
[0033]鋁泡沫在所有的空間方向上能大致等同地塑性變形并且因此是各向同性的。鋁泡沫是閉孔的并且為了實現(xiàn)水密封性是包封的。所述鋁泡沫具有0.7g/cm3的密度，70mm的厚度以及對于圓形面的情況具有585mm的直徑。由細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)鋼組成的圓形載荷分配板形式的載荷分配器7的0.2%屈服強(qiáng)度為11001^&。載荷分配器7的厚度為20_。
[0034]在圖2中示出根據(jù)本發(fā)明的容器的另一個實施形式。和圖1中相同的部件這里設(shè)有相對應(yīng)的相同的附圖標(biāo)記。與根據(jù)圖1的實施形式相比，根據(jù)圖2的容器具有附加的內(nèi)部鉛屏蔽部9。這里所述鉛屏蔽部9在容器內(nèi)側(cè)既然設(shè)置在容器底部上，也設(shè)置在容器周壁上，并且作為鉛屏蔽蓋10設(shè)置在容器蓋4上。在根據(jù)圖2的實施例中，鉛屏蔽蓋10通過保持板11保持或固定在容器蓋4上。適宜地以及在根據(jù)圖2的實施例中，就是說在優(yōu)選為鋁泡沫形式的能塑性變形的層6和容器蓋4之間嵌入由鉛屏蔽蓋10和保持板11組成的組件。
[0035]在根據(jù)圖3的實施形式中省去了保持板11。相反這里鉛屏蔽蓋10借助于載荷分配器7或借助于載荷分配板保持或固定在容器蓋4上。相應(yīng)的、在圖3中設(shè)置的螺紋連接這里從載荷分配器7或從載荷分配板一直延伸到容器蓋4中。
【主權(quán)項】
1.用于盛放放射性物品(I)的容器，所述容器包括容器底部(2)、容器周壁(3)和容器蓋(4)，所述容器包圍用于盛放放射性物品(I)的內(nèi)腔(5)，在容器蓋(4)和所述物品(I)之間設(shè)置至少一個能塑性變形的層(6)，所述能塑性變形的層(6)構(gòu)造成，使得所述物品(I)的至少大部分撞擊力能夠均勻地分配到所述能塑性變形的層(6)的至少大部分面積上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容器，其中，所述能塑性變形的層(6)沿垂直方向具有10至50J/cm3、優(yōu)選15至40J/cm3并且特別優(yōu)選20至30J/cm3的比吸能。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的容器，其中，所述能塑性變形的層(6)能各向同性地變形。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的容器，其中，所述能塑性變形的層(6)是金屬泡沫。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的容器，其中，所述能塑性變形的層(6)具有鋁。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的容器，其中，所述能塑性變形的層(6)是包封的和/或帶涂層的。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的容器，其中，所述能塑性變形的層(6)具有30至200mm、優(yōu)選40至150mm并且特別優(yōu)選50至I OOmm的厚度。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的容器，其中，所述能塑性變形的層(6)構(gòu)造成圓形或環(huán)形的。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的容器，其中，所述能塑性變形的層(6)直接固定在容器蓋(4)的內(nèi)側(cè)上。10.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的容器，其中，在所述能塑性變形的層(6)和容器蓋(4)之間嵌入設(shè)置鉛屏蔽蓋(10)并且優(yōu)選還嵌入鉛屏蔽蓋(10)的面式的保持元件，所述能塑性變形的層(6)直接固定在鉛屏蔽蓋(10)上或固定在所述面式的保持元件上。11.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的容器，其中，所述能塑性變形的層(6)的側(cè)壁至少局部地與流體鄰接。12.根據(jù)權(quán)利要求1至11之一所述的容器，其中，在所述能塑性變形的層(6)和所述物品(I)之間設(shè)置載荷分配器(7)。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的容器，其中，所述載荷分配器(7)包括載荷分配板。14.根據(jù)權(quán)利要求1至13之一所述的容器，其中，容器蓋(4)通過可逆的固定件固定在容器周壁(3)上。15.根據(jù)權(quán)利要求1至14之一所述的容器，其中，容器周壁(3)具有100至350_、優(yōu)選120至250mm并且特別優(yōu)選140至180mm的厚度。16.用于制造用于盛放放射性物品(I)的容器的方法，特別是用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至15中的至少一項所述的容器的方法，所述容器包括容器底部(2)、容器周壁(3)和容器蓋(4)，所述容器包圍用于盛放放射性物品(I)的內(nèi)腔(5)，在容器蓋(4)和所述物品(I)之間設(shè)置至少一個能塑性變形的層(6)，所述能塑性變形的層(6)構(gòu)造成，使得所述物品(I)的至少大部分撞擊力能夠均勻地分配到所述能塑性變形的層(6)的至少大部分面積上。
【文檔編號】G21F5/08GK105931690SQ201610107934
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年2月26日
【發(fā)明人】P·弗雷德里希, F·伯梅, R·許根伯格, J·貝克
【申請人】Gns核能服務(wù)有限公司