专利名称:储存危险材料的容器装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种储存危险材料的容器装置，这种装置特别适用于储存发热材料，如核反应堆所用的放射性燃料。本发明尤其涉及一种装置，该装置包括一个基本为筒形的容器段(block)，它具有穿过其中央的轴向筒形通道，还包括一组用于储存危险材料的储存罐，上述储存罐布置在中央通道和容器段的圆周表面之间，另外还包括一个包覆所述储存罐组的筒形混凝土体。
背景技术：
WO01/78082，WO01/78083和WO01/78084展示了这种装置已知实施例的例子。其中中央轴向通道作为中央冷却宽通道使用，空气或其它的流体冷却剂可以在该通道中自然对流(烟囱(烟道)效应)发生流动，或者在冷却需求非常大时，也可以在风机或者泵装置的帮助下进行流动。危险材料向外传导的热量，可通过包覆混凝土体传向周围表面，并由于流过周围表面的冷却剂，如空气或水的作用消散于环境介质中。
从上述文献已知的实施例中，危险材料的储存罐被完全嵌入混凝土体之中。因此，其中对储存罐提供机械保护的混凝土层被设置在中央轴向通道和储存罐之间，这些储存罐例如可用钢板制作并分布在上述通道周围。
除了上面提到的这种储存装置外，WO01/78084还描述了制造该种储存装置的方法和设备。其中制造过程包括安装混凝土浇注模型，该模型浇注在浇注池水下的位置；随后一直处于水下并容纳危险材料的储存罐被传送并浇注在该模型中；而混凝土则被浇注到水下的模型内，使得储存罐完全被嵌入到混凝土里。当混凝土充分凝固时，将内部具有成形混凝土体的模型从浇注池中取出。在另一个实施例中，在模型浇注在浇注池中之前，把储存罐安装在模型上，随后，危险材料被导入到储存罐中，而且始终处于水下位置，并在储存罐密封后，向模型浇灌混凝土，使得储存罐嵌入到混凝土体之中。
发明内容
本发明是上述容器装置及其制造方法的进一步改进。
按照本发明的混凝土预制储存罐被用于储存危险材料，这些危险材料也可容纳于内罐中。上述储存罐按照下述方式设置，即其圆周表面的某些部分共同构成上述中央通道，而圆周表面的其它部分则构成混凝土体的永久模型。
可以通过简单有效的方法制造这种结构的容器装置，而且还起到足够散热和对危险材料或容纳危险材料的内罐的保护作用。
按照本发明制造上述容器装置的方法包括浇灌模型部分，该模型部分包括具有中央开口的底部，另外还包括浇灌台(casting bed)上的筒形外壳；浇灌一组筒形储存容器，该储存容器具有与上述外壳大致相同的高度，并且构成用于容纲危险材料的仓室，且在靠近和环绕中央开口的模型部分底部相互靠近成垂直状态，从而使得所述储存容器组和外壳、模型部分的底部，如果需要还有桥接储存容器之间间隙的壁状构件，共同限定一个筒形空腔；向所述筒形空腔填充混凝土；并在所述外壳和所述储存罐组的顶部安装顶部端板，该端板具有一个与底部开口相对应的中央开口。安装顶部端板可以在浇灌混凝土前后进行。如果是后者情况，混凝土可由上端板的孔中导入。
在浇灌混凝土之前，可以有利的是，连接模型部分中的直立钢筋，并且在安装顶部端板时将其与钢筋的上端固定。如果需要的话，上述钢筋可以预加应力，还可以作为锚固件，用于吊环或其它将升降装置连接在容器装置上的装置。
下面将结合附图更加全面地介绍本发明。
图1为本发明一个实施例的容器装置垂直剖面透视图；图2为图1容器装置的水平剖面视图；
图3为制造图1和图2容器装置的设备部分剖面透视图；和图4A、4B和4C为剖面视图，表示构成容器装置部分制造封闭储存罐的连续步骤。
具体实施方式
图1和图2所示的容器装置10适于保存4个容纳危险材料的细长密封包囊或内罐，特别是例如呈燃料组件或束状燃料棒(未示出)形式的废弃核燃料。在所示实施例中，内罐11基本为圆筒形状，除了其端部外，均为圆形，并且都由金属制成，例如不锈钢。这些内罐还可由适于其拟要储存危险材料性质的各种材料制成。由于内罐的详细结构不属于本发明的部分，所以本申请中没有展示和描述。
通常，容器装置10基本上呈笔直圆筒形状，其直径和高度根据用途确定。在典型应用中，也就是当核燃料为燃料组件或束状燃料棒时，其直径和高度可以分别为例如3-3.5米和大约6米。
容器装置10在其中央部分包括一组4个的圆筒储存罐，在本说明书中也叫做中间容器，用12标出，这些中间容器都采用所述的方式密封，每个中间容器保存一个内罐11。中间容器的高度与整个容器装置的高度几乎相同。中间容器12这样设置，要使它们的垂直轴都位于虚拟的直立圆筒上，该虚拟圆筒的轴C(图2)形成整个容器装置的轴，即与整个容器装置的轴重合。
而且，各个中间容器12彼此非常靠近，或相互接合，使得它们的圆周表面共同限定一个中央筒形垂直通道13，该通道侧面从轴C方向来看为凸面。如果该中间容器12没有相互直接接合，则它们分离的间隙填充合适的构件，例如由某种合适材料制成的密封条。中间容器12之间具有较宽的间隙也属于本发明的范围。在这种情况下，容器分离的间隙应该例如在位于或靠近最窄的分离间隙部分用壁状构件(未示出)桥接并封闭。那时，容器12圆周表面部分和桥接壁状构件就限定所述中央通道13。然而，重要的是通道13的主要部分是由各个中间容器(储存罐)12的圆周表面限定的。
中间罐12由优质混凝土制成，并且被缠绕圆周表面的钢筋12A径向预加应力。而且，对中间容器加固和需要时，轴向预加应力也属于本发明的范围，但是这在图中没有详细示出；但是在图2的剖面视图中，用点表示轴向加固构件。它们还设有用于连接升降架或其它辅助起重装置的构件(未示出)。
一个外部圆筒混凝土体14，将所述中间容器12组的侧面包覆其高度基本上与中间容器12的高度相同。而混凝土体14在整个高度上又被圆筒壳15所包覆，在所示实施例中，该圆筒壳15由加固内壳构件16和外壳构件17组成，外壳构件17紧贴着包覆在内壳构件16上，该外壳构件17可以加固也可以不加固。内壳构件16设有缠绕圆周表面的受力钢丝加固件18，另外还设有由钢筋19构成的轴向加固件。
如图1和图2所示，混凝土体14完全充满了所述中间容器12组和内壳构件16内侧之间的空腔。混凝土体14中的混凝土接触每个中间容器12圆周表面的外部，也就是远离中央通道13的表面部分；该部分基本上大于整个圆周表面的一半。
由厚钢板制成的圆形端板20和21盖住由中间容器12组、混凝土体14以及壳15组成的主体端面。这两个端板分别构成有中央开口20A和21A，上述开口与中间容器形成的中央通道13一致和对齐，从而构成该通道的外延部分。在上端板20上，还具有与每个中间容器12相对的圆形开口20B。而且在这个端板上设有许多吊耳22，用于在升降容器装置10时，连接升降架或其它辅助起重装置。这些吊耳固定于钢筋19上。
在制造上述容器装置10的过程中，中间容器12、壳15以及端板20、21都是预制件。下端板21在合适的浇灌台上浇注，优选在下面结合图3更加详细描述的水池中。然后壳15在端板21上浇注，于是形成向上开口的模型部分。内壳部分16里的钢筋19下端锚固在端板上。密封的中间容器12组浇注在其靠近下端板中央开口21A的合适位置。必要时，将密封构件或壁状构件(未示出)浇注在中间容器12之间它们彼此靠近的位置，从而构成限定中央通道13的互相密合的圆柱面。然后，向空腔浇注混凝土，以形成混凝土体14，所述空腔一方面位于所述中间容器12组与任何密封构件或它们中间浇注的壁状构件之间，另一方面与内壳部分16的内侧之间。恰当地完成混凝土浇注工作，要从下至上将混凝土填满空腔。上端板置于一个较薄的中间板上，再固定到钢筋19的上端。另一方面，在浇注混凝土之前安装上端板20。此时，其中构成混凝土体14的空腔通过上端板20上的开口被填满。
当容器装置10完成时，就要将其移动到如图3中L所示的储存位置。
图3更加详细地示出上述简要说明中制造容器装置10的方法和设备示例视图，但仍是示意图。在中间储存库M中，呈燃料组件或燃料棒束形式的废弃核燃料F被储存在水池的水中。从生产场所23A或其它来源，仍然敞开的内罐11被传送到水池24，且浇注在水中。燃料F从中间储存库M中通过装运容器T被传送到水池24，在这里将其导入内罐11，然后密封起来。
从生产场所23B或其它来源，仍然敞开的中间容器12被传送到水池系25，该水池系具有由水池系水池部分25A组成的装料站。密封内罐11被移到这个装料站，从这里，它们仍在水下被传送到中间容器12中，每个中间容器12装一个内罐，随后中间容器12用混凝土密封，使得内罐11完全嵌入混凝土中(下面更加详细地描述)。
然后，密封成成品的中间容器12和封闭在其中的内罐11被移到水池系25的水池部分25B，在这里，它们被浇注在水中密封的中间储存容器的缓冲供应位置。
从不同的生产场所26或其它来源，壳15被传送到水池系25浇注混凝土的水池部分25C，在该处，它们浇注在水中由预先定位的下端板21所构成的浇灌台上，然后，将钢筋19锚固在上面。从水池部分25移来，且一直完全保持浸在水中的四个密封的中间容器12都浇注在端板21中央开口21A的周围。当然，中间容器12也可在壳定位在端板21上之前浇注在该端板上。必要时，将密封构件或壁状构件插入到中间容器12之间彼此最靠近的地方。
然后，由下端板21、壳15、中间容器12组以及可适用的密封构件或壁状构件所形成的模型填充混凝土，以形成混凝土体14。这个具有仍为松软混凝土体14的模型被移到水池系25的第四水池部分25D，在该处，安装上端板并完成其它可能的精整工序。
然后，将成品容器装置10传送到储存库L，在该处，它们被堆叠在一起，使得空气可以流过每个堆垛的外侧，还可以穿过堆垛中对中的中央通道13形成的“烟道”。
水池系25中的水通过环路循环利用，该水池系还包括一个净化系统25E。
在未示出的对图3所示方法的改进方案中，是将一个在水池系25外完成装配的模型部分浇注在混凝土浇注部分25C中，其中模型包括一个由端板21组成或与其相对应的底部，和一个由壳15组成或与其相对应的壁部。然后，将中间容器12浇注在如上所述的模型部分中，随后进行浇注混凝土，并安装上端板20。
图4A、4B和4C表示在装料站25A进行操作的步骤。
由储存罐形成的中间容器12的“半成品”12’被送到由水池部分25A形成的装料站中。这些“半成品”的结构从图4A明显看出，其中示出内罐11的轮廓。该半成品呈圆筒形混凝土罐12B的形状。该罐限定用于保存危险材料通常为圆筒形的储存仓室。该罐的底部12D相对较厚，并且具有与内罐11末端相配合的中央凹槽12E。在该罐末端，具有环形金属板圆盘12F。内罐11插入到上述凹槽中，从而被保持在罐12B的中央位置。在内罐11倒转的情况下进行插入，也就是盖状构件11A引导向下；该盖状构件在法兰11B处与内罐主体可拆卸连接。
在图4B中，所示罐12B处于密封状态，储存仓室12C的部分处于内侧和内罐11之间，并在内罐上方填满混凝土。在图4C中，所示成品中间容器12，相对于图4B所示位置为倒转状态，也就是说，这时的内罐和盖状件11A一致位于顶端。
如图4A-C所示储存容器或中间容器12中的内罐11密闭度(containment)是通过将内罐嵌入中间容器12中的混凝土中达到的，它确保从内罐向环境非常高度的防泄漏安全性能。然而，采用各种方式密封中间容器也属于本发明的范围，例如通过单独的封盖或者其它封闭件。
还可以使用中间容器12作为装运容器，例如用作装运容器T。在这种情况下，它们将适于以一种能够快速再次打开的方式关闭，以便取出危险材料。当其被用于装运容器时，它们最好还要设有一个钢壳。
权利要求
1.一种用于储存危险材料的容器装置，尤其适用于发热材料，例如核反应堆的放射性燃料，包括一个基本为筒形的容器段，该容器段具有穿过其中央的轴向筒形通道(13)，还包括一组用于储存危险材料的储存罐(12)，上述储存罐布置在中央通道与容器段的圆周表面之间，另外还包括一个包覆上述储存罐组的筒形混凝土体(14)，其特征在于所述储存罐(12)沿着一闭合曲线相互靠近布置；所述相邻储存罐(12)的圆周表面部分主要地构成中央通道(13)的壁；并且所述混凝土体则在没有构成所述部分的基本所有圆周表面部分上与储存罐(12)直接接触。
2.如权利要求
1所述的装置，其特征在于所述储存罐(12)适于保存容纳危险材料的内罐(11)。
3.如权利要求
1或2所述的装置，其特征在于所述储存罐是筒形，并且由混凝土制成，而且最好包括周围的钢丝加固件(12A)和/或轴向加固件。
4.如权利要求
3所述的装置，其特征在于所述储存罐(12)适于在贮存仓室中填充混凝土得以密封。
5.如权利要求
1-4中任一项所述的装置，其特征在于所述储存罐(12)具有储存仓室，该仓室包括用于布置容纳危险材料内罐(11)的装置(12E)。
6.如权利要求
1-5中任一项所述的装置，其特征在于所述混凝土体(14)的圆周表面被混凝土壳构件(16)所包覆，并且任选的是，混凝土外壳构件(17)包覆首次所述的壳构件。
7.如权利要求
6所述的装置，其特征在于所述壳构件(16)由多个轴向钢筋(19)加固。
8.如权利要求
6或7所述的装置，其特征在于所述混凝土壳构件(16)包括周围的钢丝加固件(18)。
9.如权利要求
1-8中任一项所述的装置，其特征在于上下端构件(20，21)具有开口(20A，21A)，其尺寸和形状基本上对应于中央通道(13)的横截面，并分别覆盖储存罐(12)组和混凝土体的上下端。
10.当从属权利要求
7时权利要求
9所述的装置，其特征在于所述端构件(20，21)同样覆盖壳构件(16)，并且将所述钢筋(19)锚固在端构件(20，21)中。
11.一种用于制造储存危险材料容器装置的方法，尤其适用于发热材料，例如放射性核燃料，其特征在于-浇注模型部分，该模型部分包括具有中央开口(21A)的底部(21)，另外还包括浇灌台上的筒形壳(15)，-浇注一组筒形储存容器(12)，它们具有与模型部分的壳(15)大致相同的高度，并且构成用于容纳危险材料的仓室，使在靠近和环绕中央开口的模型部分底部上相互靠近成垂直状态，从而使得所述储存容器组与壳、模型部分的底部、如果需要还有桥接储存容器之间间隙的壁元件共同限定一筒形空腔，-向所述筒形空腔填充混凝土，形成混凝土体(14)，以及-在壳(15)和储存罐(12)组的顶部安装具有与下端板(21)的中央开口(21A)相对应的中央开口(20A)的上端板(20)。
12.如权利要求
11所述的方法，其特征在于将其中导入危险材料的储存罐(12)密封，最好在储存罐浇注在模型部分底部之前，用混凝土将接收危险材料的仓室填满。
13.如权利要求
12所述的方法，其特征在于向所述储存容器(12)导入危险材料；将其中导入危险材料的储存罐(12)浇注在模型部分中；并用混凝土填满筒形空腔以形成混凝土体(14)是在水下进行。
专利摘要
一种用于储存危险材料的容器装置(10)，该装置包括一个基本为筒形的容器段，该容器段具有穿过其中央的轴向筒形通道(13)，还包括一组用于储存危险材料的储存罐(12)，上述储存罐布置在中央通道和容器段的圆周表面之间，另外还包括一个包覆所述储存罐组的筒形混凝土体(14)。所述储存罐(12)沿着一条闭合曲线相互靠近布置；所述相邻储存罐(12)的圆周表面部分构成中央通道(13)壁的主要部分。所述混凝土体在没有构成所述部分的基本所有圆周表面部分上与储存罐(12)直接接触。在制造所述容器装置时，所述储存罐(12)其余部分的圆周表面构成永久的模型，混凝土体(14)浇注于该模型中。
文档编号G21F5/00GKCN1605107SQ02825242
公开日2005年4月6日 申请日期2002年12月17日
发明者汉斯·格奥尔吉 申请人:奥伊斯特国际股份有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan