способ изготовления закрытого контейнера, закрытый контейнер и его элементы

Формула изобретения

1. Способ изготовления закрытого контейнера с плотной и механически прочной герметизацией посредством скрепления двух следующих металлических компонентов: корпуса (1), по существу, цилиндрической или призматической формы, имеющего основание (11) с одной или несколькими стенками (12), параллельными оси контейнера, и открытый верхний торец (1'), и крышки (2), которой придана более или менее сложная форма и которая имеет одну или несколько стенок (23), рассчитанных на установку на верхний торец (1') корпуса (1) и обращенных к стенке (стенкам) (12) указанного корпуса (1) на всем протяжении указанных стенок, отличающийся тем, что включает два следующих последовательных этапа, проводимых в агрессивной окружающей среде (50) в автоматическом режиме с дистанционным управлением: стыковку двух металлических компонентов (1, 2) таким образом, чтобы края (12', 23') их обращенных друг к другу стенок (12, 23) удерживались во взаимном контакте, и формирование непрерывного проникающего сварного шва (S) по всему периметру двух металлических компонентов (1, 2) у краев (12', 23') их стенок (12, 23), которые удерживают во взаимном контакте.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый, стыковочный этап включает направляемое сближение двух металлических компонентов (1, 2) с помощью стыковочной направляющей (3, 30, 300), расположенной на внутренней стороне одного из двух металлических компонентов (1, 2). с помощью стыковочной направляющей (3, 30, 300), расположенной на внутренней стороне одного из двух металлических компонентов (1, 2).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сварной шов (S) формируют без применения точечной сварки, при этом края (12', 23') стенок (12, 23) металлических компонентов (1, 2), подлежащих скреплению, поддерживают в контакте приложением усилия к одному из металлических компонентов (1, 2).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сварной шов (S) формируют без применения присадочного металла.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что сварной шов (S) формируют посредством сварки открытой струей плазмы с заполнением расплавом испаренной зоны и с ограничением внутреннего избыточного давления в закрываемом контейнере.

6. Способ по п.2, отличающийся тем, что сварной шов (S) формируют посредством сварки открытой струей плазмы, проникающей в бороздку (3b, 30b, 300b), снабженную, по меньшей мере, одним обезгаживающим вытяжным каналом (3d, 30d, 300d) и сформированную посредством механической обработки в стыковочной направляющей (3, 30, 300), расположенной на внутренней стороне корпуса (1) или крышки (2), с заполнением расплавом испаренной зоны и с ограничением внутреннего избыточного давления в закрываемом контейнере, при этом корпус (1) и/или крышку (2) снабжают, по меньшей мере, одним обезгаживающим вентиляционным отверстием (21), выполненным с возможностью заглушения по завершении формирования сварного шва (S).

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что сварной шов (S) формируют при установке контейнера (1+2) вертикально и при горизонтальном расположении оси сварного шва.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что сварной шов (S) формируют при зафиксированном контейнере (1+2) и при перемещении сварочной головки (9) вокруг контейнера (1+2) на уровне краев (12', 23') стенок (12, 23) его корпуса и крышки, которые удерживают во взаимном контакте.

9. Способ по п.1 отличающийся тем, что его осуществляют для получения закрытого контейнера, предназначенного для упаковывания и хранения вредных отходов, в особенности ядерных отходов.

10. Закрытый контейнер с плотной и механически прочной герметизацией, содержащий два следующих, скрепленных друг с другом, металлических компонента: корпус (1), по существу, цилиндрической или призматической формы, имеющий основание (11) с одной или несколькими стенками (12), параллельными оси контейнера, и открытый верхний торец (1'), и крышку (2), которой может быть придана более или менее сложная форма и которая имеет одну или несколько стенок (23), рассчитанных на установку на верхний торец (1') корпуса (1) и обращенных к стенке (стенкам) (12) указанного корпуса (1) на всем протяжении указанных стенок, отличающийся тем, что указанные металлические компоненты скреплены посредством стыкового сварного шва (S), предпочтительно сформированного без присадочного металла, контейнер дополнительно содержит стыковочную направляющую (3, 30, 300), которая расположена на внутренней стороне контейнера у линии сварного шва (S) и имеет бороздку (3b, 30b, 300b) у линии сварного шва (S) со стороны стенок (12, 23), снабженную, по меньшей мере, одним обезгаживающим вытяжным каналом (3d, 30d, 300d), и скос (3а, 30а, 300а) вдоль края направляющей со стороны стенок (12, 23), расположенный выше или ниже, предпочтительно выше, линии сварного шва (S), корпус (1) и/или крышка (2), желательно крышка (2), снабжены, по меньшей мере, одним заглушенным обезгаживающим вентиляционным отверстием (21).

11. Контейнер по п.10, отличающийся тем, что стыковочная направляющая сформирована посредством механической обработки в объеме корпуса (1) или крышки (2), желательно в объеме корпуса (1), или состоит из вкладыша (3, 30), приваренного к корпусу (1) или к крышке (2) посредством точечной сварки.

12. Корпус (1), по существу, цилиндрической или призматической формы для закрытого контейнера с плотной и механически прочной герметизацией, имеющий основание (11) с одной или несколькими стенками (12), параллельными оси контейнера, и открытый верхний торец (1') и предназначенный для скрепления, посредством реализации способа по любому из пп.1-9, с крышкой (2) контейнера, которой может быть придана более или менее сложная форма и которая имеет одну или несколько стенок (23), рассчитанных на установку на верхний торец (1') корпуса (1) и обращенных к стенке (стенкам) (12) указанного корпуса (1) на всем протяжении указанных стенок, при этом на внутренней поверхности контейнера (1) за краем (12') стенки (стенок) (12), служащим для прикрепления к краю (23') стенки (стенок) (23) крышки (2) по всему периметру стенки (стенок) расположена стыковочная направляющая (3, 300), которая выступает за указанный край (12'') и имеет скос (3а, 30а, 300а), расположенный у указанного края (12', 23') со стороны стенок (12, 23) и выполненный с возможностью направлять и позиционировать крышку (2) во время стыковки, и бороздку (3b, 300b), расположенную у указанного края, обращенную к стенке (стенкам) (12), у которой (которых) будет проводиться сварка, и снабженную, по меньшей мере, одним обезгаживающим вытяжным каналом (3d, 300d), выполненным с возможностью сбрасывать избыточное давление, созданное внутри контейнера.

13. Корпус по п.12, отличающийся тем, что имеет по меньшей мере, одно обезгаживающее вентиляционное отверстие (21), которое открыто для газа, выходящего во время сварки из указанной бороздки (3b, 300b) стыковочной направляющей (3, 300) через обезгаживающий канал (3d, 300d), и которое выполнено с возможностью заглушения после завершения сварного шва (S).

14. Корпус по п.12 или 13, отличающийся тем, что указанная стыковочная направляющая (3, 300) сформирована посредством механической обработки в объеме корпуса (1) или состоит из вкладыша, приваренного к корпусу (1) посредством точечной сварки.

15. Крышка (2) для закрытого контейнера с плотной и механически прочной герметизацией, которой может быть придана более или менее сложная форма и которая предназначена для скрепления, посредством реализации способа согласно любому из пп.1-9, с корпусом контейнера, при этом крышка имеет одну или несколько стенок (23), рассчитанных на установку на верхний торец (1') корпуса (1) и обращенных к стенке (стенкам) (12) указанного корпуса (1) на всем протяжении указанных стенок, на внутренней поверхности крышки (2), за краем (23') стенки (стенок) (23), служащим для прикрепления к краю (12') стенки (стенок) (12) корпуса (1), по всему периметру стенки (стенок) расположена стыковочная направляющая (30), которая выступает за указанный край (23') и имеет скос (30а), расположенный у указанного края (23') со стороны стенок (23) и выполненный с возможностью направлять и позиционировать корпус (1) во время стыковки, и бороздку (30b), расположенную у указанного края, обращенную к стенке (стенкам) (23), у которой (которых) будет проводиться сварка, и снабженную, по меньшей мере, одним обезгаживающим вытяжным каналом (30d), выполненным с возможностью сбрасывать избыточное давление, созданное внутри контейнера.

16. Крышка по п.15, отличающаяся тем, что имеет (имеют), по меньшей мере, одно обезгаживающее вентиляционное отверстие (21), которое открыто для газа, выходящего во время сварки из указанной бороздки (30b) стыковочной направляющей (30) через обезгаживающий канал (30d), и которое выполнено с возможностью заглушения после завершения сварного шва (S).

17. Крышка по п.15 или 16, отличающаяся тем, что указанная стыковочная направляющая (30) сформирована посредством механической обработки в объеме крышки (2) или состоит из вкладыша, приваренного к крышке (2) посредством точечной сварки.

18. Металлическая деталь (3, 30), предназначенная для прикрепления посредством сварки к внутренней поверхности корпуса (1) или крышки (2) металлического контейнера в зоне, в которой корпус (1) или крышка (2) имеют, по существу, цилиндрическую или призматическую форму, причем корпус (1) и крышка (2) предназначены для взаимного скрепления сварным швом (S), отличающаяся тем, что на ее наружной поверхности, которой придана надлежащая форма, имеются следующие элементы: бороздка (3b, 30b), снабженная, по меньшей мере, одним обезгаживающим вытяжным каналом (3d, 30d), и скос (3а, 30а) вдоль одного края.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к изготовлению закрытого контейнера, а также к указанному закрытому контейнеру и к компонентам, его составляющим. В более точной формулировке изобретение относится к способу изготовления закрытого контейнера с плотной и механически прочной герметизацией посредством скрепления двух следующих металлических компонентов:

а) корпус, по существу, цилиндрической или призматической формы, имеющий основание с одной или несколькими стенками, параллельными оси контейнера, и открытый верхний торец, и

б) крышка, которая может иметь более или менее сложную форму и одну или несколько стенок, которые расположены у верхнего торца корпуса и обращены к его стенке (стенкам) на всем протяжении указанных стенок, причем способ реализуют в особых и трудных условиях.

Кроме того, изобретение относится:

- к указанному закрытому контейнеру с плотной и механически прочной герметизацией, который имеет конструкцию, содержащую оба описанных выше металлических компонента (корпус и крышку), прикрепленные друг к другу, и

- к составляющим указанный контейнер компонентам, рассматриваемым как по отдельности, так и в совокупности, до указанного взаимного скрепления, а именно:

а) к указанному корпусу,

б) к указанной крышке (причем на внутренней поверхности одного из двух указанных компонентов расположена стыковочная направляющая), и

в) к указанной стыковочной направляющей при использовании ее в виде отдельной детали-вкладыша.

Уровень техники

Настоящее изобретение было разработано применительно к упаковыванию и хранению ядерных отходов, а точнее - в контексте изобретения, заявленного в Европейском патенте ЕР-А-0774761. Однако оно не ограничивается указанным контекстом.

С более широкой точки зрения данное изобретение относится к области упаковывания вредных отходов, подлежащих дистанционному манипулированию, большей частью, при подготовке к хранению. Корпус контейнера, загруженного указанными вредными отходами (например, ядерными отходами, спрессованными в брикет), открытый у своего верхнего торца (причем не обязательно через единичное отверстие небольшого диаметра), закрывают крышкой. Указанное закрывание должно быть плотным (из-за вредной природы таких отходов) и механически прочным (в частности, потому что загруженным закрытым контейнером в дальнейшем придется манипулировать, захватывая его за крышку). Должна быть также предусмотрена возможность проведения процедуры закрывания в агрессивной окружающей среде (в первую очередь в радиационной обстановке) в автоматическом режиме с дистанционным управлением.

При упаковывании ядерных отходов с загрузкой их в контейнеры и связыванием посредством связующего типа стекла или цемента впускные отверстия указанных контейнеров (отверстия с небольшим диаметром) заглушают, устанавливая и приваривая к ним металлическую пластину. Диаметр этих отверстий невелик, и такая сварка не должна быть обязательно очень прочной, хотя и должна обеспечивать герметичность. Технические приемы запирания, обычно используемые в таком контексте (менее жесткие технические условия), не могут быть перенесены непосредственно в контекст изобретения (в котором эти условия имеют особо жесткий характер). Необходимо перекрыть большую площадь поверхности, а соответствующая герметизация должна быть механически прочной.

В указанном контексте изобретения сначала предполагалось, что может быть использован обычный механический способ герметизации, включающий в себя совместное применение деталей в форме фланцев, болтов и прокладок. Однако этот способ очень трудоемок, к тому же для прокладок такого рода неизбежно возникновение проблемы старения.

Раскрытие изобретения

С учетом указанных трудностей был разработан способ по изобретению, который включает в себя два отличительных этапа: первый этап, заключающийся в стыковке двух металлических компонентов, предназначенных для сваривания, и второй этап, собственно сварку, проводимую в особых условиях.

Таким образом, в своем первом аспекте настоящее изобретение предлагает способ изготовления закрытого контейнера с плотной и механически прочной герметизацией посредством скрепления двух следующих металлических компонентов:

а) корпуса, по существу, цилиндрической или призматической формы, имеющего основание с одной или несколькими стенками, параллельными оси контейнера, и открытый верхний торец, и

б) крышки, которой придана более или менее сложная форма и которая имеет одну или несколько стенок, рассчитанных на установку на верхний торец корпуса и обращенных к его стенке (стенкам) на всем протяжении указанных стенок.

В общем случае в указанный корпус, которому желательно придать, по существу, цилиндрическую форму, помещают груз. При этом преследуется цель упаковать данный груз внутри закрытого контейнера. Крышку располагают таким образом, чтобы ее стенка (стенки), параллельная (параллельные) оси корпуса, контактировала (контактировали) на всем своем протяжении со стенкой (стенками) корпуса.

Отличительными особенностями способа изготовления закрытого контейнера по изобретению является, во-первых, то, что его осуществляют в агрессивной окружающей среде в автоматическом режиме с дистанционным управлением (из-за вредной природы указанного груза), и, во-вторых, то, что способ включает в себя два следующих последовательных этапа:

- стыковку двух указанных металлических компонентов таким образом, чтобы обращенные друг к другу края их стенок удерживались во взаимном контакте, и

- формирование непрерывного проникающего сварного шва по всему периметру двух указанных металлических компонентов у краев их стенок, которые удерживают во взаимном контакте.

Во время выполнения первого из указанных этапов два названных металлических компонента (корпус и крышку), подлежащие скреплению, придвигают вплотную друг к другу, а затем приводят в плотный неподвижный контакт.

Во время второго из указанных этапов формируют сварной шов у контактирующих краев двух металлических компонентов (корпуса и крышки). Этот шов относится к специальному типу. Его формируют на поверхностях, которые удерживают во взаимном контакте без перекрывания. Он непрерывен, обеспечивая получение требуемой герметизации. Шов имеет проникающий характер, т.е. его формируют по всей толщине стенок, чтобы получить желаемую механическую прочность.

Два последовательных этапа способа по изобретению можно провести на одной рабочей станции или на различных рабочих станциях.

В первом варианте загруженный контейнер доставляют на единственную рабочую станцию. Здесь этот контейнер накрывают подходящей крышкой и формируют сварной шов.

В другом варианте загруженный контейнер накрывают крышкой на первой рабочей станции, а сварной шов формируют на второй рабочей станции. Такой вариант иллюстрируется далее в настоящем описании в контексте конкретного примера осуществления.

Сведение двух компонентов для сварки вплотную друг к другу во время первого этапа стыковки желательно проводить путем направляемого сближения, осуществляемого с помощью стыковочной направляющей. Ее присутствие предусмотрено во внутреннем объеме (на внутренней поверхности) того или иного из металлических компонентов. Способ по изобретению не исключают и такого направляемого сближения, для которого предусматривается наличие устройств, внешних по отношению к конструкции обоих металлических компонентов (корпуса и крышки). Однако реализовать такой вариант гораздо труднее.

Чтобы сформировать требуемый сварной шов, желательно избегать любых операций точечной сварки. Рекомендуется края стенок обоих металлических компонентов, предназначенных для скрепления, удерживать в контакте посредством приложения усилия к одному из компонентов. При этом очевидно, что другой компонент нужно установить в неподвижное положение. Желательно, чтобы такое усилие прикладывалось к крышке, а корпус удерживался в полностью стационарном состоянии.

Сварку можно провести, используя присадочный металл, или без него. На первый взгляд, применение такого металла упрощает сварку, но в действительности в специфичном контексте изобретения она усложняется вследствие эксплуатационных ограничений (агрессивная окружающая среда, дистанционное управление и т.д.).

В предпочтительном варианте сварку, производимую во время второго этапа способа по изобретению, осуществляют без присадочного металла.

Сварку, проведенную с присадочным металлом или, что более желательно, без него, можно выполнить, применяя множество технических приемов, известных специалистам в этой области, в частности, лазерную технику или технику электрической дуги с тугоплавким электродом, т.е. плазменную сварку или сварку вольфрамовым электродом в инертном газе (tungsten inert gas welding, или TIG-сварка).

Особенно рекомендуется процесс сварки с применением открытой струи плазмы с заполнением расплавом испаренной зоны и с ограничением внутреннего избыточного давления в закрываемом контейнере. Принцип действия указанного сварочного процесса (обозначаемого также английским термином "keyhole welding") известен специалистам в этой области. В контексте настоящего изобретения такую технологию сварки выгодно использовать совместно с защитой зоны расплавления (обычно посредством продувки аргоном, чтобы предотвратить окисление любого типа) и с регулированием избыточного давления, создаваемого в контейнере из-за проникновения в него струи плазмы.

Особо предпочтительным образом данную сварочную технологию осуществляют в контейнере, содержащем в своем внутреннем объеме стыковочную направляющую. Этот компонент используют во время указанной сварки, а также при стыковке двух компонентов для сваривания. Во время сварки его используют для восприятия и направления открытой плазменной струи. В контексте этого особо предпочтительного варианта открытая струя проникает в бороздку, снабженную, по меньшей мере, одним обезгаживающим вытяжным каналом. Бороздка посредством механической обработки сформирована в указанной стыковочной направляющей, встроенной во внутренний объем корпуса или крышки контейнера. Газ, удаленный из указанной бороздки через указанный канал, не скапливается внутри контейнера. С этой целью желательно обеспечить в конструкции контейнера, а именно в его корпусе и/или в крышке (предпочтительно в крышке) наличие, по меньшей мере, одного обезгаживающего вентиляционного отверстия. Сразу же после завершения сварки указанное отверстие можно перекрыть (заглушить).

В контексте этого особо предпочтительного варианта способа по изобретению последовательно выполняют следующие этапы:

- этап стыковки;

- этап сварки; причем во время обоих указанных этапов применяют стыковочную направляющую, и

- третий этап окончательного запирания контейнера, который получен свариванием его корпуса и крышки; на этом этапе заглушают обезгаживающее вентиляционное отверстие (отверстия), применявшееся (применявшиеся) во время этапа сварки.

Сварку с использованием любой сварочной технологии (в особенности предпочтителен процесс, применяющий открытую струю плазмы) желательно проводить согласно одному и/или нескольким из следующих вариантов:

- вдоль горизонтальной оси сварки при вертикально установленном контейнере (корпус + крышка) и/или

- с зафиксированным контейнером и с перемещением сварочной головки вокруг контейнера на уровне краев стенок его корпуса и крышки, удерживаемых в контакте.

Способ по изобретению, в общих чертах описанный выше и проиллюстрированный далее со ссылками на прилагаемые чертежи, предпочтительно реализовать применительно к изготовлению закрытого контейнера, предназначенного для изолирующего упаковывания и хранения вредных отходов, в особенности, ядерных (конкретнее - ядерных отходов, уплотненных в брикет).

Во втором своем аспекте настоящее изобретение предлагает закрытые контейнеры, которые можно получить в результате осуществления способа, реализующего первый аспект указанного изобретения, как это описано выше. В конструкции указанных контейнеров отражены характерные особенности этого способа. Такие контейнеры закрывают, осуществляя плотную и механически прочную герметизацию. Конструкция их содержит два скрепленных друг с другом металлических компонента, тип которых уже описан выше, а именно:

а) корпус, по существу, цилиндрической или призматической формы, имеющий основание с одной или несколькими стенками, параллельными оси контейнера, и открытый верхний торец, и

б) крышку, которой может быть придана более или менее сложная форма и которая имеет одну или несколько стенок, рассчитанных на установку на верхний торец корпуса и обращенных к его стенке (стенкам) на всем протяжении указанных стенок.

Желательно, чтобы корпус такого контейнера имел, по существу, цилиндрическую форму. Обычно его загружают веществами, предназначенными для упаковывания в указанный контейнер.

К отличительным признакам относятся следующие особенности:

- скрепление корпуса и крышки представляет собой сварное стыковое соединение, причем желательно без присадочного металла,

- внутренний объем указанных контейнеров включает в себя стыковочную направляющую у линии сварки (в плоскости соединения корпуса и крышки). При этом данная направляющая имеет:

- бороздку, расположенную у линии сварного шва со стороны стенок и снабженную, по меньшей мере, одним обезгаживающим вытяжным каналом,

- скос вдоль края направляющей со стороны стенок, расположенный выше или ниже (предпочтительно - выше) линии сварного шва,

- корпус и/или крышка (желательно крышка) контейнеров снабжены, по меньшей мере, одним заглушенным обезгаживающим вентиляционным отверстием.

Смысл приведенных характеристик контейнеров можно однозначно понять из рассмотрения приведенного выше описания способа. Наружная поверхность контейнеров содержит сварной шов между корпусом и крышкой, а также, по меньшей мере, одно заглушенное обезгаживающее вентиляционное отверстие. Внутренний объем контейнеров содержит стыковочную направляющую, расположенную у сварного шва. Направляющую устанавливают на надлежащем уровне таким образом, чтобы:

- ее бороздка была обращена к линии сварки (при проведении плазменной сварки бороздка должна иметь возможность воспринимать струю плазмы),

- скос вблизи ее края мог способствовать стыковке.

Стыковочная направляющая расположена во внутреннем объеме крышки или корпуса контейнера. В общем случае стыковочную направляющую:

- формируют в объеме корпуса или крышки (желательно в объеме корпуса) указанного контейнера посредством механической обработки или

- приваривают точечной сваркой в виде вкладыша к корпусу или к крышке.

В своем третьем аспекте настоящее изобретение предлагает описанные выше составляющие компоненты контейнеров по изобретению, при этом данные компоненты следует рассматривать как независимо друг от друга, так и совместно, до скрепления сваркой (принимая во внимание, что затем их сваривают в одно целое). К этим компонентам относятся:

- указанный корпус контейнера, причем его внутренний объем в качестве отличительной особенности содержит стыковочную направляющую, которую можно использовать во время стыковки, а также во время сварки корпуса, соединяемого с крышкой посредством обычной сварки, или

- указанный корпус контейнера, который имеет обычную конструкцию и соединяется с крышкой посредством сварки, при этом внутренний объем крышки в качестве отличительной особенности содержит стыковочную направляющую, которую можно использовать во время стыковки, а также во время сварки, или

- сама указанная стыковочная направляющая, которую можно использовать в виде вкладыша во внутренний объем корпуса или крышки контейнера по изобретению.

Таким образом, в своем третьем аспекте настоящее изобретение предлагает один или несколько компонентов следующих типов:

а) корпус, по существу, цилиндрической или призматической формы, имеющий основание с одной или несколькими стенками, параллельными оси контейнера, и открытый верхний торец, и

б) крышку, которой может быть придана более или менее сложная форма и которая имеет одну или несколько стенок, рассчитанных на установку на верхний торец корпуса и обращенных к стенке (стенкам) корпуса на всем протяжении указанных стенок.

Указанные компоненты типа а) и б) предназначены для скрепления друг с другом, чтобы образовать закрытый контейнер с плотной и механически прочной герметизацией. Отличительная особенность конструкции одного из названных металлических компонентов (корпуса или крышки) заключается в том, что его внутренний объем по всему своему периметру содержит стыковочную направляющую, расположенную за краем (краями) стенки (стенок) этого компонента, причем этот край (эти края) служит (служат) для прикрепления к краю (краям) стенки (стенок) другого компонента (крышки или корпуса), а указанная направляющая выступает за указанный край (указанные края). Направляющая имеет:

- скос, расположенный у указанного края со стороны стенок; во время стыковки этот скос может участвовать в направлении и позиционировании другого компонента (крышки или корпуса), и

- бороздку, также расположенную у указанного края и обращенную к стенке, у которой будет проводиться сварка; бороздка снабжена, по меньшей мере, одним обезгаживающим вытяжным каналом, посредством которого можно сбросить избыточное давление, созданное внутри контейнера.

Желательно, чтобы один или оба металлических компонента (корпус и/или крышка) имели, по меньшей мере, одно обезгаживающее вентиляционное отверстие, доступное для газа, который во время сварки удаляется из бороздки стыковочной направляющей через обезгаживающий вытяжной канал. Данное отверстие выполнено с возможностью заглушения после завершения сварки.

Отличительной особенностью названных компонентов контейнера является то, что один или оба компонента - корпус или крышка - снабжены средствами, полезными для проведения скрепления посредством сварки. Эти средства, в первую очередь, образованы таким важным компонентом, как стыковочная направляющая, а также, по меньшей мере, одним обезгаживающим вентиляционным отверстием.

В общем случае, как указывалось выше, стыковочная направляющая:

- сформирована посредством механической обработки в объеме корпуса или крышки (желательно в объеме корпуса) или

- приварена точечной сваркой в виде вкладыша к корпусу или к крышке.

Данная деталь, будучи прикрепленной к корпусу или к крышке, рассматривается в качестве независимого составляющего компонента контейнера (открытого контейнера), который далее будет закрыт согласно изобретению.

Стыковочная направляющая в виде вкладыша представляет собой составную часть третьего аспекта изобретения. Эта металлическая деталь, предназначенная для прикрепления посредством сварки (обычно точечной) к периметру внутренней поверхности корпуса или крышки металлического контейнера в ситуации, когда указанные корпус или крышка имеют, по существу, цилиндрическую или призматическую форму и предназначаются для скрепления сварным швом. Отличительной особенностью является то, что наружный контур конструкции указанной детали, имеющей надлежащую форму, содержит следующие элементы:

- бороздку, снабженную, по меньшей мере, одним обезгаживающим вытяжным каналом, и

- скос вдоль одного края.

Форму указанной детали точно адаптируют к форме внутренней поверхности корпуса или крышки, для закрепления на которых эта деталь предназначена. Для указанной детали желательна, по существу, цилиндрическая форма, чтобы ее можно было применять на, по существу, цилиндрической стенке корпуса или крышки. Наружный контур детали имеет следующие элементы, позволяющие ей выполнять две свои функции:

- скос вдоль одного края, предназначенный для того, чтобы направлять и позиционировать один из металлических компонентов (крышку или корпус) на другом компоненте (корпусе или крышке), и

- бороздку, снабженную, по меньшей мере, одним обезгаживающим вытяжным каналом, который может принимать струю плазмы и направлять газ во внутренний объем контейнера.

Краткое описание чертежей

Аспекты способа и устройства по изобретению далее будут описаны применительно к конкретному контексту со ссылками на прилагаемые чертежи. Это описание не имеет какого-либо ограничительного характера ни в отношении контекста, ни в отношении чертежей.

На фиг.1А, 1В и 1С иллюстрируются этапы способа упаковывания ядерных отходов, причем указанный способ включает в себя изготовление закрытого контейнера по изобретению.

На фиг.2 закрытый контейнер по изобретению изображен в сечении до заглушивания обезгаживающего вентиляционного отверстия, выполненного в крышке контейнера.

На фиг.2А приведено увеличенное изображение зоны А сварки корпус/крышка контейнера, изображенного на фиг.2, причем в зоне сварки показана стыковочная направляющая, представляющая собой отличительную особенность изобретения.

Фиг.2В и 2С представляют собой аналогичные изображения зоны А для вариантов стыковочной направляющей.

Фиг.3 представляет собой перспективное изображение стыковочной направляющей по изобретению, предназначенной для применения в виде вкладыша.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показан пустой контейнер 1+2, состоящий из цилиндрического корпуса 1, который открыт со стороны своего верхнего торца 1' (см. фиг.1В), и крышки 2, перекрывающей указанный торец 1'. Контейнер 1+2 помещен на транспортную тележку 5, способную к поступательному перемещению, и удерживается на ней посредством стоек 4.

На верхней части корпуса 1 контейнера 1+2 имеется уступ 10, формирующий зону захвата, которую используют при манипулировании указанным корпусом 1.

Крышка 2 контейнера 1+2 имеет форму купола 22, а на ее верхней части находится куполообразная головка 20. Головка 20 служит также для захвата крышки 2 с целью манипулирования этой крышкой. На крышке 2, точнее на ее куполообразной головке 20, находится обезгаживающее вентиляционное отверстие (не показанное из-за несоответствия масштабов).

Крышку 2 устанавливают и временно фиксируют на корпусе 1 с помощью стыковочной направляющей 3 (которую видно на фиг.1В). Эта направляющая установлена на верхнем внутреннем участке корпуса 1 у его верхнего торца 1' (см. фиг.1В).

Предварительно собранный и временно (негерметично) закрытый контейнер предназначен для введения его в радиоактивную камеру 50, показанную на фиг.1 В и 1С, с целью заполнения ядерными отходами и запирания герметичным и механически прочным образом.

На фиг.1В иллюстрируется этап удаления (снятия) крышки 2, позволяющий получить доступ к внутреннему объему корпуса 1 контейнера 1+2. Для выполнения этого этапа используют захватное устройство 6b, захватывающее указанную крышку 2 и управляемое подъемным механизмом 6а, который можно перемещать вверх и вниз.

Захватное устройство 6b удерживает крышку 2 во время поступательного перемещения корпуса 1 к загрузочной площадке (не показана). После заполнения корпус 1 возвращают под подъемный механизм 6а и еще раз устанавливают крышку 2. При этом стыковочную направляющую 3 используют для того, чтобы состыковать оба компонента, т.е. заполненный корпус и крышку (другими словами, эту направляющую применяют для направления (гидирования) и позиционирования крышки на заполненном корпусе 1), а также с целью стабилизации крышки 2 в контакте с корпусом 1. Таким образом, стыковку проводят, не применяя точечной сварки.

Далее заполненный контейнер, временно закрытый негерметичным образом, поступательно перемещают к сварочной станции. На ней применяют другой подъемный механизм 6'а (см. фиг.1С), который оборудован сварочным аппаратом, имеющим центрирующее устройство 6'b. Оно предназначено для центрирования куполообразной головки 20 крышки 2.

Сварку проводят при горизонтальном расположении стыкового сварного шва. Контейнер 1+2 закрепляют, а сварочную головку (сварочную горелку) 9 поворачивают вокруг стыка J (зоны контакта между корпусом 1 и крышкой 2), подлежащего свариванию. Чтобы компоненты 1 и 2 расположить для сварки правильно (кромка к кромке, т.е. впритык, без зазора и перекоса), подъемный механизм 6'а опускают так, что устройство 6'b подходит в позицию напротив куполообразной головки 20 крышки 2. Система шаровой опоры (не показана) может выявить смещения относительно заданного положения контейнера 1+2 на транспортной тележке 5 и обеспечить точную центровку. Нагрузка на крышку не является пренебрежимо малой. Она позволяет удерживать крышку 2 в нужном положении без просвета; таким образом, отпадает какая-либо необходимость в точечной сварке до основного этапа сварки.

Чтобы разрешить проблему изменяющихся промежутков между электродом и завариваемым стыком J, сварочную головку 9 устанавливают на направляющем рельсе 8, оборудованном электроприводом. Положение этого рельса регулируется автоматически, посредством регулировки падения напряжения на дуге. Рельс 8 монтируют под кольцевой пластиной 7.

Сразу же после проведения сварки при, по меньшей мере, однократном проходе горелки 9, с помощью устройства 6'с (например, TIG-горелки, т.е. горелки для сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа) заглушают обезгаживающее вентиляционное отверстие (не показано), выполненное в куполообразной головке 20 крышки 2. Наличие, по меньшей мере, одного такого отверстия крайне необходимо для ограничения любого внутреннего избыточного давления в контейнере 1+2 во время сварки.

Используя стыковочную направляющую (кольцо) 3, можно пристыковать крышку 2 к корпусу 1 без применения точечной сварки. Указанная направляющая позволяет также получить непрерывный проникающий сварной шов по всему периметру состыкованных компонентов 1 и 2. Наличие бороздки (см. фиг.2, 2А, 2В, 2С, 3) в конструкции стыковочной направляющей 3 обеспечивает защиту сварного шва с обратной стороны и выход для струи плазмы.

Таким образом, загруженный контейнер после сварки оказывается закрытым и запертым герметичным образом. К тому же зона герметизации обладает механической прочностью. Загруженным и закрытым контейнером можно манипулировать с помощью куполообразной головки 20 на его крышке 2.

На фиг.2 показан загруженный и закрытый контейнер 1+2 по изобретению до заглушения обезгаживающего вентиляционного отверстия 21, проделанного в куполообразной головке 20 крышки 2 контейнера. Указанное отверстие 21 можно заглушить посредством сварки, используя упомянутую выше TIG-сварку без применения присадочного металла. Конструкция отверстия 21 такова, что обеспечивается достаточный резерв материала.

На фиг.2 представлены:

- корпус 1 контейнера 1+2; корпус имеет, по существу, цилиндрическую форму, у него есть основание 11 и стенка 12, параллельная оси корпуса; верхняя часть стенки 12 имеет уступ 10, за которым расположен верхний край 12' стенки, в зоне которого проводится сварка;

- крышка 2 контейнера 1+2; она имеет купол 22, заканчивающийся куполообразной головкой 20; позицией 23' обозначен нижний край указанного купола 22 (точнее, нижний край его вертикальной стенки 23), приваренный к краю 12' стенки 12 корпуса 1; позицией 21 обозначено еще не заглушенное обезгаживающее вентиляционное отверстие;

- отходы 15, упакованные в контейнере 1+2;

- стыковочная направляющая 3, важный компонент для центровки и позиционирования крышки 2 на корпусе 1 с последующим привариванием крышки к корпусу.

Далее со ссылками на фиг.2А следует более подробное описание стыковочной направляющей 3. На этой фигуре можно видеть, что полученный без присадочного металла сварной шов S является стыковым (край 12' стенки 12 корпуса 1 стыкуется с краем 23' вертикальной стенки 23 купола 22, входящего в конструкцию крышки 2 (см. фиг.2)). Показанная на фиг.1В, 2 и 2А стыковочная направляющая 3 представляет собой вкладыш (показанный в перспективе на фиг.3), приваренный точечной сваркой в зоне s к внутренней верхней части стенки 12 корпуса 1. Приваривание направляющей проводят в одном направлении на надлежащем уровне так, чтобы:

- скос 3а вдоль ее верхнего края был расположен со стороны стенок над плоскостью сварного шва S и, таким образом, способствовал направлению и позиционированию крышки 2 при ее стыковке с корпусом 1,

- выполненная в стыковочной направляющей бороздка 3b со стороны стенок была локализована в плоскости сварного шва S и, таким образом, во время сварки принимала струю плазмы и обеспечивала защиту сварного шва с обратной стороны; указанная бороздка снабжена, по меньшей мере, одним обезгаживающим вытяжным каналом 3d; в действительности она имеет четыре таких обезгаживающих вытяжных канала 3d (см. фиг.3). Избыточное давление, создающееся в указанной бороздке 3b во время сварки, сбрасывается последовательно через указанные каналы 3d и обезгаживающее вентиляционное отверстие 21 (см. фиг.2).

Стыковочная направляющая 3 имеет также скос 3с вдоль своего верхнего края, обращенный к внутреннему объему контейнера. Желательно предусмотреть также наличие внутренней крышки, повышающей сохранность отходов 15 в контейнере 1+2.

Стыковочная направляющая во время сварки выполняет также функцию экрана. В частности, она защищает отходы 15 от тепла, выделяемого струей плазмы.

На фиг.2В показана стыковочная направляющая 30 такого же типа, т.е. в виде вкладыша, однако она закреплена посредством точечной сварки в зоне s не к корпусу 1 контейнера 1+2, а к крышке 2 этого контейнера. Указанная направляющая 30 имеет:

- скос 30а вдоль ее нижнего края, со стороны стенок ниже плоскости сварного шва S; размеры указанного скоса таковы, что он перед сваркой может направлять и позиционировать крышку 2,

- бороздку 30b со стороны стенок в плоскости сварного шва S, причем бороздка снабжена, по меньшей мере, одним обезгаживающим вытяжным каналом 30d.

Конфигурация указанной стыковочной направляющей 30 не рассчитана на установку на нее промежуточной крышки.

Представленная на фиг.2С стыковочная направляющая 300 не является вкладышем. Она посредством механической обработки сформирована непосредственно в объеме корпуса 1. Ее форма полностью аналогична форме направляющей 3, показанной на фиг.2А. В данном случае у направляющей имеются следующие элементы:

- скос 300а вдоль ее верхнего края, служащий для пристыковки крышки 2 к корпусу 1,

- бороздка 300b, используемая при сварке,

- обезгаживающий вытяжной канал 300d,

- скос 300с вдоль верхнего края направляющей на ее внутренней стороне, служащий для приема и стабилизации внутренней крышки.

Как указано выше, фиг.3 представляет собой перспективное изображение стыковочной направляющей 3 (в форме кольца), показанной на фиг. 1В, 2 и 2А.