CZ306407B6 - Způsob výroby tvarovaného dílu z materiálu odstiňujícího radioaktivní záření a tvarovaný díl vyrobený tímto způsobem - Google Patents
Způsob výroby tvarovaného dílu z materiálu odstiňujícího radioaktivní záření a tvarovaný díl vyrobený tímto způsobem Download PDFInfo
- Publication number
- CZ306407B6 CZ306407B6 CZ2014-106A CZ2014106A CZ306407B6 CZ 306407 B6 CZ306407 B6 CZ 306407B6 CZ 2014106 A CZ2014106 A CZ 2014106A CZ 306407 B6 CZ306407 B6 CZ 306407B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- matrix
- mold
- mixture
- shielding particles
- shielding
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 title description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 89
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 89
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 72
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 11
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 239000002986 polymer concrete Substances 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000012857 radioactive material Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 3
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000005355 lead glass Substances 0.000 description 2
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000003847 radiation curing Methods 0.000 description 1
- 230000005258 radioactive decay Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000004614 tumor growth Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Předmětem vynálezu je způsob výroby tvarovaného dílu z materiálu odstiňujícího radioaktivní záření, tvořeného matricí ze syntetického polymeru vytvrditelného za normální nebo zvýšené teploty a v této matrici distribuovanými stínicími částicemi o velikosti 1.10.sup.-10.n. až 1.10.sup.-2.n. m z alespoň jednoho materiálu ze souboru zahrnujícího kovy W, Pb, Ta, Bi, Fe, Gd, Zr, V, Y, Ba, Ca, Mg, Al, Lu, Eu, Ge, Sn a Ti a jejich sloučeniny s O, H, S, N, C, F, Cl a J, předběžnou distribucí stínicích částic v matrici mimo formu, odlitím směsi matrice a stínicích částic do formy, tvářením směsi matrice a stínicích částic ve formě a vytvrzením směsi matrice a stínicích částic ve formě, jehož podstata spočívá v tom, že se předběžná distribuce stínicích částic mimo formu, odlití směsi matrice a stínicích částic do formy a tváření směsi matrice a stínicích částic ve formě a případně vytvrzení směsi matrice a stínicích částic ve formě provádí za působení vibrace o kmitočtu 50 Hz až 1440 Hz a při energetickém příkonu 0,01 až 100 W/kg směsi matrice a stínicích částic, jakož i tvarovaný díl vyrobitelný tímto způsobem.
Description
Způsob výroby tvarovaného dílu z materiálu odstiňujícího radioaktivní záření a tvarovaný díl vyrobený tímto způsobem
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby tvarovaného dílu z materiálu odstiňujícího radioaktivní záření, tvořeného matricí ze syntetického polymeru vytvrditelného za normální nebo zvýšené teploty a v této matrici distribuovanými stínicími částicemi o velikosti 1,10 10 až 1.10“2 m z alespoň jednoho materiálu ze souboru zahrnujícího kovy W, Pb, Ta, Bi, Fe, Gd, Zr, V, Y, Ba, Ca, Mg, Al, Lu, Eu, Ge, Sn a Ti a jejich sloučeniny s O, H, S, N, C, F, Cl a J, předběžnou distribucí stínících částic v matrici mimo formu, odlitím směsi matrice a stínících částic do formy, tvářením směsi matrice a stínících částic ve formě a vytvrzením směsi matrice a stínících částic ve formě, jakož i tvarovaného dílu vyrobeného tímto způsobem.
Dosavadní stav techniky
V souvislosti s extenzivním rozvojem využití radioaktivních materiálů v různých oblastech techniky, zejména v oblastech jaderné energetiky a v oblasti lékařství, stává se stále naléhavějším problémem skladování radioaktivního materiálu a zejména ekologická likvidace radioaktivního odpadu pocházejícího z uvedených oblastí. Charakter radioaktivního odpadu je specifický v tom, že emituje radioaktivní záření, jehož doba emise je dána přírodním zákonem radioaktivního rozpadu a charakterizována poločasy rozpadu jednotlivých radioaktivních prvků, přítomných v radioaktivním materiálu, což ve svém důsledku znamená, že uvedenou emisi radioaktivního záření nelze zastavit, a že jediným prostředkem ekologické neutralizace radioaktivního odpadu je odstínění uvedeného záření od životního prostředí a fyzické zabránění úniku tohoto odpadu v nestíněné formě do životního prostředí. Vzhledem k poměrně dlouhým poločasům rozpadu některých radioaktivních prvků přítomných v radioaktivním odpadu může taková ekologická neutralizace radioaktivního odpadu trvat i několik desítek let a případně i déle. To klade vysoké nároky na účinnost a stabilitu úložišť radioaktivního odpadu. V minulosti, kdy se odstínění radioaktivního záření omezovalo v podstatě na jeho odstínění v průběhu samotného využití radioaktivních materiálů (například použití radioaktivních zářičů v lékařství k potlačení nádorového růstu, použití radioaktivních isotopů pro výrobu radiačně značených sloučenin používaných v lékařství k detekci nemocí, ale i odstínění jednotlivých členů jaderných reaktorů, bylo takovým vhodným stínícím materiálem olovo vzhledem k jeho příznivé hodnotě polovrstvy, tedy tloušťky vrstvy daného materiálu schopné snížit intenzitu radioaktivního záření na polovinu. Avšak použití olova k odstínění radioaktivního záření v rozsahu, v jakém je to v současnosti nezbytné, je nemožné vzhledem k vysoké specifické hmotnosti olova a k jeho poměrně vysoké pořizovací ceně. Proto bylo olovo v roli stínící materiálu, zejména pro odstiňující stěny a kontejnery pro uložení radioaktivního odpadu, postupem času nahrazeno různými materiály, mezi které zejména patří beton a jeho kombinace s ocelí a plasty, případně obsahující rozptýlené částice těžkých kovů.
Jeden z takových kontejnerů pro sběr, dopravu a uložení radioaktivních odpadů je popsán v užitném vzoru CZ 16566 s prioritou ze dne 22. února 2006. Tento kontejner je vytvořen z polymerbetonu, který je vázán makromolekulámím pojivém s nanočásticemi až mikročásticemi z těžkých látek se specifickou hmotností nad 3 g/cm3. I když v uvedeném užitném vzoru není zmíněn způsob výroby nárokovaného kontejneru, je třeba předpokládat, že byl vyroben obvyklou současně používanou technologií spočívající v gravitačním odlití předběžně smíšené směsi tekutého polymerbetonu s pojivém a částicemi těžkých látek do formy a vytvrzením polymerbetonu v této formě. Jakkoliv je takový kontejner použitelný pro vymezené použití, je jeho přetrvávajícím nedostatkem obsah bublinek vzduchu, k jejichž stržení do hmoty určené k odlití došlo jednak při předběžném míšení směsi tekutého polymerbetonu a jednak při gravitačním odlití této směsi do formy, a jejichž přítomnost ve vytvrzeném kontejneru snižuje stínící účinnost stěn kontejneru a v určité míře i zhoršuje mechanické vlastnosti kontejneru. Stejně tak snižují stínící účinnost stěn
-1 CZ 306407 B6 kontejneru a narušují mechanické vlastnosti kontejneru i tvarové nehomogenity stěn kontejneru, způsobené vzduchovými kapsami uvězněnými na rozhraní odlévaná hmota-stěna kontejneru zejména v hranových a rohových částech formy, k jejichž vytvoření dochází při uvedeném způsobu odlévání. V neposlední řadě je stínící schopnost takového kontejneru zhoršena i nedostatečnou homogenitou stínících částic dispergovaných v nosné matrici vzhledem k tomu, že pouhým mechanickým míšením směsi stínících částic a nosné matrice bezprostředně před odlitím získané směsi do formy lze dosáhnout pouze omezené homogenity disperze stínících částic v nosné matrici.
Jinak je obecně známo použití vibrací při odlévání do forem stavebních hmot za účelem výroby přesných stavebních komponent. Při tomto odlévání se při setřásání a rozvolňování stavební hmoty odlévané do formy využívá kombinace gravitačního působení a nízkofrekvenčních vibrací o kmitočtu jednotek Herzů nebo o kmitočtu jen o něco málo vyšším. Takový způsob zahrnuje odlévání stavební hmoty do ocelové formy uložené na vibrační plošině nebo spojené s prostředkem uvádějícím do vibrace celou formu. Zjevnými nedostatky tohoto způsobu jsou (1) nedostatečné zhomogenizování stavební hmoty odlité do formy, (2) odlučování kapalné a pevné fáze odlité stavební hmoty způsobené nízkofrekvenční vibrací, (3) značné ztráty energie vynaložené na vibraci formy, (3) konstrukční složitost použité výrobní formy a použitého vibračního zařízení, (3) omezení velikosti vyráběné stavební komponenty vzhledem k prakticky možné velikosti sestavy forma-vibrační zařízení, (4) vysoký obsah dutin způsobených plyny uzavřenými ve stavební hmotě a (5) nedokonalost povrchu odlité stavební komponenty vyžadující dodatečné zpracování takového povrchu. Použití nízkofrekvenční vibrace bylo v daném případě motivováno technickým předsudkem panujícím v daném oboru a spočívajícím v tom, že dobrého přenosu energie do hmoty odlévané a odlité do formy lze dosáhnout pouze za použití nízkofrekvenční vibrace s velkou amplitudou vibrace.
Nyní bylo s překvapením zjištěno, že výše uvedené nedostatky mohou být v rozporu s uvedeným technickým předsudkem eliminovány způsobem podle vynálezu.
Podstata vynálezu
Předmětem vynálezu je způsob výroby tvarovaného dílu z materiálu odstiňujícího radioaktivní záření, tvořeného matricí ze syntetického polymeru vytvrditelného za normální nebo zvýšené teploty a v této matrici distribuovanými stínícími částicemi o velikosti 1.1010 až 1.10 2 m z alespoň jednoho materiálu ze souboru zahrnujícího kovy W, Pb, Ta, Bi, Fe, Gd, Zr, V, Y, Ba, Ca, Mg, Al, Lu, Eu, Ge, Sn a Ti a jejich sloučeniny s O, H, S, N, C, F, Cl a J, předběžnou distribucí stínících částic v matrici mimo formu, odlitím směsi matrice a stínících částic do formy, tvářením směsi matrice a stínících částic ve formě a vytvrzením směsi matrice a stínících částic ve formě, jehož podstata spočívá v tom, že se předběžná distribuce stínících částic v matrici mimo formu, odlití směsi matrice a stínících částic do formy a tváření směsi matrice a stínících částic ve formě a případně vytvrzení směsi matrice a stínících částic ve formě provádí za působení vibrace o kmitočtu 50 Hz až 1440 Hz a při energetickém příkonu 0,01 až 100 W/kg směsi matrice a stínících částic.
Výhodně se předběžná distribuce stínících částic mimo formu, odlití směsi matrice a stínících částic do formy a tváření směsi matrice a stínících částic ve formě a případně vytvrzení směsi matrice a stínících částic ve formě provádí za tlaku 500 až 105000 Pa. Výhodně celková doba působení vibrace je delší než 5 sekund a kratší než 180 minut. Výhodně jsou v případě, kdy vibraci budí alespoň dva budiče vibrací, tyto budiče vibrací vzájemně sfázovány Výhodně je tvarovaným dílem kontejner pro ukládání radioaktivního odpadu. Výhodně má alespoň jedna stěna tvarovaného dílu tloušťku menší než 13 mm.
Předmětem vynálezu je i tvarovaný díl z materiálu odstiňujícího radioaktivní záření, tvořeného matricí ze syntetického polymeru vytvrditelného za normální nebo zvýšené teploty a v této matri
-2CZ 306407 B6 ci distribuovanými stínícími částicemi o velikosti 1.10 1 až 1.10 2 mm z alespoň jednoho materiálu ze souboru zahrnujícího kovy W, Pb, Ta, Bi, Fe, Gd. Zr, V, Y, Ba, Ca, Mg, Al, Lu, Eu, Ge, Sn a Ti a jejich sloučeniny s O, H, S, N, As, F, Cl a J, jehož podstata spočívá v tom, že je vyrobitelný výše definovaným způsobem podle vynálezu. Výhodně je tvarovaným dílem kontejner pro ukládání radioaktivního odpadu. Výhodně má alespoň jedna stěna tvarovaného dílu tloušťku menší než 13 mm.
Podstatu vynálezu tvoří překvapivé zjištění, že v rozporu s poznatky dosavadního stavu techniky lze přijatelné homogenity disperze stínicích částic v nosné matrici a tvarové přesnosti odlitého tvarovaného dílu dosáhnout za použití vysokofrekvenční vibrace, působící na sestavu tvořenou odlévanou/odlitou směsí a formou ve fázi předběžné distribuce stínicích částic v matrici mimo formu, ve fázi odlévání uvedené směsi a ve fázi tváření uvedené směsi a případně ve fázi vytvrzení uvedené směsi.
Při způsobu podle vynálezu se nevyužívá gravitačního účinku, který je dílčím způsobem využíván v rámci nízkofrekvenčního tváření, nýbrž se ovlivňují fyzikálně chemické jevy probíhající na mezifázových rozhraních, kdy se využívá účinek působení stěn formy kmitajících s postupující vlnou a přenášejících na směs odlévanou/odlitou do formy podstatnou část energie vibrace, čímž se dosahuje vysoké míry rozložení (homogenity) stínicích částic v nosné matrici a tím podmíněné vysoké stínící účinnosti vyrobeného tvarovaného dílu, přičemž lze dosáhnout i vysokého nasycení matrice stínícími částicemi, což ještě dále zvyšuje stínící účinnost vyrobeného tvarovaného dílu, jakož i zmenšení tloušťky stěny tvarovaného dílu. Způsobem podle vynálezu se dosahuje také eliminace všech ostatních nedostatků nízkofrekvenčního tváření podle dosavadního stavu techniky, zejména snížení ztrát energie vynaložené na vibraci, zmenšení velkosti vibračního ústrojí a zjednodušení konstrukčního uspořádání sestavy forma-vibrační ústrojí.
Vynález bude v následující části popisu blíže vysvětlen jednak vymezením definičních oborů opatření použitých v rámci vynálezu a jednak dále zařazenými konkrétními příklady provedení vynálezu, přičemž tyto příklady mají pouze ilustrační charakter a nikterak neomezují rozsah vynálezu obecně vymezený patentovými nároky.
Tvarovaným dílem může být v rámci vynálezu tvarovaný díl v podstatě libovolného tvaru a libovolné velikosti. Tvar a velikost tvarovaného dílu, a to i tloušťka jeho stěn, bude samozřejmě přizpůsobena předpokládanému použití tvarovaného dílu. Takto může být tvarovaným dílem například deska tvořící součást modulově sestavené stínící stěny, nebo deska samotná tvořící stínící stěnu, ale zejména kontejner, zejména uzavíratelný víkem.
V rámci vynálezu se vibrací působí při alespoň jednom kroku ze souboru kroků zahrnujícího odlití směsi do formy, tváření směsi ve formě a vytvrzení směsi ve formě. Výhodně se při způsobu podle vynálezu působí při odlití směsi do formy a při tváření směsi ve formě. Rovněž výhodně je možné vibrací působit při odlití směsi do formy, při tváření směsi ve formě a při vytvrzení směsi ve formě. Výhodné při všech těchto výhodných provedeních může být, jestliže se vibrací působí i při předběžné distribuci stínicích částic mimo formu.
Specifikací „předběžná distribuce stínicích částic mimo formu“ se v rámci vynálezu rozumí krok prováděný mimo formu a počínající uvedením do styku stínicích částic a matrice a končící promíšením stínicích částic a matrice v míře dosažitelné použitím mísícím prostředkem. Použitým mísícím prostředkem může být v rámci vynálezu také výše definovaná vysokofrekvenční vibrace Specifikací „odlití směsi matrice a stínicích částic do formy“ se v rámci vynálezu rozumí krok počínající okamžikem, kde se předběžně smíšená směs stínicích částic a matrice začíná odlévat do formy a končící okamžikem, kdy je odlévání směsi stínicích částic a matrice do formy ukončeno. Specifikací „tváření směsi matrice a stínicích částic ve formě“ se v rámci vynálezu rozumí krok počínající okamžikem, kdy je odlití směsi stínicích částic a matrice do formy ukončeno, a končící okamžikem, kdy odlitá směs stínicích částic a matrice v podstatě vyplnila prostor formy. Specifikací „vytvrzení směsi stínicích částic a matrice ve formě“ se v rámci vynálezu rozumí
-3 CZ 306407 B6 krok počínací okamžikem bezprostředně následujícím potom, co směs stínících částic a matrice v podstatě vyplnila prostor formy, a končící okamžikem, kdy je směs stínících částic vytvrzena do té míry, že může být bez deformace vyjmuta z formy. Do rozsahu vynálezu spadají i provedení, při kterých se vibrací působí alespoň po dílčí dobu trvání uvedeného kroku, výhodně po podstatnou část doby trvání uvedeného kroku.
V rámci vynálezu má vibrace kmitočet 50 Hz až 1440 Hz.
V rámci vynálezu se vibrace aplikuje při celkovém energetickém příkonu 0,01 až 100 W/kg směsi matrice a stínících částic, výhodně při celkovém energetickém příkonu 1 až 50 W/kg směsi matrice a stínících částic, výhodněji při celkovém energetickém příkonu 1 až 10 W/kg směsi matrice a stínících částic.
Vibrace může být v rámci vynálezu výhodně usměrněna do oblasti vtokového otvoru nebo vtokových otvorů formy tak, že alespoň 10 % energie vibrace, výhodně alespoň 20 % energie vibrace, výhodněji alespoň 30 % energie vibrace, je soustředěna do oblasti uvedených vtokových otvorů.
Výhodně se vibrace v rámci vynálezu dosahuje použitím alespoň jednoho budiče vibrace, výhodněji alespoň dvou, alespoň tří nebo více budičů vibrace, které mohou být výhodně mechanicky upevněny na stěnu formy jako „plovoucí s pružnou částí formy“, tak aby mezi styčnými plochami budiče vibrace a stěnou formy nebyly mezery vedoucí k deformaci průběhu budicího signálu a tím k vytvoření rušivých kmitů směsi stínících částic a matrice. Budičem vibrace je výhodně v podstatě druh lineárního motoru vyvozujícího působením elektromagnetického jevu sílu periodicky působící v lineárním směru. Nicméně z rámce vynálezu nejsou vyloučeny ani jiné typy budičů vibrací, pomocí kterých by se dosáhlo účinku podle vynálezu.
Při použití více než jednoho budiče je výhodné tyto budiče vibrace sfázovat vzhledem k tomu, že tou měrou, jak se forma plní směsí stínících částic a matrice, rozšiřuje se křivka mechanického činitele jakosti systému forma - směs. Výhodou sfázování je, že jednak umožňuje superpozici buzených vln k dosažení žádoucího maxima vibrace na daném místě, a jednak vyrovnává změnu vlastní frekvence systému během plnění formy směsí stínících částic a matrice. Navíc lze podle potřeby vyrovnávat v průběhu plnění směsi stínících částic a matrice fázový posun postupujícího vlnění, kdy se rychlost šíření vln a útlum mění nelineárně v důsledku měnící se viskozity uvedené směsi v průběhu jejího zpracování.
Forma může být v rámci vynálezu zhotovena z libovolného materiálu schopného beze změny odolat fyzikálním a zejména mechanickým podmínkám, za kterých je způsob podle vynálezu prováděn. Výhodně se v rámci vynálezu použije kovová forma.
Vytvrzení směsi stínících částic a matrice ve formě může být provedeno libovolným způsobem, který je známý odborníkům v daném oboru. Výhodně se použije chemicky reakční vytvrzení a tedy uvedení do styku materiálu matrice s tvrdidlem, které chemicky reaguje, zejména zesítěním, s tekutým materiálem matrice za tvorby pevné fáze. Mezi jiným může být rovněž použito vytvrzení účinkem tepla nebo aktinického záření. V posledně uvedeném případě však musí být forma transparentní pro takové aktinické záření. Je také možné použít k vytvrzení kombinace některý z možných způsobů vytvrzení.
Pro odborníka v daném oboru je zřejmé, že uvedený způsob vysokofrekvenčního tváření tvarovaného dílu je snadno modifikovatelný tak, aby byl vhodný i pro výrobu jiných typů tvarovaných dílů odlišných od tvarovaných dílů určených pro odstínění radioaktivního záření, a to pouhou záměnou materiálu matrice a charakteru v ní obsažených částic.
V následující části popisu bude vynález blíže objasněn pomocí konkrétních příkladů jeho provedení.
-4CZ 306407 B6
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
V rámci tohoto příkladu byl vyroben kontejner určený pro uložení a transport radioaktivního odpadu. Stěny tohoto kontejneru zeslabují intenzitu záření gama izotopu 24lAm na 6 % původní intenzity, intenzitu záření gama izotopu 57Co na 40 % původní intenzity a intenzitu záření gama izotopu l37Cs na 75 % původní intenzity. Pro záření alfa a beta jsou stěny tohoto kontejneru neprostupné. Vyrobený kontejner je tvořen nádobou a víkem a má parametry uvedené v následující tabulce.
| Vnější rozměry nádoby s víkem | 155 mm x 210 mm x 270 mm |
| Vnitřní rozměry nádoby s víkem | 130 mm x 185 mm x 257 mm |
| Vnitřní objem nádoby | 5,81 |
| Tloušťka stěny nádoby v horní části | 12 mm |
| Tloušťka stěny nádoby v dolní části | 13,5 mm |
| Rozměry víka | 155 mm x 210 mm x 15 mm |
| Hmotnost nádoby | 6,8 kg |
| Hmotnost víka | 1,2 kg |
Při výrobě nádoby uvedeného kontejneru se postupuje následujícím způsobem. Do nádoby určené pro přípravu matrice se stínícími částicemi se předloží 0,45 kg pryskyřice DER 351, 0,08 kg rozpouštědla R 18 na bázi dioldiglycidyl etheru, 0,08 kg povrchově aktivní složky a 0,026 kg uhlíkových vláken, 0,166 kg Fe2O3, 0,072 kg PbWO4 a 0,286 kg tvrdidla H354L. Jednotlivé složky matrice se přidají postupně za míchání mechanickým míchačem a po 72 hodinách míchání se do směsi matrice vmíchá za stálého mechanického míchání v průběhu dalších 0,6 hodiny, 4,345 kg stínících částic tvořených kuličkami z olovnatého skla obsahujícího 24 % oxidu olovnatého a majících velikost od 2 do 4 mm a 1,3 kg balotiny. Výtokový otvor nádoby určené pro výrobu matrice se stínícími částicemi se potom proudově spojí se vtokovým otvorem kovové formy, jejíž vnitřní prostor v podstatě odpovídá vnějším a vnitřním rozměrům nádoby kontejneru, načež se tekutá směs matrice a stínících částic gravitačně odlije do formy průměrnou rychlostí 0,25 1/min. Na vnější povrch formy jsou připevněny 3 budiče vibrací tak, že alespoň 80 % energie vibrací působí na hmotu matrice a stínících částic a nikoliv na hmotu formy. Vibrací se působí po dobu předběžné distribuce stínících částic v matrici, po dobu odlití získané směsi, po dobu tváření uvedené směsi ve formě, což v daném případě činí celkem 25 minut, přičemž v průběhu této doby působí na sestavu forma-matrice se stínícími částicemi vibrace o kmitočtu 0,00028 MHz při celkovém energetickém příkonu 1,5 W/kg směsi matrice a stínících částic. Výkon budičů vibrací je převážně soustředěn na výtokový otvor nádoby určené pro přípravu matrice se stínícími částicemi. Odlitá a vytvrzená nádoba se potom ponechá dozrát již mimo formu po dobu 16 hodin. Obdobným způsobem a za použití stejné matrice a stínících částic se vyrobí víko nádoby.
Příklad 2
V rámci tohoto příkladu byl vyroben kontejner určený pro uložení a transport radioaktivního odpadu. Stěny tohoto kontejneru zeslabují intenzitu záření gama izotopu 241Am na 6 % původní intenzity, intenzitu záření gama izotopu 37Co na 40 % původní intenzity a intenzitu záření gama izotopu Cs na 75 % původní intenzity. Pro záření alfa a beta jsou stěny tohoto kontejneru ne
-5 1 prostupné. Vyrobený kontejner je tvořen nádobou a víkem a má parametry uvedené v následující tabulce.
| Vnější rozměry nádoby s víkem | 155 mm x 210 mm x 270 mm |
| Vnitřní rozměry nádoby s víkem | 130 mm x 185 mm x 257 mm |
| Vnitřní objem nádoby | 5,81 |
| Tloušťka stěny nádoby v horní části | 12 mm |
| Tloušťka stěny nádoby v dolní části | 13,5 mm |
| Rozměry víka | 155 mm x 210 mm x 15 mm |
| Hmotnost nádoby | 6,8 kg |
| Hmotnost víka | 1,2 kg |
Při výrobě nádoby uvedeného kontejneru se postupuje následujícím způsobem. Do nádoby určené pro přípravu matrice se stínícími částicemi se předloží 0,45 kg pryskyřice DER 351, 0,08 kg rozpouštědla R 18 na bázi dioldiglycidyl etheru, 0,08 kg povrchově aktivní složky a 0,04 kg uhlíkových vláken, 0,166 kg Fe2O3, 0,072 kg PbWO4 a 0,286 kg tvrdidla H354L. Jednotlivé složky matrice se přidají postupně za míchání mechanickým míchačem a po 72 hodinách míchání se do směsi matrice vmíchá za stálého mechanického míchání v průběhu dalších 0,6 hodiny, 4,345 kg stínící i částic tvořených kuličkami z olovnatého skla obsahujícího 24 % oxidu olovnatého a majících velikost od 2 do 4 mm a 1,3 kg balotiny. Výtokový otvor nádoby určené pro výrobu matrice se stínícími částicemi se potom proudově spojí se vtokovým otvorem kovové formy, jejíž vnitřní prostor v podstatě odpovídá vnějším a vnitřním rozměrům nádoby kontejneru, načež se tekutá směs matrice a stínících částic gravitačně odlije do formy průměrnou rychlostí 0,25 1/min. Na vnější povrch formy jsou připevněny 3 budiče vibrací tak, že alespoň 80 % energie vibrací působí na hmotu matrice a stínících částic a nikoliv na hmotu formy.
Vibrací se působí po dobu předběžné distribuce stínících částic v matrici, po dobu odlití získané směsi, po dobu tváření uvedené směsi ve formě a po dobu vytvrzení ve formě, což v daném případě činí celkem 35 minut, z toho 28 minut při příkonu 1,2 W/kg a 7 minut při příkonu 0,5 W/kg (vytvrzení ve formě) přičemž v průběhu této doby působí na sestavu forma-matrice se stínícími částicemi vibrace o kmitočtu 0,00031 MHz. Výkon budičů vibrací je převážně soustředěn na výtokový otvor nádoby určené pro přípravu matrice se stínícími částicemi. Odlitá a vytvrzená nádoba se potom ponechá dozrát již mimo formu po dobu 14 hodin. Obdobným způsobem a za použití stejné matrice a stínících částic se vyrobí víko nádoby.
Claims (9)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob výroby tvarovaného dílu z materiálu odstiňujícího radioaktivní záření, tvořeného matricí ze syntetického polymeru vytvrditelného za normální nebo zvýšené teploty a v této matrici distribuovanými stínícími částicemi o velikosti 1.10~10 až 1.10 1 2 mm z alespoň jednoho materiálu ze souboru zahrnujícího kovy W, Pb, Ta, Bi, Fe, Gd, Zr, V, Y, Ba, Ca, Mg, Al, Lu, Eu, Ge,Sn a Ti a jejich sloučeniny s O, H, S, N, As, F, Cl a J, předběžnou distribucí stínících částic v matrici mimo formu, odlitím směsi matrice a stínících částic do formy, tvářením směsi matrice a stínících částic ve formě a vytvrzením směsi matrice a stínících částic ve formě, vyznačený tím, že se předběžná distribuce stínících částic v matrici mimo formu, odlití směsi matrice a stínících částic do formy a tváření směsi matrice a stínících částic ve formě a případně vytvrzení-6CZ 306407 B6 směsi matrice a stínících částic ve formě provádí za působení vibrace o kmitočtu 50 Hz až 1440 Hz a při energetickém příkonu 0,01 až 100 W/kg směsi matrice a stínících částic.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se předběžná distribuce stínících částic v matrici mimo formu, odlití směsi matrice a stínících částic do formy a tváření směsi matrice a stínících částic ve formě a případně vytvrzení směsi matrice a stínících částic ve formě provádí za tlaku 500 až 105 000 Pa.
- 3. Způsob podle některého z nároků la2, vyznačený tím, že celková doba působení vibrace je delší než 5 sekund a kratší než 180 minut.
- 4. Způsob podle některého z nároků laž3, vyznačený tím, že tvarovaným dílem je kontejner pro ukládání radioaktivního odpadu.
- 5. Způsob podle některého z nároků laž4, vyznačený tím, že alespoň jedna stěna tvarovaného dílu má tloušťku menší než 13 mm.
- 6. Způsob podle některého z nároků laž5, vyznačený tím, že v případě, kdy vibraci budí alespoň dva budiče vibrací, jsou tyto budiče vibrací sfázovány.
- 7. Tvarovaný díl z materiálu odstiňujícího radioaktivní záření, tvořeného matricí ze syntetického polymeru vytvrditelného za normální nebo zvýšené teploty a v této matrici distribuovanými stínícími částicemi o velikosti 1.10 10 až 1.10 2 mm z alespoň jednoho materiálu ze souboru zahrnujícího kovy W, Pb, Ta, Bi, Fe, Gd, Zr, V, Y, Ba, Ca, Mg, Al, Tu, Eu, Ge, Sn a Ti a jejich sloučeniny s O, H, S, N, As, F, Cl a J, vyrobitelný způsobem podle některého z předcházejících nároků 1 až 6.
- 8. Tvarovaný díl podle nároku 7, kterým je kontejner pro ukládání radioaktivního odpadu.
- 9. Tvarovaný díl podle nároků 7 a 8, vyznačený tím, že alespoň jedna stěna tvarovaného dílu má tloušťku menší než 13 mm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-106A CZ306407B6 (cs) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | Způsob výroby tvarovaného dílu z materiálu odstiňujícího radioaktivní záření a tvarovaný díl vyrobený tímto způsobem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-106A CZ306407B6 (cs) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | Způsob výroby tvarovaného dílu z materiálu odstiňujícího radioaktivní záření a tvarovaný díl vyrobený tímto způsobem |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2014106A3 CZ2014106A3 (cs) | 2015-10-07 |
| CZ306407B6 true CZ306407B6 (cs) | 2017-01-11 |
Family
ID=54259073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2014-106A CZ306407B6 (cs) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | Způsob výroby tvarovaného dílu z materiálu odstiňujícího radioaktivní záření a tvarovaný díl vyrobený tímto způsobem |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ306407B6 (cs) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5949084A (en) * | 1998-06-30 | 1999-09-07 | Schwartz; Martin W. | Radioactive material storage vessel |
| RU2164044C1 (ru) * | 2000-04-17 | 2001-03-10 | Волков Михаил Александрович | Способ упаковки радиоактивных отходов в защитный контейнер и корпус контейнера для его осуществления |
| CZ20003697A3 (cs) * | 1999-11-05 | 2001-05-16 | Nurescell Inc | Termosetická kompozice odolná proti radioaktivnímu záření |
| EP1454327A2 (fr) * | 2001-12-12 | 2004-09-08 | Cogema Logistics | Materiau de blindage neutronique et de maintien de la sous-criticite a base de resine vinylester |
| CZ16566U1 (cs) * | 2006-02-22 | 2006-06-05 | Coming Plus, A. S. | Kontejner pro sber, dopravu a ukládání nízkoaktivních radioaktivních odpadu a sestava kontejneru s nejméne dvema temito kontejnery odlisných rozmeru |
| CZ24789U1 (cs) * | 2011-10-06 | 2013-01-10 | Ústav makromolekulární chemie AV CR, v.v.i. | Plastická hmota pro mobilní stínění zdrojů ionizujícího záření |
-
2014
- 2014-02-19 CZ CZ2014-106A patent/CZ306407B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5949084A (en) * | 1998-06-30 | 1999-09-07 | Schwartz; Martin W. | Radioactive material storage vessel |
| CZ20003697A3 (cs) * | 1999-11-05 | 2001-05-16 | Nurescell Inc | Termosetická kompozice odolná proti radioaktivnímu záření |
| RU2164044C1 (ru) * | 2000-04-17 | 2001-03-10 | Волков Михаил Александрович | Способ упаковки радиоактивных отходов в защитный контейнер и корпус контейнера для его осуществления |
| EP1454327A2 (fr) * | 2001-12-12 | 2004-09-08 | Cogema Logistics | Materiau de blindage neutronique et de maintien de la sous-criticite a base de resine vinylester |
| CZ16566U1 (cs) * | 2006-02-22 | 2006-06-05 | Coming Plus, A. S. | Kontejner pro sber, dopravu a ukládání nízkoaktivních radioaktivních odpadu a sestava kontejneru s nejméne dvema temito kontejnery odlisných rozmeru |
| CZ24789U1 (cs) * | 2011-10-06 | 2013-01-10 | Ústav makromolekulární chemie AV CR, v.v.i. | Plastická hmota pro mobilní stínění zdrojů ionizujícího záření |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| clánek dostupný na http://www.slaviceksro.cz/wp-content/uploads/katalog-belle.pdf, vysokofrekvencní vibrátory Megavib+, Vibratronic * |
| Pavel Rieger, Alain Sterba: Pohledový beton - Ukládka, zhutnení, osetrování, Beton 6/2004, dostupné na http://www.zapa.cz/technologicke-okenko/pohledovy-beton?print=1 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2014106A3 (cs) | 2015-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20100258751A1 (en) | Borated Concrete-Rubber | |
| KR101720397B1 (ko) | 원자력 발전소의 붕소 함량이 높은 방사성 폐수지에 사용하는 시멘트 고화 레시피 및 고화 방법 | |
| CN102585443A (zh) | 轻质高强浮力材料及其制备方法 | |
| CN105481296A (zh) | 一种轻质高强度环保型树脂混凝土 | |
| CN109734364A (zh) | 一种导热增强地聚合物放射性废物固化体及其制备方法 | |
| US4174293A (en) | Process for disposal of aqueous solutions containing radioactive isotopes | |
| JP6818293B2 (ja) | 中性子吸収材及びその製造方法 | |
| US20160260510A1 (en) | Design and mixture for anti-radiation pozzolon-polymeric cementitious material | |
| Deju et al. | Review on radioactive concrete recycling methods | |
| CN103680660A (zh) | 废玻璃在固化放射性核素中的应用及对含放射性Cs+废物的常温固化方法 | |
| CZ2014106A3 (cs) | Způsob výroby tvarovaného dílu z materiálu odstiňujícího radioaktivní záření a tvarovaný díl vyrobený tímto způsobem | |
| US11810682B2 (en) | Neutron absorbing concrete wall and method for producing such concrete wall | |
| CN104310399A (zh) | 一种碳化硼中子吸收体加工工艺 | |
| JPS59220695A (ja) | 放射性廃棄物固化処理・処分用容器 | |
| CN114751664A (zh) | 一种垃圾焚烧飞灰地聚合物及其制备方法 | |
| Mokuolu et al. | Evaluation of calcium carbide residue waste as a partial replacement for cement in concrete | |
| CN116675497A (zh) | 一种重力储能用纳废混凝土质量块的配方及其制备方法 | |
| JPS62151799A (ja) | 耐衝撃性の改善された輸送・処分容器及びその製造法 | |
| TWI248427B (en) | Sound absorbing material | |
| KR20170085415A (ko) | 알루미나 시멘트를 포함하는 방사성폐기물 고화용 고화제 조성물 및 이를 이용한 방사성폐기물의 고화방법 | |
| CN109903876B (zh) | 放射性废树脂水泥固化浆料及其制备方法 | |
| JPS6236052A (ja) | 放射線遮断用、遮音用コンクリ−ト | |
| CN103050164A (zh) | 一种防氡防辐射板 | |
| TW202213387A (zh) | 硼酸鹽廢液的處理方法 | |
| JP4932464B2 (ja) | 放射性液体廃棄物処理用の組成混合物、ブロック体、構造体および放射性液体廃棄物の処理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20180219 |