RECIPIENTE MEJORADO PARA EL TRANSPORTE DE HEXAFLUORURO DE URANIO.

Un recipiente (10) cerrado de acero de pared sencilla para el transporte de hexafluoruro de uranio sustancialmente puro en un sobreembalaje convencional,

teniendo el recipiente una pared lateral cilíndrica de acero y una culata (22) de acero que cierra un extremo del recipiente, estando la culata permanentemente fijada a la pared lateral, siendo la superficie externa de la culata (22) una superficie exterior del recipiente, y delimitando la superficie interna de la culata (22) el volumen interior del recipiente que ha de ser llenado con el hexafluoruro de uranio sustancialmente puro, teniendo la culata (22) una válvula (30) que controla el flujo de material hacia el interior y hacia el exterior del recipiente; y

un canto (15) unido a la culata (22) y que se extiende axialmente apartándose de la culata, teniendo el canto (15) un extremo libre que define un plano; estando dicho plano más allá del extremo de la válvula (30);

caracterizada por

una superficie de estanqueidad (28) conectada a la culata (22) y que rodea la válvula (30); una tapa (16) sobre la válvula (30); y

un medio de fijación (18) para presionar la tapa (16) contra la superficie (28) de estanqueidad para lograr la estanqueidad de una junta entre ellas contra el flujo de material desde el exterior de la tapa (16) hasta la válvula (30) y desde la válvula (30) hasta el exterior de la tapa (16);

en la que la superficie (28) de estanqueidad y la tapa (16) están rodeadas por el canto (15) y están separadas hacia el interior, hacia la culata (22) desde dicho plano

Tipo: Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: W0212862US.

Solicitante: WESTINGHOUSE ELECTRIC COMPANY LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: P.O. BOX 355,PITTSBURGH, PA 15230-0355.

Inventor/es: DOUGHERTY,THOMAS,F, RUMMEL,TREVOR,M.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 16 de Diciembre de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G21F5/002 SECCION G — FISICA.G21 FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR.G21F PROTECCION CONTRA LOS RAYOS X, RAYOS GAMMA, RADIACIONES CORPUSCULARES O BOMBARDEOS DE PARTICULAS; TRATAMIENTO DE MATERIALES CONTAMINADOS POR LA RADIACTIVIDAD; DISPOSICIONES PARA LA DESCONTAMINACION (protección contra las radiaciones por medios farmacéuticos A61K 8/00, A61Q 17/04; en los vehículos espaciales B64G 1/54; asociada con un reactor G21C 11/00; asociada con un tubo de rayos X H01J 35/16; asociada con un aparato de rayos X H05G 1/02). › G21F 5/00 Recipientes blindados portátiles o transportables. › Recipientes para desechos radiactivos fluidos.
  • G21F5/06 G21F 5/00 […] › Detalles o accesorios de los recipientes.

Clasificación PCT:

  • G21F5/002 G21F 5/00 […] › Recipientes para desechos radiactivos fluidos.
  • G21F5/12 G21F 5/00 […] › Dispositivos obturadores para recipientes; Disposiciones para su estanqueidad.

Clasificación antigua:

  • G21F5/002 G21F 5/00 […] › Recipientes para desechos radiactivos fluidos.
  • G21F5/12 G21F 5/00 […] › Dispositivos obturadores para recipientes; Disposiciones para su estanqueidad.

Fragmento de la descripción:

Recipiente mejorado para el transporte de hexafluoruro de uranio.

Antecedentes de la invención

La presente invención versa acerca de un recipiente para el transporte y el almacenamiento de hexafluoruro de uranio, y en particular acerca de mejoras en un recipiente conocido en el oficio como cilindro 30B.

El hexafluoruro en uranio enriquecido lleva muchos años transportándose en cilindros 30B convencionales. Se considera que el hexafluoruro de uranio está enriquecido si incluye más de un 1% de Uranio 235 (U235), y el transporte del hexafluoruro de uranio enriquecido (hasta el 5% en peso, inclusive) tiene que hacerse en cilindros 30B convencionales autorizados. Tales cilindros llenos de hexafluoruro de uranio deben ser transportados en un sobreembalaje autorizado para protección térmica y contra impactos. Tales transportes se consideran seguros si los cilindros son debidamente envasados y transportados. Mientras el agua u otros posibles moderadores de neutrones se mantengan separados del propio hexafluoruro de uranio, no puede ocurrir un acontecimiento crítico (una reacción nuclear en cadena sin control).

Como en todos los aspectos de la industria nuclear dentro de los límites geográficos de su autoridad, la Comisión Reguladora Nuclear (NRC) regula el transporte de hexafluoruro de uranio. Puesto que su autoridad se extiende a los puertos de los Estados Unidos, y dado que sus normas están entre las más conservadoras del mundo, las normas de la NRC establecen estándares mínimos para la mayor parte de los transportes internacionales de hexafluoruro de uranio. El Instituto de Estándares Nacionales Estadounidenses, Inc., publicó en 1971 ANSI N14.1, Packaging of Uranium Hexafluoride for Transport. Este estándar fue adoptado por la predecesora de la NRC, y estableció el diseño autorizado del cilindro 30B convencional.

El estándar ANSI N14.1 especifica los tipos de materiales para los que son adecuados sus cilindros autorizados. Específicamente, la nota a a pie de página de la Tabla 1 de la Sección 5.5, Section 5.5, Packaging Requirements, Standard UF6 Cylinders, del estándar ANSI N14.1 contempla que un cilindro 30B convencional puede ser usado para transportar hexafluoruro de uranio que contenga menos del 0,5% de impurezas. Por los fines de la presente solicitud, una mezcla constituida por al menos un 99,5% en peso de hexafluoruro de uranio y el resto de otros materiales se denomina hexafluoruro de uranio sustancialmente puro.

El cilindro 30B convencional, definido en la actualidad por el estándar ANSI N14.1-1995, es un recipiente de acero de aproximadamente 2 m de longitud y 76 cm de diámetro. Está hecha de acero al carbono de 1,27 cm al que se ha dado la forma de un cuerpo cilíndrico de 1,37 m de longitud rematado por dos culatas aproximadamente semielípticas. Un par de cantos protegen los extremos del recipiente. El cilindro 30B convencional tiene un peso de tara de aproximadamente 646 kg y un volumen de al menos 0,74 m3. Cuando se llena hasta su capacidad máxima permitida de 2280 kg con hexafluoruro de uranio dotado de hasta el 5 por ciento en peso del isótopo uranio 235, sería concebible que tan solo 15 litros de agua podrían dar inicio a un acontecimiento crítico. Por lo tanto, es sumamente importante que el agua este excluida del cilindro.

Hay otros riesgos asociados con el transporte de hexafluoruro de uranio. Si este producto químico es calentado hasta su punto triple de 63ºC en presencia de aire, puede formarse fluoruro de hidrógeno gaseoso (HF (g)). Tal acontecimiento es concebible si la válvula de un cilindro convencional 30B se rompe durante la incidencia de un incendio. El fluoruro de hidrógeno gaseoso es sumamente dañino, y deben tomarse precauciones contra su liberación, dado que, si se inhala, el resultado casi inmediato es la muerte.

En el cilindro convencional 30b se practican dos aberturas. Las aberturas están situadas en emplazamientos aproximadamente opuestos diagonalmente en culatas opuestas. Una abertura acomoda una válvula que se usa de forma rutinaria para llenar y vaciar la cuba de hexafluoruro de uranio. La otra abertura es un tapón usado para la inspección periódica, la verificación hidrostática y la limpieza de la cuba. Esta válvula y este tapón forman las únicas barreras a la entrada de agua en el cilindro convencional 30B.

Durante el transporte, un cilindro 30B está albergado en un envase o sobreembalaje protector de transporte. El sobreembalaje protege el cilindro que hay en su interior de impactos accidentales y aísla el cilindro para reducir la probabilidad de que tenga fugas si se produce un incendio u otro acontecimiento de sobrecalentamiento accidental. El sobreembalaje y el cilindro 30B son transportados de manera rutinaria por buques de navegación oceánica, al igual que mediante transporte por ferrocarril y carretera. Cuando el cilindro llega a una planta de tratamiento, se retira del sobreembalaje y se conecta a la válvula un sistema estandarizado de tuberías. La norma ANSI N14.1 especifica la ubicación exacta de la válvula, así como su orientación, para que las tomas de la planta de tratamiento se alineen debidamente y se conecten con la válvula. Aun cuando sea pequeño, un cambio en la posición o la orientación de la válvula puede hacer imposible conectar con seguridad el cilindro con las tomas de la planta. Una vez que el cilindro 30B está conectado a las tuberías de la planta de tratamiento, es calentado en un autoclave para evaporar y así eliminar el hexafluoruro de uranio para su tratamiento ulterior.

Los sobreembalajes están regulados por organismos del gobierno. La Secretaría de Transporte (DOT) de EE. UU. ha emitido una normativa estándar, DOT 21 PF1, que define un sobreembalaje. Esa normativa está publicada en 49 CFR 178.358. La Secretaría de Transporte permite ciertas variaciones de este diseño en la Certificación USA/4909/AF, Revisión 15. Los sobreembalajes fabricados conforme a esta normativa o a sus variaciones permitidas se denominan envases según la normativa. Además, la NRC ha emitido normas que definen lo que se denomina envases de alto rendimiento. Estos envases están autorizados por la NRC si satisfacen los estándares de rendimiento definidos en las normativas. Las especificaciones de rendimiento están publicadas en 49 CFR 173.401-476. Un rasgo común de las normativas tanto de la DOT como de la NRC es que el sobreembalaje debe estar diseñado para que quepa un cilindro 30B convencional, tal como está definido por la norma ANSI N14.1.

Los sobreembalajes y los cilindros 30B son verificados conjuntamente, tal como requiere la NRC, antes de la autorización para su uso en el transporte de hexafluoruro de uranio. Una prueba estándar que debe pasarse es la prueba de caída desde los 9 metros. En esta prueba, el cilindro 30B y el sobreembalaje se dejan caer desde una altura de 9 m sobre una plataforma fija de hormigón. El envase se orienta de tal modo que la válvula del cilindro mire directamente hacia abajo, el peor de los casos posibles. Para pasar esta prueba, ninguna parte del sobreembalaje puede tocar la válvula ni ningún elemento perteneciente a la válvula, y la válvula debe permanecer firmemente cerrada. Si se pasan esta prueba y las demás pruebas requeridas, el cilindro 30B recibe la autorización para ser el contenido del sobreembalaje. El hexafluoruro de uranio enriquecido solo puede ser transportado en un cilindro 30B en un sobreembalaje para el que ese cilindro sea el contenido autorizado.

Las normativas requieren una verificación periódica de los cilindros 30B con independencia del sobreembalaje. Específicamente, la DOT ha adoptado el estándar ANSI N14.1 que, a su vez, requiere la verificación periódica de los cilindros 30B. Esta verificación incluye una prueba hidrostática cada cinco años. Antes de esta prueba, el cilindro es limpiado. Luego se llena de agua y se presuriza para comprobar posibles fugas. Esta prueba comprueba la integridad de la estructura, incluyendo las diversas soldaduras. La prueba es cara, en parte porque crea 0,74 m3 de agua residual radiactiva que debe eliminarse como residuo radiactivo de baja intensidad.

Además, la NRC regula con cuánta densidad pueden acumularse los cilindros 30B convencionales en sobreembalajes en buques de carga u otros medios de transporte. Esto lo hace dando a cada buque o medio de transporte un índice de transporte total de 200. Cada cilindro 30B tiene un índice de transporte de cinco, de modo que un buque que no transporte otra carga nuclear puede llevar un total de cuarenta (40) cilindros 30B convencionales. (200 textdiv 5 = 40). Este límite de seguridad niega a los fletadores...

 


Reivindicaciones:

1. Un recipiente (10) cerrado de acero de pared sencilla para el transporte de hexafluoruro de uranio sustancialmente puro en un sobreembalaje convencional, teniendo el recipiente una pared lateral cilíndrica de acero y una culata (22) de acero que cierra un extremo del recipiente, estando la culata permanentemente fijada a la pared lateral, siendo la superficie externa de la culata (22) una superficie exterior del recipiente, y delimitando la superficie interna de la culata (22) el volumen interior del recipiente que ha de ser llenado con el hexafluoruro de uranio sustancialmente puro, teniendo la culata (22) una válvula (30) que controla el flujo de material hacia el interior y hacia el exterior del recipiente; y

un canto (15) unido a la culata (22) y que se extiende axialmente apartándose de la culata, teniendo el canto (15) un extremo libre que define un plano; estando dicho plano más allá del extremo de la válvula (30);

caracterizada por

una superficie de estanqueidad (28) conectada a la culata (22) y que rodea la válvula (30); una tapa (16) sobre la válvula (30); y

un medio de fijación (18) para presionar la tapa (16) contra la superficie (28) de estanqueidad para lograr la estanqueidad de una junta entre ellas contra el flujo de material desde el exterior de la tapa (16) hasta la válvula (30) y desde la válvula (30) hasta el exterior de la tapa (16);

en la que la superficie (28) de estanqueidad y la tapa (16) están rodeadas por el canto (15) y están separadas hacia el interior, hacia la culata (22) desde dicho plano.

2. Un recipiente, como se reivindica en la reivindicación 1, en el que la superficie (28) de estanqueidad es una superficie de un disco que rodea la válvula (30).

3. Un recipiente, como se reivindica en las reivindicaciones 1 o 2, en el que el medio de fijación comprende un elemento de fijación dotado de rosca o una pluralidad de elementos (18) de fijación dotados de rosca.

4. Un recipiente, como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en el que la superficie (28) de estanqueidad es una superficie anular y la tapa (16) incluye una superficie (44) opuesta proporcionada para que entre en contacto con la superficie (28) de estanqueidad, estando dispuesto al menos un elemento (46, 48) resiliente de estanqueidad entre la superficie (44) opuesta y la superficie (28) de estanqueidad.

5. Un recipiente, como se reivindica en la reivindicación 4, en el que al menos un entrante interminable (50, 52) formado en la referida superficie (44) opuesta rodea la válvula (30) cuando la superficie (44) opuesta entra en contacto con la superficie (28) de estanqueidad.

6. Un recipiente, como se reivindica en la reivindicación 5, en el que un elemento (46, 48) resiliente de estanqueidad está dispuesto al menos parcialmente dentro del entrante (50, 52).

7. Un recipiente, como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, que incluye un medio para comprobar la integridad de la junta entre la tapa (16) y la superficie (28) de estanqueidad cuando el medio (18) de fijación presiona la tapa (16) contra la superficie (28) de estanqueidad.

8. Un recipiente, como se reivindica en la reivindicación 7, en el que un par de elementos (46, 48) resilientes de estanqueidad, preferentemente juntas tóricas, uno rodeando al otro, se sitúan entre la tapa (16) y la superficie (28) de estanqueidad.

9. Un recipiente, como se reivindica en la reivindicación 8, en el que el medio para comprobar la integridad de la junta incluye un conducto (61, 62, 64, 66) que conecta una superficie externa de la tapa (16) con un espacio (68) entre los dos elementos (46, 48) resilientes de estanqueidad.

10. Un recipiente, como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en el que la tapa (16) está separada hacia el interior de dicho plano hacia la culata (22) por al menos 12,7 mm, preferentemente por al menos 19 mm.

11. Un recipiente, como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, cabiendo el cilindro dentro de un envoltorio que tiene una longitud global de 2070 mm pm 12,7 mm y un diámetro de 762 mm pm 6,4 mm, conteniendo el cilindro un volumen de al menos 0,736 m3.

12. Un recipiente, como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, dispuesto dentro de un sobreembalaje (12) convencional.

13. La combinación de un sobreembalaje (12) para un cilindro 30B convencional y un recipiente (10) conforme a cualquier reivindicación precedente que contiene hexafluoruro de uranio sustancialmente puro en el sobreembalaje.

14. Un procedimiento para transportar hexafluoruro de uranio sustancialmente puro usando un recipiente (10) conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, comprendiendo el procedimiento:

retirar la tapa (16);
llenar el cilindro con hexafluoruro de uranio sustancialmente puro por medio de la válvula (30);
cerrar la válvula (30);
colocar la tapa (16) sobre la válvula (30) para lograr la estanqueidad del espacio entre el interior de la tapa y de la válvula; y, después,
comprobar la integridad de la junta.

15. Un procedimiento, como se reivindica en la reivindicación 14, que incluye el paso de colocar el cilindro dentro de un sobreembalaje (12) convencional.


 

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