废核燃料运输与贮存用的屏蔽罐

本发明涉及运输与短期贮存废核燃料用的容器。

随着核能实用性工业的成熟，越来越多地需要有更广的贮存空 间来安全地盛放废核燃料。近年来为贮存废核燃料所开发的一种方 法是在水平贮存单元中作干式贮存，这些单元是一些屏蔽的贮槽，其 中贮存着已集装箱化的废核燃料并对其定时监测。废核燃料棒水平 单元型干式贮存的一种传统方法已公开于Fisher等人的美国专 利4780269号中。

废核燃料干式贮存的一种基本方法是将干式的屏蔽小罐置放 于一屏蔽的运输罐中。这种小罐与罐注满去离子水后向下放到一个 盛有废核燃料的水池中。然后将废核燃料组件放入小罐内，并使一 端塞就位来封闭此小罐。再将小罐与罐从池中取出，把水排出并干 燥之。罐的外部经去污染处理，随后用封闭板将其封闭。此时即把这 一封闭的运输罐放到一拖车上并用系固装置固定。

此运输拖车将上述罐载运到水平干式贮存单元的视距范围内。 将罐打开并与干式贮存单元的入口相连接。然后借助一个例如从入 口的相对端部通过干式贮存单元的活塞使小罐经此入口进到打开的 罐内。至此可将小罐紧固并拉进干式贮存单元内，这以后即把入口 与通道孔两者都封闭。

上述方法的关键在于防止污染以及将小罐内的废核燃料从原先 的贮存池运送到最终的干式水平贮存地点。输送罐必须构制成具有 适当的结构强度，并使其屏蔽成既能从实质上保护其中干式屏蔽的 小罐，又能提供生态的屏蔽使得在小罐转移作业中的个人辐射剂量 减到最低限度。

在小罐的转运过程中，上述罐必须能经受住任何可以预见的冲 击，例如因罐从输送拖车上意外掉下或是暴露在龙卷风或其它自然 灾害下时。在美国，联邦法规所列出的这种运输罐必须满足的要求， 记明在10.C.F.R.72(包括子部G)、以及10.C.F.R.71与10.C.F. R.50中。具体地说，这种罐必须能经受从30英寸高坠落到一实质 上不屈服的水平表面上时的冲击而不会有结构损伤。而且，即使是结 构受损，也不能允许罐内的物质外泄。

为此，重要的是设计出具有高度结构完整性的罐。于此同时，需 要在任何给定时刻使罐内可以运输的废核燃料最大化，同时需要将 构造这种罐的成本降到最少。从强度上考虑，固然要用较厚的金属 或其它材料件来构制这种罐，但这样的结果有可能减少罐内可以运 输的废核燃料数量。罐的外部尺寸则受到如下的种种约束条件的 限制，例如已装载的罐的总重，以及使罐通过隧道、桥下与立体交叉 交通结构下所需的间隙，等等。

当前，通常的罐是由防侵蚀的抛光过的奥氏体不锈钢，例如304 不锈钢构制成。但这种不锈钢的强度受到限制，有可能在高应力下 断裂。为了克服这种潜在的缺点，上述通常的罐是用较厚的金属件 制成，还必须用角撑板或其它加强件加强。此外，罐上的在运输中受 到力影响的部位还需用焊合到罐结构上的另外的金属板加强。

上述这种通常的罐例如是在它的筒形结构的外壳上，于径向相 对的位置处装配上直接焊合的或以螺栓连接的筒耳。这些筒耳由钩 钩牢，用作罐在运输过程中升降用的支点。由于在使用中有应力从 筒耳传递到罐结构上，一般要在筒耳的周围区域上焊接另外的金属 板进行加强。

筒耳本身一般是通过直接地焊合或由螺栓连接到罐壳而永久 性地固定于其上。焊合时，焊接接头在罐的升降中会受到显著应力 的影响。在用螺栓将筒耳定位时，螺栓会在罐的升降中受到极大的 剪切载荷与拉伸载荷的影响。从而筒耳还必须大大地加强来经受这 类载荷结果导致罐的重量与总体尺寸增加，而因此减小了废核燃料 的可包容量并加大了制造成本。

在把弹性(例如O环)密封件或金属密封件用作密封接头时，通 常要把用来形成结构罐壳的基体金属机加工成密封表面。例如，当把 304不锈钢用来构造罐壳时，要在此壳上机加工出环形表面然后抛 光成密封表面。上述的罐尽管在绝大多数情况下可以合适地运行， 但当密封区域受到极端的冲击力的作用，例如当罐意外地依倾斜角 度掉落而使力集中到此密封区上时，就有可能使金属密封表面永久 变形，结果潜在有漏泄的危险。

本发明提供了一种供废核燃料短期保存以及运输用的容器。在 本发明的第一个组成部分中，上述容器是由一种界定出一个用来接 收废核燃料的空腔的结构壳形成，此壳上有通入该腔内的第一与第 二端部孔。上述壳具有由第一种材料形成的第一端部和由第二种材 料形成的第二端部。此第一端部与第二端部结合成上述壳结构。第 一端部上限定出一能配合用来升降容器的支承面。壳的这种第一端 部是由承重强度高于第二种材料的第一种材料构制成，以适应升降 应力。这种容器还包括可固定到壳的第一端部上来密封第一端部孔 的第一封闭件，以及可以固定到壳的第二端部上来密封第二端部孔 的第二密封件。另外，此容器还包括有辐射吸收屏蔽层，这种层则可 以包含γ辐射吸收与中子辐射吸收两种材料。

于是，按上述方式构成的容器，它的受到最大应力作用的区域， 例如第一端部，便是由最强的金属材料例如高强金属合金制成。但 是，罐的并不暴露到这样高应力下的那些部分，则是由其强度能适 应加到它们上面的低负荷的成本较低的材料制成。

根据本发明的另一方面，所提供的罐包括界定一用来接收废核 燃料的空腔的管状内壳以及第一端与第二端。在此内壳上共轴线地 装配上一有第一端与第二端的管状外壳，内外壳之间便限定出一环 形空间。环形空间内由辐射吸收材料充填。界定出一中央孔和一第 一环形密封表面的一个环形件，以其周边绕定到内、外壳两者的第 一端上而与此内、外壳形成气密接头。以一第一封闭板可松释安装到 上述环形件上，确定出一个与此环形件所界定的第一环形密封表面 相对应的第二环形密封表面。在第一封闭板的第二环形密封表面与 上述环形件的第一环形密封表面间设有一密封件，它在第一封闭板 与环形件之间确立了气密密封。这种罐还包括一以其周边贴近内壳 第二端的第二封闭板，以同内壳形成气密接头。

根据本发明的另一方面，所提供的罐包括界定出一用来接收废 核燃料的空腔以及第一与第二两个端部孔。壳上可安装一用来密封 第一端部孔的第一封闭件和用来密封第二端部的第二封闭件。壳上 还附有一辐射吸收屏蔽层。第一与第二对筒耳安装结构，最好取筒 套构型，相对地设置形成在构件壳内的孔中。所包括的第一与第二 筒耳每个界定出一底座与一支承表面。各筒耳的底座可松释地安装 到相应的一个筒耳安装构件上，由此得以抱紧第一筒耳的支承表面 来升降容器。第二筒耳则是用来相对输送机构装卸罐时提供支承与 转动点。

在一最佳实施例中，筒耳安装结构取焊接到罐的构件壳上的环 形套形而将筒耳纳置于这样的套中。借助这种结构，用来将筒耳固 定到安装结构上的螺栓一类紧固连接件使基本上不受拉伸与剪切载 荷的影响。

根据本发明的另一方面，前述筒耳安装结构最好由例如用来形 成安装着第一筒耳的那部分外壳的高强材料来构成，这样就可不用 另外的加强板而能实现牢固的筒耳安装。

根据本发明的再一方面，前述的罐包括有改进的密封接头。罐的 密封表面利用增硬金属的焊合外罩形成，得以提供不易受到罐冲击 时发生永久变形影响的密封表面。在此最佳实施例中，罐上封闭板 的密封表面上形成有限定出呈半燕尾状横剖面的供纳置密封件用的 槽。这样就能在接头中使用金属或弹性体的密封件，并可在罐处于 水平或垂直位置上组合这些接头。

根据本发明的再一方面，所公开的罐包括有界定出一用来接收 废核燃料的空腔的管形构件壳以及第一与第二开口端。第一封闭板 可松释地安装于壳的第一开口端上，由此，当它安装到壳上时，此第 一开口端便封闭，而当它从壳上松释开时，便可通过第一开口端在空 腔内进行废核燃料的装卸。第二封闭板则安装到壳的第二开口端上 并将其封闭。此第二封闭板界定出一中央通道孔。可松释地安装到 第二封闭板上的一块通道盖板密封此中央通道孔，当它从第二封闭 板上松释开时，就可让一活塞经过通道孔进入壳的空腔内，以便通过 壳的第一开口端来卸出废核燃料。

设有充填着辐射吸收材料的屏蔽塞，用来在短期的贮存和输送 中盖住罐上形成的筒耳安装结构与中央通道孔。

另一方面，本发明涉及到一种用来运送核燃料输送罐与安全壳 的滑架。这种滑架围绕着中子辐射屏蔽材料支承着上述罐。此滑架 包括一支承件与一保持件，它们中的每一个包括一批相平行分开的 板，这些板处在一批垂直于罐的纵轴线的平面上，并由一批与罐的 纵轴线平行的纵向肋片连接。这些纵向肋片定位成能同一些与中子 辐射材料关联的构件匹配，以将载荷从罐输送给滑架。

这样，本发明便提供了一种制造费用较低且可改进冲击条件下 安全性的罐。还能减少工作人员在输送过程中暴露在辐射下的机会。

在结合附图阅读下面的描述后，将可更容易地理解本发明及其 所具有的优点，附图中：

图1是依据本发明构制的一种罐的等角图，此罐的一部分已切 除，用以示明安装于其中来保持废核燃料的干式屏蔽小罐，同时由 剖开此罐来示明一用于系紧键槽中的屏蔽塞；

图2是图1中的罐经除去内部的干式屏蔽小罐后，沿着一与图 1中2—2线标明的此罐的纵轴线相交平面截取的剖面图，并通过分 解此罐示明了通道孔封闭板与顶端封闭板；

图3A是图2中所述同一平面截取的，图2中相匹配的罐体的 顶端封闭板与顶端的详细剖面图；

图3B是图3A中所示顶端封闭板密封表面的更为详细的剖面 图；

图4是沿图2中上述同一平面截取的焊合的底端板封闭件与装 配的通道孔封闭孔的详细剖面图；

图5A是沿图2中上述同一平面截取的，从底端封闭板匹配表 面分解出的活塞封闭板的详细剖面图；

图5B是图5A所示的此活塞封闭板密封区的更详细剖面图；

图6是图1中的罐的端视图，用来示明此罐的“顶”端，并以沿一 与此罐纵轴线正交的平面所截取的部分剖面图来示明中子屏蔽罩与 罐体的内部结构；

图7是沿图2中前述同一平面截取的图1中罐的抗剪键槽结构 的详细剖面图；

图8是沿一与罐的纵轴线正交的平面所截取的图1中罐的抗剪 键槽的详细剖面图；

图9是沿一与罐的纵轴线正交并与上部筒耳中央轴线准直的 平面所截取的，图1中罐的上部筒耳与筒耳安装套的详细局部分解 图；

图10是沿一与罐的纵轴线正交并与底部筒耳中央轴线对齐的 平面所截取的，图1中罐的底部筒耳与筒耳安装套的局部分解详图；

图11A是图1中罐的仰视图，用来示明此罐的长侧，其中的屏 蔽塞安装成封闭住筒耳安装套和通道孔口，并以剖面图给出的抗剪 切槽结构来示明键槽屏蔽塞的布置；

图11B是以沿一与罐的纵轴线一致的平面截取的部分剖面图 所示明的，通道孔屏蔽塞装配情形的详细侧视图；

图12是由冲击限制器保护并由依据本发明所构成且停放在通 常拖车上的滑架所载承的输送罐的环境图；

图13是图12中的滑架的透视图；而

图14是图12中的滑架的前视图。

下面详述最佳实施例。

图1示明用于废核燃料输送和短期贮存用的罐10的一个实施 例。罐10包括由具有一上壳部16与一下壳部18的管状构件壳14 构制成的罐体12。下壳部18由一底端封闭板20密封，此封闭板20 有一为通道盖板24密封的中央通道孔22。上壳部16为一顶端封闭 板26密封。构件壳14的外部由中子吸收屏蔽罩28屏蔽。上壳部16 的外部上有两个安装在上筒耳安装套32内的沿径向相对的上筒耳 30(图中只示出一个)。与下壳部18呈径向相对的两个下筒耳34则 安装于下筒耳安装套36内。

下面普遍用“底”与“下”来指涉及到罐10的最邻近底端封闭板 20的罐10的端部及其部件，而用“顶”与“上”等字眼来指涉及到 与顶部封闭板26邻近的与上述端部相对的端部。废核燃料用的干式 贮存小罐38示明为安装在罐10的内部空腔40之中。干式贮存小罐 38的结构已在发明人为R.A.Lehnert，R.D.Quiun，S.E.Sisley与 B.D.Thomas，标题为“废核燃料运输与贮存用容器”，1993.10.8提 出的美国专利申请中作了全面的描述，其中公开的内容作为本发明 的参考。

在屏蔽罩28的下端和上端围绕罐10将多个凸耳42固定到构 件壳14及屏蔽罩28的环形端部上，其中屏蔽罩上端的凸耳图中未 示出。凸耳42的目的是在运输过程中使罐10与冲击限制器配合。适 用于罐的运输中的冲击限制器和运输小车完全公开于1993年10 月8日申请的一个美国专利申请中，其发明人为R.A.Johnson，I. D.McInnes，R.D.Quinn和C.J.Temus，发明名称为“废核燃料运 输用的屏蔽罐的冲击限制器”，该申请所公开的内容作为本发明的参 考。

下面参看图2描述罐体12的结构。体12整体呈筒状构型，包括 构件壳14。构件壳14取管状构型，界定出一下周缘50与一上周缘 52。下壳部18的上缘48与上壳部16的下缘50相邻接，同时围绕构 件壳14的整个周边用完整的渗透焊而焊合到一起。上壳部16与下 壳部18各有一与纵轴线14一致的中央轴线，并共同配合定地一正 圆柱体。

下壳部18是由硬金属，最好是由抗侵蚀的金属，而更好是用一 种不锈钢，例如ASME SA—240的304型奥氏体不锈钢形成。但 上壳部16则最好是用有较高承重能力的材料，同时也最好是由一种 不锈钢，例如ASME SA—204的XM—19型高合金不锈钢形成。 XM—19型的不锈钢也是奥氏体的，但它的承重强度约为304型的 两倍。

如图1所示，上筒耳30是固定于上壳部16上。上筒耳30是用 来升降空的或装载有一已充满的小罐38的罐10。这样，上筒耳30 是用来将有效的剪切与拉伸载荷传递给上壳部16的。下壳部18载 有下筒耳34，后者如下面所述是用来在输送中使罐10竖立并稳定， 从而承受下部载荷。由于XM—19型不锈钢的价格较304型的贵， 当把XM—19型用于罐10的载荷承载部时，可以减少制造费用。构 件壳14的两个部分可以由卷板形成并焊合。

参看图2，共轴地安装于构件壳14内的是一个内壳54，它也是 由304型不锈钢或其它合适的抗侵蚀结构材料形成。内壳54的外径 略小于构件壳14的内径，因而在两者之间限定出一环形空间。此环 形空间内充填以γ射线吸收材料，例如ASTMB—29化学铅。构件 壳14与内壳54以及底端封闭板20与顶端封闭板26中所含的钢同 样可用来吸收γ射线。

屏蔽罩28具管状构型，安装在构件壳14上方并环绕着它的绝 大部分长度。屏蔽罩28是由管状的外壳罩58形成。外壳罩58的内 径大于壳14的外径，这样便界定出一环形空间，其中充填以中子辐 射吸收屏蔽材料60。适当的一种中子辐射吸收材料是含氢的固体中 子吸收材料，例如一种水泥质的可浇注的中子吸收材料。屏蔽罩的 上、下端分别由上、下环状支承圈62、63封闭，焊接到构件壳14的 外部以及外壳罩58的边缘上。下环状支承圈63包括不锈钢的安全 膜，用来防止屏蔽罩28的过压。

在罐体12的内壳54之内，由焊接或其它方法固定着一对细长 的导轨64。这对导轨64与罐10的中央纵轴线平行并沿内壳54的 全长延伸。图6中还表明每根导轨64是由带状的平板形成。两根导 轨64是在内壳54的同一径向九十度弧中相互沿径向分开。当罐10 水平放置时导轨64位于座落在拖车或其它支承面上的罐体12的侧 边上。

各个导轨64所用材料最好较用来制造内壳54的材料更硬，例 如增硬的不锈钢，此导轨在小罐38相对于罐10安装或卸下时为小 罐提供了一种无孔眼等缺陷的低摩擦滑动表面。适用的材料为硝基 60型冷轧薄钢板，ASTM4—204，牌号UN5,521800，RC29、25的不 锈钢。

一下壳部18的下缘46和内壳54的下缘都焊合在底端封闭板20 上，这样就能密封罐体12的底端，后面将对此作更详细的说明。上 壳部16的上缘52和内壳54的上缘即焊合到环形密封图66上。顶 端封闭板26可以安装到环形密封圈66上，用来有选择地关闭罐体 12的顶端。

下面参看图2与图3A来描述环形密封圈66的构型。密封圈 66有一个横剖面基本上是矩形的主体部。从主体部68的下表面与 圈66内缘相邻处向下延伸出一环形下凸缘70。凸缘70的内径与内 壳54的内径基本相等。

上壳部16的上缘52焊合到环形密封圈66的主体部68上，下 凸缘70的下缘焊合到内壳54的上缘上。这两种焊接都是环绕圈66 的整个周边而延伸的完全渗透焊。主体部68的上表面界定出一环 形接合面74。从接合面74上沿着圈66的外周边向上突出一环形上 凸缘76。

接合面74上由环形增硬金属镶嵌材料层78形成一增硬的密 封表面。镶嵌层78最好通过把一种硬金属的外层焊合到圈66的基 底金属上来形成。此环形密封圈66最好通过304型不锈钢的环形 锻造形成。镶嵌层78最好由铬镍铁合金形成。镶嵌层78包覆着主 体部68的内上角，得以在接合面74的内部与主体部68内缘的上 部两者之上提供一个硬的抛光表面。为镶嵌层78所提供的这种硬 表面，对于罐10的接头区受冲击时的永久变形是高度稳定的。

继续参看图2与图3A，顶端封闭板26构造成一实心盘。此顶 板26在其底侧围绕周边有一环形凹槽，界定出一环形密封表面80。 环形密封表面80在尺寸上同环形密封圈60的接合面74基本上相 当。如图3A所示，顶端封闭板26可通过在密封圈66的环形上凸缘 76内滑动而安装到主体12上，安装好后，此顶板26的密封面80便 与密封圈66的接合面74邻接。顶板26底侧的一个不下凹的中心部 82便被纳置到密封圈66的主体部68的内缘之内。

镶嵌层78为密封圈66提供了密封表面。在叠置到镶嵌层78上 的顶板26的密封表面部分内形成有两个环形槽84。如图3A所示， 每个槽84内置纳一密封件86。这种密封件86可采用能变形的金属 密封件或采用弹性体密封件，例如O形环或其它构型的弹性体密封 件。密封件86在顶板26与密封圈66之间变形，并保持在槽84内。

参看图3B，每个槽84界定出一半燕尾槽形横截面，具有底表面 88、第一正交侧表面90、以及第二内弯侧表面92。当主体12不论处 于水平或垂直位置而顶板26已卸下时，槽84的半燕尾槽构型确保 密封件86被保持在槽84内。

密封圈66与内壳54之间的焊合是气密的。密封圈66与上壳部 16之间的焊合据信也是气密的，但对此特性未加测试。同样，由密封 表面80、接合面74、以及密封件86所构成的密封接头也是气密的。

顶板26是以下述方式有选择地安装到密封圈66之上，即让一 批螺栓94穿过绕顶板周边按相等间隔分开的凹孔96，进入到密封 圈66的接合面74中所形成的对应位置处的螺纹通道98中。在各螺 纹通道98的底层上设有排泄孔(未示明)。参看图6，在上述顶板中 形成有两个监测孔100，它们是有选择地为塞102所密封。

现在集中注意图2与4来描述底端封闭板20与构件壳14和 内壳54之间的气密接头。此底板20也取实心盘构型。从底板20的 顶(内)表面上，在一沿径向朝内与顶板20外周边相分开的位置，有 一向上突起的环形凸缘104。当底板20放置到罐体12的底端之上 时，凸缘104的上缘便同内壳54的下缘接合。凸缘104的上缘焊 接到内壳54的下缘上。下壳部18的下缘46焊接到底板20之上。这 两种焊接都是围绕底板26的整个周边形成的完全渗透焊，且内壳 54与凸缘104间的焊接是气密的。下壳部18与凸缘104间的焊接 据信也是气密的，但未对这种特性作测试。

穿过此底板20，形成有从它的顶(内)表面到它的外周的一个排 泄孔106，此孔由以螺纹塞110为帽的螺栓108密封。螺栓108与螺 纹塞110各包括一气密的密封件(未示明)。孔106可以排出罐19内 部空腔40中的液体。此排泄口可位于罐底的任何方位上。

参看图2与5A，形成有一个在中央通过底端封闭板20的中央 通道孔22。在此底板20的底侧(即外侧)中形成了一个环形凹槽 112，有效地扩大了中央通道孔22底部的直径。凹槽112界定出一 环形接合面114。围绕着与中央通道孔22毗邻的最内部分，按一定 角度形成了可通过焊接上硬金属(例如铬镍铁合金)而形成的增硬 的镶嵌层116。此镶嵌层116经抛光而限定出一密封表面。

用于上述通道的通道盖板24取实心盘构型，它所具有的外径 可使它置纳于凹槽112内。在此盖板24的顶端侧(即内侧)围绕着此 板的周边形成一个限定出一密封表面118的环形凹槽。密封表面 118界定出一非下凹的中心部120。当盖板24装配到底板20上时， 此盖板24即收纳到底板20的凹槽112内，而盖板24的中心部120 即纳置于中央通道孔22中。在这种安装好的结构中，密封表面118 叠置到镶嵌层116上。

参看图5A与5B，在密封表面118上形成有两个半燕尾槽型的 环形槽112，它们的构型与前述的在顶板26中的槽84类似。同样， 在槽122内设置有密封件(未示明)，密封件在密封表面118与镶嵌 层116之间被压缩，在通道盖板活塞封闭板24与底端封闭板20之 间形成气密密封。活塞封闭板24是由一批螺栓124保持就位，这批 螺栓穿过等间隔地形成在板24周边上的凹孔并设置于底板20的接 合面114中对应位置处形成的螺纹通道128内。

底端封闭板20最好由机器锻造，例如锻造304型的不锈钢形 成。上述的活塞封闭板最好由高强材料，例如由XM—19型不锈钢 形成。

下面参看图6来较详细地描述屏蔽罩28的结构。正如前面指 出的，屏蔽罩的外壳罩58的内径大于上壳部16与下壳部18的外 径。它们之间形成的环形空间内充填以中子辐射吸收屏蔽材料60， 由于后者并非很强的承重材料，故在其中嵌入一批细长的加强件 130。这些加强件130的取向与罐体12的中央轴线44平行。

每个加强件130(它们也示明在图8与9中)于其中央部分处沿 它的全长弯成两个折线，而使各加强件130确定出一个平坦的V形 剖面。于是每个加强件130便有一个细长的中央部132和从此中央 部132朝外倾斜伸出的第一与第二细长腿部134。各中央部132都 焊接到外壳罩58的内部。这两条腿部134中每一条突伸出的边缘 与构件壳14的外侧相接触并焊接到其上。这样就给予屏蔽罩28的 结构一种“波纹式”增强效应。加强件130将热从构件壳14通过屏 蔽罩28而传至罐10外部，以除去罐10内废核燃料的衰变热，并为 在运输中支持罐10提供了一个整体结构系统。

现在参看图1、7与8来描述罐10的其它特点。罐10包括一种 系紧键槽结构136。键槽结构136为系紧操作起到一个固定点作用， 将罐10固定到一台运输滑车上来进行安全运输。键槽结构136大 约在罐体12的中部限定出了一个穿过屏蔽罩28的细长形弧状孔 口。键槽结构136具有径向长度和轴向宽度，并且是由直接焊接到 构件壳14上的四个框架件形成。

参看图7与8，键槽结构136的长边是由沿弧线按相分开的位 置安装在下壳部18上的弧形支承座138所构成。键槽结构136的周 边框架是由两个焊在支承座138相对端上的纵向系杆件140所完 成。支承座138与系杆140中的每一个都焊接到下壳部18上，协同 地确定出一矩形框架。在各个支承座138的外表面与系杆140之间 围绕所定出的框架的内周边形成一凹槽142。

为支承座138与系杆140所确定出的周边框架还用配合到支 承座138与系杆140上的弧形垫板144加强。垫板144设在屏蔽罩 28内并直接焊接到下壳部180，以及支承座138与系杆140上。屏蔽 罩28的外壳罩58也焊接到系杆140与支承座138上。

垫板144、系杆140与支承座138最好由XM—19型不锈钢一 类的高强金属制成，以适应使用中加给它的应力。由于当有过量载 荷加到键槽结构136上时宁可牺牲此键槽结构136，而不要牺牲构 件壳14的整体性，因而在键槽结构136与下壳部18以及与屏蔽罩 28外壳罩58之间的焊接点相对较小。这样就能保证当有极大载荷 加到键槽结构136上时，在构件壳14破裂之前，此键槽结构136即 受到破坏。

下面参看图9与10来分别描述上筒耳30与下筒耳34的结构。 上筒耳30与下筒耳34除所说明的外具有类似结构。为此，只描述上 筒耳30，并应认识到同样的描述适用于下筒耳34。上筒耳30有一 个筒体146。围绕筒体146的中部形成有一环形凸缘148。在筒体146 中的一个圆周面152之上形成有一凹槽150，它完全延伸到筒体146 的内部而限定出一空腔154。于是筒体146具有空心结构。凸缘148 与第一面152之间的筒耳体146的那部分便确定一筒形底座156。

内部空腔154中充填以中子辐射吸收屏蔽材料60。这种中子屏 蔽材料60由一盛纳在凹座150内并焊接定位的圆形挡板158覆盖 并保持住。中子屏蔽材料60的存在减少了流过上筒耳30的中子束 流。

从筒耳体146的第二圆周面162上突伸出一圆筒轴承突起部 160。围绕此轴承突起部160的端部形成一个环形凸缘164。轴承突 起部160、凸缘164与第二圆周面162共同配合而确定一个可由具 有相应轮廓用来搬运罐10的钩钩合住的轴承槽。围绕上筒耳30的 周边上相分开地形成有一批通过凸缘48的孔166，这些孔是用来通 过螺栓168固定罐10的。

下筒耳34的构型与上筒耳30类似，只是没有圆筒轴承突起部 160从筒耳体146上突起。此外，内腔154未由中子屏蔽材料充填， 并且也没有挡板158。

上筒耳30通过与上筒耳安装套32相配合，可以有选择及可松 释地安装到罐体12上。上筒耳安装套32包括一个穿过上壳部16并 焊接于其上的管套。通过上壳部16于所需位置上形成了用于上筒耳 安装套32的圆孔170。上筒耳安装套32安装成，通过屏蔽罩28与上 壳部168，使得套32的中央轴线(未示明)相对于罐体12的纵轴线 44取径向方向。

上筒耳安装套32围绕它的周边完全焊接到上壳部16上。此 外，在屏蔽罩28的外壳罩58与上筒耳安装套32之间形成有焊接接 头。在上筒耳安装套32内安装有一个圆形的耳轴式填料板171，此 板定位于套32的沿径向朝内的端部中使之能同上壳部16的弧线一 致。耳轴式填料板171是焊接在上筒耳安装套32内来密封它的径向 内端。

围绕着上筒耳安装套32的入口形成有一个环形凹槽172。为使 上筒耳30定位到罐10之上，将上筒耳30的圆形底座156滑配合到 上筒耳安装套32所限定的内通道174中，同时将上筒耳30的凸缘 148纳置于凹槽172内。套32的内通道174与凹槽172的尺寸公差， 以及上筒耳30的底座156与凸缘148的尺寸公差都受到严密的控 制，使得在筒耳30与套32之间能形成非常密切的滑配合。这就保 证了上筒耳30不会在其安装套32内翘起。

螺栓168通过上筒耳30的凸缘148与孔166，进入到套32的 凹槽172内形成的对应设置的螺纹通道176内而进行安装的。

由于上筒耳30的这种双件式安装形式，即利用了独立的上筒 耳30与上筒耳安装套32，这一上筒耳30在不需要升降罐10时可 将其卸下。此外，由于套32接收并纳置下筒耳30，螺栓168实质上 就不受剪切与拉伸载荷的影响，而且是将这两种载荷从筒耳30传递 给套32，然后传给构件壳14。这样的结构有助于保证上筒耳30被钩 合以升降罐10和其中内含物的重量时不会从构件壳14上脱下。

套32与筒耳30最好用XM—19型不锈钢一类的高强金属制 成。筒耳的挡板158则可用304型不锈钢或其它适当金属制成。

参看图10，下筒耳安装套36的结构和装设到下壳部18上的情 形与上筒耳安装套32的结构及其装设到上壳部16上的情形，除了 在此指出的以外是相同的。由于作用到下筒耳34上的应力没有作用 到上筒耳30上的应力大，故在下筒耳安装套36的外面没有形成用 来纳置下部筒耳34的凸缘148的那种凹槽172。相反，下筒耳安装 套36的纵向长度则作相应地减小，而下筒耳34的凸缘148则与下 筒耳安装套36的环形外表面178相接。

现在参看图11A，通常当罐10装载有小罐38时，罐10将暂时 固定在原位。在这段期间内是不要求将上筒耳30与下筒耳34安装 到罐10上的。处于这样的情况下，最好是通过撤除筒耳30与34来 进一步减少通过筒耳30的中子束流和减少通过筒耳34的γ射线 流，同时用筒耳屏蔽件180罩住上筒耳安装套32，用筒耳屏蔽件 181罩住下筒耳安装套36。筒耳屏蔽件180是金属盘形件，充装有 中子屏蔽材料60(未示明)，并用螺栓连接到上筒耳安装套32上。筒 耳屏蔽件18.1是实心金属盘状件，由螺栓连接到下筒耳安装套上。

另外，当不在运输中时，就不使用键槽结构136。此时最好安装 上一种键槽屏蔽件182(图1中未示明)来覆盖此键槽结构136。上 述键槽屏蔽件182也是充装以中子屏蔽材料60，并由螺栓将顶板 184固定到键槽结构136的框架上。这又进一步减少了通过键槽结 构136的中子束流。

最后，当从罐10上卸下小罐38时，如下面所简单说明的，必须 从底端封闭板20上撤下通道盖板24。此时，如后所述，当通道盖板 24从罐10上取下而实际上又不需插入一活塞时，则可通过中央通 道孔22将一通道孔屏蔽组件186安装到底端封闭板20的中央来封 盖通道孔22。

参看图11B，通道孔屏蔽组件186包括一个环形的第一屏蔽 件188，此屏蔽件188则是由环形圈192固定到一起的两块环形板 190所形成。板190中央有一个孔194，孔194内有一个紧贴其边界 的内圈196。第一屏蔽件188充装有中子吸收屏蔽材料60。还用到 具有类似结构的第二屏蔽件198。屏蔽件198也取盘状形式，但其内 径较屏蔽件188的小同时没有中央孔，也充装有中子吸收屏蔽材料 60。屏蔽件198由一批从第一屏蔽件188的孔194周围朝外伸出的 悬杆200所支承。当用到屏蔽件198与屏蔽件188两者时，就能屏 蔽住中央通道孔22的整个区域。

参看图12、13与14，本发明另一方面涉及到一种滑架，用来支 承和保护在运输过程中的废核燃料运输罐。图12示明一种通常的 拖车226，它包括：由按照本发明形成的滑架220所包装的一个运输 罐，以及一对依据本发明而形成的在以“废核燃料运输罐的冲击限制 器”为主题的申请中描述过的冲击限制器222。在图12中，运输罐完 全为滑架220与冲击限制器222所包围，所以是看不见的。滑架220 还进一步用展开的金属帘224封围，也就更难看到滑架220与运输 罐。此展开的金属帘224是用来为滑架220与运输罐隔绝阳光。在 图12中，运输罐的纵轴线平行于拖车226的长向。这两个冲击限制 器222则分设在大致呈圆筒形的运输罐的两相对端。滑架220如下 面较详细描述到的，是在两个冲击限制器222之间沿着运输罐的长 向来支承着此运输罐的。

主要参看图13与14，运输滑架220包括一个下部支承件290 和一个上部保持件292。下部支承件290承载着此罐的垂向与侧向 载荷，同时包括一批垂直于运输罐的纵轴线且平行相分开的板294。 板294有一个基本上是方形的外周边部，使用中坐落在运输拖车的 车身底座上。板294的内周边包括一个在图示实施例中取作半圆形 的槽，此槽与运输罐外表面的一部分匹配。此槽在支承件290内的 底部是一个支鞍291，此支鞍包括一块在长向上沿槽底延伸，在宽向 上直达此槽两边的板。在图示实施例中，支鞍291约占此槽底部半 径的1/3。在槽底中央，沿支鞍291的长向有一个向上突起的矩形楔 296，用作一个与运输罐上系紧键槽结构(图1中的136)相配合的 抗剪键。矩形楔296与运输罐相配合，用来为承载罐的轴向剪切载荷 提供一种独立装置。下部支承件290的相分开的板294是由一批与 运输罐纵轴线平行的纵向肋片连接。在图示实施例中，板294是由 一英寸厚的钢板制成，肋片201则是些半英寸厚的钢板。板294对 于运输罐的向下、垂直与横向载荷，给此罐提供了支承。

上部保持件292承载着运输罐的垂直向上载荷，它包括一批相 分开的与运输罐纵向轴线垂直的板298。在此实施例中，板298的内 周边包括一个是支承件290中槽的镜象的倒半圆形槽。板298的外 周边与其内周边基本上同中心。上部保持件292还包括一批平行的 纵向肋片202，它们定位成与运输罐的纵轴线相平行。在此实施例 中，板298与肋片202是由铝一类金属制成。上部保持件292与下 部支承件290相互配合，限定出一个完全封围住中子屏蔽材料(图2 中的60)的圆筒形空腔。

如上所述，中子吸收屏蔽材料不是一种很强的承重材料，因而在 其中嵌装有一批细长的加强件(图6中的130)。这些细长的加强件 取平行于罐体中央轴线的方向。肋片201与202间的径向距离取定 成：当运输罐为矩形楔296配合上时，中子辐射屏蔽材料中的细长 加强件130的中心部132便与肋片201和202平齐并沿着它们落 定。因此，此中子屏蔽材料便不承载运输罐的荷重，相反，在这些纵 向肋片上的细长加强件却载承着运输罐的荷重。

下面简述罐10的应用。当需要将一小罐38安装到罐10内时， 将通道盖板24固定到底端封闭板20之上，同时从罐体12上卸下 顶端封闭板26。然后将小罐38安装到罐体12的内部空腔40之内。 以上操作都是在水池内或是根据工业实践经验进行。在运输这一敞 开的罐时，是通过抓牢上筒耳30来提升罐10的。在从罐10内将水 排出之后，按照标准的工业操作方法使罐10干燥，再将顶端封闭板 26固定到罐体12上。

再次钩合上筒耳30来将罐10提升，把它移到一运输拖车上。 在提升过程，罐10由于受到上筒耳30的支承便因其自重而取垂直 方向。然后将罐10水平地重新定位于一拖车上，在这一操作期间，下 筒耳34则用来使罐10稳定和重新定位。然后将罐10运送至小罐38 待安装入的水平贮存单元或其它贮存单元的所在地。

一旦罐10到达贮存地，便将顶端封闭板26卸下，把此已敞开顶 端的罐体12装入指定的贮存组件中。然后卸下通道盖板24，更换通 道孔屏蔽组件186来减少中子束流。在把小罐38从罐10转运到贮 存单元中时，从通道孔屏蔽组件186上挪开第二屏蔽件198。通过余 剩下的屏蔽件198与通道孔22，可将一活塞插入罐体20的内部空 腔40之中。此活塞于是便推迫着小罐38，此小罐在它通过为环形密 封圈66所限定的，罐体12的开口端时，是在轨道64上滑动。这样， 小罐38便移动到贮存单元中。一旦小罐38的转运完成，罐10可以 重新组装并重新加以利用。

在运输工作中，可以采用与上述相反的操作而将小罐收回到 罐内。这时从拖车上将罐提升起，然后放到如上所述的一种适当的 运输撬车上，此时的抗剪键则配合到键槽结构136内。筒耳30与34 都被卸下，同时安装上筒耳屏蔽件180与181。

尽管在上面已用最佳实施例描述了本发明，但应认识到，那些对 本项技术有一般了解的人是可以在本发明的范围内作出种种变动、 更改与替换形式的。例如可以用不同于前面所述的材料来形成罐10 的各个部件，只要这些材料能满足上面列出的条件即可。为此，这里 给出的专利文件应视作为只受后附权利要求书中所含定义的限制。