[发明专利]用于废物处理的受控HIP容器塌缩

说明书

公开了一种用于固结材料(诸如包括含放射性废物的废物材料)的容器。容器包括外圆筒和包括内部压缩板的内圆筒，内部压缩板被设计成在固结期间抵抗塌缩，并因此将固结容器的大小控制到可预测的形状和尺寸。所述容器足以保持各种材料，包括危险的、有毒的、或放射性的废物，并且所述容器被配置成保持这种废物而不将其释放到环境中。还公开了一种使用本文所述的容器来固结此类材料的方法。

相关申请的交叉参考

本申请要求2016年11月18日提交的美国临时申请No.62/424,042的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开总体上涉及在热等静压(HIP)系统中的容器，其用于固结废物，诸如放射性废物。本公开还涉及通过使用具有受控塌缩特性的容器来固结此类废物的方法。

背景技术

将金属容器用于金属粉末的热等静压(HIP)是常见的工业实践。HIP容器可以是诸如圆柱形的规则的形状，或者是更复杂的形状，其中它们是最终产品的形状，仅更大以适应从金属粉末到最终致密产品的收缩。在处理非放射性材料时，金属粉末的颗粒尺寸和形状可以在其制造过程中受到精细控制，以便在填充到金属HIP容器中时提供高堆积密度。因此，HIP容器塌缩通常仅为30-40％的量级，这导致可以被一致预测的对称且受控的塌缩。因此，当使用金属粉末和非放射性材料进行操作时，可设想模仿HIP容器塌缩以防止容器变形。

应用HIP技术来处理放射性废物；然而，不可能对起始产品进行相同的控制。诸如颗粒尺寸和形状的粉末特性在很大程度上是不可预测的。堆积密度通常可以低至理论最终密度的15-25％，从而导致可能的体积减少75％或更多。另外，放射性废物形式的化学组成是高可变的。因此，建模和预测HIP容器塌缩对于包括放射性材料的大范围的废物(其中粉末表征很难(如果不是不可能的话))来说既不实际也不可行。

与上述HIP容器的塌缩特性的限制相结合的是与被加工的材料相关联的问题。当粉末废物填充HIP容器时，在低于理论最终密度的密度下，起始密度与最终密度之间的差意味着将需要适应容器收缩(体积变化)。

为了解决与由于堆积效率或不同粉末形态引起的起始填充密度的化相关联的前述问题，收缩量以及因此最终容器尺寸将是不同的。发明人已经开发了一种HIP容器，无论粉末的起始堆积密度如何，所述HIP容器每次都将塌缩到相同的直径。高度可能略有变化，但在外包装处置罐的公差范围内。发明人还已经开发了一种使用所公开的HIP容器来固结废物(包括核废物材料)的可预测方法。所公开的容器和方法旨在克服上述问题中的一个或多个问题和/或现有技术的其他问题。

发明内容

在一个实施例中，公开了用于固结废物材料(诸如含核废物材料)的容器，其包括：外圆筒；以及包括内部压缩板的内圆筒，所述内部压缩板被配置成在固结期间抵抗塌缩。所述的容器使得能够在热等静压时将固结容器的大小控制到可预测的形状和尺寸。如所指示，容器可以是足以保持并固结各种有毒的、危险的或放射性的液体或粉末废物材料而不释放放射性的容器。

在另一个实施例中，公开了生产固结制品的方法。在一个实施例中，所述方法包括用待固结的材料填充容器，所述容器包括外圆筒；以及包括内部压缩板的内圆筒，所述内部压缩板被配置成在固结期间抵抗塌缩。在一个实施例中，所述方法包括通过施加热量和/或压力使容器塌缩以将容器中的材料固结并产生具有可预测的形状和/或尺寸的固结制品。

除了上面讨论的主题之外，本公开还包括许多其他特征，诸如下文中解释的那些特征。前面的描述和以下描述两者都仅是示例性的。

附图说明

附图包含在本说明书中，并构成本说明书的一部分。

图1A至图1E是用于废物处理的HIP工艺步骤的示意图，包括填充容器(图1A)、容器的抽空和密封(图1B)、将容器装载到HIP中(图1C)、将热量和压力施加到容器(图1D)以及最终产品(图1E)。