TWI635942B

TWI635942B - 低放射性廢棄物處置容器之脫模方法及其模具結構

Info

Publication number: TWI635942B
Application number: TW106130853A
Authority: TW
Inventors: 張清土; 陳鈺沛
Original assignee: 行政院原子能委員會核能研究所
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2018-09-21
Also published as: TW201912354A

Abstract

本發明係關於一種低放射性廢棄物處置容器之脫模方法及其模具結構，其係在製備低放射性廢棄物處置容器時，使用具有可注入冷凍劑之結構之模具。藉由冷凍劑，使得模具當中的內殼體經熱脹冷縮，而減少混凝土對內殼體表面吸附的影響，因而使低放射性廢棄物處置容器成品脫離，達到脫模之目的。再搭配使用特定之混凝土組成物，此脫模方法及其模具結構即可應用於製作適合儲存放射性廢棄物之處置容器。

Description

低放射性廢棄物處置容器之脫模方法及其模具結構

本發明有關一種脫模方法及其模具結構，尤其是一種關於低放射性廢棄物處置容器之脫模方法及其模具結構。

現今，混凝土是土木工程中用途最廣、用量最大的一種建築材料。其雖被定義為一種耐久性材料，但是本質上是一種非均勻的多孔材料，在二氧化碳、水、氯離子、硫酸鹽等的介質的侵蝕作用下，不可避免地會受到外來因素的影響而腐蝕，混凝土會因為結構受到加速破壞，導致使用壽命大幅縮短。

因此，若要將混凝土應用於較惡劣的使用環境，則需要透過其特定的成分配比而提升性能。所謂之惡劣使用環境包含了存在高溫度、高濕度、高壓力、高鹹度或是高輻射等條件之場所或是用途，從而造成混凝土的結構迅速瓦解，以低放射性廢棄物處置容器為例，其會導致內容物發生洩漏的結果，因此如何強化混凝土的性質，即是相關領域所研究開發的重點項目。

而在將混凝土製備為容器的過程中，亦存在其困難性，特別是當混凝土固化後，其並不易與模具脫離，且加上低放射性廢棄物處置容器之體積以及重量遠較一般容器來得巨量，因此製備過程多需要機械設備之參與，因此在若施以強力脫離模具，則過程中可能會因過度的拉扯而導致低放射性廢棄物處置容器結構損壞，或者是使模具不堪再使用。

綜上所述，就現有之技術中，有使用多片單元組成模具，以在混凝土固化後將之逐片拆除，然而越多的單元則會愈加提高脫模以及組裝模具的麻煩。因此，有必要進一步改良使其模具與固化後的混凝土之間的吸附力並減少，克服模具與混凝土不易分離的問題。

本發明之主要目的，係提供一種低放射性廢棄物處置容器之脫模方法及其模具結構，其係在製備低放射性廢棄物處置容器時，使用具有可注入冷凍劑之結構之模具，藉由冷凍劑使其模具經熱脹冷縮而與低放射性廢棄物處置容器成品脫離，達到脫模之目的。

本發明之次要目的，係提供一種低放射性廢棄物處置容器之脫模方法及其模具結構，其在脫模過程中並不會耗損模具，因此可反覆利用特定之模具而實現低放射性廢棄物處置容器的量產，可降低低放射性廢棄物處置容器的生產成本；另外也可省略脫模劑的使用。

本發明之另一目的，係提供一種低放射性廢棄物處置容器之脫模方法及其模具結構，其係用於放射性廢棄物容置領域，此種低放射性廢棄物處置容器兼具有高抗壓強度、高劈裂抗張強度、耐乾燥收縮、低透水性、高耐熱負載、耐墜落、耐化學阻抗、耐輻射阻抗、耐氯離子侵蝕、硫酸鹽侵蝕以及抗核種遷移等特性，因此適合儲存放射性廢棄物。

為了達到上述之目的，本發明揭示了一種混凝土之脫模方法，其步驟係包含：安裝一內殼體於一底座之上，該內殼體之設置一第一貫穿孔，該內殼體與該第一貫穿孔之間設置一第一容置空間；設置一外殼體於該底座之上，該外殼體之上設置一第二貫穿孔，該外殼體罩設於該內殼體使其具有一第二容置空間；注入一混凝土漿料至該第二容置空間；使該混凝土漿料於該第二容置空間內固化；注入一冷凍劑於該第一容置空間，使該內殼體之體積縮小；以及移除該內殼體以及該外殼體。

而對於低放射性廢棄物處置容器之模具結構，則係包含：一底座；一內殼體，其設置於該底座之上，該內殼體設置一第一貫穿孔，該內殼體與該第一貫穿孔之間設置一第一容置空間，容置一冷凍劑；以及一外殼體，其設置於該底座之上，該外殼體設置一第二貫穿孔，該外殼體罩設該內殼體使其具有一第二容置空間，容置一混凝土漿料。

為使　貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以實施例及配合說明，說明如後：

請參照第1圖，其係為本發明之一實施例之流程圖。如圖所示，本發明所揭示之低放射性廢棄物處置容器之脫模方法及其模具結構，其步驟係包含：

S1：安裝內殼體於底座之上；

S2：組合固定外殼體；

S3：翻轉以該底座在上、該內殼體在下之方式***該外殼體；

S4：再次翻轉以形成一混凝土模具；

S5：注入一混凝土漿料至該混凝土模具；

S6：使該混凝土漿料於該第二容置空間內固化；

S7：翻轉該混凝土模具並移除該底座；

S8：注入一冷凍劑於該內殼體內；以及

S9：移除該內殼體以及該外殼體，獲得一混凝土成品。

如步驟S1所示，一內殼體20，該內殼體設有一第一貫穿孔21(如第2B圖所示)設置於一底座40(如第3A圖所示)上，其中該內殼體20與該第一貫穿孔21之側壁間設置一第一容置空間31，接續如步驟S2所示，組合二外殼體單元10A、10B而形成一外殼體10，該外殼體設有一第二貫穿孔22(如第2A、3B圖所示)，並於步驟S3翻轉該內殼體20與該底座40，使該底座40在上，該內殼體20向下***該外殼體10之該第二貫穿孔22(如第3C圖所示)，且使該外殼體10與該內殼體20接抵住該底座40並設置，接續如步驟S4所示，再次翻轉使該底座40在下，該外殼體10與該內殼體20在該底座40上方，因而形成一混凝土模組50，如步驟S5所示，注入一混凝土漿料P於該內殼體20與該外殼體10之間的一第二容置空間32(如第3C圖所示)，接續如步驟S6所示，靜置該混凝土漿料P，使該混凝土漿料P固化成一混凝土成品60，然後如步驟S7，整體翻轉並移除該底座40，之後如步驟S8所示，經該內殼體20之一注入口201注入一冷凍劑C至該內殼體20之該第一容置空間31，以藉由熱漲冷縮原理而讓該內殼體20些微收縮體積(如第3D圖所示)，因而如步驟S9所示，接續移除該內殼體20以及該外殼體10，以獲得該混凝土成品60(如第3E圖所示)，其為一低放射性廢棄物處置容器。

而，為了實現上述之步驟，本發明係搭配具有特殊結構之模具，使冷凍劑得以被有效地注入模具當中，以使固化之低放射性廢棄物處置容器得以便利地脫離模具，並且確保模具還可繼續使用，以持續地製造其他具有相同外型之低放射性廢棄物處置容器。

接著，請參考第2A、2B圖，本發明所揭示之容器在結構上係包含：一外殼體10以及一內殼體20。該外殼體10係由至少二外殼體單元10A、10B所組成，該些外殼體單元10A、10B可透過複數個鎖固裝置（未示於圖中）而固定結合，但不限與此方式。由第2B圖可知，該內殼體20係設置於該外殼體10之內，其設有一第一貫穿孔21，其中該內殼體20與該第一貫穿孔21之側壁間設置一第一容置空間31、一注入口201以及一抽出口202，用以注入和抽出一冷凍劑C。

上述此種模具結構於實際應用時，該外殼體10係先行組合(10A、10B)固定，而後將該內殼體20安裝於該底座40之上，再將之翻轉以該底座40在上、該內殼體20在下之方式***一第二貫穿孔22，該外殼體罩設於該內殼體使其具有一第二容置空間32。接著，再次翻轉以形成一混凝土模具50，將依該混凝土漿料P澆注於第二容置空間32；待其凝固後，再將該混凝土模具50翻轉並移除該底座40後，從該注入口201注入該冷凍劑C進行脫模，如第3A-3D圖所示，再移除該內殼體20以及該外殼體10，獲得一混凝土成品60。如第3E圖所示。然而，上述模組結構及應用方式係為本發明一較佳實施例，本發明並不限於圖式所示之殼體外型。

上述模具之組成元件的材料可為塑膠、橡膠或是金屬，其中有又以金屬為佳，但考量到冷脹熱縮之特性，在此實施例中需排除生鐵、銻、鉍、鎵等金屬之使用。另外，該內殼體20也不限於一體成形，其亦可為複數個內殼體單元所組成，得於脫模時分別拆卸。

混凝土的脫模技術中，較為困難的在於將該內殼體20與該混凝土成品60分離；在該混凝土成品60係具有容器外型之條件下，當該混凝土漿料P固化後，該外殼體10可較輕易地脫離混凝土成品的表面，但位於容器狀成品之內側之該內殼體20則因混凝土的吸附力及拆卸方向性等因素之影響，導致該內殼體20在拆卸上有困難性。若要強制拆除，則有損壞該混凝土成品或是該內殼體20之虞。因此，本發明除了利用該外殼體10與該內殼體20之間的該第二容置空間32，用以容置該混凝土漿料之外，另外利用該內殼體20本身的該第一容置空間31，用以容置該冷凍劑C。

在本發明之一較佳實施例中，該內殼體20所包含之該注入口201以及該抽出口202皆與該第一容置空間31連通，使該冷凍劑C可以經由該注入口201注入於該第一容置空間31當中，再經該抽出口202被抽出。進一步而言，在此較佳實施例中，可透過該注入口201以及該抽出口202連通於一冷凍裝置(圖未示)，自動化地控制該冷凍劑C在該第一容置空間31的注入與抽出，並可額外監控該冷凍劑C是否被循環使用、有無外洩的狀況發生。

如前述所揭示之低放射性廢棄物處置容器之脫模方法的步驟進行操作，當非固體狀之該混凝土漿料P在常溫下被注入於該外殼體10以及該內殼體20經組裝而於兩者間構成之該第二容置空間32時，該內殼體20係具有一外徑為R。而待該混凝土漿料P在該第二容置空間32內一段時間後，水分脫離而固化為具有一定體積及外型之固體狀混凝土成品時，再將該冷凍劑C注入於該第一容置空間31當中。該冷凍劑C的溫度係遠低於室溫(該內殼體20之原溫度)，會導致該內殼體20之體積縮小，外徑略為縮為R1且R＞R1，因此可大幅削減該混凝土漿料P對該內殼體20外表面的吸附力，只要使用機械拉動該內殼體20就可使其與該混凝土成品60分離，例如將該內殼體20向上方吊起即可。

為了提高該冷凍劑C對該內殼體20體積影響的穩定性，在本發明之一較佳實施例中，該第一容置空間31係環繞於該內殼體20之內部，使該內殼體20可以透過較為平均的方式進行收縮。

在本發明之一較佳實施例中，係製作儲存具放射性之物體之低放射性廢棄物處置容器，其因為用於放射性廢棄物容置領域，因此需要使用兼具有高抗壓強度、高劈裂抗張強度、耐乾燥收縮、低透水性、高耐熱負載、耐墜落、耐化學阻抗、耐輻射阻抗、耐氯離子侵蝕、硫酸鹽侵蝕以及抗核種遷移等特性之低放射性廢棄物處置容器。此類型之低放射性廢棄物處置容器係使用特定之混凝土組成物，其中每立方公尺之混凝土漿料P之組成物係包含：膠結材料，其係包含300~350公斤之水泥以及70~90公斤之爐石粉；卜作嵐材料，其係包含125~140公斤之飛灰以及24~28公斤之矽灰；細粒料，其係包含900~960公斤之砂材；粗粒料，其係包含700~780公斤之石材；鋼纖維，其重量為115~120公斤；以及水，其重量為130~140公斤。其中，漿料中的膠結材料係包含水泥以及爐石粉，而卜作嵐材料則包含飛灰以及矽灰。又其中的水泥係為符合CNS 61標準第I型(一般之未特定目的用之水泥)卜特蘭水泥；飛灰係符合CNS 3036規定之F級飛灰；爐石粉為符合CNS 12549規定，其係為比表面積3000~5000平方公分／克之水淬爐石粉；矽灰為符合CNS15648規定，為未密實化之矽灰；至於拌和水，所使用之拌和用水則須符合CNS 13961之規定。

綜上所述，本發明詳細揭示了一種低放射性廢棄物處置容器之脫模方法及其模具結構，其透過模具結構的特殊設計以及冷凍劑的使用，使得混凝土模具的內殼體能受益於熱脹冷縮之原理，而在拆卸位於低放射性廢棄物處置容器成品靠內部之內殼體時，較不受混凝土與內殼體之外表面之間的吸附力所影響，得較輕易地將內殼體拉動而與混凝土成品分離。透過本發明所揭示之低放射性廢棄物處置容器之脫模方法及其模具結構，可確保混凝土成品的品質，也降低模具的汰換率，故確實為一種具應用價值之低放射性廢棄物處置容器之脫模方法及其模具結構。

故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈鈞局早日賜准專利，至感為禱。

惟以上所述者，僅為本發明一實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10‧‧‧外殼體
10A,10B‧‧‧外殼體單元
20‧‧‧內殼體
201‧‧‧注入口
202‧‧‧抽出口
21‧‧‧第一貫穿孔
22‧‧‧第二貫穿孔
31‧‧‧第一容置空間
32‧‧‧第二容置空間
40‧‧‧底座
50‧‧‧混凝土模具
60‧‧‧混凝土成品
C‧‧‧冷凍劑
P‧‧‧混凝土漿料
R,R1‧‧‧外徑

第1圖：其係為本發明之一實施例之流程圖；第2A-2B圖：其係為本發明之一實施例之低放射性廢棄物處置容器結構圖；第3A-3E圖：其係為本發明之一實施例之混凝土模具之實際運用圖；

Claims

一種低放射性廢棄物處置容器之脫模方法，其步驟係包含：安裝一內殼體於一底座之上，該內殼體之設置一第一貫穿孔，該內殼體與該第一貫穿孔之間設置一第一容置空間；設置一外殼體於該底座之上，該外殼體之上設置一第二貫穿孔，該外殼體罩設於該內殼體使其具有一第二容置空間；注入一混凝土漿料至該第二容置空間；使該混凝土漿料於該第二容置空間內固化；注入一冷凍劑於該第一容置空間，使該內殼體之體積縮小；以及移除該內殼體以及該外殼體。
如申請專利範圍第1項所述之低放射性廢棄物處置容器之脫模方法，其中注入該混凝土漿料以及注入該冷凍劑前，進一步進行翻轉。
如申請專利範圍第1項所述之低放射性廢棄物處置容器之脫模方法，其中該混凝土漿料固化後，進一步移除該底座。
如申請專利範圍第1項所述之低放射性廢棄物處置容器之脫模方法，其中該第一容置空間係包含一注入口以及一抽出口，注入和抽出該冷凍劑。
一種低放射性廢棄物處置容器之模具結構，其係包含：一底座；一內殼體，其設置於該底座之上，該內殼體設置一第一貫穿孔，該內殼體與該第一貫穿孔之間設置一第一容置空間，容置一冷凍劑；以及一外殼體，其設置於該底座之上，該外殼體設置一第二貫穿孔，該外殼體罩設該內殼體使其具有一第二容置空間，容置一混凝土漿料。
如申請專利範圍第5項所述之低放射性廢棄物處置容器之模具結構，其中該外殼體設置於該底座之上前，模具結構進一步進行翻轉。
如申請專利範圍第5項所述之低放射性廢棄物處置容器之模具結構，其中該第一容置空間係包含一注入口以及一抽出口，注入和抽出該冷凍劑。
如申請專利範圍第5項所述之低放射性廢棄物處置容器之模具結構，其中該內殼體係進一步與一冷凍裝置相連接，使該冷凍裝置注入以及抽出該冷凍劑於該第一容置空間當中。
如申請專利範圍第5項所述之低放射性廢棄物處置容器之模具結構，其中該混凝土漿料之每立方公尺係包含：膠結材料，其係包含300~350公斤之水泥以及70~90公斤之爐石粉；卜作嵐材料，其係包含125~140公斤之飛灰以及24~28公斤之矽灰；細粒料，其係包含900~960公斤之砂材；粗粒料，其係包含700~780公斤之石材；鋼纖維，其重量為115~120公斤；以及水，其重量為130~140公斤。
如申請專利範圍第5項所述之低放射性廢棄物處置容器之模具結構，其中該混凝土漿料於該第二容置空間固化形成一放射性物體之容器。