Особенности патентного поиска в области создания транспортно-упаковочного комплекта для отработавшего ядерного топлива

В 2010 году Министерство образования и науки Российской Федерации проводило конкурс на реализацию комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства по приоритетному направлению модернизации и технологического развития экономики России -ядерные технологии, по приоритетному направлению развития науки, технологий и техники в Российской Федерации, рациональное природопользование. Победителем этого конкурса была признана заявка, предполагающая реализацию комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства «Создание ресурсосберегающего производства экологически безопасных транспортно-упаковочных комплектов для хранения и перевозки отработавшего ядер-ного топлива», подготовленная и поданная закрытым акционерным обществом «Петрозаводский завод бумагоделательного машиностроения» (ЗАО «Петрозаводскмаш»), входящим в состав холдинга промышленных компаний «Атомэнергомаш» совместно с государственным образовательным учреждением высшего профессионального образования «Петрозаводский государственный университет».

Для реализации предлагаемого комплексного проекта с целью создания ресурсосберегающего производства, обеспечивающего выпуск современных конкурентоспособных на отечественном и зарубежном рынке экологически безопасных транспортно-упаковочных комплектов для перевозки и хранения отработавшего ядерно-го топлива, необходимо провести анализ существующих отечественных и зарубежных разработок конструкций транспортно-упаковочных комплектов. Для того чтобы провести такой анализ, необходимо было выполнить патентный поиск.

поиск, транспортно-упаковочный комплект, транспортировка

Патентный поиск был начат с разработки технического задания, в котором было указано наименование темы патентного исследования -«Исследование технического уровня транспортно-упаковочных комплектов», определены задачи исследования - выявление основных технических решений конструкций транспортно-упаковочных комплектов, определение достигнутого технического уровня, и указаны сроки выполнения работы.

На следующем этапе в соответствии с ГОСТ 15.011 был составлен регламент патентного поиска, в котором указывались цель поиска информации - создание на базе российского машиностроительного предприятия ресурсосберегающего производства, обеспечивающего выпуск конкурентоспособных на отечественном и зарубежном рынке экологически безопасных транспортно-упаковочных комплектов для перевозки и хранения отработавшего ядерного топлива; предмет поиска (объект исследования, его составные части); источники информации, по которым следует вести поиск.

В качестве объекта исследования был определен транспортный упаковочный комплект для транспортировки и хранения отработанного ядерного топлива, а также его составная часть -контейнер.

Транспортно-упаковочный комплект предназначен для транспортировки и / или хранения отработавшего ядерного топлива; контейнер предназначен для размещения и удержания радиоактивного содержимого, находящегося в первичной таре или без нее.

Для начала патентного поиска нужно было определиться с общими данными об объекте ис- следования - его назначении, основных выполняемых функциях, требованиях к его конструкции и функциональному назначению, экологических требованиях и т. п.

Было установлено, что объект исследования должен обладать высокими технико-экономическими показателями, обеспечивать высокие радиационно-защитные свойства, отвечающие современным экологическим требованиям, и при этом иметь высокую прочность для обеспечения безопасной эксплуатации, в том числе при аварийных ситуациях, возможных в процессе транспортировки и / или хранения отработавшего ядерного топлива.

Затем с использованием широкого круга доступных источников информации ([1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12]) была проведена оценка технического уровня и выявлены тенденции развития объекта патентного исследования. Патентно-информационный поиск проводился с глубиной исследования в 30 лет. Были изучены не только заявки на изобретения, авторские свидетельства, патенты, полезные модели, касающиеся объекта исследования, выданные как в нашей стране, так и в зарубежных странах: Германии, Франции, США, Румынии, Китае, Японии, Корее, Тайване, Швеции и Великобритании. Кроме того, были изучены разного рода публикации, статьи в журналах, материалы конференций, проспекты фирм, отчеты НИР и ОКР, научные статьи, труды институтов, научно-техническая литература, интернет-источни-ки и данные онлайн-библиотек.

В результате проведенного патентно-информационного поиска были отобраны правоохранные документы и проанализированы формулы изобретений: 71 документа, выданного в Российской Федерации, среди которых авторские свидетельства, заявки на изобретения, полезные модели, патенты на изобретения; 5 патентов, выданных Всемирной организацией интеллектуальной собственности; 9 европатентов; 35 зарубежных патентов. Также было отобрано и изучено более 70 разного рода публикаций.

Информация, собранная в ходе патентно-информационного исследования, позволила сделать вывод о перспективности использования в качестве материала для изготовления корпусов контейнеров, входящих в состав транспортных упаковочных комплектов, высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Преимуществами корпусов, изготовленных из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, по сравнению с металлобетонными корпусами являются: 1) возможность надежного неразрушающего ультразвукового контроля чугунного корпуса контейнера по всей его толщине, что исключено при использовании армированного бетона; 2) контейнеры с чугунными корпусами могут быть использованы для транспортировки и хра- нения в одном контейнере большого числа отработавших тепловыделяющих сборок с высоким остаточным тепловыделением, что почти невозможно осуществить в контейнерах с металлобетонными корпусами из-за плохой теплопроводности бетона; 3) масса отливки из чугуна, изготавливаемой путем заливки в металлический кокиль, меньше массы отливок, необходимых для изготовления кованых стальных корпусов, а меньшие припуски на толщину стенок корпуса и его днища сокращают объем и время на механическую обработку; 4) литой корпус контейнера изготавливается сразу необходимой длины и совместно с днищем, что исключает необходимость проведения трудоемкой сварки корпуса из отдельных обечаек и приварки днища, а также операции по контролю состояния сварных швов. Кроме того, использование высокопрочного чугуна для изготовления корпусов контейнеров позволяет выполнить требования, предъявляемые к транспортным упаковочным комплектам для транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива в течение заданного срока службы, в отношении их радиационной безопасности и прочности. Для обеспечения необходимой прочности контейнера, предотвращения утечки радиации, при возникновении нештатных (аварийных) ситуаций (например, падение и т. п.) на внешней поверхности корпуса контейнера монтируют демпфирующие устройства.

Транспортно-упаковочные комплекты в полной мере должны удовлетворять требованиям нормативных документов (ПНАЭ Г-14-41-97, ПНАЭ Г-14-029-91, ПБЯ-06-00-96, НП-053-04, РБ-003-98, НРБ-99, ОСПОРБ-99, ГОСТ Р 527612007) в отношении их безопасного использования, которое должно обеспечиваться их конструкцией.

Совершенствование конструкций транспортно-упаковочных комплектов направлено на поиск решений по увеличению срока их службы, увеличению полезного объема (вместительности отработавшего ядерного топлива) при ограничениях по габаритным размерам и массе, накладываемых условиями транспортировки, повышение прочностных показателей конструкции, ее надежности и эксплуатационной безопасности, а также поиск технических решений, дающих более выгодные технико-экономические показатели транспортировки и хранения отработавшего ядерного топлива.

В результате проведенного патентно-информационного поиска были отобраны авторские свидетельства, патенты, полезные модели, заявки на изобретения, выданные не только в Российской Федерации, но и за рубежом, а также отобрана научно-техническая литература.

Анализ отобранных материалов показал, что предлагаемые технические решения в отношении транспортных упаковочных комплектов для транспортировки и хранения отработанного ядерного топлива направлены на: повышение радиационной безопасности; повышение надежности в эксплуатации и в аварийных ситуациях; снижение себестоимости; повышение прочности и упрощение обслуживания; упрощение конструкции, повышение технологичности; упрощение упаковки и разгрузки отработавшего ядерного топлива в контейнер; увеличение полезного объема контейнера; облегчение контроля за состоянием отработавшего ядерного топлива в течение всего срока хранения; повышение надежности хранения отработавшего ядерного топлива, повышение количества перевозимого отработанного ядерного топлива при уменьшении массы самого транспортно-упаковочного комплекта.

Проведенные патентные исследования позволили установить основные технические решения конструкций транспортно-упаковочных комплектов и их составных частей и оценить достигнутый технический уровень конструкций транспортно-упаковочных комплектов для хранения и транспортировки отработавшего ядер-ного топлива. По результатам патентного поиска был оформлен отчет в соответствии с ГОСТ Р 15.011 «Патентные исследования. Содержание и порядок проведения» и ГОСТ Р 7.32 «Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления».

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации по договору № 13. G25.31.0066 по реализации комплексного проекта «Создание ресурсосберегающего производства экологически безопасного транспортно-упаковочного комплекта для перевозки и хранения отработавшего ядерного топлива».