CH643391A5 - Vorrichtung zur lagerung waerme abgebender radioaktiver materialien. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung Wärme abgebender radioaktiver Materialien, die in Behältern eingeschlossen sind mit einem Betongehäuse mit Zu- und Abluftschächten zur Naturkonvektion eines Kühlmediums und Lagerstellen mit horizontal angeordneten Aufnahmeschächten zur Aufnahme der Behälter.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 28 37 839 bekannt, bei der Wärme abgebende radioaktive Materialien in Lagergestellen aus massiven metallischen Werkstoffen untergebracht sind. Die Wärmeabfuhr erfolgt hierbei durch Wärmeleitung über dicke Wandungen horizontal zu einen Kühlkörper, der mittels eines Kühlmediums gekühlt wird. Diese Art der Wärmeabfuhr ist nicht optimal und sehr raumaufwendig.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Lagerung Wärme abgebender radioaktiver Materialien zu finden, die in Behältern eingeschlossen sind, bei der bei kompakter Anordnung eine rasche und sichere Wärmeabfuhr, eine möglichst gleichmässige Temperaturverteilung längs der die radioaktiven Materialien enthaltenden Behälter und vor allem eine sichere Anordnung der Zu- und Abluftöffnungen mit möglichst geringem Querschnitt erreichbar ist. Dabei sollte die Vorrichtung aus einem Betongehäuse mit Zu- und Abluftschächten zur Naturkonvektion eines Kühlmediums und Lagerstellen mit horizontal angeordneten Aufnahmeschächten zur Aufnahme der Behälter bestehen.

Normalerweise ordnet man mehrere Lagergestelle über-und/oder nebeneinander in dem Betongehäuse an. Als Aufnahmeposition in den Lagergestellen dienen offene çder geschlossene Rohre, die einer ungehinderten Kühlmittelzufuhr keinen oder nur wenig Widerstand entgegensetzen.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Aufnahmeschächte durch Rohre gebildet werden, die mit Abstandshaltern versehen sind, und dass die Oberfläche der Rohre von dem Kühlmedium umströmt sind.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung hat den Vorteil einer besseren Kühlung des Lagergutes, da diese bei horizontaler bzw. auch gering in der Waagrechten geneigter Lagerung in vom Kühlmedium umspülten Rohren wesentlich effektiver erfolgt als in massiven Lagergestellen. Das Lagergut wird auf seiner ganzen Länge mit Kühlmedium gleicher Temperatur beaufschlagt, eine Temperaturverteilung tritt nur längs des Umfanges der die aktiven Materialien enthaltenen Behälter auf.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist sowohl für direkte als auch für indirekte Kühlung in Naturkonvektion verwendbar.

Die Rohre sind mit Abstandshaltern versehen, zwischen die die Behälter eingebracht werden. Bei einer Ausführungsform arbeitet man mit indirekter Kühlung, wobei das Kühlmedium die vom inneren Kühlkreislauf auf die Rohroberflächen übertragene Wärme abführt. Hierbei ist die sekundäre Wärmetauscherfläche (Rohroberfläche) grösser als die Wärme abgebende Fläche des Lagergutes (Behälteroberfläche), so dass auch bei indirekter Kühlung eine gute Wärmeabführung erreicht wird, mit dem Vorteil des sicheren Einschlusses des radioaktiven Materials auch bei Leckagen, durch vollständige Trennung des inneren Kühlsystems vom äusseren durch Verwendung von geschlossenen Rohren als Aufnahmeschächte in den Lagergestellen.

Frisches Lagergut mit den grössten Wärmefreisetzungsraten kann bei der erfindungsgemässen Vorrichtung stets unter optimalen Kühlbedingungen eingelagert werden, d.h. untenliegende Aufnahmeschächte der Lagergestelle, so dass es mit der noch nicht erwärmten Luft des Kühlstroms beaufschlagt wird.

Vorteilhaft ist die zusätzliche Anbringung von Kühlrippen und/oder Leitblechen an den Rohren, um den Wärmeübergang vom Lagergut auf das Kühlmedium zu verbessern.

Da keine Kühlkörper nötig sind, können die Gebäude kompakter und niedriger gestaltet werden, was deren Sicherheit gegen äussere Einwirkungen erhöht.

Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der Abbildungen I und II schematisch näher dargestellt.

Abbildung I zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung im Längsschnitt. Das Betongehäuse (1) ist mit Zuluft- (2) und Abluftschächten (3) versehen, die das Kühlmedium direkt an die Lagergestelle (4) im Inneren des Betongehäuses (1) führen. Die Lagergestelle (4) besitzen horizontale Aufnahmeschächte in Form von Rohren (5), die auch leicht geneigt sein können und die die Behälter (6) mit dem radioaktiven Material enthalten. Die Rohre (5) der Lagergestelle (4) sind auf der einen Seite dicht an die Wand des Betongehäuses (1) bzw. des Zuluftschachtes (2) angeschlossen und auf der anderen Seite zum Beschickungsraum (7) hin offen. Der Beschickungsraum (7) kann dabei von den Lagergestellen (4) und der Kühlzone, insbesondere bei indirekter Kühlung, vollständig getrennt werden. Die Kühlluft wird durch die Zuluftöffnung (8) und den Zuluftschacht (2) in eine Verteilerkammer (9) unterhalb der Lagergestelle (4) angesaugt, von wo sie über die Rohre (5) streicht, dort durch Konvektion erhitzt wird und infolge des natürlichen Auftriebs das Betongehäuse (1) über die Abluftschächte (3) verlässt. Das in Behältern (6) eingeschlossene Lagergut wird vom Beschickungsraum (7) über entsprechende Beschickungseinrichtungen in die Rohre (5) eingebracht.

Die Lagergestelle (4) bzw. die Rohre (5) sind im allgemeinen aus gut wärmeleitendem Material gefertigt, vorzugsweise aus Stahl. Sie können einen beliebigen Querschnitt aufweisen, sind vorteilhafterweise aber rund, passen sich den Behältern (6) für das Lagergut an und verbessern so den Wärmeübergang vom Lagergut zum Kühlmedium.

Um das Lagergut in horizontaler Richtung zu fixieren, können Deckel an der dem Beschickungsraum (7) zugewandten Seite der Rohre (5) angebracht sein, die auch verhindern, dass die angewärmte Kühlluft aus den Rohren in den Beschickungsraum strömt und dort unverwünschte Temperaturerhöhungen verursacht.

Als radioaktives Lagergut kommen beispielsweise konditionierte Abfälle, Gase in Druckflaschen, HTR-Brennele-mente in Kannen oder Leichtwasserreaktor-Brennelemente in Büchsen in Frage. Die Lagerung von Brennelementen kann bei indirekter Kühlung auch ohne besondere Umschliessung in einem eigenen Behälter erfolgen.

Abbildung II zeigt einen Ausschnitt aus einem Lagergestell mit einem einzelnen Aufnahmeschacht bei indirekter Kühlung im Längs- und Querschnitt.

Das in einem Behälter (21) eingeschlossene Lagergut befindet sich in einem Rohr (22) mit zylindrischem Querschnitt. Diese Rohre (22) sind über hier nicht dargestellte Befesti5

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gungselemente zu einem Lagergestell verbunden. Der Behälter (21) wird im Rohr (22) durch Abstandshalter (23) radial und über Stossdämpfer (24) durch einen Deckel und den Schachtboden bzw. Gehäusewand (26) axial fixiert. Die im Lagergut freigesetzte Wärme wird zunächst durch Strahlung und interne Konvektion an die Wandung des Rohres (22) und von dort an die Umgebung abgegeben. Die zur Verfügung stehende Wärmetauscherfläche (Rohr) für den Wärmeübergang auf das sekundäre Kühlsystem ist grösser als die Wärme abgebende Fläche (Behälter), wodurch die Lagerguttemperatur ohne weitere konstruktiven Aufwand relativ niedrig gehalten werden kann. Von Vorteil ist, dass bei der indirekten Kühlung das Lagergut durch die Rohrwand vollständig vom äus-5 seren Kühlsystem abgetrennt ist, was den sicheren Einschluss der radioaktiven Stoffe auch bei Leckagen des Behälters gewährleistet. Zur besseren Wärmeableitung können die Rohre (22) noch zusätzlich mit Kühlrippen und/oder Leitblechen ausgestattet sein.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

643 391 2 PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zur Lagerung Wärme abgebender radioaktiver Materialien, die in Behältern eingeschlossen sind, mit einem Betongehäuse mit Zu- und Abluftschächten zur Natur-konvektion eines Kühlmediums und Lagergestellen mit horizontal angeordneten Aufnahmeschächten zur Aufnahme der Behälter, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeschächte durch Rohre (5) gebildet werden, die mit Abstandshaltern (23) versehen sind, und dass die Oberfläche der Rohre (5) von dem Kühlmedium umströmt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kühlrippen und/oder Leitbleche an den Rohren (5) angebracht sind.