CH650353A5

CH650353A5 - Abschirmbehaelter zum transport und/oder zur lagerung abgebrannter brennelemente aus kernreaktoren.

Info

Publication number: CH650353A5
Application number: CH2865/80A
Authority: CH
Inventors: Hans-Guenther Knackstedt; Reiner Laug; Erhard Mueller
Original assignee: Transnuklear Gmbh
Priority date: 1979-04-14
Filing date: 1980-04-14
Publication date: 1985-07-15
Also published as: GB2048149A; BE882767A; JPS55147395A; IT8053123V0; ES488751A0; SE441131B; ES8103458A1; GB2048149B; IT1128272B; DE7911030U1; FR2454157A1; FR2454157B3; US4339411A; SE8002765L; BR6000388U; IT8067571A0

Description

Die Erfindung betrifft einen Abschirmbehälter für den Transport und/oder die Lagerung abgebrannter Brennelemente aus Kernreaktoren, mit einem Kühlrippenmantel aus mehreren der Behälterwandung angepassten abnehmbaren Einzelteilen.

Behälter, die zum Transport und/oder zur Lagerung abgebrannter Brennelemente eingesetzt werden, müssen die Radioaktivität des eingebrachten Gutes sicher einschliessen und in strengen Tests nachweisen, dass dies auch bei extremen Unfallsituationen gewährleistet ist. Gleichzeitig müssen sie aber auch die bei den radioaktiven Zerfallsreaktionen frei werdenden Gamma- und Neutronenstrahlen abschirmen und die Zerfallswärme nach aussen ableiten.

Bekannte Abschirmbehälter bestehen meist aus einem metallischen Grundbehälter, mit der erforderlichen mechanischen Festigkeit und der zur Abschirmung der Gammastrahlen erforderlichen Wandstärke, gewöhnlich aus Stahl oder einer Kombination aus Blei und Stahl, und einer äusseren Schale aus Neutronenabschirmmaterial, meist in Kunstharz vergossene Polyäthylenkügelchen. Auf dem metallischen Grundkörper sind normalerweise wärmeleitende, die Harzschicht durchdringende Stege oder Rippen angeschweisst oder angelötet. Sie sind erforderlich zur Vergrösserung der metallischen Oberfläche bei Behältern, die für eine hohe Wärmeleistung ausgelegt sind und zur Ableitung der Wärme durch die im allgemeinen schlecht wärmeleitende Neutronen-abschirmschicht.

Nachteilig bei diesen Konstruktionen ist, dass Kollisionen des Behälters, wie sie auch beim routinemässigen Betrieb vorkommen können, zur Beschädigung der Wärmeleitungsrippen und der Harzschicht führen können und danach eine aufwendige Reparatur der Rippenzone erforderlich machen.

Weiterhin ist eine Reinigung oder, im Kontaminationsfall, eine Dekontamination der durch die Rippen oder Stege gebildeten äusseren Oberfläche des Behälters schwierig. Diese wird daher bei Handhabungsarbeiten, bei denen die Gefahr einer Kontamination der Oberfläche besteht, so zum Beispiel beim Be- und Entladen, durch Anlegen eines Schutzhemdes geschützt werden.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Abschirmbehälter besteht darin, dass die Zahl der Wärmeleitungsrippen und die Dicke der Neutronenabschirmung für den maximal zum Transport vorgesehenen Auslegungsfall ausgelegt werden müssen. Bei einem Grossteil der Transporte und beim Einsatz als Lagerbehälter sind jedoch abgebrannte Brennelemente enthalten, die im Brennelementlagerbecken des Kernkraftwerkes schon soweit abgeklungen sind, dass in diesen Fällen sowohl die Neutronenabschirmung als auch die Rippenfläche der Behälter überdimensioniert- sind.

Es ist daher schon vorgeschlagen worden, die Abschirmbehälter mit einem sogenannten Kühlrippenmantel aus mehreren der Behälterwandung angepassten abnehmbaren Einzelteilen zu versehen, die zur Reparatur leicht ausgewechselt und dem jeweiligen Transporteinsatz leicht angepasst werden können.

Diese Kühlrippenmäntel haben jedoch in manchen Fällen den Nachteil, dass sie keine eigenstabile Gebilde sind, da sie aus einer grösseren Anzahl von Einzelsegmenten bestehen. Diese können nach Abnahme der Halteelemente nur einzeln nacheinander demontiert bzw. schwierig wieder aufmontiert werden. Dies hat oft eine zeitintensive und schwierige Handhabung zur Folge. Weiterhin sind bei Ausführungen, die aus vielen abnehmbaren Einzelsegmenten bestehen, Spalte zwischen diesen vorhanden, die vielfach entweder gesondert mit einer dauerelastischen, temperaturbeständigen Masse abgedichtet und kontinuierlich gewartet werden müssen oder aber nach einer eventuellen Kontamination nur durch Demontage der gesamten Einzelelemente dekontaminiert werden können.

Die Folge ist dabei, dass der gefüllte Behälter für die Dauer der Dekontamination ohne Kühlelemente ist und sich unzulässig aufheizen kann.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abschirmbehälter zum Transport und/oder zur Lagerung abgebrannter Brennelemente aus Kernreaktoren zu schaffen, der die obigen Nachteile vermeidet, insbesondere eigenstabil, leicht de- und montierbar und möglichst wartungsfrei ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Einzelteile des Kühlrippenmantels jeweils aus zwei koaxialen, durch Wärmeleitstegen miteinander verbundenen, metallischen Zylinderwandungsabschnitten bestehen. Vorteilhafterweise besitzt der Kühlrippenmantel höchstens vier solcher Einzelteile.

Vorteil dieser Ausführung ist, dass die Oberfläche des Kühlrippenmantels bis auf die Trennfugen der Einzelteile spaltfrei ist. Hierdurch ist es möglich, die bei der Handhabung eventuell kontaminierte Oberfläche des um den Behälter gelegten Kühlrippenmantels durch einfache Mittel und geringen Zeitaufwand wieder zu dekontaminieren.

Durch Austausch dieser Einzelteile ist ja nach Art des strahlenden Transport-/Lagergutes eine Anpassung an die Stärke der Neutronenabschirmung, an die erforderliche Kühlleistung und an die abzuschirmende Gammastrahlung möglich. Dieser Austausch ist sehr einfach durchführbar.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen schematisch beispielhafte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Abschirmbehälters.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen solchen Behälter mit einem Kühlrippenmantel,

Fig. 2 einen Längsschnitt.

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Die Einzelteile 9 des Kühlrippenmantels bestehen jeweils aus zwei konzentrischen Zylinderwandungsabschnitten 1,2, die durch Wärmeleitstege 3 miteinander verbunden sind.

Durch diese Struktur mit hoher Stabilität werden Längskammern 8 - wie in Fig. 1 bzw. Umfangskammern 8 - wie in Fig. 5 2 - gebildet, die die Neutronenabschirmung aufnehmen. Das Neutronenabschirmmaterial kann z.B. aus einem Werkstoff mit hohem Wasserstoffgehalt bestehen, welcher z.B. mit Kunstharz als Füllstoff in die Kammern 8 eingebracht wird. Insgesamt lassen sich jedoch alle geeigneten neutronenmode- 10 rierenden und -absorbierenden Materialien in den Kammern 8 unterbringen.

Auf dem äusseren Zylinderwandungsabschnitt 2 sind die Kühlrippen 4 - in Fig. 1 in Längs- bzw. in Fig. 2 in Umfangs-richtung - angebracht. Die Einzelteilschalen 9 sind mit Flan- 15 sehen 5 ausgestattet und mit Schrauben 6 auf den Behälter 7 befestigt.

Die axiale Fixierung der Teilschalen 9 erfolgt durch geeignete Halteelemente 10, wie z.B. Bolzen oder einen angeformten Bund, die eine formschlüssig feste Verbindung mit dem 20 Behälter 7 gewährleisten. In Fig. 4 ist eine beispielhafte Ausführung dargestellt.

Die Eigenstabilität der Teilschalen 9 erlaubt es, deren Innendurchmesserform genau dem Behälteraussendurchmes-ser anzupassen. 25

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In Fig. 3 ist eine besonderes vorteilhafte Ausführungsform der Wärmeleitstege 3 dargestellt, wodurch die schräge Anordnung der Wärmeleitstege 3 zwischen den Zylinderwandungsabschnitten 1,2 und deren teilweisen Überdeckung auch eine Überdeckung der Neutronenabschirmung erfolgt und dadurch ein direkter Durchgang der Neutronenstrahlung durch die Wärmeleitstege 3 verhindert wird.

Die Längskammern 8 können wie in Fig. 4 beispielhaft dargestellt, durch Dichtelemente 11 wie z.B. Endplatten, verschlossen werden.

Vorzugsweise können die Einzelteile 9 des Kühlrippenmantels aus die Gammastrahlung besonders wirksam abschirmendem Metall und/oder Metall-Legierungen, wie Uran bzw. geeigneten an sich bekannten Legierungen hergestellt sein. Dadurch ist sehr vorteilhaft eine besonders kompakte Behältergrösse möglich, da auf diese Weise die Teilschalen des Kühlrippenmantels zumindest einen Teil der Abschirmfunktion des Grundbehälters übernehmen. Auch können im Fall zylindrischer Grundbehälter mit quadratischem oder rechteckigem Brennelement-Aufnahmeinnenquerschnitt die wegen der Eckengeometrie zusätzlich erforderlichen Abschirmungen durch die Kühlrippenmantelteilschalen mit übernommen werden. Zu diesem Zweck kann die Dicke des Zylinderwandungsabschnitts 1 des Kühlrippenmantels fallweise angepasst werden.

3 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Abschirmbehälter zum Transport und/oder zur Lagerung abgebrannter Brennelemente aus Kernreaktoren, mit einem Kühlrippenmantel aus mehreren der Behälterwandung angepassten abnehmbaren Einzelteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelteile (9) jeweils aus zwei koaxialen, durch Wärmeleitstege (3) miteinander verbundenen, metallischen Zylinderwandungsabschnitten (1,2) bestehen.

2. Abschirmbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlrippenmantel aus höchstens vier Einzelteilen (9) besteht.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Abschirmbehälter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von Wärmeleitstegen (3) und Zylinderwandungsabschnitten (1,2) gebildeten Kanäle

(8) mit einem Neutronenabschirmungsmaterial gefüllt sind.

4. Abschirmbehälter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (8) stirnseitig durch Dichteelemente (11) geschlossen sind.

5. Abschirmbehälter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelteile (9) durch Ver-bindungselemente (5,6) auf der Behälterwandung befestigt und durch Halteelemente (10) in axialer Richtung gesichert sind.

6. Abschirmbehälter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelteile (9) ganz oder teilweise aus gammastrahlungsabsorbierenden Schwermetallen bestehen.

7. Abschirmbehälter nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die Einzelteile

(9) Uran und/oder Uranlegierungen verwendet ist.

8. Abschirmbehälter nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitstege (3) schräg zwischen den Zylinderwandungsabschnitten (1,2) angeordnet sind und sich in radialer Richtung teilweise überdecken.