CH658537A5

CH658537A5 - Behaelter zur aufnahme und sicheren aufbewahrung von radioaktiven stoffen und ein verfahren zur herstellung des behaelters.

Info

Publication number: CH658537A5
Application number: CH5605/82A
Authority: CH
Inventors: Guenter Dr-Ing Schroeder; Guenther Dudek; Heinolf Schrader
Original assignee: Wiederaufarbeitung Von Kernbre
Priority date: 1981-09-28
Filing date: 1982-09-22
Publication date: 1986-11-14
Also published as: FR2513800B1; JPS5866899A; BE894314A; DE3138485C2; FR2513800A1; GB2106442B; GB2106442A; US4673814A; SE8205510D0; DE3138485A1; SE8205510L; CA1187634A; SE448923B

Description

Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Aufnahme und sicheren Aufbewahrung von radioaktiven und anderen bioschädlichen Stoffen, insbesondere verglaste radioaktive Spaltprodukte oder bestrahlte Kernreaktorbrennelementen, wobei in eine stirnseitige, kreisförmige Aufnahmeöffnung ein den unteren, topfförmigen Behälterteil dicht abschliessender Verschlussdeckel eingesetzt ist.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Behälters nach Anspruch 1.

Radioaktive Stoffe, wie beispielsweise verglaste radioaktive Spaltprodukte oder bestrahlte Kernbrennstoffelemente, müssen zum Zweck des Transportes und der Lagerung in spezielle Aufnahmebehälter gebracht werden. Die Aufnahmebehälter haben eine hohe Strahlenabschirmung, eine ausreichende Kühlfläche sowie eine hohe Stabilität. Metallische Aufnahmebehälter gewährleisten einen sicheren Verschluss von radioaktivem Abfall. Die metallischen Aufnahmebehälter sind nur an einer Stirnseite offen, wodurch eine Aufnahmeöffnung entsteht.

Nach dem Befüllen eines für die Endlagerung vorgesehenen Aufnahmebehälters mit dem Glas aus hochradioaktiven Spaltprodukten war es bisher üblich, in die stirnseitige Aufnahmeöffnung einen zylindrischen Verschlussdeckel einzusetzen und diesen mit dem anliegenden Behälterrand zu ver-schweissen. Durch den dichten Verschluss des Aufnahmebehälters mit dem Verschlussdeckel sollten die radioaktiven oder bioschädlichen Stoffe sicher von der Biosphäre getrennt werden.

Die bisher erreichten Ergebnisse dieser Vorgehensweise sind unbefriedigend. Die Verschweissung muss in einer sogenannten Heissen Zelle vorgenommen werden. Daraus entsteht die Forderung, die Verschweissung über Fernbedienung, der sogenannten Remote-Technik, vorzunehmen. Bisher konnte die Schweissung die gewünschte Gasdichtheit des Behälterverschlusses von 10~3 Torr Liter/Sekunde nicht mit Sicherheit und nicht reproduzierbar erreichen. Die die Schweissung ausführende Bedienungsperson führt zwangsläufig jede Schweissung individuell mit einer stets unterschiedlichen Güte durch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Behälter der eingangs beschriebenen Art sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, bei welchem ein sicherer Verschluss des Behälters mit der erforderlichen Gasdichtheit durch den eingesetzten Verschlussdeckel erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil der Ansprüche 1 und 9 gelöst.

Nach dem Befüllen des Behälters kann der konische Verschlussdeckel in die konische Aufnahmeöffnung eingedrückt werden. Bei dem Eindrücken des konischen Verschlussdek-kels übt dieser eine radiale Kraft auf den Behältermantel aus, so dass Unrundheiten des den Verschlussdeckel umgebenden Behältermantels minimiert oder sogar eliminiert werden. Der Behältermantel passt sich dem Umfang des Verschlussdeckels gut an.

Durch die konische Ausführung der beiden aufeinander-gepressten Flächen, der Auslauffläche und der Mantelfläche, kann eine erheblich bessere Abdichtung zwischen der Innenwand des Behälters und dem Verschlussdeckel erreicht werden. Die konischen Dichtflächen sind bereits ursächlich für die Verbesserung der Gasdichtheit der Verbindung zwischen Verschlussdeckel und Behälterwand verantwortlich. Nach der erfolgten Schmelzflussschweissung ist ein sicherer dichter Verschluss des Behälters erreicht.

Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die obere Kante des Verschlussdeckels unter dem benachbarten Behälterrand liegen, wobei der Behälterrand und die obere Kante des Verschlussdeckels durch eine umlaufende Kehlnaht verschweisst sein können. Wird der konische Verschlussdeckel so tief in den Behälterkonus eingedrückt, dass zwischen oberer Deckelkante und dem Behälterrand ge5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

658 537

nügend Raum für die Kehlnaht verbleibt, kann so die erforderliche Gasdichtheit und mechanische Verbindung zwischen dem Behälter und dem Verschlussdeckel hergestellt werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung geht aus den im Kennzeichen des Anspruches 3 aufgeführten Merkmalen hervor. Durch die kurze zylindrische Abflachung des Verschlussdeckels kann ein anfanglicher Keilspalt zwischen der Behälterwand und dem Mantel des Verschlussdeckels erzeugt werden. Nach dem Eindrücken des Verschlussdeckels in den Aufnahmekonus des Behälters wird der Verschlussdeckel mit dem Behälter über eine Schmelzflussschweissung unter Schutzgas verschweisst. Dabei kann das Schutzgas das Schmelzbad in den gebildeten Keilspalt einblasen. Diese Ausbildung eignet sich besonders für einen ferngesteuerten, automatisch ablaufenden Schweissvorgang in einer heissen Zelle. Die Güte der Schweissverbindung ist höher als bei einer durch eine Bedienungsperson individuell durchgeführten Schweissung und jederzeit reproduzierbar.

Ferner kann der Verschlussdeckel ein von aussen zugängliches Ventil aufweisen, das mit dem Behälterinneren in Verbindung steht, wobei das Ventil mit einer Prüfgasquelle verbindbar ist. Durch Offenhalten des Ventils ist während der Verschweissung des Verschlussdeckels ein Druckausgleich zwischen dem von dem unteren topfförmigen Behälterteil und dem Verschlussdeckel abgegrenzten Raum und dem dieses System umgebenden Raum sicher möglich. Andererseits ist nach Beendigung der Schweissung eine einfache Prüfung auf Gasdichtheit der Schweissverbindung möglich.

Gemäss Anspruch 5 kann die das Ventil aufnehmende Ausnehmung einen Ventilschutzraum bilden, so dass das Ventil bei einem Sturz des Behälters nicht beschädigt werden kann.

Gemäss Anspruch 6 kann der Stopfen beispielsweise in ein Innengewinde der Ausnehmung gedreht werden. Bei metallischer Ausführung der Teile und eines radioaktive Abfallstoffe aufnehmenden Behälters wird der Stopfen zweckmässigerweise noch zusätzlich mit der Erhebung verschweisst.

Gemäss den Ansprüchen 7 und 8 können die Behälterverschlussarbeiten problemloser durch ferngesteuerte, programmierte Maschinen ausgeführt werden.

Durch die Erfindung ist es möglich, radioaktive oder bioschädliche Abfallstoffe aufnehmende Behälter nach ihrem Befüllen unter Erreichen einer hohen Gasdichtheit sicher zu verschliessen und wiederholt auf Dichtheit prüfen zu können. Die Erfindung erlaubt den fernüberwachten Einsatz von programmierbaren Kraftmanipulatoren und Schweissautomaten zur Herstellung von Verbindungen reproduzierbarer hoher Güte.

Anhand der einzigen Figur der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Ein metallischer Aufnahmebehälter 1 ist mit seinem offenen Ende dargestellt. Die Innenbohrung 2 des Aufnahmebehälters 1 ist am Ende konisch zu einer Auslauffläche 3 erweitert. Ein Verschlussdeckel 4 ist am Behälterende in diesen eingedrückt und liegt mit seiner konischen Mantelfläche 5 auf der konischen Auslauffläche 3 der Innenbohrung 2 des Aufnahmebehälters 1. Am oberen Ende weist der Verschlussdeckel 4 eine zylindrische Abdrehung 6 seines Mantels auf, so dass sich zwischen der Innenwand des Behälters 1 und dem Verschlussdeckel 4 ein Keilspalt 7 bildet. Der Verschlussdeckel 4 liegt mit seiner oberen Kante unter dem Behälterrand 8 und ist im stirnseitig offenen Ende des Behälters

1 mit der Behälterwand unter Bildung einer Kehlnaht 9 dicht verschweisst.

Auf der Aussenseite des Verschlussdeckels 4 ist eine Nabe 11 mittig ausgebildet, in die eine Gewindebohrung 12 5 eingebracht ist. Unterhalb der Gewindebohrung 12 wird der Verschlussdeckel 4 von einer mit der Gewindebohrung 12 fluchtenden Verbindungsbohrung 13 kleineren Durchmessers durchdrungen.

In die Gewindebohrung 12 der Nabe 11 ist ein Deckel-lo knöpf 14 eingeschraubt, der eine Ausnehmung 15 in Form einer in Achsrichtung liegenden Sackbohrung aufweist. Dek-kelknopf 14 und Nabe 11 sind an ihrer Verbindungsfuge miteinander verschweisst.

Der Boden 16 der Ausnehmung 15 ist mit einer zentri-15 sehen Durchgangsbohrung 17 versehen, durch die ein Ventilkörper 18 eines Rückschlagventils ragt, der bolzenähnlich am Boden 16 der Ausnehmung 15 befestigt ist. Der Ventilkörper 18 ragt mit seinem Druckmittelanschluss 19 in die einen Ventilschutzraum darstellende Ausnehmung 15 des 20 Deckelknopfes 14.

Die Ausnehmung 15 wird am stirnseitigen Ende von einem eingeschraubten Stopfen 20 verschlossen. Der Stopfen 20 liegt mit einem Flansch 21 auf dem Deckelknopf 14 auf. Der Rand des Flansches 21 und der Deckelknopf 14 sind 25 miteinander verschweisst.

Nachdem der Aufnahmebehälter 1 bis zu einem bestimmten Grad befüllt wurde, wird in sein offenes, konisches Ende der gleichkonische Verschlussdeckel 4 eingeführt und eingedrückt.

30 Durch das Eindrücken des konischen Verschlussdeckels 4 in den inneren Konus 3 des Behälters 1 wirkt eine resultierende radiale Kraft auf die Behälterwand, so dass sich die Behälterwand dem Umfang des Verschlussdeckels 4 nahezu gleichmässig anpasst. Der Verschlussdeckel wird so tief in 35 den Behälterkonus 3 eingedrückt, dass zwischen oberer Dek-kelkante und Behälterrand 8 auf der konischen Auslauffläche 3 der Innenbohrung 2 genügend Platz für eine Kehlnaht 9 verbleibt.

Unter Offenhalten des Ventils 18 wird der Verschluss-40 deckel 4 mittels Schmelzfluss-Schutzgasschweissung mit dem Behälter 1 metallisch unter Bildung der Kehlnaht 9 verbunden. Die Schutzgasströmung ist in den Keilspalt 7 zwischen Behälterwand und Verschlussdeckel 4 gerichtet.

Anschliessend wird über das Ventil 18 ein geeignetes 45 Prüfgas in den aus Verschlussdeckel 4 und Aufnahmebehälter 1 gebildeten Raum gegeben, mit dessen Hilfe die Dichtheit der Umschliessung dieses Raumes wiederholt geprüft werden kann. Dabei wird der Gasdruck im Behälter 1 über das Ventil 18 gemessen. Ist der Gasdruck zu niedrig bzw. so fällt der Messwert ab, bedeutet das eine Undichtheit des verschlossenen Aufnahmebehälters 1. Dadurch können entsprechende Massnahmen zur Behebung der Undichtheit ausgelöst werden.

Die Dichtheit des verschlossenen Aufnahmebehälters 1 55 kann wiederholt geprüft werden. Ist die Prüfung befriedigend ausgefallen, so wird der Stopfen 20 auf dem Deckelknopf 14 festgeschweisst, um den Ventilschutzraum 15 dicht abzuschliessen. Soll in einem sehr grossen Zeitabstand nach Verschliessen des Aufnahmebehälters 1 eine neue Prüfung 60 vollzogen werden, braucht lediglich die Schweissnaht des Stopfens 20 zerstört werden. Es kann dann entweder neues Prüfgas definiert aufgegeben werden oder gleich eine Prüfung des Behälterinnendruckes erfolgen.

B

1 Blatt Zeichnungen

Claims

658 537

1. Behälter zur Aufnahme und sicheren Aufbewahrung von radioaktiven oder anderen bioschädlichen Stoffen, insbesondere von verglasten radioaktiven Spaltprodukten oder bestrahlten Kernreaktorbrennelementen, wobei in eine stirnseitige, kreisförmige Aufnahmeöffnung ein den unteren topf-förmigen Behälterteil dicht abschliessender Verschlussdeckel eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet,

dass sich das Ende der Innenbohrung (2) des unteren Behälterteils (1) zu einer konischen Auslauffläche (3) erweitert,

dass in den Abschnitt der konischen Auslauffläche (3) der Verschlussdeckel (4) mit einer gleichkonischen, sich zum Behälterinneren verjüngenden Mantelfläche (5) eingedrückt ist und dass die Behälterwand und der Verschlussdeckel (4) durch eine umlaufende Schmelzflussverbindung (9) miteinander verschweisst sind.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Kante des Verschlussdeckels (4) unter dem benachbarten Behälterrand (8) liegt,

dass der Behälterrand (8) und die obere Kante des Verschlussdeckels (4) durch eine umlaufende Kehlnaht (9) miteinander verschweisst sind.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (5) des Verschlussdeckels (4) an dessen oberem Ende zylinderförmig ausgebildet ist.

4. Behälternach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlussdeckel (4) ein von aussen zugängliches Ventil (18) aufweist, das mit dem Behälterinneren in Verbindung steht, sowie dadurch, dass das Ventil (18) mit einer Prüfgasquelle verbindbar ist.

5. Behälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (18) in einer Ausnehmung (15) einer Erhebung (14) des Verschlussdeckels (4) angeordnet ist.

6. Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (15) von einem Stopfen (20) ver-schliessbar ist.

7. Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (14) zylinderförmig ausgebildet und auf dem Verschlussdeckel (4) in einer mittigen Gewindebohrung (12) angeordnet ist.

8. Behälter nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (14) als Deckelknopf ausgebildet ist.

9. Verfahren zur Herstellung eines Behälters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die Innenbohrung des unteren Behälterteils am der Aufnahmeöffnung zugewandten Ende konisch erweitert wird, dass der Verschlussdeckelmantel gleichkonisch abgedreht wird,

dass der konische Mantel des Verschlussdeckels am oberen Ende zylindrisch abgedreht wird,

dass der Verschlussdeckel nach dem Beladen des unteren Behälterteils mit den radioaktiven oder bioschädlichen Stoffen in den Behälterkonus bis unter den oberen Behälterrand eingedrückt wird,

dass unter Druckausgleich über eine Verbindung zwischen dem Behälterinnenraum und der umgebenden Atmosphäre der Verschlussdeckel mit der Behälterwand mittels einer Schutzgas-Schmelzflussschweissung verbunden wird, wobei Schutzgas von oben in den Spalt zwischen dem unteren Behälterteil und dem Verschlussdeckel geblasen wird, und dass die Verbindung für den Druckausgleich nach der Schmelzfluss-Schweissung unterbrochen wird.