CN1311510A - 用于放射性放热元件的运输容器和/或储存容器 - Google Patents

Abstract

用于放射性放热元件的运输容器和/或储存容器,它具有至少一个容器盖、一容器底、一容器壳和一容器内部空间。容器壳由一界限容器内部空间的内壳和一与内壳隔开一段距离布置的外壳组成。在内壳与外壳之间形成的中间空间中充填填料。内壳与外壳用导热的金属元件连接。金属元件各自以其一端与内壳或外壳固定地连接,而其另一端则在预应力的情况下,从而在形成导热的接触的情况下靠在各自的相对的内壳或外壳上。

Description

用于放射性放热元件 的运输容器和/或储存容器

本发明涉及一用于放射性放热元件的运输容器和/或储存容器，它具有至少一个容器盖、一容器底、一容器壳和一容器内部空间，其中，容器壳由一界限容器内部空间的内壳和一与内壳隔开一段距离布置的外壳组成，在内壳与外壳之间形成的中间空间中充填填料。放射性放热元件在本发明的范围内特别指的是容纳在容器内部空间中的废的燃料元件。对此，容器内部空间恰当地有一相应的接纳筐。容纳在按照本发明的运输容器和/或储存容器中的放射性元件均匀地放出相当大的热量。应当明白，这些热量必须从容器内部空间中引出。容器的内壳和外壳通常由金属，特别是由钢组成。在内壳和外壳之间的中间空间中通常放置混凝土作为填料。就此而言，有这样的问题，即在容器内部空间中放出的热量要从容器的内壳导至外壳。换句话说，为此必须操心，在容器内部空间中保持允许的极限温度。从实践知道，可以通过花费高的附加手段或结构元件将热从容器内部空间传出。不过，这些手段是昂贵的。

在从实践知道的前述类型的运输容器和/或储存容器中，在容器的内壳上焊有沿内壳高度分布的做成环形的圆棒，以作为增强。在这些金属圆棒上焊有其它金属圆棒，后者全部占据内壳与外壳之间的中间空间并连接在金属圆棒上，该金属圆棒形成平行于外壳布置的圆柱形支架。不过，在容器的中间区通常不存在后面提到的圆棒与外壳之间的直接接触。在此已知的容器中，通常只在容器的头部区和脚部区在圆棒或圆钢支架和外壳之间得到传热的接触。在此已知的容器中，其传热还有不足之处。沿容器的高度看去，在就放热而言起决定作用的中间区域，在内壳与外壳之间不存在直接的金属接触。因此，用于传热的手段需要改善。此外，这种已知的运输容器和/或储存容器的制造通常是费钱的。

与此相反，本发明以这样的技术问题为基础，即提出一种前述类型的运输容器和/或储存容器，此时，可以保证热量有效地和功能可靠地从容器内部空间传出，并且仍然可用简单而费钱少的方式制造。

为了解决此技术问题，本发明指出一前述类型的运输容器和/或储存容器，其特征为，内壳与外壳用导热的金属元件连接；以及金属元件各自以其一端与内壳或外壳固定地连接，而其另一端则在预应力的情况下，从而在形成导热的接触的情况下靠在各自相对的内壳或外壳上。按照本发明，还有一金属元件以其一端固定地与内壳或外壳连接，而其另一端则在预应力的情况下不固定连接地靠在容器壳的相对的部分，也就是在内壳或外壳上。由此，金属元件仿佛弹性地靠在容器壳的相对部分上。与内壳或外壳的固定连接在本发明的范围内是指这样的连接，即它不能被容易地拆开，特别是焊接或螺钉连接或用销钉的连接，反之，用预应力倚靠在本发明的范围内指的是，不设置金属元件的有关端部与内壳或外壳的固定连接，而是这两个端部只在预紧力的作用下压紧。这也属于本发明的范围，即金属元件与内壳和/或外壳的金属增强元件连接。对于增强元件，最好涉及U字型材，合理的是，其两个U字腿伸入内壳与外壳之间的中间空间中。按照本发明的一个实施形式，金属元件的两端各自与此增强元件的一条U字腿连接。这也属于本发明的范围，即增强元件用金属最好用钢做成。最好为U字型材的增强元件一方面执行作为内壳和外壳以及填料组合物最好是混凝土组合物的加固元件的功能。最好是U字型材的增强元件由此仿佛起着提高强度的作用。按照优选的实施形式，U字型材至少设在外壳的内侧。此时，U字型材的间距最好小于15cm。在最后提到的优选的实施形式中，在内壳上的增强元件并不绝对要按U字型材构成。这也属于本发明的范围，即在内壳上设置增强条作为增强元件，并且例如用螺钉拧在内壳上。螺钉连接也可按照一个优选的实施形式用螺母/螺栓实现，此时，螺栓最好直接焊在外壳或内壳上。除去其作为加固元件的功能外，增强元件另外还执行传热元件的功能。

按照本发明的优选的实施形式，金属元件以其一端固定地与内壳连接，并以其另一端在预应力的情况下，从而在形成导热的接触的情况下靠在外壳上。最好是，金属元件各自与内壳的一个增强元件固定地连接。按照一非常优选的、在本发明的范围内认为特别重要的实施形式，金属元件作为金属板形成。在固定的连接中，最好涉及到焊接或螺钉连接。这属于本发明的范围，即在增强元件中涉及到U字型材，后者装在内壳的外圆周上；以及金属元件或金属板各自固定在U字型材的一条腿上。不过，设在内壳的外周上的增强元件在原则上也可以有其它的形状。因此，这也属于本发明的范围，即在内壳上的增强元件作为增强条形成，或直接拧在焊在内壳上的螺栓上，在该增强条上可适当地用螺钉拧紧金属元件或金属板。在本发明的非常优选的实施形式中，金属元件，最好是金属板，以其另一端在预应力的情况下靠在外壳的增强元件上，该增强元件沿容器的周向分布地布置在外壳的内表面上。在本发明的范围内，优选增强元件为U字型材，以及金属元件或金属板的另一端最好在预应力的情况下靠在这种U字型材的一条腿上。增强元件，最好是U字型材，优选全部沿容器的整个高度延伸，平行于容器的中间轴线。

就金属元件的一端与内壳的固定连接而言，有两种优选的实施形式：按照一种优选的实施形式，采用了具有6～8mm的厚度的用钢做的金属板。此时，这首先属于本发明的范围，即这些金属板在内容器上焊接在U字型材上。另外，这些金属板可以用增强条螺纹连接在内容器上。此外，有这样的可能性，金属板拧在焊接在内容器上的螺栓上。对于最后提到的两种用螺钉拧紧的构形，金属板在安装前最好倒角，此时，用于用螺纹连接的倒角的腿优先做成打有孔的。按照本发明的另一优选的实施形式，采用铜做的金属板，它最好有一1～3mm的厚度。按照此实施形式的一种构形，用铜做的金属板在内容器上用螺钉拧在增强条上。按照此实施形式的另一种构形，用铜做的金属板拧在焊接在内容器上的螺栓上。

按照本发明的另一实施形式，金属元件，最好是金属板，交替地与内壳或外壳固定地连接，最好焊接。

按照本发明的一个优选的实施形式，按照本发明的容器如下制造：首先使金属元件，最好是金属板，以其一端与内壳固定地连接，最好焊接在内壳上。合适的是，内壳有U字型材作为增强元件。金属元件的该端部固定在此U字型材上，最好是焊接。此后，将金属元件弯曲，最好成对地彼此弯曲，并按此姿态暂时固定。接着用外壳仿佛罩住由内壳和固定在其上的金属元件组成的组件。以后就松开金属元件的临时固定，以使金属元件现在就以其另一端在预应力的作用下与外壳接触。最好是，金属元件的另一端与设在外壳的内表面上的增强元件，最好是U字型材，弹性接触。如同在上面已经描述的那样，前面提到的金属元件优选作为金属板形成。

按照本发明非常优选的实施形式，金属板的金属板表面垂直于容器底或垂直于容器盖布置。此时，金属板在内壳与外壳之间的中间空间中以其金属表面相对于容器的中间轴线沿径向或近似地沿径向布置。按照本发明的一个优选的实施形式，金属板在内壳与外壳之间相对于连接方向作为直的也就是不弯曲的或基本上不弯曲的金属板。金属板可沿容器的高度做成由几部分组成的。按照本发明的一个实施例，金属板在中间空间中从容器底部至容器盖连续地布置成一体的。

按照本发明的非常优选的实施形式，金属板段布置成偏离金属板表面一个角度。换句话说，按照本发明，金属板段像窗户一样按一预定的角度偏离金属板表面。合适的是，涉及的是矩形的金属板段(窗户)，它只用一个矩形边与金属板连接。这也属于本发明的范围，即偏离一个角度的金属板段有一与金属板表面相应的朝容器底部或朝容器盖的取向，并且各自垂直于它们形成。在本发明的这一实施形式中，合适的是，金属板段的上缘与下缘水平布置。就此而言，金属板段的上缘与下缘优选平行于整个金属板的上缘布置。不过，这也属于本发明的范围，即金属板段仿佛有倾斜的布置，或倾斜地偏离金属板一个角度。在本发明的这一实施形式中，合理的是，金属板段的上缘和下缘与水平面成倾斜地取向。换句话说，金属板段的上缘与水平面之间的角度或金属板段的下缘与水平面之间的角度大于零。按照本发明的一个优选的实施形式，至少金属板段的一部分有上述倾斜的布置。最好是，在一金属板中(沿垂直方向，也就是在容器底部与容器盖之间)布置许多彼此偏离一个角度的金属板段。此时，这属于本发明的范围，即按与金属板相同的高度相邻地布置二至三块偏离一个角度的金属板段。当在一金属板上以同样高度存在两个偏离一个角度的金属板段时，这也属于本发明的范围，即此两块金属板段布置成以相反的方向偏离金属板一个角度。金属板段或金属板窗户与金属板表面之间的角度最好为15°～30°，非常优选为20～25°。偏离一个角度的金属板段或金属板窗户相对于容器的纵向的高度最好为30～70mm，优选40～60mm，非常优选约为50mm。偏离一个角度的金属板段或金属板窗户的长度取决于内壳与外壳之间的中间空间的宽度。它们例如为100～150mm，优选120～130mm。对于在金属板中彼此叠置的偏离一个角度的金属板段或金属板窗户，无金属板段的腹板的高度(相对于容器的纵向)最好为30～50mm，非常优选35～45mm。

借助偏离一个角度的金属板段或由于金属板窗户，可以得到填充在金属板之间的混凝土的有效的联结，不过，偏离一个角度的金属板段在向内壳与外壳之间的中间空间填充混凝土时也承担被动的搅拌元件的功能。按照本发明的优选的实施例，在装上外壳之后，首先只向内壳与外壳之间的中间空间放置干的填料(Zuschlagstoff)。此时，偏离一个角度的金属板段用作惊人地有效的、用于被填入的混凝土填料的被动的搅拌元件。特别是，已经在上面描述的倾斜地布置的金属板段起着非常有效的搅拌元件的作用。作为填料，可采用例如Baryt(硫酸钡)和粒状铁。紧接在填入干的填料之后，首先向内壳与外壳之间的中间空间中注入粘接剂，并且最好用高压压入。相应的方法在WO 98/59346中作了描述。这也属于本发明的范围，即在填充干的填料和粘接剂时，容器要头朝下倒立，以容器的底部朝上。已经在上面强调，偏离一个角度的金属板段是有效的被动搅拌元件。按照本发明的金属板或具有偏离一个角度的金属板段的金属板也特别适合于传递所放置的振动器的振动，由此，干的填料或混凝土混合物可进一步被密实。就此而言，可以毫无困难地使重混凝土的密度达到至少4.1。还可以得到超过5的密度。按照本发明的金属板或具有偏离一个角度的金属板段的金属板也可以是合适的传递振动的元件，用它，填料的颗粒之间的填料的体积可以以有效的方式减小。

按照本发明的优选的实施形式，金属板有一1～8mm的厚度，最好为3～6mm。这属于本发明的范围，即偏离一个角度的金属板段有相应的壁厚。按照本发明的一个优选的实施形式，金属板作为多层板形成。就此而言，这属于本发明的范围，即金属板仿佛有一夹层结构。按照本发明的一个优选的实施形式，金属板做成两层的，其中，这两层由不同的金属组成。一种这样的两层式金属板可特别由一钢层和一布置在其上的铜层组成。此时，钢层主要确定金属板的强度，而铜层则首先负责金属板的导热能力。采用用纯铜或用铜合金做的金属板，也属于本发明的范围。此外，这也属于本发明的范围，即金属板的厚度根据所用的金属的导热能力布置。

按照一个在本发明的范围内特别重要的实施形式，容器的底部由一内底和一外底组成，并且在内底与外底之间同样设置导热金属板。这属于本发明的范围，即内底与容器的内壳连接。此外，这也属于本发明的范围，即外底与容器的外壳连接。最好是，布置在内底与外底之间的金属板与内底固定地连接，合适的是，焊在内底上或与内底螺纹连接在一起。优选的是，金属板与外底成导热的连接。合适的是，如同在内壳与外壳之间的中间空间中的金属板一样，设置在内底与外底之间的金属板有同样的取向，同时，这些金属板还垂直于容器底部布置。按照本发明的非常优选的实施形式，设置在内底和外底之间的金属板也有偏离一个角度的金属板段或金属板窗户。底部区域内的金属板一方面用作导热元件，另一方面执行加固元件的功能，以用于加固容器的底部。这属于本发明的范围，即内底与外底之间的中间空间同样填以混凝土。就此填料的充填而言，可参阅上面的实施方式。

本发明以这样的认识为基础，即在内壳与外壳之间设置按照本发明的金属板时，可得到惊人地有效的从容器内部空间的导热。通过这些金属板的按照本发明的布置，可以保证在内壳与外壳之间，沿运输容器和/或储存容器的整个圆周，总是有有效的导热的接触，以致热量可以被功能可靠地导出。由于本发明的构形，即使在不规则例如不圆的情况下，在内壳和外壳中总是保持一导热的接触。由于有最佳的导热，与从现有技术知道的容器相比，在一按照本发明的同样尺寸的容器中可以在原则上放置具有较高的功率的燃料元件。此外，按照本发明的金属板还有一附加的功能，即它们在填充填料时起着有效的搅拌元件的作用。这特别适合于本发明的优选的实施形式，按照它，金属板有偏离一个角度的金属板段。此外，本发明还以此重要的优点而出众，即按照本发明的运输容器和/或储存容器可以用非常简单而花钱少的方式从而廉价地被制造。

下面将参考只示出一个实施例的附图较详细地说明本发明。它们以示意图示出：

图1用剖视图示出按照本发明的运输和/或储存容器的侧视图；

图2用剖视图示出图1的对象的俯视图；

图3用放大的比例示出图2的局部A；

图4示出按照本发明的金属板的正视图；

图5用外底与内底之间的剖面示出图1的对象。

这些图示出了用于未示出的放射性放热元件最好是用于废的燃料元件的运输容器和/或储存容器。容器有至少一个容器盖1、一容器底2、一容器壳3和一容器内部空间4。容器壳3由一界限容器内部空间4的内壳5和一布置成距内壳5一段距离的外壳6组成。在内壳5与外壳6之间形成的中间空间7用未示出的填料，通常是混凝土，最好是重混凝土填充。最好是，并且在实施例中，容器做成圆柱形。因此，内壳5与外壳6也做成圆柱形。此此相应，在实施例中，中间空间做成环形。

按照本发明，内壳5与外壳6用导热的金属板8连接。最好是，并且在实施例中，金属板8以其一端与内壳5固定地连接，最好是，并且在实施例中，用焊接连接。特别在图3中可看出，在内壁5的外表面上和在外壁6的内表面上，都固定有作为U字型材9、10形成的增强元件。按照优选的实施形式，并且在实施例中，金属板8的上述端部与一固定在内壳5上的U字型材9固定地连接，最好是，并且在实施例中，焊接在U字型材9的一条U字腿11上。反之，金属板8的另一端则在预应力的作用下从而在形成导热的接触的情况下靠在相对的外壳6上。最好是，并且在实施例中，这一端靠在固定在外壳6上的U字型材10上，并且，合理的是，靠在U字型材10的一条U字腿12上。最后提到的那一端也可以仿佛弹性地，也就是在预应力的作用下靠在U字腿12上。用这种方式可以保证，在内壳5与外壳6之间总是保持一导热的接触。

最好是，并且在实施例中，金属板8在内壳5与外壳6之间沿运输容器和/或储存容器的整个圆周均匀地布置。对此，合理的是，作为U字型材9形成的增强元件沿内壁5的圆周以各自相等的距离分布。同样，作为U字型材10形成的增强元件沿外壳6的内周以各自相等的距离分布。合理的是，U字型材9、10此时沿容器的整个高度，也就是从容器盖1至容器底2延伸。在图3中可以看出，被U字型材9、10连接的金属板8在俯视图中形成梯形的容纳空间，在其中容纳通常为混凝土的填料。当合适地并在实施例中在内壳5的一个同一U字型材9上焊接两个相邻的金属板8时，则这些有关的金属板8在外壳6上靠在不同的相邻的U字型材10上。金属板8的金属板表面最好是，并在实施例中垂直于容器底2并也垂直于容器盖1对齐。这属于本发明的范围，即金属板在环形中间空间7中全部从容器盖1至容器底2设置。就此而言，此优选的金属板8的高度基本对应于容器的高度，尤其是内壳5的高度。

按照非常优选的实施形式并在实施例中，金属板段13偏离金属板表面一个角度布置。按照本发明，这些金属板段13仿佛像窗户一样打开。最好是，并在实施例中，金属板段13做成矩形的并且只用一个矩形边与金属板8连接。在实施例中(特别参看图4)，在一个金属板8上有很多偏离一个角度的金属板段13叠置。最好是，并按照图4，每两个偏离一个角度的金属板段13设置在金属板8的同样的高度上。两个按同样高度布置的金属板段13在实施例中布置成以相反的方向偏离金属板8一个角度α。角度α例如为22°～24°。偏离一个角度的金属板段或金属板窗户的高度h在实施例中为50mm，而这种金属板段的长度在实施例中为125mm。叠置的偏离一个角度的金属板段13之间的腹板的高度h例如为40mm。金属板8与偏离一个角度的金属板段13在实施例中有一2mm的厚度。

按照本发明的优选的实施例，容器底2由一内底14和一外底15组成，并在内底14与外底15之间的中间空间16中同样设有导热的金属板17(参看图5)。最好是，并在实施例中，内底14连接在内壳5上，外底15连接在外壳6上。金属板17在实施例中与内底14固定地连接，优选采用焊接连接，并且这些金属板17在形成导热的接触的情况下靠在外底15上。在图5中可以看出，两排金属板17同心地绕中间轴线18布置。不论是内底14与外底15之间的中间空间16，还是内壳5与外壳6之间的中间空间7，都填以填料，最好填以重混凝土。

Claims (7)

1．用于放射性放热元件的运输容器和/或储存容器，它具有至少一个容器盖(1)、容器底(2)、容器壳(3)和容器内部空间(4)，

其中，容器壳(3)由一界限容器内部空间(4)的内壳(5)和一与内壳(5)隔开一段距离布置的外壳(6)组成，

在内壳(5)与外壳(6)之间形成的中间空间(7)中充填填料，

内壳(5)与外壳(6)用导热的金属元件连接，以及

金属元件各自以其一端与内壳(5)或外壳(6)固定地连接，而其另一端则在预应力的情况下，从而在形成导热的接触的情况下靠在各自的相对的内壳(5)或外壳(6)上。

2．如权利要求1的运输容器和/或储存容器，其特征为，金属元件以其一端与内壳(5)固定地连接，而以其另一端在预应力的情况下，从而在形成导热的接触的情况下靠在外壳(6)上。

3．如权利要求1或2的任一项的运输容器和/或储存容器，其特征为，金属元件作为金属板(8)形成。

4．如权利要求3的任一项的运输容器和/或储存容器，其特征为，金属板(8)的金属板表面垂直于容器底(2)布置。

5．如权利要求3或4的任一项的运输容器和/或储存容器，其特征为，金属板段(13)布置成偏离金属板表面一个角度。

6．如权利要求3至5的任一项的运输容器和/或储存容器，其特征为，金属板(8)有一1～8mm，最好3～6mm的厚度。

7．如权利要求1至6的任一项的运输容器和/或储存容器，其特征为，容器底(15)由一内底(14)和一外底(15)组成，以及在内底(14)和外底(15)之间同样设置导热的金属元件。

Images