DD154316A1

DD154316A1 - Behaelter zur lagerung und zum transport von brennstoffkassetten

Info

Publication number: DD154316A1
Application number: DD80225146A
Authority: DD
Inventors: Ilona Micklisch; Hans-Joachim Simon; Karl Taubmann
Original assignee: Ilona Micklisch; Simon Hans Joachim; Karl Taubmann
Priority date: 1980-11-13
Filing date: 1980-11-13
Publication date: 1982-03-10

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Behaelter zur Lagerung und zum Transport von vorzugsweise in Kernkraftwerken anfallenden, verbrauchten bzw. beschaedigten Brennstoffkassetten. Durch die Erfindung soll u. a. erreicht werden, dass bei einfacher Gestaltung des hermetisch verschliessbaren Behaelters gleichzeitig auch die Forderungen hinsichtlich der Brennstoffwiederaufbereitung erfuellt werden, wobei sowohl die mechanische als auch die chemische Zerlegung des Behaelters im Wiederaufbereitungswerk wirtschaftlich durchfuehrbar ermoeglicht werden soll. Gemaess der Erfindung ist daher auf den Kopf des Behaelters, aus d. d. Wasser ueber ein v. Boden b. in d. Bereich einer Schrumpfzone fuehrendes Ausstroemrohr durch ein Druckmedium herausdrueckbar ist, eine die Schrumpfzone ueberdeckende Verschlusskappe aufgesetzt, die einen im Inneren mit Zapfen versehenen Verriegelungsaufsatz besitzt, wobei die Zapfen Bestandteil einer Bajonettverriegelung des in den Verriegelungsaufsatz eingreifenden Anschlusses des Greifers der Umlademaschine oder einer Bajonettverriegelung einer Erwaermungseinrichtung sind, die die Verschlusskappe an ihrem aeusseren Umfang umgibt und mit dem Verriegelungsaufsatz in Verbindung steht.

Description

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Titel der Erfindung

Behälter zur Lagerung und zum. Transport von. Brennstoff«· kasse t ten.

Anweri&ungsgeMefc der- Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Lagerung und zum Transport von vorzugsweise in. Kernkraftwerken anfallenden, verbrauchten. bzw₀ beschädigten Brennstoffkassetten, der im. wassergefülltea Brennelement ebecken. bis zur Erreichung einer für den Transport vertretbaren Aktivität der Brennstoffkas~ setten zwischengelagert sowie zum Transport ins Brennstoffwiederaufbereitungsvverk in Transporteontainer eingesetz'b wird und den Forderungen zur Brennstoffwiederaufbereitung entspricht о

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Behälter -zur Einlagerung von -verbrauchten bzw_e beschädigten Brennstoffkasoetten, die insbesondere in Kernkraftwerken anfallen _t sind in vielerlei Ausführungen bekannt_э So ist beispielsweise in der DD-PS 56 676_? F 16 J, 13/00 ein wassergefüllter Behälter zur Aufnahme von Reaktore.lero.enten beschrieben worden_г der unter- Verwendung einer Gummidichtung einen verrxegeßbarem. BehältегѵягSchluß in. Form eines Bajonatt-

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Verschlusses besitzt. Unabhängig von der Ausbildung dieses sowie aller anderen bekannten Behälter zur Aufnahme von radioaktivem Material, sei es in Form von Brennstoffkassetten oder von Reaktorelementen, sind diese grundsätzlich immer so gestaltet, daß sie.wiederverwendbar und kostenauf- ¥/endig sind sowie am Behälterkopf und -boden große Materialanhäufungen besitzen, so daß sie nicht den Belagen der Brennstoffwiederaufbereitung entsprechen und aus ökonomischen Gründen auch nicht als Einwegbehälter einsetzbar sind.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, bei einfacher Gestaltung eines hermetisch verschließbaren Behälters für verbrauchte bzw. beschädigte Brennstoffkassetten, gleichzeitig auch die Forderungen hinsichtlich der Brennstoffwiederaufbereitung zu erfüllen, wobei sowohl die mechanische als auch die chemische Zerlegung des Behälters im Wiederaufbereitungswerk wirtschaftlich durchführbar ermöglicht werden soll.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Behälter zur Lagerung und zum Transport von vorzugsweise in Kernkraftwerken anfallenden verbrauchten bzw. beschädigten Brennstoffkassetten zu schaffen, indem dieser, vorzugsweise als Einwegbehälter dienend, nicht nur den Belangen der Brennstoffwiederaufbereitung entspricht, sondern er soll gleichzeitig auch so gestaltet werden, daß sein -Verschließen und die Entfernung des Wassers aus dem Behälter im Brennelementebecken, d. h. im Abklingbecken und Umladebeckens durchgeführt werden kann«

Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, daß auf dem Kopf des Behälters, aus dem das Wasser über ein vom Boden bis in den Bereich einer am äußeren,Umfang des Behälters

vorgesehene Schrumpfzone führendes» mit dem Brennelemente— becken in Verbindung stehendes Ausströmrohr durch ein Druck medium herausdrückbar ist, eine die Schrumpfzone im· wesentlichen überdeckende Verschlußkappe aufgesetzt ist, die auf ihrer nach oben zugerichteten Seite mit einem im Innern mit Zapfen versehenen Verriegelungsaufsatz versehen ist, wobei die Zapfen entweder Bestandteil einer Bajonettverriegelung des in den Verriegelungsaufsatz eingreifenden Anschlusses des Greifers der Umlademaschine oder aber Bestandteil einer Bajonettverriegelung einer Erwärmungseinrichtung sind_$ die die Verschlußkappe an ihrem äußeren Umfang umgibt und mit dem Verriegelungsaufsatz über einen Verriegelungsteil in Verbindung steht« Dabei- besitzt die Erwärmungseinrichtungj die eine Schrumpfverbindung zwischen dem Kopf des Behälters und der Verschlußkappe ermöglicht, einen federbelasteten Temperaturmeßfühler_s der im gekoppelten Zustand der Erwärraungseinrichtung mit der Verschlußkappe in Verbindung steht wobei sowohl die Leitung des Temperaturmeßfühlers als auch die Stromzuführung zur Erwärmimgseinrichtung während des SchrumpfVorganges bis außerhalb des Brennolementebeckens geführt sind о

Durch die Gestaltung der Verriegelungsaufsätze wird die Nutzung der in den Kernkraftwerken praktizierten Greiftechnologie zum Transport hermetisch verschlossener Behälter ermöglicht« Die Erwärmungseinrichtung besitzt daher oberhalb des Verriegelungsaufsatzes der Verschlußkappe ebenfalls einen im Inneren mit Zapfen versehenen Verriegelungsaufsatz j wobei die Zapfen Bestandteil einer Bajonettverriegelung des in diesen Verriegelungsaufsatz eingreifenden Anschlusses des Greifers der Umlademaschine sind» Aus.den genannten Gründen ist der .Verriegelungsaufsatz der Erwär™ mungseinrichtung analog dem Verriegelungsaufsatz der Verschlußkappe ausgebildet«. Somit wird zunächst eine Verriegelung zwischen dem Anschluß des Greifers der Umlademaschine und dein Verriegelungsaufsatz der Erwärmungseinrichtung erfolgen und danach, nach Aufnahme der.Verschlußkappe durch die ErVv'ärmüngseinrichtungs eine Verriegelung zwischen dem

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Verriegelungsaufsatz der Verschlußkappe und dem in diesen hereingreifenden Verlängerungsteil des Verriegelungsaufsatzes der Erwärmungseinrichtung, wobei der Verlängerungsteil zusammen mit dem Zapfen praktisch die Bajonettverriegelung bildet.

Bevor jedoch die Verschlußkappe auf den Kopf des Behälters aufgeschrumpft wird, ist es erforderlich, daß über das Ausströmrohr das Wasser aus dem Behälter entfernt wird« Daher ist am inneren Umfang des Kopfes des Behälters ein konischer Ansatz für einen einzubringenden Abdichtstopfen vorgesehen, der eine Bohrung mit einem Anschluß für das das Wasser aus dem Behälter über das Ausströmrohr herausdrückende Druckmedium - eine Druckauflastung kann durch die Umlademaschine erfolgen - besitzt. Das Wasserfreimachen des Behälters erfolgt dabei vorteilhafterweise durch die Zuführung von Preßluft über eine Schlauch- oder Rohrverbindung vom Rand des Brennelementebeckens aus über den aufgesetzten Abdichtstopfen, wobei die Preßluft dem Leitungsnetz im Reaktorsaal entnommen werden kann. Ist das Wasser aus dem Behälter entfernt, und der Abdichtstopfen_s der ebenfalls mit einem Verriegelungsaufsatz versehen ist, der in seinem Inneren Zapfen auf v/eist, die Bestandteil einer Bajonettverriegelung des in diesen Verriegelungsaufsatz eingreifenden Anschlusses des Greifers der Umlademaschine sind, auf einem gesonderten Abstellplatz gelagertj so kann nunmehr die Erwärmungseinrichtung, die mit der Verschlußkappe verriegelt wurde, nach erfolgter Aufwärmung der Verschlußkappe auf den Kopf des Behälters aufgesetzt werden. Ist die für den Schrumpfungsvorgang benötigte Temperatur der Verschlußkappe erreicht, so wird der Stromkreis unterbrochen. Nach Erreichung der Schrumpf spannung j, d* h» nach dem Erkalten der Verschlußkappe wird die Erwärmungseinrichtung fernbedient entkoppelt und von der Verschlußkappe abgenommen«

Sowohl die Wasserentleerung des Behälters als auch die Herstellung der Schrumpfverbindung zwischen dem Kopf des Behälters und der Verschlußkappe erfordern eine Wasserabsen-

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kung im Brennelementebecken bis unterhalb der Erwärmungs™ einrichtung bzw» bis zum Wasseraustritt aus dem Behälter über das Ausströmrohr«= Vorteilhaft erfolgt deshalb das Wasserfreimachen des Behälters sowie die Herstellung der Schrumpfverbindung im Umladebecken, in dem unabhängig vom Wässerstand (Normalstand) im Abklingbecken eine Wasserabsenkung vorgenommen werden kann.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind? um auch das Transportieren des Behälters vor dem Aufschrumpfen der Verschlußkappe mit der Umlademaschine zu gewährleisten, am inneren Umfang des Kopfes .des Behälters Aussparungen vorgesehen, in die Zapfen eines für den Transport des Behälters vorgesehenen Adapters eingreifen und zusammen mit den Aussparungen einen Bajonettverschluß bilden* Der Adapter ist ebenfalls mit einem im Inneren mit Zapfen versehenen Verriegelungsaufsatz versehen, wobei auch hier die Zapfen Bestandteil einer Bajonettverriegelung des in diesen Verriegelungsaufsatz eingreifenden Anschlusses des Greifers der Umladeniaschine sind« Sowohl dieser Verriegelungsaufsatz als auch der des Abdichtstopfens ist analog dem Verriegelungeaufsatz der Erwärmungseinrichtung und der Verschlußkappe ausgebildet»

Schließlich besteht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auch die Möglichkeit_$ anstelle der Verschlußkappe den Behälter mit einem Abdichtstopfen durch' Schrumpfverbindung zu verschließen« Bei Verwendung eines Abdichtstopfens, der ebenfalls mit einem im Inneren mit Zapfen versehenen Verriegelungsauf satz versehen ist, befindet sich die Schrumpfzone am inneren Umfang des Kopfes des Behälters und er ist entweder unmittelbar durch ein Kältemittel kühlbar oder aber das Kältemittel ist innerhalb eines verschließbaren Raumes vorgesehen, der sich vorzugsweise an äußeren Umfang des Verriegelungsaufsataes befindet«

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an zv/ei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigens

Fig. 1: den Schnitt durch den Behälter mit

aufgeschrumpfter Verschlußkappe, Fig. 2: den Schnitt nach Fig. 1 mit aufgesetzter

Erwärmungseinrichtung, Fig. 3? den Schnitt durch die Verschlußkappe mit

aufgesetzter Erwärmungseinrichtung nach

Fig. 2,

Fig.. ^: den Schnitt durch den Abdichtstopfen, Fig. 5: den Schnitt durch den Kopf des Behälters, Fig. 6: den Schnitt durch den Adapter für den

Transport des Behälters,

Fig. Yt die Draufsicht auf den Adapter nach Fig. 6, Fig. 8i den Schnitt durch den Verschlußstopfen, Fig. 9. die Draufsicht auf den Verschlußstopfen

nach Fig. 8.

Der in der Fig. 1 und 2 dargestellte Behälter 1 zur Lagerung und zum Transport von vorzugsweise in Kernkraftwerken anfallenden, verbrauchten bzw» beschädigten Brennstoffkassetten besteht aus dem Mantel 2, dem Boden 3 und dem Kopf 4 sowie aus dem Innenraum 5« Am äußeren Mantel des Kopfes 4 des Behälters 1 ist eine Schrumpfzone 6 vorgesehen, auf der die Verschlußkappe 7 aufgeschrumpft wird* Der dichtgeschweißte Abschluß 8 des Kopfes 4 mit dem Ausströmrohr 9 und die Aussparungen 10 des Bajonettverschlusses sind innerhalb der Schrumpfzone б angeordnet und werden von der aufgeschrumpften Verschlußkappe 7 überdeckt. Auf der Verschlußkappe 7 ist der zylindrisch© Verriegelungsaufsatz 11 der Verschlußkappe 7 aufgestockt, der die Zapfen 12 zur Bajonettverriegelung mit dem Anschluß des Greifers 13 der Umlademaschine (Fig. 2) bzw. mit der Erwärmungseinrichtung· enthält. Das vom im Boden 3 des Behälters 1 angebrachten Sumpf.1^ bis in die Schrumpfzone б reichende Ausströmrohr

ermöglicht das Wasserfreimachen, des Innenraumes 5 des Behälters 1« Zur Bajonettverriegelung der Erwärmungseinrichtung 14 rn.it der Tersehlußkappe 7 ist, wie auch Fig« 3 zeigt_s ein Verriegelungsteil 16 analog des Anschlusses des Greifers 13 der Umladem.asch.ine an der Erwärmungseinrichtung 14 angebracht₉ Weiterhin ermöglicht der Verriegelungsaufsatz 17 der Erwärmungseinrichtung 14, der analog des Verriegelungsaufsatzes 11 der Verschlußkappe 7 konzipiert und über den Verriegelungsteil 16 angeordnet ist, eine Bajonettver~ riegelimg mit dem Anschluß des Greifers 13 der Umlademaschine« Zur Kontrolle der Temperatur enthält die Erwärmungseinrichtung 14 einen Temperaturnießfühler 18, der federbelastet im. gekoppelten Zustand auf die Verschlußkappe 7 drückte Sowohl die Stromzuführung 19 als auch die Leitung 20 des Tem.-peraturmeßfühlers 18 sind während des Schrumpfungsvorganges bis außerhalb des Brennelenientebeckens geführte Während des Wasserfreimachens wird mittels Druckauflastung der Umlademaschine über den Greifer 13 der Abdichtstopfen 21 nach Pig. 4 auf den konischen. Ansatz 22 nach Fig» 5 ini Inneren des Behälterkopfes 4 gedrückt und Preßluft über die Leitung 23 sowie über die Bohrung 24 im Abdichtstopfen 21 dem Behälter 1 aufgelastet, wobei das Wasser vom Sumpf 15 über das Ausströmrohr 9 fließt« Der Verriegelungsaufsatz 25 des Abdichtstopfens 21 ist analog dem Verriegelungsaufsatz 11 der Verschlußkappe 7 ausgeführt* Eine Gummidichtung 26 gewährleistet den hermetischen Anschluß zwischen dem Abdichtstopfen 21 und dem. konischen Ansatz 22 im Kopf 4 des Behälters 1«, Zum. Transport-des unverschlossenen Behälters 1 ist der Adapter 27 nach Figo б vorgesehen, der mit den Zapfen in die Aussparungen 10 des Bajonettverschlusses des Kopfes des Behälters 1 verriegelt wird» Zum Aufnehmen des Adapters 27 nach Fig_s б'bzw, zum Transport des unverschlossenen. Behälters 1 enthält der Adapter 27 einen gleichgestalteten Verriegelungsaufsatz 29 wie die Verschlußkappe 7·

Fig_e 8 und Fig«, 9 zeigen ein Ausführungsbeispiel₉ bei dem die Schrumpfverbindung durch Unterkühlung oines Abdicht-» stοχ>fens 30 bewerkstelligt wird» Dabei kann der Abdicht-

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stopfen J₁O unmittelbar durch ein Kältemittel gekühlt werden oder das Kältemittel wird in den verschließbaren Raum y\ des Abdichtstopfens 30 eingefüllt und verbleibt in diesem. Der im Abdichtstopfen 30 angeordnete zylindrische Verriegelungsauf satz 32 entspricht wieder dem Verriegelungsaufsatz 11 der Verschlußkappe 7 und ermöglicht die Bajonettverriegelung mit dem Anschluß des Greifers I3 der Umlademaschine.

Somit wird durch die Erfindung ein einfach gestalteter Behälter für verbrauchte bzw. beschädigte Brennstoffkassetten bereitgestellt, der nicht nur die Voraussetzungen erfüllt, daß aus ihm auch das Wasser innerhalb des Brennelementebeckens entfernt werden kann, bevor er hermetisch abgeschlossen wird, sondern es ist gleichzeitig auch möglich, vor dem hermetischen Verschließen, beispielsweise im Umladebecken, den Behälter entsprechend zu transportieren, der in seiner Gesamtheit, nunmehr als Einwegbehälter verwendbar, auch die Forderungen hinsichtlich der Brennstoffaufbereitung erfüllt, wobei sowohl die mechanische als auch die chemische Zerlegung des Behälters im Wiederaufbereitungswerk wirtschaftlich durchführbar ist.

Claims

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Erfindungsanspruch

Behälter zur Lagerung und zum Transport von vorzugsweise in Kernkraftwerken anfallenden, verbrauchten bzw» beschädigten Brennstoffkassetten- der im wassergefüllten Brennelementebecken bzw» bis zur Erreichung einer für den Transport vertretbaren Aktivität der Brennstoffkassetten zwischengelagert sowie zum Transport ins Brennstoffwiederauf bereitungswerk in Transportcontainer eingesetzt viird* wobei der Behälter vorzugsweise zylindrisch ausgebildet ist und einen festeingebauten Boden sowie einen Behälterverschluß besitzt_f gekennzeichnet dadurch, daß auf dem Kopf (4) des Behälters (1), aus dem das Wasser über ein vom Boden (3) bis in den Bereich einer am äußeren Umfang des Behälters (1) vorgesehenen Schrumpf ~- zone (6) führendesj mit dem Brennelementebecken in Verbindung stehendes Ausströmrohr (9) durch ein Druckmedium herausdrückbar ist, eine die Schrumpfzone (6) im wesentlichen überdeckende Verschlußkappe (7) aufgesetzt ist, die auf ihrer nach oben zugerichteten Seite mit einem im. Inneren mit Zapfen (12) versehenen Verriegelungsaufsatz (11) versehen ist, wobei die.
Zapfen (12) entweder Bestandteil einer Bajonettverriegelung des in den Verriegelungsauf satz (11) eingreifenden Anschlusses des Greifers (13) der Umlademaschine oder aber Bestandteil einer Bajonettverriegelung einer Erwärmungseinrichtung (14) sind} die die Verschlußkappe (7) an ihrem äußeren Umfang umgibt und mit dem Verriegelungsaufsata (11) über einen Verriegelungsteil (16) in Verbindung steht»

Behälter nach Punkt 1« gekennzeichnet dadurch, daß die Erwärmungseinrichtung (14) oberhalb.des Verriegelungsaufsatzes (11) der Verschlußkappe (7) ebenfalls einen im Inneren mit Zapfen (12) versehenen Verriegelungsaufsatz (17) besitzt, wobei die Zapfen (12) Bestandteil einer Bajonettverriegelung des in den Verriegelungsauf™ satζ (17) eingreifenden Anschlusses des Greifers (I3) der Umlademaßchine sind*

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3· Behälter nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Verriegelungsaufsatz (17) der Erwärmungseinrichtung (14) analog dem Verriegelungsaufsatz (11) der Verschlußkappe (7) ausgebildet ist.
4. Behälter nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Erwärmungseinrichtung (14) einen federbelasteten Temperaturmeßfühler (18) besitzt, der im gekoppelten Zustand der Erwärmungseinrichtung (14) mit der Verschlußkappe (7) in Verbindung steht,wobei sowohl die Leitung (20) des Temperaturmeßfühlers (18) als auch die Stromzuführung (19) zur Erwärmungseinrichtung (14) während des Schrumpfungsvorganges bis außerhalb des Brennelementebeckens geführt ist.
5· Behälter nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß am inneren Umfang des Kopfes (4) des Behälters (1) ein konischer Ansatz (22) für einen einzubringenden Abdichtstopfen (21) vorgesehen ist, der eine Bohrung (24) für das das Wasser aus dem Behälter (1) über das Ausströmrohr (9) herausdrückende Druckmedium besitzt.
6. Behälter nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß am inneren Umfang des Kopfes (4) des Behälters (1) Aussparungen (10) vorgesehen sind, in die Zapfen (28) eines für den Transport des Behälters (1) vorgesehenen Adapters (27) eingreifen und zusammen mit den Aussparungen (10) einen Bajonettverschluß bilden.
7· Behälter nach Punkt 1 bis 3 sowie 5 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß sowohl oberhalb des Abdichtstopfens (21) аіз auch des Adapters (27) ein im Inneren mit Zapfen (12) versehener Verriegelungsaufsatz (25 5 29) vorgesehen ist, wobei die Zapfen (12) Bestandteil einer Bajonettverriegelung des in den Verriegelungsaufsatz (25» 29) eingreifenden Anschlusses des Greifers (I3) der Umlademaschine sind, und der Verriegelungsaufsatz (25; 29) analog dem Verriegelungsaufsatz (17? 11) der Erwärmungseinrichtung

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und der Verschlußkappe (?) ausgebildet ist.
8. Behälter nach Punkt 1₅ gekennzeichnet dadurch, daß anstelle der Verschlußkappe (7) der Behälter (1) mit einem 'Abdichtstopfen (30) durch Schrumpfverbindung verschlossen ist j wobei der Abdichtstopfen (3O), der ebenfalls mit einem im Inneren mit Zapfen (12) versehenen Verriegelungsauf satz (32) versehen ist, entweder unmittelbar durch ein Kältemittel kühlbar ist_s oder das Kältemittel innerhalb eines verschließbaren Raumes (3I) vorgesehen ist, der sich vorzugsweise am äußeren Umfang des Verriegelungsaufsatzes (32) befindet*

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