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Die
Erfindung betrifft einen Transport- und/oder Lagerbehälter für Brennelemente,
insbesondere für
abgebrannte Brennelemente, mit Behältermantel und Behälterinnenraum,
wobei in dem Behälterinnenraum
ein Aufnahmekorb für
die Brennelemente angeordnet ist, welcher Aufnahmekorb von einander
getrennte Aufnahmeschächte
für die
Brennelemente aufweist. – Es
liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Behälterinnenraum zylinderförmig ausgebildet
ist. Der erfindungsgemäße Transport- und/oder
Lagerbehälter
kann grundsätzlich
für den Transport
und/oder für
die Zwischenlagerung und/oder für
die Endlagerung von abgebrannten Brennelementen aus Kernkraftwerken
eingesetzt werden.
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Bei
den vorstehend beschriebenen Behältern
muss stets dafür
Sorge getragen werden, dass ein unkritischer Zustand aufrechterhalten
wird. Mit anderen Worten muss der von den Brennelementen ausgehende
Neutronenfluss beherrscht werden. Deshalb ist es bekannt, in solchen
Behältern
neutronenabsorbierende Materialien einzusetzen. Außerdem muss
bei solchen Behältern
dafür Sorge
getragen werden, dass eine ausreichend effektive Wärmeableitung
aus dem Behälterinneren
erfolgen kann. Weiterhin ist es wichtig, dass der Aufnahmekorb des Behälters eine
ausreichende mechanische Festigkeit aufweist. Das ist vor allem
deshalb wesentlich, weil die in einem Störfall auftretenden mechanischen
Belastungen sicher aufgenommen werden müssen. Bei den aus der Praxis
bekannten Behältern
kann in der Regel nicht allen drei Kriterien (unkritischer Zustand, ausreichende
Wärmeableitung,
ausreichende mechanische Festigkeit) in zufriedenstellendem Maße Rechnung
getragen werden. Häufig
lässt insbesondere
die mechanische Festigkeit und/oder das Wärmeableitungsvermögen zu wünschen übrig.
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Demgegenüber liegt
der Erfindung das technische Problem zugrunde, einen Transport-
und/oder Lagerbehälter
der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem sowohl die Anforderungen
bezüglich Kritikalität als auch
die Anforderungen an eine optimale Wärmeableitung und auch die Anforderung
an eine hohe mechanische Festigkeit optimal erfüllt werden.
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Zur
Lösung
dieses technischen Problems lehrt die Erfindung eine erste Ausführungsform
eines Transport- und/oder Lagerbehälters für Brennelemente, insbesondere
für abgebrannte
Brennelemente, mit Behältermantel
und Behälterinnenraum,
wobei
in dem Behälterinnenraum
ein Aufnahmekorb für
die Brennelemente angeordnet ist, welcher Aufnahmekorb voneinander
getrennte Aufnahmeschächte
in Form von Rohren für
die Brennelemente aufweist,
wobei der Aufnahmekorb mit axialem
Abstand übereinander
und quer zur Korblängsachse
angeordnete Trägerscheiben
aufweist, in welchen Trägerscheiben Aussparungen
für die
formschlüssige
Aufnahme der Rohre ausgebildet sind
wobei zwischen zwei Trägerscheiben
zumindest eine parallel zu den Trägerscheiben angeordnete Wärmeableitscheibe
vorgesehen ist, die aus einem wärmeleitfähigen Material
mit einer Wärmeleitfähigkeit
von mindestens 100 W/mK besteht
und wobei auch in der Wärmeableitscheibe
Aussparungen für
die formschlüssige
Aufnahme der Rohre ausgebildet sind.
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Es
liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Flächen der Trägerscheiben und die Flächen der Wärmeableitscheiben
senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Aufnahmekorbes
bzw. zur Längsachse
des Behälters
angeordnet sind. Zweckmäßigerweise
sind die Längsachsen
der Rohre für
die Aufnahme der Brennelemente senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht
zu den Flächen
der Trägerscheiben
und zu den Flächen
der Wärmeableitscheiben
orientiert. Es liegt fernerhin im Rahmen der Erfindung, dass es
sich bei den die Aufnahmeschächte
bildenden Rohren um zwischen der obersten Trägerscheibe und der untersten
Trägerscheibe
des Behälters
in axialer Richtung durchgehende Rohre handelt. Bei dieser ersten
Ausführungsform
der Erfindung sind die Rohre bezüglich
ihres Umfanges zweckmäßigerweise
allseitig geschlossen ausgebildet. Nach besonders bevorzugter Ausführungsform
der Erfindung sind die Rohrwandungen der Rohre einschichtig ausgebildet.
Vorzugsweise grenzen keine weiteren Wände bzw. Platten an die Rohrwandungen
der Rohre an, mit Ausnahme der Wandungen der Aussparungen in den
Trägerscheiben
und in den Wärmeableitscheiben.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Rohrwandungen der Rohre
aus einem neutronenabsorbierenden Material bestehen und zwar vorzugsweise
aus boriertem Metall, bevorzugt aus boriertem Stahl, besonders bevorzugt
aus boriertem Edelstahl. Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung,
dass diese Rohre allseitig aus dem neutronenabsorbierenden Material
bestehen, dass also alle Rohrwandungen der Rohre aus dem neutronenabsorbierenden
Material bestehen. – Dass
die Trägerscheiben
und/oder Wärmeableitscheiben
Aussparungen für
die formschlüssige
Aufnahme der Rohre aufweisen, meint hier und nachfolgend, auch eine
Ausführungsform,
bei der die Rohre diese Aussparungen zwar formschlüssig aber
mit geringem Spiel durchfassen.
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Erfindungsgemäß ist eine
Mehrzahl von Trägerscheiben über die
vertikale Höhe
des Behälters bzw.
des Aufnahmekorbes verteilt angeordnet. Der Aufnahmekorb weist vorzugsweise
mehr als vier, bevorzugt mehr als fünf und sehr bevorzugt wesentlich mehr
als fünf
solcher Trägerscheiben
auf. Die über die
vertikale Höhe
des Aufnahmekorbes verteilten Trägerscheiben
weisen zweckmäßiger weise
gleiche Abstände
zueinander auf. Die Trägerscheiben
bestehen vorzugsweise aus Stahl, insbesondere aus Edelstahl. Die
Trägerscheiben
können
auch aus vernickeltem Schwarzstahl bestehen. Es liegt im Rahmen der
Erfindung, dass für
die Trägerscheiben
ein unborierter Stahl eingesetzt wird. – Zweckmäßigerweise werden die Trägerscheiben
von Stangen, vorzugsweise von Gewindestangen durchfasst, mit deren
Hilfe die Trägerscheiben
im gewünschten
axialen Abstand voneinander positioniert bzw. fixiert werden können. Vorzugsweise
werden zur Fixierung der Trägerscheiben
Muttern auf den Gewindestangen geführt. Die Stangen bzw. Gewindestangen
sind im Übrigen
bevorzugt über
den Umfang der Trägerscheiben
bzw. des Aufnahmekorbes verteilt angeordnet und zwar zweckmäßigerweise
in gleichen Abständen voneinander.
Das Aggregat aus Trägerscheiben
und Stangen kann die am Aufnahmekorb in radialer und axialer Richtung
einwirkenden mechanischen Kräfte sehr
wirksam aufnehmen. Mit anderen Worten dient das Aggregat aus Trägerscheiben
und Stangen zum effektiven Abtrag mechanischer Lasten. – Es liegt
im Rahmen der Erfindung, dass die in den Trägerscheiben vorhandenen Aussparungen
an den Querschnitt der Rohre bzw. der Brennelemente angepasst sind. Die
Aussparungen sind im Querschnitt gemäß einer Ausführungsform
rechteckig, bevorzugt quadratisch. Die Aussparungen können aber
auch hexagonal oder rund bzw. kreisrund ausgeführt sein. – Die vorstehend erläuterten
Ausführungsvarianten,
die die Trägerscheiben
und die die Trägerscheiben
durchsetzenden Stangen sowie die Aussparungen betreffen, können auch
bei den weiter unten erläuterten Ausführungsformen
zwei bis vier verwirklicht sein.
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Nach
besonders bevorzugter Ausführungsform
der Erfindung ist eine Mehrzahl von Wärmeableitscheiben zwischen
jeweils zwei Trägerscheiben angeordnet.
So können
gemäß einer
Ausführungsvariante
drei Wärmeableitscheiben
zwischen zwei Trägerscheiben
vorgesehen sein. Dabei haben die Wärmeableitscheiben zweckmäßigerweise
gleiche Abstände
zueinander und bestimmte Abstände
zu den Trägerscheiben.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die die Trägerscheiben
durchfassenden Stangen, vorzugsweise Gewindestangen auch die Wärmeableitscheiben
durchgreifen. So können
mit Hilfe dieser Stangen, vorzugsweise Gewindestangen auch die Wärmeableitscheiben
in bestimmten axialen Abständen
voneinander gehalten werden. Die Positionierung bzw. Fixierung der
Wärmeableitscheiben
kann dabei analog der Positionierung bzw. Fixierung der Trägerscheiben
erfolgen. Insbesondere ein Aggregat aus Trägerscheiben, Wärmeableitscheiben und
Stangen, vorzugsweise Gewindestangen genügt in festigkeitsmäßiger Hinsicht
in hervorragender Weise allen Anforderungen. Die Wärmeableitscheiben weisen
Aussparungen auf, die dem Querschnitt der Rohre bzw. der Brennelemente
angepasst sind. Die Aussparungen können auch hier rechteckig,
bevorzugt quadratisch ausgebildet sein oder aber in Anpassung an
die Rohre bzw. Brennelemente auch hexagonal oder rund bzw. kreisrund.
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Es
liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Wärmeableitscheiben aus einem
Metall oder einer Metalllegierung mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 100
W/mK bestehen. Es liegt dabei fernerhin im Rahmen der Erfindung,
dass ein nicht boriertes Metall bzw. eine nicht borierte Metalllegierung
für die Wärmeableitscheiben
eingesetzt wird. Nach besonders bevorzugter Ausführungsform bestehen die Wärmeableitscheiben
aus zumindest einem Material aus der Gruppe "Aluminium, Aluminiumlegierung, Kupfer,
Kupferlegierung".
Sehr bevorzugt bestehen die Wärmeableitscheiben
aus Aluminium.
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Zur
Lösung
des erfindungsgemäßen technischen
Problems lehrt die Erfindung weiterhin eine zweite Ausführungsform
eines Transport- und/oder Lagerbehälters für Brennelemente, vorzugsweise
für abgebrannte
Brennelemente, mit Behältermantel
und Behälterinnenraum,
wobei
in dem Behälterinnenraum
ein Aufnahmekorb für
die Brennelemente angeordnet ist, welcher Aufnahmekorb voneinander
getrennte Aufnahmeschächte
in Form von Rohren für
die Brennelemente aufweist,
wobei der Aufnahmekorb mit axialem
Abstand übereinander
und quer zur Korblängsachse
angeordnete Trägerscheiben
aufweist, in welchen Trägerscheiben Aussparungen
für die
formschlüssige
Aufnahme der Rohre ausgebildet sind,
wobei zwischen zwei Trägerscheiben
zumindest eine Korbschicht aus einer Mehrzahl von über Steckverbindungen
zusammengefügten
Steckplatten angeordnet ist, wobei die Steckplatten Aufnahmeräume für die Rohre
begrenzen,
wobei die Rohre aus einem neutronenabsorbierenden
Material, vorzugsweise aus boriertem Metall bestehen und wobei die
Steckplatten aus einem wärmeleitfähigen Material
mit einer Wärmeleitfähigkeit
von mindestens 100 W/mK bestehen.
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Es
liegt auch bei dieser zweiten Ausführungsform im Rahmen der Erfindung,
dass die Rohre zumindest zwischen der obersten Trägerscheibe
und der untersten Trägerscheibe
in axialer Richtung durchgehende Rohre sind. Die Rohre erstrecken
sich dabei über
die vertikale Höhe
des Aufnahmekorbes. Der Begriff vertikale Höhe bezieht sich auf den mit seinem
Boden auf den Untergrund aufgestellten Behälter bzw. auf die entsprechende
Orientierung des in den Behälter
aufgenommenen Aufnahmekorbes. Im Hinblick auf den Umfang der Rohre
sind sie bei dieser zweiten Ausführungsform
ebenfalls allseitig geschlossen ausgeführt. Die Rohrwandungen der
Rohre, die aus dem neutronenabsorbierenden Material bestehen, sind
zweckmäßigerweise
einschichtig ausgebildet. Die Rohre bestehen vorzugsweise allseitig aus boriertem
Metall, bevorzugt aus boriertem Stahl und sehr bevorzugt aus boriertem
Edelstahl.
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Auch
bei dieser zweiten Ausführungsform gelten
die eingangs zu der ersten Ausführungsform beschriebenen
Ausführungsvarianten
bezüglich
der Trägerscheiben
und bezüglich
der die Trägerscheiben
durchgreifenden Stangen. Das gilt auch für die dort beschriebenen Varianten
für die
Aussparungen in den Trägerscheiben,
die an den Querschnitt der Rohre bzw. Brennelemente angepasst sind.
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Es
liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Steckplatten aus einem Metall
oder aus einer Metalllegierung mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 100
W/mK bestehen. Es liegt fernerhin im Rahmen der Erfindung, dass
bei dieser zweiten Ausführungsform
die Steckplatten aus einem nicht borierten Metall bzw. aus einer
nicht borierten Metalllegierung bestehen. Nach sehr bevorzugter
Ausführungsform der
Erfindung bestehen die Steckplatten aus zumindest einem nicht borierten
Material aus der Gruppe "Aluminium,
Aluminiumlegierung, Kupfer, Kupferlegierung". Besonders bevorzugt bestehen die Steckplatten
aus nicht boriertem Aluminium.
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Die
oberen Enden der Steckplatten einer Korbschicht liegen zweckmäßigerweise
an der oberen die Korbschicht begrenzenden Trägerscheibe an und zweckmäßigerweise
liegen auch die unteren Enden der Steckplatten einer Korbschicht
an der unteren, die Korbschicht begrenzenden Trägerscheibe an. Die Steckplatten
sind dabei vorzugsweise über eine
Nut-Feder-Verbindung an die Trägerscheiben angeschlossen.
Dabei handelt es sich um eine relativ lockere Verbindung, damit
Kompensationsspalte im Hinblick auf Wärmeausdehnungen vorhanden sind.
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Zur
Lösung
des technischen Problems lehrt die Erfindung weiterhin eine dritte
Ausführungsform eines
Transport- und/oder Lagerbehälters
für Brennelemente,
insbesondere abgebrannte Brennelemente, mit Behältermantel und Behälterinnenraum,
wobei
in dem Behälterinnenraum
ein Aufnahmekorb für
die Brennelemente angeordnet ist, welcher Aufnahmekorb von einander
getrennte Aufnahmeschächte
für die
Brennelemente aufweist,
wobei in jedem Aufnahmeschacht jeweils
ein sich über
die Höhe
des Aufnahmeschachtes erstreckendes Rohrsegment angeordnet ist,
wobei ein Rohrsegment jeweils einen Teil der Wandungen des zugeordneten
Aufnahmeschachtes bildet und wobei die Rohrsegmente aus einem neutronenabsorbierenden Material
bestehen,
wobei der Aufnahmekorb mit axialem Abstand übereinander
und quer zur Korblängsachse
angeordnete Trägerscheiben
aufweist, in welchen Trägerscheiben Aussparungen
für die
formschlüssige
Aufnahme der Brennelemente und für
die formschlüssige
Aufnahme der Rohrsegmente ausgebildet sind,
wobei zwischen
zwei Trägerscheiben
zumindest eine Korbschicht aus einer Mehrzahl von über Steckverbindungen
zusammengefügten
Steckplatten angeordnet ist, wobei die Steckplatten Aufnahmeräume für die Brennelemente
und die Rohrsegmente begrenzen
und wobei die Steckplatten aus
einem neutronenabsorbierenden Material bestehen und eine Wärmeleitfähigkeit
von mindestens 100 W/mK aufweisen. Es liegt im Rahmen der Erfindung,
dass die Steckplatten aus einem neutronenabsorbierenden Material
mit einer Wärmeleitfähigkeit
von mindestens 100 W/mK bestehen.
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Rohrsegment
meint ein bezüglich
seines Rohrumfanges nicht vollständig
geschlossenes Rohr. Das heißt
ein Rohrsegment weist an zumindest einer Seite oder vorzugsweise
an zwei Seiten keine Rohrwandung auf. Der rohrwandungsfreie Bereich
erstreckt sich dabei über
die Länge
des Rohrsegmentes. Soweit hier von einer formschlüssigen Aufnahme der
Rohrsegmente die Rede ist, meint dies die formschlüssige Zuordnung
der Wandungen des Rohrsegmentes – beispielsweise zu den Wandungen
der Aussparungen in den Trägerscheiben.
Dabei kann auch bei dieser Ausführungsform
ein geringes Spiel zwischen den Wandungen eines Rohrsegmentes und
den zugeordneten Wandungen der Aussparungen vorhanden sein. Dass
das Rohrsegment einen Teil der Wandungen des Aufnahmeschachtes bildet, meint,
dass die vorhandenen Wandungen des Rohrsegmentes beispielsweise
ein oder zwei Wandungen des Aufnahmeschachtes bilden und dass die übrigen Wandungen
des Aufnahmeschachtes von anderen Elementen, vorzugsweise von den
Steckplatten gebildet werden.
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Nach
besonders bevorzugter Ausführungsform
der Erfindung sind die Rohrsegmente im Querschnitt L-förmig ausgebildet.
Bei dieser Ausführungsform
befinden sich in den Trägerscheiben
rechteckige Aussparungen für
die Aufnahme von im Querschnitt rechteckigen Brennelementen. Hier
bilden die beiden Rohrwandungen des L-förmigen Rohrsegmentes zwei Wände des
Aufnahmeschachtes und die beiden übrigen Wände des Aufnahmeschachtes werden
zwischen den Trägerscheiben
von den Steckplatten gebildet.
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Ein
Rohrsegment besteht vorzugsweise aus einem borierten Metall, bevorzugt
aus boriertem Stahl und sehr bevorzugt aus boriertem Edelstahl. Die
Aufgabe der Sicherstellung eines unkritischen Zustandes wird bei
dieser dritten Ausführungsform einerseits
von den Rohrsegmenten übernommen und
andererseits von den Steckplatten übernommen, die ebenfalls aus
einem neutronenabsorbierenden Material bestehen. Das neutronenabsorbierende
Material der Steckplatte ist zweckmäßigerweise ein boriertes Metall.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Steckplatten aus zumindest
einem borierten Material aus der Gruppe "Aluminium, Aluminiumlegierung, Kupfer,
Kupferlegierung" bestehen.
Nach sehr bevorzugter Ausführungsform,
der im Rahmen der Erfindung ganz besondere Bedeutung zukommt, bestehen
die Steckplatten aus boriertem Aluminium. Die Steckplatten dienen
bei dieser dritten Ausführungsform
einerseits der effektiven Wärmeableitung und
andererseits der Sicherstellung eines unkritischen Zustandes.
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Die
oberen Enden bzw. Kanten der Steckplatten einer Korbschicht liegen
auch bei dieser Ausführungsform
zweckmäßigerweise
an der oberen die Korbschicht begrenzenden Trägerscheibe an und die unteren
Enden bzw. Kanten der Steckplatten einer Korbschicht liegen zweckmäßigerweise
an der unteren die Korbschicht begrenzenden Trägerscheibe an. Vorzugsweise
erfolgt jeweils eine Nut-Feder-Verbindung der Steckplatten mit den
Trägerscheiben.
Dabei wird – wie
oben bereits dargelegt – aufgrund
der auftretenden Wärmedehnungen
eine lockere Verbindung verwirklicht, damit geeignete Kompensationsspalte
vorhanden sind. Diese den Anschluss der Steckplatten an die Trägerscheiben
betreffenden Merkmale können
auch bei der weiter unten erläuterten
vierten Ausführungsform
der Erfindung verwirklicht werden.
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Auch
bei der dritten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Behälters gelten
die weiter oben erläuterten
Ausführungsvarianten
für die
Trägerscheiben
und die zugeordneten Stangen bzw. Gewindestangen. Das gilt auch
für die
Ausführungsvarianten
für die
Aussparungen in den Trägerscheiben.
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Zur
Lösung
des technischen Problems lehrt die Erfindung fernerhin eine vierte
Ausführungsform eines
Transport- und/oder Lagerbehälters
für Brennelemente,
insbesondere für
abgebrannte Brennelemente, mit Behältermantel und Behälterinnenraum,
wobei
in dem Behälterinnenraum
ein Aufnahmekorb für
die Brennelemente angeordnet ist, welcher Aufnahmekorb von einander
getrennte Aufnahmeschächte
für die
Brennelemente aufweist,
wobei der Aufnahmekorb mit axialem
Abstand übereinander
und quer zur Korblängsachse
angeordnete Trägerscheiben
aufweist, in welchen Trägerscheiben Aussparungen
für die
formschlüssige
Aufnahme der Brennelemente ausgebildet sind,
wobei zwischen
zwei Trägerscheiben
zumindest eine Korbschicht aus einer Mehrzahl von über Steckverbindungen
zusammengefügten
Steckplatten angeordnet ist, wobei die Steckplatten Aufnahmeräume für die Brennelemente
begrenzen,
wobei die Steckplatten aus einem neutronenabsorbierenden
Material bestehen und eine Wärmeleitfähigkeit
von mindestens 100 W/mK aufweisen
und wobei die Steckplatten
die einzigen Begrenzungswände
aus neutronenabsorbierendem Material bilden, die die einzelnen Brennelemente
jeweils im Bereich zwischen den Trägerscheiben allseitig umgeben.
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Bei
dieser vierten Ausführungsform
sind keine Rohre bzw. keine Rohrsegmente aus neutronenabsorbierendem
Material vorhanden, die die Aufnahmeschächte bilden bzw. die Aufnahmeschächte begrenzen.
Es liegt bei dieser Ausführungsform
im Rahmen der Erfindung, dass die Steckplatten aus dem neutronenabsorbierenden
Material die Brennelemente unmittelbar umgeben bzw. die Aufnahmeschächte für die Brennelemente
unmittelbar bilden bzw. begrenzen. Es liegt fernerhin im Rahmen
der Erfindung, dass die Steckplatten aus einem neutronenabsorbierenden
Material bestehen, das die Wärmeleitfähigkeit
von mindestens 100 W/mK aufweist. Die Steckplatten dieser vierten
Ausfüh rungsform
bestehen vorzugsweise aus einem borierten Metall und zwar bevorzugt
aus zumindest einem borierten Metall aus der Gruppe "Aluminium, Aluminiumlegierung,
Kupfer, Kupferlegierung",
das die genannte gute Wärmeleitfähigkeit
aufweist. Bei dieser Ausführungsform übernehmen
die Steckplatten sowohl die Aufgabe der Wärmeableitung als auch (allein)
die Aufgabe der Neutronenabsorption.
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Bei
der vierten Ausführungsform
gelten ebenfalls die vorstehend bereits erläuterten Ausführungsvarianten
für die
Trägerscheiben,
für die
Stangen bzw. Gewindestangen und für die Aussparungen in den Trägerscheiben.
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Nach
bevorzugter Ausführungsform
der Erfindung können
bei allen vorstehend erläuterten
Ausführungsformen
im Bereich zwischen den äußeren Steckplatten
des Aufnahmekorbes und dem Behältermantel
abschirmende Randsegmente eingefügt sein.
Bei diesen Randsegmenten handelt es sich nach einer Ausführungsform
um eingekapselte Graphitelemente, insbesondere von in Edelstahl
eingekapselte Graphitelemente, die zur Abschirmung dienen. Bei den
Randsegmenten kann es sich aber auch um ein boriertes Metall, insbesondere
um ein boriertes Leichtmetall, beispielsweise um boriertes Aluminium
handeln, das zur Neutronenabsorption dient.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform, der
im Rahmen der Erfindung ganz besondere Bedeutung zukommt, weisen
die in der Trägerscheibe vorgesehene
mehreckige Aussparungen an zumindest einer Ecke eine die Trägerscheibe
durchsetzende Aufweitung auf. Zweckmäßigerweise sind diese erfindungsgemäßen Aufweitungen
an allen Ecken einer solchen mehreckigen Aussparung vorgesehen. Wenn
eine Aussparung im Querschnitt rechteckig, insbesondere quadratisch
ausgebildet ist, sind die Aufweitungen dann vorzugsweise an allen
vier Ecken des Rechteckes bzw. Quadrates vorgesehen. Die Aufweitungen
bilden gleichsam Kanäle,
die sich parallel zur Aussparung durch die Träger scheibe erstrecken. Die
Kanäle
sind zweckmäßigerweise
im Querschnitt teilkreisförmig
ausgeführt.
Dabei beginnt die Aufweitungswandung an einer Aussparungswandung
und erstreckt sich dann über
einen Teilkreisbogen von 270° zu
der zweiten Aussparungswandung der betreffenden Ecke. Der Erfindung
liegt in diesem Zusammenhang die Erkenntnis zugrunde, dass die Aufweitungen
einerseits eine effektive Wasserableitung im Zuge der Trocknung
eines Behälters
erlauben. Bei den Ausführungsformen,
bei denen Rohre bzw. Rohrsegmente in die Aussparungen der Trägerscheiben
eingepasst werden, gewährleisten
diese Aufweitungen andererseits, dass die Rohre bzw. Rohrsegmente
einfach und ohne mechanische Zwänge
in die Aussparungen eingepasst werden können. Es liegt im Übrigen auch
im Rahmen der Erfindung, dass die Aufweitungen auch an den Aussparungen
in den Wärmeableitscheiben
der oben erläuterten
ersten Ausführungsform
vorgesehen sind.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit allen erfindungsgemäßen Ausführungsformen
sowohl eine optimale mechanische Festigkeit des Aufnahmekorbes sichergestellt
werden kann als auch eine sehr effektive Wärmeableitung. Im Übrigen genügen alle
erfindungsgemäßen Behälter bzw.
Aufnahmekörbe
den Anforderungen bezüglich
Kritikalität.
Wie oben bereits mehrfach erwähnt,
tragen zu der hervorragenden mechanischen Festigkeit insbesondere
die im Aufnahmekorb übereinander
angeordneten Trägerscheiben
bei. Besondere Bedeutung kommt dabei dem Aggregat aus Trägerscheiben
und Stangen bzw. Gewindestangen zu. Sowohl zur mechanischen Stabilität des Aufnahmekorbes
als auch zur effektiven Neutronenabsorption tragen die Rohre bzw.
Rohrsegmente bei, die formschlüssig
in die Aussparungen der Trägerscheiben
bzw. in die Aussparungen der Wärmeableitscheiben
(der ersten Ausführungsform)
eingepasst sind. Die bei der ersten Ausführungsform vorgesehenen Wärmeableitscheiben sorgen
ebenso für
eine sehr effektive Wärmeableitung
wie die Steckplatten aus Metall bzw. aus boriertem Metall bei den
anderen Ausführungsformen.
Die Steckplatten aus boriertem Metall, insbeson dere aus boriertem
Aluminium gewährleisten
einerseits eine sehr wirksame Wärmeableitung
und andererseits auch eine problemlose Sicherstellung eines unkritischen
Zustandes. Hervorzuheben ist, dass bei allen erfindungsgemäßen Ausführungsformen
der Aufnahmekorb verhältnismäßig einfach
aufgebaut ist und deshalb auch auf wenig aufwendige und kostengünstige Weise
herstellt werden kann.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen in schematischer Darstellung:
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1 einen
erfindungsgemäßen Aufnahmekorb
in einer ersten Ausführungsform
im Schnitt A-A gemäß 2,
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2 eine
Draufsicht auf den Gegenstand gemäß 1,
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3 den
Aufnahmekorb in einer zweiten Ausführungsform im Schnitt,
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4 ausschnittsweise
eine Draufsicht auf den Aufnahmekorb gemäß 3,
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5 eine
perspektivische Explosionsdarstellung einer Korbschicht aus Steckplatten
mit zugeordneter unterer Trägerscheibe,
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6 den
Gegenstand gemäß 4 in
einer weiteren Ausführungsform
und
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7 eine
perspektivische Darstellung des Aufbaus des Aufnahmekorbes für die Ausführungsformen
gemäß 3 bis 6.
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Die
Figuren zeigen einen Aufnahmekorb 1 für einen im Einzelnen nicht
dargestellten Transport- und/oder Lagerbehälter für ebenfalls nicht näher dargestellte
Brennelemente. Der Behälter
weist einen Behältermantel 13 und
einen Behälterinnenraum
auf und in dem Behälterinnenraum
ist der erfindungsgemäße Aufnahmekorb 1 angeordnet.
Der Aufnahmekorb 1 weist voneinander getrennte Aufnahmeschächte für die Brennelemente
auf.
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Bei
allen erfindungsgemäßen Ausführungsformen
sind in dem Aufnahmekorb 1 mit axialem Abstand übereinander
und quer zur Korblängsachse angeordnete
Trägerscheiben 2 vorgesehen,
die vorzugsweise aus Stahl, bevorzugt aus Edelstahl bestehen. Diese
Trägerscheiben 2 werden
mit Hilfe von Gewindestangen 3 (siehe insbesondere auch 7) mit
axialem Abstand zueinander gehalten. In den Figuren ist erkennbar,
dass eine Mehrzahl von Trägerscheiben 2 über die
vertikale Höhe
des Aufnahmekorbes 1 verteilt angeordnet ist. Vorzugsweise
und im Ausführungsbeispiel
weisen die Trägerscheiben 2 gleiche
Abstände
voneinander auf. Das Aggregat aus Trägerscheiben 2 und
Gewindestangen 3 dient in effektiver Weise zur mechanischen
Lastabtragung.
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Im
Ausführungsbeispiel
nach den 1 und 2 werden
die Aufnahmeschächte
für die
Brennelemente von Rohren 4 gebildet, die sich jeweils durchgehend
entlang der Höhe
des Aufnahmekorbes 1 erstrecken. Die Trägerscheiben 2 weisen
Aussparungen 6 für
eine formschlüssige
Aufnahme dieser Rohre 4 auf. In 2 ist erkennbar,
dass die Rohre 4 bei dieser Ausführungsform im Querschnitt sechseckförmig bzw.
hexagonal ausgebildet sind und somit der Form der aufzunehmenden
Brennelemente angepasst sind. Nach einer anderen Ausführungsform können die
Rohre 4 auch rechteckigen, insbesondere quadratischen Querschnitt
aufweisen. Im Ausführungsbeispiel
nach den 1 bis 5 handelt
es sich im Übrigen
um bezüglich
ihres Umfanges allseitig geschlossene Rohre 4. Diese Rohre 4 sind
zweckmäßigerweise
und im Ausführungsbeispiel
nach den 1 bis 5 einschichtig
ausgebildet und bestehen aus einem neutronenabsorbierenden Material, vorzugsweise
aus boriertem Stahl und sehr bevorzugt aus boriertem Edelstahl.
Die Rohre 4 dienen insoweit dem Zweck einen unkritischen
Zustand sicher zu stellen.
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Bei
der ersten Ausführungsform,
die in den 1 und 2 dargestellt
ist, sind zwischen zwei Trägerscheiben 2 jeweils
drei parallel zu den Trägerscheiben 2 angeordnete
Wärmeableitscheiben 5 vorgesehen,
die aus einem wärmeleitfähigen Material mit
einer Wärmeleitfähigkeit
von mindestens 100 W/mK bestehen. Vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel
mögen diese
Wärmeableitscheiben 5 aus Aluminium
bestehen und zwar aus nicht boriertem Aluminium. Es ist darauf hinzuweisen,
dass auch die Wärmeableitscheiben 5 nicht
näher dargestellte
Aussparungen für
die formschlüssige
Aufnahme der Rohre 4 aufweisen. Die Aussparungen der Wärmeableitscheiben
sind im Ausführungsbeispiel
nach den 1 und 2 also ebenfalls
sechseckig bzw. hexagonal ausgebildet. – Bei der Ausführungsform nach
den 1 und 2 durchlassen die Rohre 4 also
formschlüssig
die Aussparungen 6 der Trägerscheiben 2 und
die Aussparungen der Wärmeableitscheiben 5.
Die Wärmeableitscheiben 5 weisen
im Ausführungsbeispiel
ebenfalls gleiche Abstände
voneinander auf.
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Die 3 und 4 zeigen
eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Aufnahmekorbes 1.
Auch hier werden die Aufnahmeschächte für die Brennelemente
von Rohren 4 gebildet, deren Rohrwandungen zweckmäßigerweise
aus boriertem Metall, vorzugsweise aus boriertem Stahl und bevorzugt
aus boriertem Edelstahl bestehen. Die Rohre 4 sind auch
bei dieser Ausführungsform
senkrecht zur Fläche
der Trägerscheiben 2 angeordnet
und durchgreifen entsprechende Aussparungen 6 in den Trägerscheiben 2 formschlüssig. Allerdings
sind bei dieser zweiten Ausführungsform
nicht die bei der ersten Ausführungsform
vorhandenen Wärmeableitscheiben 5 vorgesehen.
Vielmehr ist bei dieser zweiten Ausführungsform zwischen zwei Trägerscheiben 2 eine
Korbschicht 7 aus einer Mehrzahl von über Steckverbindungen zusammengefügten Steck platten 8 angeordnet,
wobei die Steckplatten 8 Aufnahmeräume für die Rohre 4 begrenzen.
Das Zusammenfügen
der Steckplatten 8 über
Steckverbindungen zu der Korbschicht 7 ergibt sich insbesondere aus
der 5. Die Steckplatten weisen an ihrer Verbindungsstelle
jeweils einen Verbindungsschlitz 9 auf. Im zusammengefügten Zustand übergreift
dieser Verbindungsschlitz 9 einer ersten Steckplatte 8 bereichsweise
einen schlitzfreien Bereich der anderen Steckplatte 8.
Bei der zweiten Ausführungsform
nach den 3 und 4 begrenzen
die Steckplatten 8 quadratische Aufnahmeräume 11 für die Rohre 4 (siehe
insbesondere 4). Die Steckplatten bestehen
im Übrigen
aus einem wärmeleitfähigen Material mit
einer Wärmeleitfähigkeit
von mindestens 100 W/mK, vorzugsweise aus einem nicht borierten
Metall und sehr bevorzugt aus nicht boriertem Alumnium.
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Der 4 ist
entnehmbar, dass bei diesem Ausführungsbeispiel
die Rohre 4 quadratischen Querschnitt haben und dementsprechend
auch die Aussparungen 6 in den Trägerscheiben 2 quadratischen
Querschnitt haben, so dass die Rohre 4 formschlüssig in
die Aussparungen 6 einpassbar sind. In der 4 ist
fernerhin erkennbar, dass an allen vier Ecken einer Aussparung 6 eine
die Trägerscheibe 2 durchsetzende
Aufweitung 10 vorgesehen ist. Diese Aufweitung 10 schließt an den
Ecken mit teilkreisförmigem
Querschnitt an die beiden Wandungen der Aussparung 6 an,
so dass sich ein Teilkreis von 270° bzw. von etwa 270° ergibt.
Diesen erfindungsgemäßen Aufweitungen 10 kommt
besondere Bedeutung zu. Zum einen ermöglicht der durch die Aufweitung 10 jeweils
gebildete Kanal durch die Trägerscheibe 2 eine
Wasserableitung im Zuge der Trocknung des Behälters. Zum anderen lassen sich
aufgrund dieser Aufweitungen 10 die Rohre 4 einfach
und ohne mechanische Zwänge
in die Aussparungen 6 der Trägerscheiben 2 einpassen.
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Der 4 entnimmt
man außerdem,
dass die Rohre 4 nicht zentrisch in den von den Steckplatten 8 gebildeten
Aufnahmeräumen 11 angeordnet sind.
Die Rohre 4 befinden sich vielmehr jeweils in einer Ecke
dieses von den Steckplatten 8 gebildeten Aufnahmeraumes 11.
Dadurch wird erreicht, dass die Rohrwandungen der Rohre 4 mit
den beiden zugeordneten Steckplatten 8 unmittelbar benachbart
sind, so dass eine effektive Wärmeableitung
gewährleistet ist.
Andererseits ein ausreichender Abstand zwischen den Rohren 4 eingehalten
werden.
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Die 6 zeigt
eine dritte Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Aufnahmekorbes 1.
Dieser Aufnahmekorb 1 ist im Hinblick auf die Trägerscheiben 2,
Gewindestangen 3 und im Hinblick auf die aus Steckplatten 8 bestehende
Korbschicht 7 grundsätzlich
wie der Aufnahmekorb 1 der zweiten Ausführungsform (3 und 4)
aufgebaut. Hier befinden sich in den Aussparungen 6 der
Trägerscheiben 2 aber
keine vollständigen
Rohre 4 sondern lediglich Rohrsegmente 12. Ein
solches Rohrsegment 12 ist bezüglich seines "Rohrumfanges" nicht vollständig geschlossen.
Im Ausführungsbeispiel nach 6 hat
das Rohrsegment 12 einen L-förmigen Querschnitt. Mit anderen
Worten weist dieses Rohrsegment 12 nur zwei Rohrwandungen
auf. Bei dieser Ausführungsform
bilden die beiden Rohrwandungen des Rohrsegmentes 12 und
zwei Steckplatten 8 der Korbschicht 7 jeweils
die vier Wandungen eines Aufnahmeschachtes für die Brennelemente. Die L-förmigen Rohrsegmente 12 bestehen
zweckmäßigerweise
aus einem borierten Metall, vorzugsweise aus boriertem Stahl und
sehr bevorzugt aus boriertem Edelstahl. Im Gegensatz zur zweiten
Ausführungsform
(3 und 4) bestehen bei dieser dritten
Ausführungsform
die Steckplatten 8 der Korbschichten 7 vorzugsweise
aus boriertem Aluminium. Diese Steckplatten 8 der dritten
Ausführungsform dienen
also sowohl einer effektiven Wärmeableitung als
auch der Sicherstellung eines unkritischen Zustandes.
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In
der 6 ist weiterhin erkennbar, dass im Bereich zwischen
den äußeren Steckplatten 8 des Aufnahmekorbes 1 und
dem strichpunktiert angedeuteten Behältermantel 13 abschirmende
Randsegmente 14 eingepasst sind. Diese abschirmenden Randsegmente 14 mögen im Ausführungsbeispiel
in Edelstahl eingekapselte Graphitelemente sein. Solche abschirmenden
Randsegmente 14 können
auch bei den anderen Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Aufnahmekorbes 1 vorgesehen
werden.
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Die
vierte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Aufnahmekorbes
ist in den Figuren nicht dargestellt worden. Bei dieser vierten
Ausführungsform
hat der Aufnahmekorb 1 grundsätzlich einen Aufbau entsprechend
den 3 bis 7. Hier sind jedoch keine Rohre 4 oder
Rohrsegmente 12 vorgesehen. Vielmehr werden die Aufnahmeschächte für die Brennelemente
lediglich von den Aussparungen 6 in den Trägerscheiben 6 und
von den Steckplatten 8 der Korbschichten 7 gebildet.
Bei dieser vierten Ausführungsform
bestehen die Steckplatten 8 der Korbschichten 7 aus
einem neutronenabsorbierenden Material, vorzugsweise aus boriertem
Aluminium.
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Bei
den Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Aufnahmekorbes 1,
die aus Steckplatten 8 aufgebaute Korbschichten aufweisen,
steht vorzugsweise eine Korbschicht 7 sowohl mit einer
oberen Trägerscheibe 2 als
auch mit einer unteren Trägerscheibe 2 in
Kontakt (siehe insbesondere 3). Die Steckplatten 8 der
Korbschicht 7 sind dabei über nicht näher dargestellte Nut-Feder-Verbindungen an die
Trägerscheiben 2 angeschlossen.
Es handelt sich dabei um relativ lockere Verbindungen, damit Kompensationsmöglichkeiten
bei Wärmedehnungen
gegeben sind.