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Die Erfindung betrifft einen Schockabsorber für Transport- und/oder Lagerbehälter für Brennelemente und/oder brennstoffenthaltende Gebinde gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie beispielsweise aus der Druckschrift
EP 1 571 677 A1 bekannt, und ein Brennelement und/oder brennstoffenthaltendes Gebinde gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11 sowie einen Transport- und/oder Lagerbehälter für Brennelemente und/oder brennstoffenthaltende Gebinde gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
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Brennelemente oder brennstoffenthaltende Gebinde werden üblicherweise in speziell dafür vorgesehenen Transport- und/oder Lagerbehältern transportiert bzw. gelagert. Diese Behälter müssen bestimmte Unfallszenarien überstehen können. Unter anderem müssen sie mechanischen Belastungen wie einem Aufprall aus einer bestimmten Höhe oder gegen einen Widerstand oder den Anprall von diversen Objekten widerstehen können. Im Fall einer auf den Behälter einwirkenden Schockbelastung ist es wichtig, die durch diese auf das Brennelement und/oder brennstoffenthaltende Gebinde einwirkende Energie oder den einwirkenden Schock zu absorbieren. Zu diesem Zweck ist es bekannt, so genannte Schockabsorber zu verwenden.
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Transport- und/oder Lagerbehälter umschließen üblicherweise das Brennelement und/oder die brennstoffenthaltenden Gebinde. Der Schockabsorber ist in der Regel zwischen dem axial oberen Ende des Brennelements und/oder brennstoffenthaltenden Gebindes und einer oberhalb des oberen Endes vorgesehenen Komponente des Transport- und/oder Lagerbehälters und/oder dem unteren Ende des Brennelements und/oder brennstoffenthaltenden Gebindes und einer unterhalb des unteren Endes vorgesehenen Komponente des Transport und/oder Lagerbehälters angeordnet oder anordbar. In der Regel sind diese Schockabsorber elastisch verformbar. Es werden beispielsweise Schockabsorber aus synthetischen Schäumen oder Holz verwendet. Diese Schockabsorber haben jedoch den Nachteil, dass mitunter nicht genug Energie oder ein zu geringer Teil der Schockbelastung durch sie absorbiert wird.
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Aus der Druckschrift
EP 1 571 677 A1 sind Schockabsorber für Transport- und/oder Lagerbehälter für Brennelemente und/oder brennstoffenthaltende Gebinde bekannt, die einen plastisch verformbaren Hohlkörper aufweisen. Ferner wird zum Stand der Technik verwiesen auf
US 2003/0015541 A1 ,
DE 298 00 282 U1 ,
DE 26 53 368 A1 ,
AT 24 063 E und
JP 08 036 095 A .
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen neuen Schockabsorber und ein neues Brennelement und/oder ein brennstoffenthaltendes Gebinde und einen neuen Transport- und/oder Lagerbehälter anzugeben, insbesondere einen Schockabsorber der besonders viel Energie aus einer einwirkenden Schockbelastung auf den Transport und/oder Lagerbehälter bzw. das Brennelement und/oder brennstoffenthaltende Gebinde absorbiert und ein Brennelement und/oder brennstoffenthaltende Gebinde bzw. ein Transport- und/oder Lagerbehälter, der besonders widerstandsfähig gegen eine einwirkende Schockbelastung ist.
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Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Schockabsorbers gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Brennelements und/oder brennstoffenthaltenden Gebindes durch die Merkmale des Anspruchs 11 und hinsichtlich des Transport- und/oder Lagerbehälters durch die Merkmale des Anspruchs 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der erfindungsgemäße Schockabsorber für Transport- und/oder Lagerbehälter für Brennelemente und/oder brennstoffenthaltende Gebinde weist einen plastisch verformbaren Hohlkörper auf. Insbesondere kann es sich bei dem Hohlkörper um einen länglichen Hohlkörper handeln. Vorzugsweise ist der Schockabsorber durch den Hohlkörper gebildet.
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Der erfindungsgemäße Schockabsorber ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper wenigstens einen ersten Bereich, der bei Schockbelastung für die plastische Verformung vorgesehen ist, und wenigstens einen zweiten Bereich, der bei Schockbelastung formstabil bleibt, aufweist.
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Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass plastisch verformbare Schockabsorber einen besonders hohen Anteil der Energie oder der Schockbelastung absorbieren können, da ein beträchtlicher Teil der einwirkenden Energie in Verformungsenergie umgewandelt wird, was plastisch verformbare Schockabsorber elastisch verformbaren deutlich überlegen macht. Durch die Verwendung derartiger Schockabsorber kann die auf das Brennelement einwirkende Schockbelastung zumindest minimiert oder gar gänzlich absorbiert werden.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch Wahl der richtigen Geometrie für die Schockabsorber ein optimales Ergebnis an absorbierter Energie erreicht werden kann bzw. der Schockabsorber für seine Anforderung sehr genau eingestellt werden kann.
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„Axial oberes Ende“ und „axial unteres Ende“ beziehen sich in diesem Zusammenhang stets auf ein stehendes Brennelement bzw. brennstoffenthaltendes Gebinde. Natürlich kann das Brennelement, z.B. für den Transport oder auch zur Lagerung, auch horizontal ausgerichtet sein bzw. liegen. In diesem Fall ist das „axial obere Ende“ dann das axial hinten oder vorne liegende Ende und das „axial untere Ende“ das jeweils andere Ende.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind der wenigstens eine erste Bereich und der wenigstens eine zweite Bereich entlang einer Längsachse des Hohlkörpers aufeinanderfolgend angeordnet. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der wenigstens eine erste Bereich und der wenigstens eine zweite Bereich die Längsachse des Hohlkörpers umschließen. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Hohlkörper rotationssymmetrisch um seine Längsachse ausgebildet ist.
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Bevorzugt ist der Hohlkörper im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der wenigstens eine erste Bereich ein um die Längsachse des Hohlkörpers umlaufender Teilbereich einer Wandung des Hohlkörpers ist, und dass der wenigstens eine zweite Bereich eine um die Längsachse des Hohlkörpers an der Außenseite und/oder Innenseite des Hohlkörpers umlaufende Verstärkungsrippe ist oder umfasst.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass zwei oder mehrere eine Verstärkungsrippe aufweisende zweite Bereiche vorgesehen sind, die parallel zur Längsachse des Hohlkörpers durch den oder die ersten Bereiche axial zueinander beabstandet sind. Sofern mehr als zwei zweite Bereiche mit Verstärkungsrippen vorgesehen sind, können die Abstände zwischen den zweiten Bereichen gleich groß, teilweise gleich groß oder unterschiedlich groß sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist der wenigstens eine zweite Bereich zylinderförmig ausgebildet ist, und der wenigstens eine erste Bereich weist eine nicht-zylindrische Form und/oder eine Form mit sich entlang der Längsachse des Hohlkörpers veränderndem Umfangsradius des Hohlkörpers und/oder eine Trichterform auf.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung sind zwei zweite Bereiche vorgesehen, wobei die zweiten Bereiche an den beiden Längsenden des Hohlkörpers angeordnet sind, wobei der erste Bereich zwischen den beiden zweiten Bereichen angeordnet ist.
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Vorzugsweise weist der erste Bereich oder wenigstens einer der ersten Bereiche des Hohlkörpers wenigstens abschnittsweise eine dünnere Wandstärke auf als der zweite Bereich oder wenigstens einer der zweiten Bereiche.
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Bevorzugt besteht der Hohlkörper zumindest teilweise, besonders bevorzugt vollständig, aus Metall, insbesondere Stahl, vorzugsweise Edelstahl.
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Das erfindungsgemäße Brennelement und/oder brennstoffenthaltende Gebinde ist dadurch gekennzeichnet, dass das Brennelement und/oder brennstoffenthaltende Gebinde wenigstens einen erfindungsgemäßen Schockabsorber aufweist, der mit dem restlichen Brennelement und/oder brennstoffenthaltenen Gebinde, insbesondere mit einem Brennelementgitter oder Brennelementsockel, verbunden ist, wobei die Verbindung eine feste Verbindung, insbesondere eine Schweißverbindung, oder eine lösbare Verbindung, insbesondere eine Steckverbindung oder Schraubverbindung, ist. Vorzugsweise sind wenigstens zwei Schockabsorber vorgesehen, wobei ein erster Schockabsorber mit dem Brennelementgitter und ein zweiter Schockabsorber mit dem Brennelementsockel in der beschriebenen Weise verbunden ist.
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Der erfindungsgemäße Transport- und/oder Lagerbehälter für Brennelemente und/oder brennstoffenthaltende Gebinde, insbesondere erfindungsgemäße Brennelemente und/oder brennstoffenthaltende Gebinde, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Transport- und/oder Lagerbehälter wenigstens einen erfindungsgemäßen Schockabsorber umfasst.
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Es kann vorgesehen sein, dass der erfindungsgemäße Transport- und/oder Lagerbehälter mit aufgenommenen Brennelement und/oder brennstoffenthaltenden Gebinde eine Hülle aufweist oder ausbildet, die das Brennelement und/oder brennstoffhaltige Gebinde umschließt, wobei die Hülle von einem Deckel und einer Grundplatte und einem Mantel des Transport- und/oder Lagerbehälters gebildet ist, wobei der Deckel an einem axial oberen Ende des Brennelements und/oder brennstoffhaltigen Gebindes vorgesehen ist, und wobei die Grundplatte an einem axial unteren Ende des Brennelements und/oder brennstoffhaltigen Gebindes vorgesehen ist, dass der oder einer der Schockabsorber zwischen dem axial oberen Ende des Brennelements und/oder brennstoffenthaltenden Gebindes, insbesondere einem dort vorgesehenen Brennelementgitter, und dem Deckel oder zwischen dem axial unteren Ende des Brennelements und/oder brennstoffenthaltenden Gebindes, insbesondere einem dort vorgesehenen Sockel, und der Grundplatte vorgesehen ist. Vorzugsweise sind wenigstens zwei Schockabsorber vorgesehen, wobei einer der Schockabsorber zwischen dem axial oberen Ende des Brennelements und/oder brennstoffenthaltenden Gebindes, insbesondere an einem dort vorgesehenen Brennelementgitter, und dem Deckel und der andere Schockabsorber zwischen dem axial unteren Ende des Brennelements und/oder brennstoffenthaltenden Gebindes, insbesondere an einem dort vorgesehenen Sockel, und der Grundplatte vorgesehen ist.
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Gemäß einer Ausführungsvariante weist das Brennelement und/oder brennstoffenthaltende Gebinde ein Zentrierrohr auf, wobei das Zentrierrohr sich vorzugsweise axial und/oder mittig durch das Brennelement und/oder brennstoffenthaltende Gebinde erstreckt, wobei das Zentrierrohr den oder die Schockabsorber bildet oder umfasst.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante weist das Brennelement und/oder brennstoffenthaltende Gebinde an seinem axial oberen Ende einen Brennelementbügel auf, wobei der Brennelementbügel den oder einen der Schockabsorber ausbildet oder von dem oder einem der Schockabsorber umgeben ist oder neben dem oder einem der Schockabsorber angeordnet ist.
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Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennelements mit zwei erfindungsgemäßen Schockabsorbern in einer schematischen Darstellung;
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2 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schockabsorbers in einer Schnittdarstellung parallel zur Längsachse in einem ersten Zustand;
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3 das Ausführungsbeispiel nach 2 in einer Schnittdarstellung parallel zur Längsachse in einem zweiten Zustand;
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4 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schockabsorbers in einer Schnittdarstellung parallel zur Längsachse in einem ersten Zustand;
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5 das Ausführungsbeispiel nach 4 in einer Schnittdarstellung parallel zur Längsachse in einem zweiten Zustand;
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6 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Transport- und/oder Lagerbehälters mit aufgenommenen erfindungsgemäßem Brennelement mit zwei erfindungsgemäßen Schockabsorbern in einer Schnittdarstellung parallel zur Längsachse;
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7 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennelements mit zwei erfindungsgemäßen Schockabsorbern in einer schematischen Darstellung.
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Einander entsprechende Teile und Komponenten in 1 bis 7, auch über die verschiedenen Ausführungsbeispiele hinweg, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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1 zeigt ein Brennelement 20, welches zwei Schockabsorber 10 mit Verstärkungsrippen 15 aufweist, wobei die Schockabsorber 10 mit dem Brennelement verbunden sind. Einer der beiden Schockabsorber 10 ist mit dem Brennelementgitter 21, der andere mit dem Brennelementsockel 22 verbunden. Die Verbindung ist durch eine Steckverbindung gebildet.
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2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schockabsorbers 10 in einer Schnittdarstellung parallel zur Längsachse A in einem ersten Zustand, wobei der erste Zustand der Normalzustand ist, in dem der Schockabsorber 10 noch keiner Schockbelastung ausgesetzt wurde oder war. Der Schockabsorber 10 weist einen plastisch verformbaren länglichen Hohlkörper 11 aus Edelstahl auf. Der Hohlkörper 11 wiederum weist drei erste Bereiche 12, die bei Schockbelastung für die plastische Verformung vorgesehen sind und vier zweite Bereiche 13, die bei Schockbelastung formstabil bleiben, auf.
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Die ersten Bereiche 12 und die zweiten Bereiche 13 sind entlang der Längsachse A des Hohlkörpers 11 aufeinanderfolgend angeordnet, wobei die ersten Bereiche 12 und die zweiten Bereiche 13 die Längsachse A des Hohlkörpers 11 umschließen, und wobei der Hohlkörper 11 rotationssymmetrisch um seine Längsachse A ausgebildet ist.
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Der Hohlkörper 11 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und weist eine Innenseite 17 und eine Außenseite 16 auf. Die ersten Bereiche 12 sind um die Längsachse A des Hohlkörpers 11 umlaufende Teilbereiche einer Wandung 14 des Hohlkörpers 11 und die zweiten Bereiche 13 umfassen um die Längsachse A des Hohlkörpers 11 an der Außenseite 16 des Hohlkörpers 11 umlaufende Verstärkungsrippen 15. Es sind vier eine Verstärkungsrippe 15 aufweisende zweite Bereiche 13 vorgesehen, die parallel zur Längsachse A des Hohlkörpers 11 durch die ersten Bereiche 12 axial zueinander beabstandet sind. Die ersten Bereiche 12 des Hohlkörpers 11 weisen eine dünnere Wandstärke auf als die zweiten Bereiche 13.
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3 zeigt das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schockabsorbers 10 nach 2 in einer Schnittdarstellung parallel zur Längsachse A in einem zweiten Zustand, wobei der zweite Zustand der Verformungszustand ist, in dem Schockabsorber 10 bereits einer Schockbelastung ausgesetzt wurde oder war. Die drei erste Bereiche 12 des Hohlkörpers 11 haben sich bei der Schockbelastung zum Absorbieren der Schockbelastung bzw. einwirkenden Energie plastisch verformt und die vier zweiten Bereiche 13 sind formstabil geblieben.
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4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schockabsorbers 10 in einer Schnittdarstellung parallel zur Längsachse A in einem ersten Zustand, wobei der erste Zustand der Normalzustand ist, in dem Schockabsorber 10 noch keiner Schockbelastung ausgesetzt wurde oder war. Der Schockabsorber 10 weist einen plastisch verformbaren Hohlkörper 11 aus Edelstahl auf. Der Hohlkörper 11 wiederum weist einen ersten Bereich 12, der bei Schockbelastung für die plastische Verformung vorgesehen ist und zwei zweite Bereiche 13, die bei Schockbelastung formstabil bleiben, auf.
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Die ersten Bereiche 12 und die zweiten Bereiche 13 sind entlang der Längsachse A des Hohlkörpers 11 aufeinanderfolgend angeordnet, wobei die ersten Bereiche 12 und die zweiten Bereiche 13 die Längsachse A des Hohlkörpers 11 umschließen, und wobei der Hohlkörper 11 rotationssymmetrisch um seine Längsachse A ausgebildet ist.
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Der Hohlkörper 11 weist einen ersten Bereich 12 und zwei zweite Bereiche 13 auf, wobei die beiden zweiten Bereich 13 zylinderförmig ausgebildet sind und der erste Bereich 12 eine nicht-zylindrische Form bzw. eine Trichterform aufweist. Die beiden zweiten Bereiche 13 sind an den beiden Längsenden des Hohlkörpers 11 angeordnet und der erste Bereich 12 ist zwischen den beiden zweiten Bereichen 13 angeordnet. Der erste Bereich 12 des Hohlkörpers 11 weist abschnittsweise eine dünnere Wandstärke auf als einer der beiden zweiten Bereiche 13.
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6 zeigt einen erfindungsgemäßen Transport- und/oder Lagerbehälter 30 mit einem aufgenommenen, erfindungsgemäßen Brennelement 20, wobei der Transport- und/oder Lagerbehälter 30 zwei erfindungsgemäße Schockabsorber 10 umfasst.
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Der Transport- und/oder Lagerbehälter 30 weist eine Hülle 31 auf, die das Brennelement 20 umschließt, wobei die Hülle 31 von einem Deckel 32 und einer Grundplatte 33 sowie einem Mantel 34 des Transport- und/oder Lagerbehälters 30 gebildet ist. Der Deckel 32 ist an einem axial oberen Ende des Brennelements 20 und die Grundplatte 33 an einem axial unteren Ende des Brennelements 20 vorgesehen. Einer der beiden Schockabsorber 10 ist zwischen dem am axial oberen Ende des Brennelements 20 vorgesehenen Brennelementgitter 21 und dem Deckel 32 vorgesehen. Der andere Schockabsorber 10 ist zwischen dem am axial unteren Ende des Brennelements 20 vorgesehenen Sockel 22 und der Grundplatte 33 vorgesehen.
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7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennelements mit zwei erfindungsgemäßen Schockabsorbern 10. Das Brennelement 20 weist an seinem axial oberen Ende einen Brennelementbügel 24 auf, wobei der Brennelementbügel 24 von einem der beiden Schockabsorber 10 umgeben ist.
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Ferner weist das Brennelement 20 ein Zentrierrohr 23 auf, wobei das Zentrierrohr 23 sich axial und mittig durch das Brennelement 20 erstreckt. Das Zentrierrohr 23 bildet ebenfalls einen erfindungsgemäßen Schockabsorber 10.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schockabsorber
- 11
- Hohlkörper
- 12
- erster Bereich
- 13
- zweiter Bereich
- 14
- Wandung
- 15
- Verstärkungsrippe
- 16
- Außenseite
- 17
- Innenseite
- 20
- Brennelement und/oder brennstoffenthaltendes Gebinde
- 21
- Brennelementgitter
- 22
- Brennelementsockel
- 23
- Zentrierrohr
- 24
- Brennelementbügel
- 30
- Transport- und/oder Lagerbehälter
- 31
- Hülle
- 32
- Deckel
- 33
- Grundplatte
- 34
- Mantel
- A
- Längsachse