DE1154884B

DE1154884B - Containers for storing and transporting used fuel elements from nuclear reactors

Info

Publication number: DE1154884B
Application number: DEB60284A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Herbert Menze; Dr Rer Nat Rudolf Schulten
Original assignee: Beteiligungs und Patentverwaltungs GmbH; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: Beteiligungs und Patentverwaltungs GmbH; BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1960-11-30
Filing date: 1960-11-30
Publication date: 1963-09-26

Description

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

B 60284 Vmc/21gB 60284 Vmc / 21g

ANMELDETAG: 30. NOVEMBER 1960REGISTRATION DATE: NOVEMBER 30, 1960

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 26. SEPTEMBER 1963NOTICE THE REGISTRATION AND ISSUE OF EDITORIAL: SEPTEMBER 26, 1963

Verbrauchte Brennstoffelemente aus Kernreaktoren, die auf Grund ihres Abbrandzustandes dem Reaktor entnommen worden sind, müssen in einem Abklingbecken so lange gelagert werden, bis die von ihnen ausgehende Strahlung so weit abgeklungen ist, daß ein gefahrloser Transport mit bekannten Vorrichtungen möglich ist. Dabei kann es sich um Brennstoffelemente beliebiger Gestalt handeln, wie z. B. Stäbe, Platten, Kugeln oder Granulat.Consumed fuel elements from nuclear reactors, which due to their burned-up state, the reactor have been removed must be stored in a cooling pool until they are outgoing radiation has subsided so far that safe transport with known devices is possible. It can be fuel elements of any shape, such as. B. Rods, Plates, balls or granules.

Für die Lagerung derartiger Brennstoffelemente ergeben sich durch deren Zustand und Eigenschaften verschiedene Forderungen hinsichtlich der Sicherheit, die eingehalten werden müssen. Im wesentlichen handelt es sich dabei um zwei Forderungen. Erstens muß ein hinreichender Strahlungsschutz gegeben sein und zweitens muß für die Abführung der in dem Brennstoffelement als Folge des noch immer stattfindenden radioaktiven Zerfalls entstehenden Wärme gesorgt werden. Bei den bisher bekannten Kernreaktoranlagen geschieht deshalb die Lagerung der abgebrannten Brennstoffelemente in einem mit Wasser gefüllten Raum, dem sogenannten Abklingbecken, aus dem man sie nach der für das Abklingen erforderlichen Zeit mittels Fernbedienungswerkzeugen herausnimmt und in eigens hierfür vorgesehene Gefäße zur Aufbereitung transportiert.The condition and properties of such fuel elements determine how they are stored various security requirements that must be met. Essentially acts there are two demands. Firstly, there must be adequate radiation protection and second, for the removal of the in the fuel element as a result of the still taking place heat generated by radioactive decay. In the previously known nuclear reactor plants Therefore, the spent fuel elements are stored in one with water filled space, the so-called cooling pool, from which they can be removed according to the required for cooling down Taking out time using remote control tools and placing them in specially designed containers transported for processing.

Außerdem ist es bereits bekannt, die verbrauchten Brennstoffelemente zum Abklingen in einem gleichzeitig zum Abtransport dienenden Behälter zu lagern, der dann seinerseits mit Wasser gefüllt ist. Bei einem solchen Transportbehälter müssen aber besondere Mittel zum zwangsweisen oder natürlichen Umlauf des Wassers zur Wärmeabfuhr vorgesehen sein, und es muß stets eine beträchtliche Wassermenge mit transportiert werden.In addition, it is already known to decay the consumed fuel elements in one go to store serving for removal container, which is then in turn filled with water. At a However, such transport containers must have special means for forced or natural circulation of the water to be provided for heat dissipation, and there must always be a considerable amount of water with be transported.

In jedem Falle stellt die bekannte und heute allgemein angewandte Lagerung unter Wasser häufig keinen ausreichenden Schutz dar, besonders dann, wenn die Brennstoffelemente stark nachgasen, wodurch ein gasdichter Verschluß erforderlich ist, den ein Wasserbecken jedoch nicht gewährleisten kann.In any case, the well-known and now generally used storage under water often does not provide any provides adequate protection, especially if the fuel elements are heavily gasified, causing a Gas-tight closure is required, which a water basin cannot guarantee.

Die Erfindung betrifft einen mit einer Flüssigkeit gefüllten Behälter zur Lagerung und zum Transport verbrauchter Brennstoffelemente von Kernreaktoren, bei dem der letztgenannte Nachteil vermieden werden soll. Erfindungsgemäß ist als Flüssigkeit ein bei etwa +20° C bis 40^D C schmelzender, in flüssigem Zustand gut wärmeleitender, organischer Stoff vorgesehen. Dieser organische Stoff kann beispielsweise Diphenyl oder Paraffin sein. Zweckmäßig werden die verbrauchten Brennstoffelemente bis zum Abklingen ihrer Radioaktivität auf ein unschädliches Behälter zur Lagerung und zum TransportThe invention relates to a container filled with a liquid for storing and transporting used fuel elements from nuclear reactors, in which the latter disadvantage is to be avoided. A melting at about + 20 ° C to 40 ^D C, good heat-conducting in the liquid state organic substance according to the invention is provided as a liquid. This organic substance can be, for example, diphenyl or paraffin. The used fuel elements are expediently placed in a harmless container for storage and transport until their radioactivity has subsided

verbrauchter Brennstoffelementespent fuel elements

von Kernreaktorenof nuclear reactors

Anmelder:Applicant:

Brown, Boveri & Cie. Aktiengesellschaft,
Mannheim-Käfertal, Kallstadter Str. 1,Brown, Boveri & Cie. Corporation,
Mannheim-Käfertal, Kallstadter Str. 1,

und Beteiligungs- und Patentverwaltungsgesellschaft mit beschränkter Haftung,
Essen, Altendorfer Str. 103and investment and patent management company with limited liability,
Essen, Altendorfer Str. 103

Dipl.-Phys. Herbert Menze, Heidelberg,Dipl.-Phys. Herbert Menze, Heidelberg,

und Dr. rer. nat. Rudolf Schulten, Lützelsachsen,and Dr. rer. nat. Rudolf Schulten, Lützelsachsen,

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

Maß in dem Behälter gelagert und danach in diesem abtransportiert.Measure stored in the container and then transported away in this.

Im folgenden sei ein Behälter nach der Erfindung beispielsweise beschrieben in seiner Anwendung für einen Kernreaktor, der mit kugelförmigen Brennstoffelementen betrieben wird. Bei einem derartigen Reaktor werden während des Betriebes nach einem zuvor festgelegten Zeitplan ständig Kugeln aus dem Reaktorkern abgeführt.In the following a container according to the invention will be described, for example, in its application for a nuclear reactor powered by spherical fuel elements. With such a Bullets are continuously removed from the reactor during operation according to a previously set schedule Reactor core discharged.

Aus Transportgründen werden dabei jeweils nur einige wenige Kugeln, z.B. 10 bis 15, in einen an einem Ablaßstutzen in bekannter Weise gasdicht angeordneten Transportbehälter eingefüllt. Diese Maßnahme ist erforderlich, um den Bestimmungen über den Transport radioaktiver Substanzen zu genügen. Dieser Transportbehälter soll gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer organischen Substanz gefüllt sein, die bei Normaltemperatur fest, bei geringfügig höherer Temperatur jedoch flüssig ist und dann die Wärme gut leitet. Unter Normaltemperatur ist dabei die Temperatur zu verstehen, die außerhalb des Raumes herrscht, in dem der Abzug der Kugeln erfolgt. Sie liegt in der Größenordnung von max 40° C. In dem Kugelabzugsraum wird vom Reaktor als Wärmequelle her vorwiegend eine höhere Temperatur herrschen, so daß das organische Medium in flüssiger Form in dem Behälter vorliegt. Beim Abzug der Kugeln werden diese demnach in die Flüssigkeit fallen und dort weiter Wärme erzeugen. Diese Wärme kann durch das flüssige Medium gut abgeleitet werden.For reasons of transport, only a few balls, e.g. 10 to 15, are put into one Filled a drain port in a known manner gas-tight arranged transport container. This measure is required to comply with the regulations governing the transport of radioactive substances. According to the present invention, this transport container should be filled with an organic substance, which is solid at normal temperature, but liquid at a slightly higher temperature and then the Conducts heat well. The normal temperature is to be understood as the temperature outside the There is room in which the balls are withdrawn. It is in the range of max 40 ° C. In the ball vent, a higher temperature is predominantly obtained from the reactor as a heat source prevail so that the organic medium is in liquid form in the container. When the So balls will fall into the liquid and continue to generate heat there. This heat can be dissipated well through the liquid medium.

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Sollte jedoch die Temperatur in dem Abzugsraum unterhalb der Erstarrungstemperatur des organischen Mediums liegen, so werden sich die Brennstoffelemente infolge der in ihnen erzeugten Wärme in das Medium einschmelzen und dieses in die flüssige Phase überführen. Direkt nach dem Einfüllen der Brennstoffelemente wird der Behälter von dem Abfüllstutzen abgenommen und in einem abgeschirmten Raum solange abgestellt, bis die Brennstoffelemente zur Aufbereitung abtransportiert werden. Dieser Abtransport erfolgt in den Transportbehältern, sobald das organische Medium erkaltet, d.h. verfestigt ist. Um zu erreichen, daß die in den Behälter eingefüllten Kugeln einen genau definierten Abstand von der Behälterwand bzw. dem Behälterboden haben, ist ein siebartiger Einsatz vorgesehen. Dieser Einsatz ist lose eingehängt oder aufgestellt und gibt die Möglichkeit, später die Kugeln in einfacher Weise aus dem Behälter zu heben, ohne daß die organische Flüssigkeit ausgeleert zu werden braucht. Für diesen ao Vorgang wird der Behälter soweit aufgeheizt, daß das organische Medium wieder flüssig ist, und dann wird der Einsatz mit den Kugeln mittels eines Greifers herausgehoben.However, the temperature in the fume cupboard should be below the solidification temperature of the organic Medium lie, the fuel elements are due to the heat generated in them in melt the medium and transfer it to the liquid phase. Immediately after filling the Fuel elements, the container is removed from the filler neck and in a shielded The room is parked until the fuel elements are transported away for processing. This evacuation takes place in the transport containers as soon as the organic medium has cooled, i.e. solidified. In order to ensure that the balls filled into the container have a precisely defined distance from the container wall or the container bottom, a sieve-like insert is provided. This The insert is loosely attached or set up and gives the option of later inserting the balls in a simple manner to be lifted out of the container without the organic liquid needing to be emptied. For this ao During the process, the container is heated up until the organic medium is liquid again, and then becomes the insert with the balls is lifted out by means of a gripper.

Das Nachgasen der Brennstoffelemente stellt hierbei keine Gefährdung des dichten Verschlusses durch die erstarrte organische Flüssigkeit dar. Es sind nur äußerst geringe Mengen, die ausgasen und die zum Teil in der organischen Substanz direkt gebunden werden. Es besteht also keinerlei Gefahr, daß die zu einem festen Körper erstarrte Substanz etwa durch einen Druckanstieg aufgesprengt wird oder daß feine Risse od. dgl. entstehen und ein Austreten von radioaktiven Stoffen ermöglichen.The post-gassing of the fuel elements does not endanger the tight seal the solidified organic liquid. There are only extremely small amounts that outgas and the for Part are bound directly in the organic matter. So there is no danger that that too A solid body solidified substance is blown open by an increase in pressure or that fine Cracks or the like arise and allow radioactive substances to escape.

Im einzelnen ergeben sich durch die Anordnung nach der Erfindung folgende Vorteile:
1. Die organische Flüssigkeit bindet alle Aerosole, bringt durch geeignete Zusätze etwa noch vorhandene gasförmige Spaltprodukte, beispielsweise Jod, zur Ausfällung und löst einen wesentlichen Teil der Edelgase.In detail, the arrangement according to the invention results in the following advantages:
1. The organic liquid binds all aerosols, causes any remaining gaseous fission products, for example iodine, to precipitate through suitable additives and dissolves a substantial part of the noble gases.

2. Die Abfuhr der in den Brennstoffelementen während der Lagerung erzeugten Wärme ist während des flüssigen Zustandes des organischen Mediums gut, d.h. solange noch Wärme erzeugt wird, ist für hinreichende Abfuhr gesorgt.2. The dissipation of the heat generated in the fuel elements during storage is during the liquid state of the organic medium is good, i.e. as long as heat is still being generated provided for sufficient discharge.

3. Nach dem Abklingen der Zerfallwärme der Brennstoffelemente, d. h. nach deren Erkalten, bildet die inzwischen erstarrte organische Flüssigkeit einen dichten Verschluß, wobei3. After the decay heat of the fuel elements has subsided, i. H. after they have cooled down, the meanwhile solidified organic liquid forms a tight seal, whereby

4. der Abtransport leichter und sicherer vorgenommen werden kann. Natürlich kann die hier beschriebene Anordnung auch für größere und große Abidingräume benutzt werden, wobei sich die gleichen Vorteile ergeben.4. The removal can be carried out more easily and safely. Of course, the one described here can Arrangement can also be used for larger and larger abiding rooms, with the same advantages.

5. Mittels des siebartigen Einsatzes lassen sich die abgeklungenen Brennstoffelemente leicht zur Aufbereitung aus dem Behälter entnehmen.5. By means of the sieve-like insert, the decayed fuel elements can easily be used Take the reprocessing out of the container.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. With a liquid-filled container for the storage and transport of spent fuel elements of nuclear reactors, characterized in that a liquid which melts at about + 20 ° C to 40 ° C and is a good heat conductor in the liquid state, organic material is provided.

2. Container according to claim 1, characterized in that the organic substance consists of diphenyl consists.

3. Container according to claim 1, characterized in that the organic material consists of paraffin.

4. Container according to claim 1, characterized in that it is provided with a sieve-like insert is that the fuel elements are at a minimum distance from the floor and walls of the container.

Considered publications:
German interpretation document No. 1078 701.