DE1257299B

DE1257299B - Transportbehaelter fuer radioaktive Materialien

Info

Publication number: DE1257299B
Application number: DE1961L0040141
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Laszlo Kaba
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1961-10-03
Filing date: 1961-10-03
Publication date: 1967-12-28

Description

Transportbehälter für radioaktive Materialien Die Erfindung betrifft einen Transportbehälter für radioaktive Materialien, die Zerfallswärme erzeugen.
Für in Kernreaktoren bestrahlte Brennstoffelemente besteht die Notwendigkeit, diese nach einer gewissen Betriebszeit auszubauen und sie zur Aufarbeitung in ein entfernt liegendes Werk im öffentlichen Verkehr zu transportieren. Da die verbrauchten Brennstoffelemente nach der Bestrahlung noch stark radioaktiv sind und weiterhin eine gewisse Zerfallswärme erzeugen, welche auch während des Transportes über längere Strecken abgeführt werden muß, besteht die Forderung, die für diese Brennelemente vorgesehenen Transportbehälter mit einem Kühlsystem zu versehen. Für den Transport solcher Brennstoffelemente ist es bekannt, Behälter zu verwenden, welche zum Schutz gegen austretende Strahlung aus einer Bleikammer bestehen. Es sind bereits Transportbehälter bekannt, die mit ein oder zwei Kühlsystemen versehen sind. Die Sekundärkühlung eines solchen Behälters besteht dabei aus einem Rohrsystem, das im inneren und äußeren Teil des Behälters aus Rohrschlangen besteht, welche durch Rohre, die durch die Bleiwandung führen, miteinander verbunden sind.
Um die Kühlmittel bei ein- oder zweistufigen Kühlsystem umzuwälzen, verwendet man entweder Zwangsumlauf oder Schwerkraftumlauf. Bei einem Zwangsumlauf des Kühlmittels sind weiterhin Energiequellen zum Antrieb dieser Umwälzaggregate erforderlich, die auch während des Transportes mitgeführt werden müssen.
Es ist jedoch unbequem und unvorteilhaft, während eines Bahntransportes oder eines Transportes auf Schiffen oder Flugzeugen, besonders während des Umladevorganges von einem Transportmittel zum anderen, wie es bei einem längeren Transportweg unvermeidlich ist, ständig für die erforderliche Antriebsenergie zu sorgen, um die Umwälzvorrichtung in Tätigkeit zu halten.
In der deutschen Auslegeschrift 1 078 701 wird z. B. vorgeschlagen, um die Schwierigkeiten, die im Zusammenhang mit einem Zwangsumlauf auftreten, zu vermeiden, zur Kühlung des Druckbehälters ein zweistufiges Kühlsystem vorzusehen, bei dem die Umwälzung des Kühlmittels durch Schwerkraft erfolgt. Im zweiten System wird die aus dem ersten System übernommene Wärme von Kühlrippen an die Luft abgegeben.
Bei diesen bisher bekannten Transportbehältern befinden sich Kühlschlangen mit Kühlrippen an den Außenwandungen des Behälters. Insbesondere beim Umladevorgang sind diese Kühlrippen und Kühlschlangen sehr leicht Beschädigungen ausgesetzt. Ein Versagen des Kühlsystems in einem Transportbehälter kann aber zu unübersehbaren Folgen führen.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung besteht darin, daß die Transportbehälter nur in einer bestimmten vorgegebenen Lage transportiert werden können.
Ferner besteht ein weiterer Nachteil der bekannten Ausführungen darin, daß die Rohrleitungen durch die Bleiwandungen geführt werden müssen. Solche Rohrdurchführungen erschweren und komplizieren die Herstellung eines Transportbehälters.
Der Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde, die oben aufgeführten Nachteile zu vermeiden. Der Transportbehälter für radioaktive Materialien, die Zerfallswärme erzeugen, besteht aus einem Außenbehälter, der mit einem leicht abnehmbaren und strahlensicher verschließbaren Deckel und einem ebensolchen Boden versehen ist und einem darin befindlichen Druckbehälter.
Gemäß der Erfindung sind der Deckel und der Boden und/oder der obere Teil und der untere Teil der Wandungen des Außenbehälters mit strahlensicheren Öffnungen zur Kühlluftdurchführung versehen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Druckbehälter mit einem Kühlmittel gefüllt, natürlich nur soweit, daß für die Wärmeausdehnung des Kühlmittels im Drucktank noch ein angemessener Raum zur Verfügung steht. Als Kühlmittel können Flüssigkeiten, flüssige Metalle und auch Gase verwendet werden. Innerhalb des Druckbehälters befinden sich Rohrschlangen, die zur Kühlung des Kühlmittels im Drucktank kurz vor dem Öffnen des Behälters dienen, um so eine Anpassung der Innentemperatur an die Umgebungstemperatur zu bewirken. Zur Kühlung ist der Druckbehälter an den Außenflächen mit Kühlrippen versehen. Sowohl am leicht abnehmbaren Deckel des Druckbehälters als auch an der übrigen Außenwandung befinden sich Abstandshalter, welche eine stabile und rüttelfeste Lage des Druckbehälters innerhalb des Außenbehälters gewährleisten.
Vorteilhaft besteht der Außenbehälter im wesentlichen aus Blei. Die Bleiwandung ist durch einen äußeren und inneren Stahlmantel verstärkt. Für den Fall, daß der Transportbehälter gemäß der Erfindung liegend transportiert wird, befinden sich die strahlensicheren öffnungen zur Luftzirkulation am oberen und unteren Teil der Wandung des Außenbehälters. Um auch während des Transportes eine sichere Luftzirkulation zu gewährleisten, ist vor der unteren strahlensicheren Öffnung eine mit seitlichen öffnun-Qen versehene Schutzplatte befestigt.
Innerhalb des Druckbehälters befindet sich zur Halterung der zu transportierenden Brennstoffelemente in bekannter Weise ein Blechgitter. Zwischen den zu lagernden oder zu transportierenden Brennstoffelementen sind in ebenfalls bekannter Weise neutronenabsorbierende Platten befestigt, so daß auch bei einer vollständigen Füllung des inneren Druckbehälters mit Brennstoffelementen die Anordnung unterkritisch bleibt.
Zur näheren Erläuterung des Gegenstandes der Erfindung ist in der .
F i g. 1 ein Längsschnitt durch einen Transportbehälter nach der Erfindung dargestellt, während die F i g. 2 einen Querschnitt A-A aus der F i g. 1 wiedergibt.
Der innere Druckbehälter 1 besteht aus einem Stahlmantel, welcher nach DIN bezüglich der Wandstärke der Flansche usw. bestimmt und bemessen wird. Der Druckbehälter kann zylinder- oder kugelförmig ausgebildet sein. Der äußere Behälter, bestehend aus der Wandung 2 a, dem Deckel 2 b und dem abnehmbaren Boden 2 c, ist als druckloser Bleibehälter ausgestaltet und seine Dimensionen werden nach den Festigkeits- und Strahlenvorschriften bestimmt. Innerhalb des Druckbehälters 1 befindet sich zur Abstandshalterung ein Gitter 3. Um die zu transportierenden Brennstoffelemente unterkritisch zu halten, befinden sich zwischen den Brennstoffelementen 4 neutronenabsorbierende Platten 5 (F i g. 2). Zur Wärmeabfuhr ist der Druckbehälter mit Kühlrippen 6 versehen. Die Form der Rippen kann je nach den erforderlichen Kühlverhältnissen entsprechend ausgebildet werden. So können die Rippen beispielsweise schraubenförmig oder ringförmig - bei liegendem Behälter - um den Druckbehälter geführt werden. Die Rippen können aber auch senkrecht zur Strömungsrichtung des Kühlmittels angebracht werden. Innerhalb des Druckbehälters 1 befindet sich ein Kühlmittel derart, daß ein angemessener Raum 7 für die Wärmeausdehnung zur Verfügung steht. Innerhalb des Druckbehälters 1 ist ferner eine Rohrschlange 8 angeordnet für die erwähnte Kühlung des Kühlmittels vor dem Öffnen. Für einen stehend zu transportierenden Behälter befinden sich im Deckel 2 b und im Boden 2 c strahlensichere Öffnungen 9. Für einen liegend zu transportierenden Behälter können diese Öffnungen entsprechend am Mantel des Bleibehälters angebracht werden. Der Querschnitt der Öffnungen kann je nach der abzuführenden Wärme gewählt werden. Auch durch die Wandung 2 a können strahlensichere Öffnungen 10 vorgesehen sein. Um die Öffnungen 9 für die Luftzirkulation freihalten zu können, befindet sich vor der unteren öffnung eine Schutzplatte 11, welche mit seitlichen öffnungen 12 versehen ist, um einen ungehinderten Luftstrom zu ermöglichen. Um einen strahlensicheren Abschluß zwischen Deckel und Behälterwandung sowie zwischen Boden und Behälterwandung zu ermöglichen, sind die Deckelränder bzw. die Behälterränder entsprechend stufenförmig ausgebildet. Über dem Schwerpunkt des Behälters befinden sich in der Figur nicht näher dargestellte Tragbolzen.
Das Kühlsystem des Transportbehälters gemäß der Erfindung stellt gegenüber den bekannten Transportbehältern eine Verbesserung dar. Für die Umwälzung des Kühlmittels sind keine besonderen äußeren Energiequellen erforderlich. Die Kühlwirkung bzw. die Wärmeabfuhr ist auf Grund der Luftkühlung automatisch gesichert, und zwar während des gesamten Transportes. Das Kühlsystem ist darüber hinaus keinen Beschädigungen ausgesetzt, und es gewährleistet somit eine sichere, jederzeit betriebsbereite und von äußeren Verhältnissen relativ unabhängige Kühlung. Durch eine entsprechende Anbringung der Öffnung für die Luftzirkulation und auch eine entsprechende Ausbildung der Kühlrippen ist es möglich, den Behälter sowohl in senkrechter als auch in liegender Lage zu transportieren. Ein Ausfall oder ein Unterbrechen der Kühlung ist nahezu unmöglich.

Claims

Patentansprüche: 1. Transportbehälter für radioaktive Materialien, die Zerfallswärme erzeugen, bestehend aus einem Außenbehälter, der mit einem leicht abnehmbaren und strahlensicher verschließbaren Deckel und einem ebensolchen Boden versehen ist, und einem darin befindlichen Druckbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel und der Boden und/oder der obere und untere Teil der Wandungen des Außenbehälters mit strahlensicheren Öffnungen zur Kühlluftdurchführung versehen sind.
2. Transportbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter mit einem Kühlmittel gefüllt ist.
3. Transportbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Druckbehälter Rohrschlangen angeordnet sind.
4. Transportbehälter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter an den Außenflächen mit Kühlrippen versehen ist.
5. Transportbehälter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenbehälter im wesentlichen aus Blei besteht und durch einen Stahlmantel verstärkt ist.
6. Transportbehälter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß vor der unteren strahlensicheren Öffnung zur Luftzirkulation eine mit seitlichen Öffnungen versehene Schutzplatte befestigt ist.
7. Transportbehälter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Druckbehälters zwischen den zu lagernden oder zu transportierenden Brennstoffelementen neutronenabsorbierende Platten befestigt sind, so daß auch bei vollständiger Füllung mit Brennstoffelementen die Anordnung unterkritisch bleibt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1078 701; französische Patentschrift Nr. 1269 764; britische Patentschrift Nr. 855 420.