DE1539775A1

DE1539775A1 - Transportbehaelter fuer radioaktive Gegenstaende

Info

Publication number: DE1539775A1
Application number: DE19661539775
Authority: DE
Inventors: Michel Brisac; Guy Lefort
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1965-05-21
Filing date: 1966-05-17
Publication date: 1970-12-03
Also published as: CH458558A; FR1444253A; NL6606780A; ES326954A1; GB1103787A; BE680101A; LU51146A1; DE1539775B2

Description

Patenianwalf
Dr. Hans Ulrich May * er ο η «7 «7 c

B. 1678.3 München, 1?· Mai 1966

——- Dr.B./fih

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Goinmisaariat ά 1'Energie Atomioue in Paris / Frankreich

Transportbehälter für radioaktive Gegenstände

Die Erfindung bezieht sich auf Transportbehälter für radioaktive Gegenstände. Insbesondere betrifft sie einen Behälter» v/elcher eine Abschirmung der Y -Strahlung des transportierten Gegenstandes durch Absorption dieser Strahlung mittels eines schweren Materials sowie eine o(, -Abschirmung durch Aufrechterhaltung einer absoluten Abdichtung aufweist, wobei der Behälter die Übertragung der radioaktiven Gegenstände von Behälter auf eine Zelle ohne Unterbrechung der V- und d, -Abschirmung ermöglich

Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung einen Transportbehälter £ür radioaktive Gegenstände vor, welcher eine widerstandsfähige Hülse, die mit einer schweren Masse, wie Blei ausgefüllt und in der eine

¹ en abgestufte Mittelbohrung angeordnet ist, ein/Verschlußstöpsel am vorderen finde der Bohrung, ein abnehmbares Organ quer zur Bohrung, um das vordere finde dieser Bohrung zu verschließen, eine Kammer, welche in die Bohrung eingesetzt und durch Gleiten längs der Achse der Bohrung durch das vordere Ende mit großem Durchmesser heraus

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genommen werden, kann» aowie ein Schiffchen zur aufnähme der genannten Gegenstände aufweist, welches in die Kamaer quer zum vorderen Ende eingesetzt werden kann, wobei die Kammer einen abnehmbaren Spund zum dichten Verschließen aufweist, welcher am Schiffchen befestigt ist und mit entsprechendem; an der Kammer angebrachten Einrichtungen zusammenwirkt, um die Festlegung des Spundes an der Kammer sowie seine trennung durch relative Drehung des Spundes und der Kammer zu bewirken, eine Dichtung mit dreifacher Wirkung am vorderen Euäe der Kammer vorgesehen ist, um die Abdichtung der Verbindung zwischen der Kammer und dem Spund oder zwischen der Kaoffier und einem Ansehlußring geeigneter Forxa zu gewährleisten, wenn die Kammer mit demselben in Berührung steht,

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und wobei der Anschlußring ein/feil einer dichtenden und abkapselnden Einfassung bildet»

Diese Anordnung gewährleistet eine vollständig© Abdichtung an der Kammer und vermeidet eine durch Staub hervorgerufene ei»Verunreinigung der äußeren feile derselben. Der Verschluß mittels eines mit Gewinde versehenen Organs, welcher quer zur Bohrung verschoben wird, ermöglicht die vollständige Festlegung der Kamme; und daher die Vermeidung einer Beschädigung derselben injpolge von Stößen sowie Jeglichen äußeren Vorspringens dea VerschluS-organs, welches mit Hilfe eines einfachen Schlüssels betätigt werden kann.

Ein derartiger Behälter ist insbesondere zum Transport und zum Übertragen von bestrahlten Brennstoffelementen großer länge und

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geringen Durchmessers_t insbesondere von Elementen mit besonders hoher leistung, wie denjenigen von durch Umwälzung von flüssigem Metall schnell gekühlten Reaktoren, geeignet.

Anhand der figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch den zusammengebauten Behälter längs einer durch die Bohrungsachse verlaufenden Ebene,

Pig. 2 eine teilweise geschnittene Teilansicht des in Pig. I gezeigten Behälters, wobei die Abdichteinrichtung der Kammer dargestellt ist,

Pig. 3 eine Teilansicht, in welcher die Befestigung des Betätigungsat ab es für die Kammer zum Übertragen eines Brennstoffelements, den diese enthält, zwischen dem Behälter und einer Zelle für hohe Aktivität dargestellt ist,

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Teilansicht in vergrößertem Mafistab, in welcher die Seile einer Hochaktivitätszelle dargestellt sind, die beim Ankuppeln dieser Zelle an den J Behälter zum Übertragen eines Brennstoffelements zwischen dem Behälter und der Zelle eingreifen, und

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Teilansicht in vergrößertem Maßstab, in welcher die Bestandteile der Abdichteinrichtung in der Anordnung dargestellt sind, die sie während einer Übertragung zwischen dem Behälter und einer Zelle für hohe U -■ und Jf -Aktivität einnehmen.

Der in Fig. 1 dargestellte Behälter A ist dazu bestimmt, Brennstoffelemente mit einer maximalen lange in der Größenordnung von

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800 mm und einem unteren Durchmesser von 70 mm bei vollständiger

dl-Abschirmung, was eine vollständige Abdichtung einschließt, und einer j( -Abschirmung aufzunehmen, welche einer Bleischicht von 25 cm in allen Richtungen entspricht. Der Behälter A weist eine zylindrische äußere Hülse 10 auf, welche in einer halbkugelförmigen rückwärtigen Haube aus hartem Metall (beispielsweise Stahl) endet. Die Vorderfläche dieser Hülse stellt eine kegel» stuictpfförmige Einlaßkappe dar, deren Bedeutung nachfolgend näher erläutert wird. Auf den Vorsprung 12 isTTeine halbkijg^Iförmige Schutzkuppet 14 von ähnlicher Form wie die am rückwärtigen Ende der Hülse 10 gelegene angepaßt. Hinge 16 od.dgl. βίμά zur Ermöglichung einer Handhabung des Behälters vorgesehen«

An der Hülse 10 ist eine abgestufte Scheide 18 befestigt* welche

längs der Behälterachse angeordnet ist. Das vordere, e'

nen großen

Durchmesser aufweisende Ende dieser Scheide 18 mündet fin einen Schacht, welcher von einem mit Gewinde versehenen Stutzm 20 zur Aufnahme eines Verschlußorgans mit quadratischem Gewinde 22 begrenzt wird, das im folgenden mit dem Ausdruck "Schieber" bezeichnet wird. Dieses Organ besteht beispielsweise aus Bronze. Ein vorderer Stöpsel 24 und ein rückwärtiger Stöpsel 26 sind außerdem noch in der Bohrungsachse angeordnet. Eine Kappe 28 verriegelt den vorderen Stöpsel während des Transports, während der rückwärtige Stöpsel durch beliebige, nicht dargestellte Mittel befestigt ist. Ein oberer Stöpsel 30 überdeckt den ScHeber 22 und übergreift denselben, um eine Jf -Abschirmung zu gewährleisten« Der Kaum zwischen der Hülse 10 und der Scheide 18, dem Schieber 22, dem vorderen Stöpael 24 und dem Boden der Kuppel 14 wird von

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schwerem Material, im allgemeinen Blei, eingenommen, welches eingegossen

Die drei Stöpsel, weiche im allgemeinen aus Gußstahl bestehen, sind ab ausgebildet, daß sie nicht dargestellte iiietalloplasti~ ache Dichtungen aufnehmen können, welche eine Temperatur von 800° C aushalten, um die Abdichtung des Behälters aufrechtzuerhalten und eine zusätzliche ^-Abschirmung zu gewährleisten, indem diese an die Stelle der normalen Dichtungen treten, falls dieselben duech übermäßige Erhitzung zerstört werden. Diese Anordnung gewährleistet daher eine absolute Sicherheit.

Der erfindungsgemäße Behälter weist eine Transportkammer 34 auf, welche in der abgesetzten Bohrung 32 der Scheide 18'angeordnet ist. Diese Kammer 34 (Pig. 2) weist einen vorderen, rohrförmigen Teil zur Aufnahme eines Schiffchens 36, welches später näher beochrieben wird, sowie einen vollen rückwärtigen l'eil mit geringerem Durchmesser als der vordere 'feil auf, v/elcher mit einer

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Bleiauakleidung/zur ^ »· Abschirmung versehen ist. Dieser rückwärtige Teil endet in einer Auflagefläche, welche nachfolgend näher beschrieben wird. Daa Schiffchen 36 besteht aus einem über einen Teil seines Außenuinfangu offenen Rohr, dessen Vorderflache von einem Verschlußspung 38 aus Stahl gebildet wird*

Die Abdichteinrichtung der Kammer 34t welche bei normalem Betrieb zur Sicheratellung uer cL-Abschirmung dient, ist in 2 dargestellt. Dieae Einrichtung weist am vorderen Ende

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der Kammer eiscs elastisch® Dichtung 46 mit dreifaeäer auf, welche entweder mit dem Spund 38 oder mit &:iaem einer Hoeh aktivitätszelle eatöprschendem Organ zusammenwirken kann»

Dae vordere Ende der Kammer weist außerdem rechts von der Dich=· bung 46 vier vm 90° gegeneinander versetzte Lippen 42 auf, deren jede über einen Winkel in der Größenordnung von 30° ver läuft» wobei ia &©n gleichen liicköungen wie diese Lippen vier . innere vorsprung^ 44 mit vergleichbarer lilafangserstreekung v&r« gesehen sind- In Sransportstellung ist das Schiffchen 36 so . angeordnet, ämä vier Lippen, 4ö am Spund 38 mit den Vorsprängen 44- (Figo 2} in Eingriff - stelisn, wodurch das Schiff oben, gegen eine Längsverschiebimg in der Kammer festgehalten und die Abdichtimg derselben in der Höhe des Diöhtung 46 gewährleistet wird» Die axialen Verschiebungen der Kammer 34 selbst wurden durch den Schieber 22 unterbunden und seine Drehung durch eine gleitbare Keilverbindung 5>Ö (Fig_o 2) verhindert« Der Spund 38 weist an aeinem vorderen feil ebenfalls vier Voraprünge 74 auf, welche um 90° gegeneinander veraetzt sind.

Der rückwärtige feil der Kammer 34 weist einen Einhängmechanismus auf, welcher zur Aufnahme eines Betätigungestabes f>2 dient, der durch die Aufnahme-ffnimg des rückwärtigen Stöpsels 26 einsetzbar ist, wenn dieser abgenommen ist. Pig. 3 zeigt dieRückflache der Kammer 34, welche mit einem vorspringenden Hand 54 mit geringer Winkelerstreckung versehen und von einer axialen Sackbohrung 56 zur Aufnahme des Betätigungastabes und einer Verriete lungsbohrung 58 durchsetz ist. Der Betätigungsstab 52 weist

mit seinerseits einen S&ufcssen 60 auf, welcher ist/einem Auflagekopf

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61 versehen ist, wobei auf dem Stutzen ein Ring 62 gleitbar aufgekeilt ißt, der mit einen Zapfen 64 zur Festlegung gegen Drehung versehen iat. Die Einführung des Betätigungastabee gemäß dem Pfeil f und die nachfolgende Drehung um eine Vierteldrehung, wodurch der Auflagekopf/ die in etrichpunktierten Linien dargestellte Stellung kommt, sowie das folgende Eindrücken dea Ringe

62 legt die Kammer am Betätigungsetab vollständig fest.

Der beispielsweise beschriebene Behälter ist ohne Unterbrechung der öl - oder ^ Abschirmung an einer Zelle für hohe Aktivität ankuppelbar, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Diese Zelle weist eine Wandung aus absorbierendem Material zur /-Abschirmung auf, in welcher eine Aussparung 64 angeordnet ist, deren Form dertfeni= gen der Auflagefläche 12 des Behälters entspricht. Wenn eine solche nicht vorhanden ist, kann auch ein abnehmbarer Ring mit entsprechender Form vorgesehen werden.

Aussparung ist über einem bekannten Faßverschlußmechanismus / zentriert, welcher nicht weiter beschrieben werden muß·

Iia Inneren der Wandung ist eine Abdichteinfassung 66 zurd -Abschirmung angeordnet, welche von einer Öffnung durchsetzt ist, die koaxial zu derjenigen liegt, welche im Verschlußmechanismus der Wandung ausgespart ist, wenn diese geöffnet ist. In dieser Öffnung ist ein Anachlußring 68!befeatigt, welcher von einer Gewindefaasung 70 gehalten wird, wobei die Abdichtung der Verbindun, durch Dichtringe 72 oder durch Ver3Chweißung gewährleistet wird.

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Der Anschlußring 68 ist normalerweise durch eine Vorrichtung verschlossen, welche mit derjenigen zusammenwirken kann» mit der die Kammer 34 des Behälters ausgestattet ist. Diese Vorrichtung weist einen Spund 38' auf, welcher dem Spund 38 entspricht und teilweise nicht geschnitten in Fig. 4 dargestellt ist, welcher vier Lippen 48", die hinter vier YorsprUnge 44* des Anschlußrings eingesetzt werden können, sowie vier Lippen 74" aufweist, die gegen die Lippen 48° um 30° versetzt sind und hinter die entsprechenden Vorsprtinge 74 des Rings 38 eingreifen können, um die beiden Spunde 38 und 33* aneinander festzulegen. Schließlich weist der Anschlußring 68 noch vier Vorsprünge 42* auf, welche in Bezug auf die Vorsprünge 44' um 30° versetzt sind und zur Aufnahme der Lippen 42 des Spundes 38 dienen. Der Spund 38" weist eine Dichtung 46* mit dreifacher Wirkung auf, welche entweder mit dem Anschlußring 68 odernit dem entsprechenden Element der Kammer zusammenwirkt»

Daa Verfahren zur Übertragung eines bestrahlten Brennstoffelements zwischen dem Schiffchen 36 des erfindungsgemäßen Behälters und dem Inneren einer Hochaktivitätszelle, welche als Sitz für eine starke al-Verunreinigung dienen kann, läßt sich direkt aus der vorangehenden Beschreibung ableiten und wird daher nur zusammenfassend beschrieben. Der Behälter A wird mit der Aussparung 64 der Kammer in die gleiche Ebene gebracht, sodann die Kuppet 14, der vordere Stöpsel 24 und der obere Stöpsel 30 abgenommen. Die Auflagefläche 12 des Behälters wird bis zum Grund der Aussparung eingeführt, um dessen mittige Anordnung zu gewährleisten, und sodann wird der Behälter festgelegt.

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Der nächste Schritt besteht darin, daß die Kammer 34 mit ihrem Betätigungsetab 60 festgelegt wird. Der rückwärtige Stöpsel 26 wird abgehoben, der Betätigungastab in der in Pig. 3 dargestellten Anordnung in die Sackbohrung 56 eingeführt, sodann um 90° gedreht, um den Einhängkopf 61 am Vorsprung 54 der Kammer zum Eingriff zu bringen. Sodann wird der Hing 62 eingedrückt, um den Zapfen 64 zu erfassen und den Betätigungsstab im Bezug auf die Kammer gegen Drehung festzulegen. Dieser Vorgang erfordert, daß die Kammer durch den Schieber 22 gegen Verschiebung und durch die Gleitverkeilung 50 gegen Drehung festgelegt ist* Es ist daher wesentlich, daß der Eingriff des BetätigungsStabes bei eingedrücktem Schieber durchgeführt wird.

Der Schieber 22 wird sodann abgehoben und der Betätigungsstab eingedrückt, um die aus der Kammer und dem von dieser getragenen Schiffchen 36 bestehende Anordnung vorzuschieben, bis der Spund 38 mit dem Spund 38' in Berührung kommt, wodurch der Anschlußring 68 zur et «Abschirmung der Zelle geschlossen wird. Um ein übermäßiges Überhängen zu vermeiden, kann ein Hing 80 zur zeltwei* sen Führung vorgesehen werden, welcher in Fig. 4 in strlchpunktlei ten Linien dargestellt ist.

Wenn die Spunde 38 und 38* in Berührung gebracht sind, wird die Kamemer um einen Winkel von etwa 30° mit Hilfe des Betätigungastabes 52 gedreht. Diese Richtungsänderung ruft gleichzeitig den Eingriff der Vorsprünge 64* des Binge 38° an den Lippen 74 des Rings 38 und den Eingriff der Verriegelungslippen 42 der Kammer an den Vorsprüngen 42" des Anschlußrings 68 hervor. Die Kammer ie-

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dadurch am Anschlußring festgelegt» wobei die Verbindung zwischen dein Anschlußring und der Kammer durch die Dichtung 46 mit dreifacher Wirkung abgedichtet ist, und die zwei Spunde 38 und 38' sind ebenfalls aneinander festgelegt» wobei die Berührungsfläche? gegen d«Verunreinigung während der nachfolgenden Verfahrens» schritte durch die dreifach wirkende Dichtung 46" geschützt sind

Ea genügt daher, mit einer nicht gezeigten Betätigungseinrichtun den Betätigungsgriff 82 des Spundes 38¹ZU ergreifen und denselben weiter um einen Winkel von etwa 30° zu drehen, um die Spunde 38* und 38 (verlängert durch das Schiffchen 36) der Kammer 34 und des Anschlußrings 68 zu trennen, sodann mit Hilfe der Betätigungseinrichtung das Schiffchen 36 ins Innere der Kammer zu ziehen, um das darin enthaltene Brennstoffelement zugänglich zu machen, wie in Fig. 5 gezeigt.

Die umgekehrten Vorgänge wie die vorangehend beschriebenen ermöglichen die Wiederherstellung der Abdichtung des Behälters und der Zelle nach deren kennung, wobei nur am Schiffchen, in der Kammer und an der Vorderflache des Spundes 38 eine al -Ver~ unreinigung auftreten kann.

Eine vollständigere Beschreibung der Wirkungsweise eines Abdichtsystems, welches Ringe und dreifach wirkende Dichtungen aui weiat, die den im oben beschriebenen Behälter und der beschriebenen Zelle verwendeten ähnlich sind, findet sich in der franz. Patentschrift 1 346 486.

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Claims

/ 1.) Transportbehälter für radioaktive Gegenstände mit einer widerständefähigen Hülse, welche mit einer schweren Masse* aus» gefüllt ist, die von einer Mittelbohrung durchsetzt iat, wobei ein VerschlußatÖpael am rückwärtigen Ende der Bohrung angebracht ist ι mit einem Verschlußorgan am vorderen Ende der Bohrung und einer Kammer, welche in die Bohrung quer zu ihrem vor« deren Ende eingeführt werden kann und längs der Achae dieser Bohrung gleitet, gekennzeichnet durch ein Schiffchen (36) zur Aufnahme der genannten Gegenstände, welches in die Kammer (54) quer zum vorderen Ende derselben eingeführt werden kann, und durch einen abnehmbaren Spund (38) zum dichten Verschließen der Kammer (34), v/elcher am Schiffchen (36) befestigt ist und mit entsprechenden Einrichtungen (44) an der Kammer (34) zusammen« wirkt, wobei der Spund und die genannten Einrichtungen eine erste Anordnung in Bezug auf welche der Spund (38) und die Kam-= mer (34) gegenseitig festgelegt sind, sowie eine Anordnung auf -..'eisen, in Bezug auf welche der Spund und die Kammer voneinander gelöst sind.
2.) Transportbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende der Kammer (34) eine dreifach wirkende Dichtung (46) aufweist, um die Abdichtung der Verbindung entweder zwischen der Kammer (34) und dem Spund (38) oder zwischen der Kammer und einem Anschlußring (68) zu gewährleisten, wobei der Anschlußring geeignet ausgebildet ist, um einen Teil einer featen Abdichteinfassung zu bilden, wenn die Kammer mit dem Anachlußriiig in Berührung steht«

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3.) Transportbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan aus einem Organ (22) mit quadratischem Gewinde besteht, welches in einen in der genannten Masse quer zur Bohrung (32) vorgesehenen Schacht geschraubt und ßäfc einem Gewindestutzen (20) versehen ist.
4«) Transportbehälter nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (32) und die Kammer (34) abgestuft sind und daß das rückwärtige, einen kleinen Durchmesser aufweisende Ende der Kammer eine Auskleidung (40) aus schwerem Material aufweist.
5.) Transportbehälter nach Anspruch 1,2,3 oder 4, dadurch gekennzeichne, daß das rückwärtige Ende der Kammer Einrichtungen (54) sum Einhängen eines Betätigungsstabes (60) aufweist, welche die gegenseitige Festlegung des Betätigungsstabes (60) und der Kammer (34) gegen Verschiebung und Drehung gestattet«

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