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Die
Erfindung betrifft einen Lagerbehälter zur Aufnahme von radioaktiv
strahlendem Material, welcher entlang einer Hauptachse gestreckt
ist und senkrecht zu dieser eine maximale Querschnittsfläche hat.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung eines solchen Lagerbehälters und
ein Verfahren zur Lagerung von abgebrandten Brennelementen einer
Leichtwasser-Kernkraftanlage.
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Bei
medizinischen Untersuchungs- und Behandlungsverfahren, in kerntechnischen
Versuchsanlagen sowie in Leichtwasser-Kernkraftanlagen zur Erzeugung
elektrischer Energie fällt
Material an, welches radioaktive Strahlung aussendet. Dieses Material,
insbesondere abgebrannte Brennelemente aus einer Leichtwasser-Kernkraftanlage,
bedarf einer Lagerung mit gleichzeitiger Kühlung über eine Zeitdauer nach der
die radioaktive Strahlung auf einen vorgegebenen Wert abgeklungen
ist.
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Ein
Lagerbehälter
der oben genannten Art, welcher entlang einer Hauptachse gestreckt
ist und senkrecht zu dieser eine maximale Querschnittsfläche hat
und welcher zwei einander gegenüberliegende
Enden aufweist, von denen zumindest eines mit einem einen Abstandshalter
bildenden Trag- und Verschlußelement
gasdicht verschlossen ist, wobei das Trag- und Verschlußelement
in einer Ebene senkrecht zur Hauptachse über die maximale Querschnittsfläche hinaus
ausgedehnt ist, ist beispielsweise aus der
DE 36 10 862 A1 oder aus
der
DE 94 07 935 U1 bekannt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Lagerbehälter dieser Art zur Aufnahme
von radioaktiv strahlendem Material anzugeben, der eine weiter verbesserte
Auflage aufweist. Eine Weiterführungs
der Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Verwendung eines solchen
Lagerbehälters
anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch einen Lagerbehälter
zur Aufnahme von radioaktiv strahlendem Material der genannten Art
gelöst,
dessen Trag- und Verschlußelement
in einer parallel zur Hauptachse verlaufenden Standebene eine Standfläche aufweist.
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Durch
die Verwendung eines Trag- und Verschlußelementes wird auf einfachem
Wege eine Doppelfunktion erreicht, nämlich ein gasdichter Verschluß des Lagerbehälters sowie
eine Lagerung des Lagerbehälters
auf einer Ebene parallel zur Hauptachse, wobei der Lagerbehälter über das
Trag- und Verschlußelement
auf dieser Ebene aufliegt. Selbst bei einer großen Ausdehnung in Richtung
der Hauptachse liegt somit der Lagerbehälter nur auf dem Trag- und
Verschlußelement
auf. Dieses ist nicht nur in der Lage das Gewicht des eigenen Lagerbehälters zu
tragen, sondern ist vorzugsweise so ausgelegt, daß es das
Gewicht einer Vielzahl von übereinander gestapelten
Lagerbehältern
trägt.
Durch das als Abstandshalter dienende Trag- und Verschlußelement sind
zusätzliche
Abstützungen
des Lagerbehälters entbehrlich.
Der Lagerbehälter
ist besonders einfach, da mit wenigen Teilen herstellbar. Zudem
ist ein Trag- und Verschlußelement
mit hoher Fertigungspräzision und
hoher Materialgüte
mit einer hohen thermischen und mechanischen Belastbarkeit herstellbar.
Insbesondere ist das Trag- und Verschlußelement aus einem für kerntechnische
Anwendungen zugelassenen Stahl gefertigt.
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Zur
weiteren Verbesserung der Auflage des Lagerbehälters ermöglicht die Standfläche nicht
nur die Abstützung
des Lagerbehälters
auf dem Boden eines entsprechenden Lagergebäudes, sondern gewährleistet
ebenfalls eine Übereinanderstapelung von
Lagerbehältern
gleicher Bauart. Durch entsprechende Ausgestaltung der Standfläche ist
somit eine mechanisch stabile Stapelung von einer Mehrzahl von Lagerbehältern gewährleistet.
Gegebenenfalls können
benachbarte Lagerbehälter
an den einander berührenden
Standflächen
miteinander verbunden, beispielsweise thermomechanisch beweglich
verschraubt sein.
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Das
Trag- und Verschlußelement
ist mit dem ihm zugeordneten Ende des Lagerbehälters vorzugsweise verschweißt. Unter
entsprechenden Dichtungsmaßnahmen
kann es alternativ auch mit dem zugeordneten Ende verschraubt und
gasdicht verspannt sein.
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Der
Lagerbehälter
weist vorzugsweise ein Rohr mit einem kreisförmigen Querschnitt auf, dessen
Enden mit dem Trag- und Verschlußelement verschließbar sind.
Bei einer Übereinanderstapelung von
Lagerbehältern
ist dadurch, daß das
Trag- und Verschlußelement über die
maximale Querschnittsfläche
hinausragt, überall
zwischen benachbarten Lagerbehältern
ein Raumbereich freigelassen, in dem Kühlgas führbar ist. Somit ist auf einfache
Art und Weise durch zwischen benachbarten Lagerbehältern hindurchtretendes
Kühlgas
eine sichere langfristige Kühlung
des in den Lagerbehältern
aufgenommenen radioaktiv strahlenden Materials gewährleistet.
Es handelt sich hierbei um eine trockene Lagerung und Kühlung des
radioaktiv strahlenden Materials.
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Das
Trag- und Verschlußelement
ist vorzugsweise aus einem Doppel-T-Träger, auch als H-Träger bezeichnet,
gebildet. Hierbei wird die Standfläche durch die parallel zur
Hauptachse verlaufenden Bereiche des Doppel-T-Trägers gebildet. Die dazwischenliegende
senkrecht zur Hauptachse verlaufende Flache wird mit dem jeweiligen
Ende des Lagerbehälters
gasdicht verbunden, insbesondere verschweißt. Der Lagerbehälter ist
somit durch nur drei großtechnisch
einfach herstellbare Teile zusammenfügbar. Durch Verwendung entsprechender Schweißtechniken
zum Verbinden dieser Teile ist für eine
lange Zeitdauer die Gasdichtigkeit des Lagerbehälters gewährleistet.
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Vorzugsweise
ist zumindest an einem Trag-und Verschlußelement eine Gasaustausch-Armatur
vorgesehen. Mit dieser Gasaustausch-Armatur ist eine Evakuierung
des Lagerbehälters
von der darin enthaltenen Luft sowie eine danach durchgeführte Inertisierung
des Lagerbehälters
durchführbar.
Hierzu wird in den Lagerbehälter
nachdem die darin vorhandene Luft entfernt wurde ein geeignetes
Inertgas, beispielsweise Stickstoff oder Helium, eingeführt.
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Besonders
eignet sich der Lagerbehälter
zur Aufnahme von zumindest einem abgebrannten Brennelement einer
Leichtwasser-Kernkraftanlage. Der
Lagerbehälter
kann hierbei ein Brennelement einer Druckwasser-Kernkraftanlage
oder vier Brennelemente einer Siedewasser-Kernkraftanlage aufnehmen.
Es ist ebenfalls möglich,
stark radioaktiv strahlendes Material, welches beispielsweise verglast wurde,
in dem Lagerbehälter
zu lagern. Bei einem Einbringen eines Brennelementes in den Lagerbehälter wird
vorzugsweise folgendermaßen
vorgegangen. Zuerst wird der entlang der Hauptachse gestreckte Lagerbehälter, insbesondere
ein Rohr, mit einem Trag- und Verschlußelement an einem Ende, welches
als Boden dient, gasdicht verschlossen. In diesen Lagerbehälter, welcher
nunmehr nur noch eine Öffnung
aufweist, wird durch diese Öffnung
ein Brennelement eingeführt,
wobei der Lagerbehälter hierbei
auf dem Boden steht. Nach Einbringung des Brennelementes wird das
andere Ende mit einem weiteren Trag- und Verschlußelement
gasdicht verschlossen, insbesondere verschweißt. Dieses Trag- und Verschlußelement
weist vorzugsweise eine Gasaustausch-Armatur auf, durch die die
in dem Lagerbehälter
verbliebene Luft durch ein entsprechendes Inertgas ausgetauscht
wird. Die Gasaustausch-Armatur wird ebenfalls gasdicht verschlossen.
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Vorzugsweise
werden eine Mehrzahl solcher Lagerbehälter zur Aufnahme von radioaktiv
strahlendem Material neben- sowie übereinander in einem entsprechenden
Lagergebäude
angeordnet. Durch die Trag- und Verschlußelemente werden benachbarte
Lagerbehälter
in einem definierten Abstand voneinander angeordnet. Zwischen benachbarten Lagerbehältern verbleibt
somit ein Freiraum, durch den Kühlgas
in ausreichendem Maße
hindurchströmen
kann. Die aus der Mehrzahl von Lagerbehältern gebildete Struktur ist
in sich mechanisch stabil. Benachbarte Lagerbehälter können darüber hinaus kraftschlüssig und
thermomechanisch beweglich an aufeinanderlagernden Trag- und Verschlußelementen
miteinander befestigt sein.
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Anhand
der Figuren wird ein Lagerbehälter näher erläutert. Es
zeigen in schematischer Darstellung
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1 einen
Längsschnitt
durch einen Lagerbehälter
und
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2 einen
Querschnitt durch den Lagerbehälter
gemäß 1.
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In 1 ist
ein Lagerbehälter 1,
welcher entlang einer Hauptachse 2 gestreckt dargestellt.
Der Lagerbehälter 1 besteht
aus einem entlang der Hauptachse 2 verlaufenden kreisförmigen Rohr 8, welches
ein erstes Ende 3 und ein zweites Ende 4 besitzt.
Jedes Ende 3, 4 ist gasdicht durch ein jeweiliges
Trag- und Verschlußelement 6 verschlossen, welches
als Doppel-T-Träger 6a ausgeführt ist.
Das Rohr 8 hat in einer Ebene 9 senkrecht zur
Hauptachse 2 eine maximale Querschnittsfläche 7,
die in dem dargestellten Fall über
die gesamte Länge
des Rohres 8 konstant ist. Das Trag- und Verschlußelement 6 hat
in der Ebene 9 eine flächenmäßige Ausdehnung, die
die Querschnittsfläche 7 des
Rohres 8 vollständig umschließt und über diese
hinausragt (siehe 2). Hierdurch ist gewährleistet,
daß zwei
benachbarte Lagerbehälter 1,
die an jeweiligen Trag- und Verschlußelementen 6 aneinanderstoßen zwischen
ihren Rohren 8 ein Freiraum belassen. Es ist ebenfalls hierdurch
gewährleistet,
daß bei
einem Aufliegen des Lagerbehälters 1 auf
einen ebenen Boden 10 eines nicht-dargestellten Lagergebäudes das
Rohr 8 von diesem Boden 10 einen Freiraum freilassend
beabstandet ist. Durch diese Freiräume ist ein Kühlgas zur Kühlung des
Lagerbehälters 1 führbar. Aufgrund
des Doppel-T-Profil ist an jedem Trag- und Verschlußelement 6 symmetrisch
zur Hauptachse 2 jeweils in einer Standebene 10 parallel
zur Hauptachse 2 eine Standfläche 11 gebildet. Diese
Standfläche 11 dient zur
Abstützung
des Lagerbehälters 1 sowie
zur Übereinanderstapelung
gleichartiger Lagerbehälter 1.
An dem das zweite Ende 4 verschließende Trag- und Verschlußelement 6 ist
auf der Hauptachse 2 eine Gasaustausch-Armatur 5 angeordnet,
durch welche die Luft innerhalb des Lagerbehälters 1 durch ein
Inertgas, wie beispielsweise Stickstoff, austauschbar ist. Durch
eine entsprechende Auslegung und Dimensionierung des Trag- und Verschlußelementes 6 ist
selbst bei einer großen
axialen Aus dehnung des Rohres 8, beispielsweise von 5 m,
gewährleistet,
daß die
Durchbiegung des Rohres 8 geringer als der Überstand
des Trag- und Verschlußelementes 6 in der
Ebene 9 senkrecht zur Hauptachse 2 ist.
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Die
Erfindung zeichnet sich durch einen Lagerbehälter zur Aufnahme von abgebrannten
Brennelementen aus einer Leichtwasser-Kernkraftanlage aus, der aus
wenigen, insbesondere drei Standardteilen fertigbar und gasdicht
verschließbar
ist. Ein Standardteil ist hierbei ein entlang einer Hauptachse gestrecktes
Rohr, welches an seinen Enden gasdicht durch einen jeweiligen Doppel-T-Träger verschlossen
ist. Dieser Doppel-T-Träger
bewirkt nicht nur einen gasdichten Verschluß des Rohres, sondern übernimmt
auch sämtliche
tragende Funktionen des Lagerbehälters.
Vor allem dient er der Abstützung des
Lagerbehälters
bei horizontaler Lagerung auf einem Boden oder auf einem baugleichen
Lagerbehälter.
Hierdurch kann eine Mehrzahl gleichartiger Lagerbehältern einfach
und mechanisch stabil übereinander
und nebeneinander gestapelt werden. Zudem verbleibt durch die größere Querschnittsausdehnung des
Doppel-T-Träger
bei übereinander
gestapelten Lagerbehältern
ein Freiraum zwischen den Rohren, durch welche eine ausreichene
Kühlung
mittels eines Kühlgases
gewährleistet
ist.