DE1955113B2 - Transportbehaelter fuer hochradioaktive stoffe - Google Patents

Description

I 955 ΐ

Weiterhin ist vorteilhafterweise der innere Deckel als dickwandiger Abschirmdeckel, der äußere Deckel als mittels Dehnschrauben befestigter Haltedecke] ausgebildet, wodurch die an der dem Behälterinnenraum abgewandten Seite des Abschirmdeckels gelegenen Dichtungen auch bei beladenem Behälter nach Abnahme des Haltedeckels ohne besondere Vorkehrungen zugänglich sind. Dies ist von Vorteil für die Be- ujd Entladung des Behälters, bei der die sogenannte »Doppeldeckeltechnik« angewendet werden soll, die ein Minimum an äußerer Kontamination gewährleisten.

Der Haltedeckel wird zweckmäßigerweise durch Dehnschrauben befestigt, as diese die beim Aufprall umzusetzende kinetische Energie der Deckel und des Behälterinhalts sowohl durch elastische als auch plastische Verformung aufnehmen können. Um eine Schwächung der Abschirmung durch die Aufnahmebohrungen der Dehnschrauben zu vermeiden, werden die Hohlräume um die Dehnschraubenschäfte mit ao Blei zusätzlich ausgefällt.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei auf die F i g. 1 und 2 verwiesen.

F i g. 1 stellt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Transportbehälter dar,

F i g. 2 zeigt eine Detailansicht der Dichtungskonstruktion.

Der gleichzeitig Abschirmung und Druckbehälter bildende Behältergrundkörper 1 ist teilweise von einem sekundären Kühlkreislauf 2 umgeben und durch die beiden Deckel 3 und 4 verschlossen. Dieser sekundäre Kühlkreislauf 2 besteht aus einem Stahlblechmantel 27, der einen ringförmigen Kühlkanal 28 und am Behälter aufgeschweißte Kühlrippen 29 umgibt. Im Behälter 1 befinden sich in einem aus neutronenabsorbierenden Material gefertigten Haltekäfig 5, der durch die Ringsegmente 6 fixiert wird, die Brennelemente 7, die von einer Flüssigmetallfüllung 8 umgeben bzw. mit ihr gefüllt sind. Der mittlere Teil 9 des Behälters 1 ist im Bereich der hochaktiven Zone der Brennelemente 7 aus Gründen zusätzlicher Abschirmung verdickt ausgeführt. Der Abschirmdeckel 3 mit seiner vergleichsweise großen Masse ist im inneren Behälterbankett nur lose geführt und selbst nicht durch Schrauben befestigt. Der Dichtspalt 17 zwischen Deckel 3 und Behälter 1 ist jedoch über die durch den zur Behälterachse parallelen Kompensator 10 gasdicht miteinander verschweißten Halteringe 11 und 12 und die Metallringdichtungen 13 und 14, deren Dichtungspressung durch die Schrauben 15 und 16 erfolgt, abgedichtet. Daher besitzt der Deckel 3 eine gewisse axiale Beweglichkeit, ohne dabei die Dichtungspressung zu beeinträchtigen. Der Haltedeckel 4 wird durch Dehnschrauben 18 gehalten, die in Bohrungen 19 des Behäitergrundkörpers 1 angeordnet sind und von einer Bleimanschette 21 umgeben sind. Eine Zusatzdichtung 22 dichtet den Deckel 4 ab, falls im Routinebetrieb die Dichtungen 13, 14 undicht werden sollten. Die Verschraubung des Deckels 4 mit den Dehnschrauben 18 erfolgt über die Muttern 23.

Eine nicht gezeichnete, von der Dichtungsfunktion her gleichwertige jedoch für den Betrieb schlechtere Lösung besteht darin, Haltering 11, Dichtung 13 und Verschraubung 15 wegzulassen und durch einen einfachen Flansch am Deckel 3 zu ersetzen.

An der Innenseite des Abschirmdeckels 3 sind gloekenartige Hohlräume 24 zur Aufnahme des Oberteils der Brennelemente 7 eingebracht, die über Ausgleichsbohrungen 25 teilweise untereinander und mit der Zylmdermanteliläcki 26 des Abschirmdekkels3 verbunden sind. Die glockenartigen Hohlräume 24 erzwingen dann einen stufenförmig unterteilten Kühlflüssigkeitsspiegel, wenn infolge einer Temperaturerhöhung im Behälter 1 die Kühlmitteldehnung so zunimmt, daß das Kühlmittel in die Hohlräume 24 eindringt und der Behälter in einer Schräglage transportiert werden muß, wobei eine gleichmäßigere Bedeckung der Brennelemente 7 mit dem Kühlmittel gewährleistet sein soll.

Wird nun der Behalte]· bei einem Sturz einer hohen axialen Verzögerung ausgesetzt, so bewegt sich der Abschirmdeckel 3, zusätzlich belastet durch die Massenkräfte der Brennelemente 7 und des Kühlmittels 8 bis zur Anlage an den Haltedeckel 4. Die Dehnschrauben 18 mit den Muttern 23 sind so ausgelegt, daß auch sehr große Kräfte innerhalb des plastischen Verformungsbereiches ohne Bruch übertragen werden können, was innerhalb des elastischen Bereiches aus konstruktiven Gründen nur schwer möglich wäre. Trotz der zugelassenen Verformung der Deckelhalterung bleibt der Behälterinnenraum abgedichtet, da die Dichtung des Abschirmdeckels durch diese Verformung nicht beeinträchtigt wird. Anschließend kann der Behälter geöffnet werden, sofern ein eventueller Druckaufbau über die Entlastungsventilanordnung 20 reduziert worden ist.

Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß diese Art der Lösung des Verschlußproblems bei Großbehältern zum Transport höchster Aktivitäten eine Reihe von Vorteilen gegenüber bisher gebräuchlichen Konstruktionen bringt und das Verschlußsystem als technischen Fortschritt kennzeichnet:

1. Der Abschirmdeckel selbst braucht nicht durch Schrauben gehalten zu werden, da er einmal im Behälterbankett, zum anderen durch Anlage am äußeren Haltedeckel fixiert wird.

2. Es ist ein guter Zugang zu den Dichtungen ohne besondere Abschirmung möglich, außerdem werden die Dichtungen geringer thermisch beansprucht.

3. Die Dichtung ist in gewissen Grenzen unempfindlich gegenüber axialer Bewegung des Abschirmdeckels.

4. Die glockenartigen Hohlräume im Inneren gewährleisten ausreichende Kühlmittelbedeckung der Brennelemente auch bei geneigter Transportlage des Behälters und ermöglichen dadurch einen wirtschaftlichen Transport auch sehr langer Brennelemente.

5. Durch optimale Ausnutzung der Verformbarkeit

der Dehnschrauben ist eine gewichtssparende Ausführung der Deckelverschraubung möglich.

6. Durch die besondere Ausbildung der beiden Deckel kann für die Beladung und Entladung die sogenannte »Doppeldeckeltechnik« angewendet werden, die eine besonders günstige Entlade- und Transporttechnik ermöglicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche- wärme erzeugende Brennelemente von Kerpreakto- * ren, bestehend aus einem von einem Strahlenschutz-

1. Transportbehälter für hochradioaktive schirm umgebenen Druckbehälter und aus zwei hin-Stoffe, wie z.B. bestrahlte, Nachwärme erzeu- tereinanderliegenden, sowie voneinander getrennten, gende Brennelemente von Kernreaktoren, beste- 5 die axiale öffnung des Druckbehältexs mit Hilfe hend aus einem von einem Strahlenschutzschirm einer Dichtungsanordnung verschließenden und verümgebenen Druckbehälter und aus zwei hinter- schraubten Deckeln.

einanderliegenden sowie voneinander getrennten, Für den Transport radioaktiver Stoffe, wie z. B. die axiale öffnung des Druckbehälters mit Hilfe hochradioaktiver im Reaktor bestrahlter Brenneleeiner Dichtungsanordnung verschließenden und io mente, die zudem noch Nachwärme erzeugen, sind verschraubten Deckeln, dadurch gekenn- Behälter vorgeschrieben, die hinsichtlich Dichtigkeit zeichnet, daß die Dichtungsanordnung aus sehr strengen Anforderungen genügen müssen. Die einem konzentrisch um den innneren Deckel (3) Einhaltung dieser Anforderungen wird dadurch erangeordneten Haltering (12) besteht, der mittels schwert, daß sie auch bei genau vorgeschriebenen einer Verschraubung (16) eine MetaJJrjngdicb- *5 Modellunfällen, wie z. B. nach einem freien Fall aus tung (14) gegen die Behälterwand preßt, und daß 9 m Höhe mit Verzögerungen bis zu 1000 g beim der Haltering (12) mit einem Deckel (3) durch Aufprall und nach einem halbstündigen Feuertest einen am Deckel (3) dicht verschweißten Korn- eingebalten werden müssen. Da diese Dichtigkeitsanpensator (10) elastisch verbunden ist. forderungen Leckraten in der Größenordnung von

2. Transportbehälter nach Anspruch 1, dadurch 20 10~^s bis 10-*Torrl/sec entsprechen, müssen bei der gekennzeichnet, daß ein weiterer Haltering (11), Deckelkonstruktion solcher Behälter besondere Vorweicher eine Metallring-Dichtung (13) mittels kehrungen getroffen werden.

einer Verschraubung (15) gegen den Deckel (3) Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 514 616

drückt, konzentrisch innerhalb des Halteringes und dem deutschen Gebrauchsmuster 1895 221 und

(12) gelegen und mit diesem durch einen dicht 35 1 971 126 sind Behälter bekannt, bei denen ein oder

verschweißten Kompensator (10) elastisch ver- mehrere Verschlußdeckel mit normalen Schrauben

bunden ist und Dichtungen befestigt sind, bzw. bei welchen dem

3. Transportbehälter nach einem der An- Problem der Deckelabdichtung keine besondere Besprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der achtung geschenkt ist. Solche Deckelverscbraubuninnere Deckel (3) als dickwandiger Abschirmdek- 30 gen vermögen jedoch bei größeren Behältern für kel, der äußere als mittels Dehnschrauben (18) mehrere Brennelemente, wie sie bei einem ökonomibefestigter Haltedeckel (4) ausgebildet ist sehen Transport erforderlich sind, wegen der stark

4. Transportbehälter nach einem der An- ansteigenden Deckelgewichte derart hohe Verzögesprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ruugen nicht verformungsfrei zu überstehen, d. h. die Dichtungsanordnung an der dem Behälterinnen- 35 Dichtigkeit der Behälterverschlüsse wird stark beeinraum (8) abgewandten Seite des Abschirmdeckels trächtigt. Des weiteren ist die Entladung solcher Be-(3) gelegen ist. halter, die nicht für die »Doppeldeckeltechnik« aus-

5. Transportbehälter nach Anspruch 3, da- gelegt sind, nur in sogenannten »Heißen Zellen« durch gekennzeichnet, daß die Schäfte der Dehn- möglich, wodurch sich erhebliche Schwierigkeiten in schrauben (18) für den Haltedeckel (4) in ihren 40 der Handhabung ergeben, die sich insbesondere in Bohrungen (19) zusätzlich aus Abschirmungs- einer verringerten Einsatzbereitschaft des Behälters gründen mit einer Bleiummantelung (21) verse- bemerkbar machen.

hen sind. Aufgabe der Erfindung ist es nun, ausgehend von

6. Transportbehälter nach Anspruch 3, da- diesem Stand der Technik eine Behälter-Konstrukdurch gekennzeichnet, daß in die Innenflächen 45 tion zu schaffen, die es unter Wahrung einer wirtdes Abschirmdeckels (3) mehrere glockenartige schaftlichen Entlade- und Transporttechnik und den Hohlräume (24) zur Aufnahme des Oberteils der damit verbundenen Merkmalen betrieblich ökonomi-Brennelemente (7) eingebracht sind, die zum Teil scher Natur gestattet, hohe Dichtungsanforderungen durch Ausgleichsbohrungen (25) miteinander und auch unter stark erschwerten Bedingungen zu erfülmit der Zylindermantelfläche (26) des Deckels 50 len. Vor allem soll die Deckelkonstruktion trotz ho-(3) verbunden sind. her Beanspruchung bei Stürzen in hohem Maße dicht

7. Transportbehälter nach einem der An- bleiben und dabei ein unzulässiges Austreten von sprüche 1 bis 6 mit einer Kühlmittelfüllung, da- Radioaktivität verhindern.

durch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelfüllung Diese Aufgabe wird bei einem Behälter der ein-

(8) des Behälters aus einem flüssigen Metall, wie 55 gangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch

z. B. NaK, besteht. gelöst, daß die Dichtungsanordnung aus einem kon-

8. Transportbehälter nach einem der An- zentrisch um den inneren Deckel angeordneten Haisprüche 1 bis 7 mit einem Haltekäfig für die tering besteht, der mittels einer Verschraubung eine Brennelemente, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallringdichtung gegen die Behälterwand preßt, Haltekäfig (5) für die Brennelemente (7) aus neu- 60 und daß der Haltering mit dem Deckel durch einen tronenabsorbierendem Material, wie z.B. Bor- am Deckel dichtverschweißten Kompensator ela- oder Cadmiumlegierung gefertigt ist, wobei die stisch verbunden ist.

Absorbermaterialien direkt als Kerne in das Weiterhin kann auch noch ein weiterer Haltering

Strukturmaterial eingegossen sind. vorgesehen werden, welcher eine Metallringdichtung

65 mittels einer Verschraubung gegen den inneren Dek-

kel drückt, konzentrisch innerhalb des anderen HaI-

Die Erfindung betrifft einen Transportbehälter für teringes gelegen und mit diesem durch einen Kom-

fcochradioaktive Stoffe, wie z. B. bestrahlte, Nach- pensator verbunden ist.