DE2003109B2 - Vorrichtung zum Transport radioaktiven Materials - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Bekannt sind derartige Transportvorrichtunjijen (US-PS 3391280), bei welchen der Transportbehälter innerhalb einer Abzüge aufweisenden Kammer in horizontaler Lage transportiert werden kann. Die Kammer wirkt im wesentlichen als schützendes Hitzeschild, während die Kühlung des Transportbehälters mittels am Umfang, desselben angeordneter Rippen vollzogen wird. Die über die Rippen abgeleitete Wärme wird über die an der Oberseite der Kammer angeordneten Rippen in das Freie abgelassen, woil>ei die Abzugsgeschwindigkeit im wesentlichen durch die Konvektionsströme innerhalb der Kammer festgelegt ist.

Der Transport von derartigen Behältern mit radioaktivem Material kann jedoch problematisch werden, wenn die Hitzeentwicklung innerhalb der den Behälter umgebenden Kammer zu groß wird. Werden die Rippen des Transportbehälters während des Transports durch kühlende Fahrtluft umstrichen, dann irniß auf diese Kühlung verzichtet werden, wenn der dien Transportbehälter tragende Tieflader infolge eines Unfalls od. dgl. gezwungen ist, längere Zeit stillzustehen. Von allergrößter Bedeutung beim Transport der artiger Behälter sind jedoch die nicht vorhersehbaren Unfallsituationen, bei welchen sogar äußere Hitze -im Falle eines Brandes der Lastwagenaufbauten od, dgl, - auf den Behälter einwirken kann.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine zum Transport radioaktiven Materials dienende Vorrichtung der in Rede stehenden Art so auszubilden, daß der Transportbehälter trotz Ummantelung durch eine Schutzhülle *ind trotz horizontaler Position ausreichend gekühlt werden kann, selbst wenn der Tieflader od. dgl. Transportmittel gezwungen sein sollte, längere Zeit stillzustehen. Die Kühlung des Transportbehälters soll unabhängig von der Kühlung durch Fahrtwind und auch unabhängig von der jeweils bestehenden Außentemperatur vorgenommen werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht aus den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Patentanspruches 1.

Durch die an Gebläse oder Druckerzeuger anschließbare Schutzhülle ist es möglich, den Transportbehälter in horizontaler Lage ausreichend zu kühlen. Die Schutzhülle wirkt sowohl als Hitzeschild als auch als Gehäuse für die Leitungssysteme, welche sich innerhalb der Schutzhülle im Außenbereich des Transportbehälters erstrecken und gerichtete Strahldüsen aufweisen. Mit Hiife dieser Strahldüsen ist es möglich, gesteuert unter hoher Geschwindigkeit strömende Luft auf die Außenfläche des Transportbehälters zu leiten. Ein Versagen des Kühlungssystems infolge Stillstands des Ladefahrzeugs ist dadurch ausgeschaltet. Da sowohl die Drehzahl der Gebläse oder Druckerzeuger als auch das Profil der Strahldüsen geändert werden kann, ist es ohne weiteres möglich, den unterschiedlichen Kühlbedürfnissen beim Transport radioaktiven Materials unterschiedlicher Verhaltensweisen Rechnung zu tragen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß der Transportbehälter mittels eines an einem Ende desselben vorgesehenen und zur schneliöslichen Verbindung geeigneten Lagerauges zwischen horizontaler und vertikaler Position auf dem Transportdeck drehbar geführt ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Fig. 1 der Zeichnungen ist eine Seitenansicht des Transportbehälters unter Darstellung seiner Positionen auf einem Tieflader,

Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Transportbehälters,

Fig. 3 ist eine Endansicht des Transportbehälters,

Fig. 4 ist eine Schnittansicht von Linie 4-4 in Fig. 2,

Fig. 5 ist eine Längsschnittansicht des Transportbehälters von Linie 5-5 in Fig. 4,

Fig. 6 ist eine Schnittansicht von Linie 6-6 in Fig. 5,

Fig. 7 ist eine Schnittansicht von Linie 7-7 in Fig. 5,

Fig, 8 ist eine Schnittansicht von Linie 8-8 in Fig. 3,

Fig. 9 ist eine Seitenansicht des Rostkörpers zur Lagerung von Brennstoffelementen,

Fig. 10 ist eine Endansicht des in Fig. 9 dargestellten Rostkörpers,

Fig. 11 ist eine Schnittansicht von Linie 11-11 in Fig. 9,

Fig. 12 ist eine Seitenansicht des Transportbehälters mit der ihn umgebenden Schutzhülle,

Fig. 13 ist eine Draufsicht des Transportbehälters einschließlich seiner Schutzhülle,

Fig. 14 ist eine Schnittansicht von Linie 14-14 in Fig. 12,

Fig. 15 ist eine Seitenansicht des Luftkühlungs-Leitungssystems,

Fig. 16 ist eine teilweise gebrochene Seitenansicht einer insbesondere für Kaltwetterbedingungen geeigneten Schutzhülle,

Fig. 17 ist eine vertikale Schnittansicht von Linie 17-17 in Fig. 16, und

Fig. 18 ist eine vertikale Schnittansicht von Linie 18-18 in Fig. 16.

In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Transportbehälter 10 für radioaktives Material dargestellt. Der Transportbehälter befindet sich auf einem flachen Transportdeck 11, welches einen Bestandteil einer Zugmaschinen-Hängeranordnung darstellt. In der dargestellten Ausführungsfonn ist das Transportdeck 11 an einem vorderen Träger 12 angeordnet, velcher auf einer herkömmlichen Zugmaschine 13 aufliegt. An der Rückseite ist das Transportdeck 11 an einem hinteren Träger 14 befestigt. Die Zugmaschine kann beispieisweise auf einem herkömmlichen Eisenbahnflachlader fahren, wonach das Transportdeck 11 auf die Ladefläche des Schienenfahrzeugs abgesenkt und auf dieser befestigt wird. Die Zugmaschine 13 kann nach Entladen des Transportdecks mit den Trägern 12 und 14 weggefahren werden. Obwohl der Transportbehälter 10 auf jeden passenden Lastwagen oder Eisenbahnwagen aufgelegt werden kann, wird er vorzugsweise in der in Fig. 1 dargestellten Weise transportiert. Während der Fahrt wird der Trnasportbehälter 10 mit einer Hülle bedeckt, welche aus einer verhältnismäßig großmaschigen oder wetterdichten Abdeckung bestehen kann. Durch derartige Hüllen bzw. Abdeckungen wird der Transportbehälter gegenüber kleineren Stoßen abgesichert. Gleichzeitig wird das Personal gegenüber einer Berührung mit dem heißen Transportbehälter abgesichert.

Der Transportbehälter 10 ist nahe seinem unteren Ende um einen Zapfen 16 verschwenkbar, der an Streben 17 angeordnet ist. In der waagerechten Fahrtstellung wird das obere Ende des Transportbehälters 10 auf Vorsprüngen 19 aufgelegt, die ihrerseits auf Auflagekörpern 20 aufgesetzt und mit diesen verbunden sind. Der Transportbehälter 10 wird vom Transporter abgenommen, mdem ein herkömmlicher Kranbügel in die Haken 21 eingehängt wird, wonach der Transportbehälter angehoben werden kann, so daß er sich, um den Zapfen 16 verschwenkend, in die in Fig. 1 der Zeichnung mit gestrichelten Linien dargestellte Lage bewegt. Das Krangehänge 18 kann daraufhin den Transportbehälter 10 nach oben abheben und einem geeigneten Platz zuführen, an welchem ein Verschluß 23 abgenommen werden kann, um Brennstoffelemente in den Transportbehälter einzuführen- bzw. aus diesem herauszunehmen.

Ein Paar Druckerzeuger 25 befinden sich am vorderen Teil des Transportdecks 11. Die Luft der Druckerzeuger 25 tritt in ein oberes und in ein unteres Leitungssystem ein, durch welches Luft gegen die Fläche des Transportbehälters gerichtet wird. Das untere Leitungssystem ist innerhalb des Transportdecks 11 angeordnet, wie sich aus den Fig. 12-15 der Zeichnung ergibt. Das obere Leitungssystem ist innerhalb

der entfernbaren Schutzhülle befestigt, wie sich aus Fig. 12-18 der Zeichnung ergibt, Pfc Luft aus den Drucken£ugern 25 wird durch ein Leitungssystem 28 in das obere Leitungssystem geführt, wenn sich die äußere Schutzhülle in ihrer Lage befindet.

Wie am besten aus Fig. 2 und 3 der Zeichnung zu ersehen ist, ist die Außenfläche des Transportbehälters 10 einschließlich des Verschlusses 23 mit in engem Abstand zueinander angeordneten Rippen 29 für die Kühlung ausgestattet. Die Rippen 29 sind vorzugsweise im Mittelteil des Transportbehälters näher zueinander ausgerichtet als an den Endteilen des Transportbehälters. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß die Hitzeentwicklung im radioaktiven Material innerhalb des Transportbehälters 10 in der Mitte desselben am größten ist, während die Endteile verhältnismäßig größere Wärmeübertraigungsflächen besitzen. Abdeckungen 30 und 31 erstrecken sich von der Außenfläche des Transportbehälters 10 nach außen. Diese Abdeckungen enthalten die Überdruck- und Ablaßventile, wie im einzelnen nachfolgend ausgeführt ist. Die Rippen auf dem Kopf teil bzw. Verschluß 23 und am entgegengesetzten Ende des Transportbehälters sind von verhältnismäßig schwerer Konstruktion und nehmen auf den Transportbehälter ausgeführte Stöße und Schläge auf. In gleicher Weise sind die Abdeckungen 30 und 31 von starkem Aufbau und sind mit Schlag- und Stoßkräfte aufnehmenden Rippen ausgestattet. Bei einem Stoß gewisser Größe verformen sich diese Rippen bis zu einer bestimmten Länge, sie nehmen also Stoß- und Schlagenergie auf.

Wie sich aus Fig. 2 der Zeichnung ergibt, sind die Seiten des Transportbehälters 10 jeweils mit einem Lagerauge 33 versehen, welches den Zapfen 16 an der Strebe 17 umgreift, v/enn der Transportbehälter auf das Transportfahrzeug geladen wird. Wenn der Transportbehälter 10 in seine Transportlage abgesenkt wird, liegen die Vorsprünge 19 und entsprechende Vorsprünge 34 an den Auflagekörpern 20 des Transportdecks 11 auf. Diese Auflagekörper sind in Fig. 3 der Zeichnung mit gestrichelten Linien dargestellt. Wie sich aus Fig. 3 der Zeichnung ergibt, sind die Tragflächen der Vorsprünge 19 und 34 etwas abgeschrägt, so daß sie in Auskerbungen in der Oberfläche der Auflagekörper 20 eingreifen. Die Vorsprünge 19 und 34 werden mittels passender Elemente an den Auflagekörpern 20 fixiert. Dies geschieht beispielsweise mit einer verriegelnden Schloß- und Riegelanordnung 35, welche in Fig. 3 mit gestrichelten Linien gleichfalls wiedergegeben ist.

Wenn der Transportbehälter 10 vom Transportdeck 11 abgenommen werden soll, wird die Verriegelung gelöst. Daraufhin wird ein herkömmlicher Kranbügt, in die Haken 21 eingehängt. Führungsschienen 37 sind vorgesehen, um den Rahmen des Kranbügels in Eingriff mit dem Haken 21 zu bringen. Der Transportbehälter 10 wird in eine vertikale Position angehoben und dann abgehoben, wobei sich das Lagerauge 33 automatisch vom Zapfen 16 löst. Der Transportbehälter 10 wird daraufhin an einen Ort gebracht, wo er mit radioaktiven Elementen beladen oder wo er entladen wird. Bolzen 38 verbinden den Verschluß 23 mit dem Transportbehälter. Diese Bolzen werden entfernt, so daß der Verschluß abgehoben werden kann. Das Entlader, und Beladen findet daraufhin in bekannter Weise statt.

In Fig. 4 der Zeichnungen ist in der Endansicht des Behälters ein Kreis von Bohrungen 40 in einem

nach innen sich erstreckenden Flansch 41 dargestellt.In diese Bohrungen greifen Bolzen oder Zapfen ein, welche den Verschluß 23 mit dem Transportbehälter verbinden. Eine Kammer von gewöhnlich quadratischem Querschnitt erstreckt sich in Längsrichtung innerhalb des Transportbehälters 10. Diese Kammer ist mit einem korrosionswiderstandsfähigen Material ausgekleidet, so beispielsweise mit nichtrostendem Stahl. Der Zwischenraum zwischen der Auskleidung 43 und der Außenwandung des Behälters 10 ist mit einem abschirmenden Material gefüllt, so beispielsweise mit Blei. Zum Ablassen und Lüften dienende Ventile 45 und 46 sind innerhalb der Abdeckungen 30 und 31 vorgesehen. Diese Ventile sind über Leitungen, die sich durch die Auskleidung 43 erstrecken, mit der inneren Kammer in Verbindung. Der Transportbehälter wird mit entionisiertem Wasser gefüllt, nachdem das radioaktive Material eingesetzt wurde. Weiteres Wasser kann, falls erforderlich, durch die Ventile 45 und 46 eingeleitet werden. Falls es erforderlich ist, Wasser aus dem Transportbehälter abzuziehen, werden beide Ventile 45 und 46 geöffnet, während Druckluft durch das Ventil 45 und die Leitung 47 eingeleitet wird. Das Wasser wird dabei durch die Leitung 48 und durch das Ventil 46 herausgedrückt. Innerhalb der Abdeckung 30 ist ein Überdruckventil 50 vorgesehen und an die Leitung 47 angeschlossen. Falls eine sehr starke Druckzunahme innerhalb des Transportbehälters 10 auftritt, so zum Beispiel wenn der Transportbehälter bei einem Straßen- oder Eisenbahnunfall längere Zeit einem Feuer ausgesetzt ist, öffnet sich das Überdruckventil 50 und lüftet den Transportbehälter. Wenn der Innendruck absinkt, schließt sich das Überdruckventil selbständig. Falls während normalen Betriebes jegliche Leckage durch das Überdruckventil 50 vermieden werden soll, kann ein zerstörbares Element, beispielsweise eine Bruchscheibe, in die Leitung zwischen dem Überdruckventil 50 und der Leitung 47 eingelegt werden.

öffnungen 51 dienen zum Einführen eines Thermoelementes, durch welches die Temperatur innerhalb des Transportbehälters 10 überwacht wird, wie sich aus Fig. 7 der Zeichnung ergibt.

Innere Einzelheiten des Verschlusses 23 sind aus Fig. 8 ersichtlich. Die Außenwandung des Verschlusses 23 besteht aus einem korrosionswiderstandsfähigen Material, beispielsweise aus nichtrostendem Stahl. Innerhalb dieser Außenwandung ist ein abschirmendes Material, so zum Beispiel Blei, vorgesehen. Wenigstens ein Ansatz 53 ist vorgesehen, welcher am Körper des Transportbehälters anliegt. Dieser Stufenkörper bzw. Ansatz 53 verhindert eine Querbewegung des Verschlusses 23 bezüglich des Transportbehälters 10, falls gegen irgendeinen Teil des Transportbehälters ein starker Schlag ausgeführt wird. Zwischen dem Verschluß 23 und dem Transportbehälter ist eine Abdichtung 24 hoher Dichte angeordnet. Bohrungen 55 sind im Verschluß 23 angeordnet, um mit Hilfe der Bolzen 38 den Verschluß mit dem Behälter verbinden zu können.

In Fig. 9-11 der Zeichnung ist ein rostförmiger Körper gezeigt, welcher zur Halterung bestrahlter Brennelemente innerhalb der Kammer des Transportbehälters geeignet ist. Der Rostkörper 57 weist gewöhnlich die in Fig. 11 der Zeichnung ersichtliche Ausgestaltung auf. Er kann natürlich auch andere Formgebung besitzen, um mehr oder weniger Brennelemente aufzunehmen. Bohrungen 58 im Rostkörper

ermöglichen den freien Umlauf einer Flüssigkeit innerhalb der inneren Kammer. Eine Endplatte 59 ist mit Durchlässen 62 zur Aufnahme der Auslaßöffnungen der im Rostkörper gelagerten Brennelemente versehen. In Fig. 9 und 11 der Zeichnung ist ein Brennelement 61 mit gestrichelten Linien dargestellt.

In Fig. 12 bis 15 der Zeichnung ist die Schutzhülle zusammen mit dem Luftkühlungssystem wiedergegeben. Diese Schutzhülle besteht aus Drahtmaschen eines Streckmetalls, vorzugsweise aus Aluminium. Aluminium wird aus Gewichtsersparnisgründen eingesetzt. Die Schutzhülle dient dazu, den Transportbehälter 10 zu schützen und um das zur freien Luftzirkulation erforderliche Leitungssystem zu halten. Selbst wenn das Luftkühlungssystem ausfallen sollte, treten Konvektionsströme auf, welche den Transportbehälter beträchtlich abkühlen können.

Die Schutzhülle 70 ist gemäß Darstellung mit einem rechtwinkligen Rahmen versehen, welcher das Maschenmetall trägt. Die oberen Längskanten der Schutzhülle 70 tragen eirf oberes Leitungssystem 71. Wenn die Schutzhülle 70 aufgelegt ist, steht eine Leitung 73 mit einer Leitung 28 am Auslaß 74 der Druckerzeuger 25 in Verbindung. Somit wird Luft den oberen Leitungen des Leitungssystems 71 zugeführt, von wo sie durch eine Vielzahl von Strahldüsen 76 austritt und auf den Transportbehälter auftrifft. Nach Wunsch können austeile der vorbeschriebenen Strahldüsen in Längsrichtung geschlitzte Düsen im oberen Leitungssystem verwendet werden. Die Längshauptachse dieser Düsen verläuft dabei parallel zum Transportbehälter. Es hat sich herausgestellt, daß eine bessere Wärmeableitung erzielbar ist, wenn Luftströme unter Druck auf die Behälteroberfläche geleitet werden, anstatt die Luft lediglich entlang der Oberfläche strömen zu lassen.

Der Auslaß 74 der Druckerzeuger steht auch mit einem Paar unterer Leitungen eines unteren Leitungssystems 78 in Verbindung, wie sich aus Fig. 14 der Zeichnung ergibt. Strahldüsen 79 sind am unteren Leitungssystem angesetzt und leiten die Luft unter einem gewissen Druck auf den Transportbehälter 10. Anstelle der beschriebenen Strahldüsen 79 können auch hier in Längsrichtung geschlitzte Düsen vorgesehen sein.

Von dem Paar der Druckerzeuger 25 weist jeweils jeder eine eigene Antriebsmaschine 27 auf, so daß ein angemessener Luftstrom durch die Strahldüsen 76 und 79 aufrechterhalten werden kann, falls eine der Antriebsmaschinen ausfällt. Es können Antriebsr^aschinen beliebiger Ausfuhrungsform eingesetzt werden, so zum Beispiel durch Benzin oder Dieselkraftstoff betriebene Motoren. Beide Druckerzeuger entladen in den Auslaß 74. Eine Rückschlagklappe od. dgl. Sperrorgan ist für jeden Druckerzeuger vorgesehen, so daß die Luft nicht durch das Gebläse bzw. den Druckerzeuger zurückfließen kann, falls einer der Druckerzeuger ausfällt.

In Fig. 16 bis 18 der Zeichnung ist eine weitere Ausfuhrungform einer Schutzhülle für den Transportbehälter dargestellt. Die Schutzhülle 81 eignet sich insbesondere für Kaltwetter-Betrieb. Sie ist gewöhnlich rechtwinklig ausgestaltet und besteht aus Platten, beispielsweise aus galvanisiertem Stahl oder aus Aluminium. Wärmeisolatoren 82 können verwendet werden. Thermostatisch gesteuerte Jalousien 83 sind an jeder Seite der Schutzhülle 81 nahe des Mitteltefls des Transportbehälters vorgesehen. Diese Jalousien wer-

den bei tiefen Temperaturen gewöhnlich geschlossen und öffnen sich automatisch, wenn die Temperatur innerhalb der Schutzhülle 81 den Punkt erreicht, an welchem die Druckerzeuger 25 zum Kühlen des Transportbehälters eingeschaltet werden. In ihrer Stellung fixierte Jalousien 84 sind nahe des Einlasses der Druckerzeuger 25 vorgesehen, so daß Luft zu jedem Zeitpunkt den Druckerzeugern oder Gebläsen zugeführt wird. Die thermostatisch gesteuerten Jalousien 85 sind gleichfalls an der Endwandung vorgesehen, welche das Ende des Transportbehälters gegenüber dem Lufteinlaß für die Druckerzeuger trennt. Die Schutzhülle 81 trägt ein oberes Leitungssystem 86, welches dem durch die Schutzhülle 70 getragenen gleicht.

Bezugszeichenliste

Transportbehälter
Tdk

12 Träger

13 Zugmaschine

14 Träger

16 Zapfen

17 Strebe

18 Krangehänge

19 Vorsprung

20 Auflagekörper

21 Haken

23 Verschluß

24 Abdichtung

25 druckerzeuger

27 Antriebsmaschine

28 Leitung

29 Rippe

30 Abdeckung

31 Abdeckung

33 Lagerauge

34 Vorsprung

35 Schloß- und Riegelanordnung

37 Führungsschiene

38 Bolzen

40 Bohrung

41 Flansch

43 Auskleidung

45 Ventil

46 Ventil

47 Leitung

48 Leitung

59 Überdruckventil

51 öffnung

53 Ansatz

55 Bohrung

57 Rostkörper

58 Bohrur!"

59 Endplatte

61 Brennelement

62 Durchlaß

70 Schutzhülle

71 Leitungssystem

73 Leitung

74 Auslaß 76 Strahldüse

78 Leitungssystem

79 Strahldüse

81 Schutzhülle

82 Wärmeisolator

83 Jalousie

84 Jalousie

85 Jalousie

86 Leitungssystem

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zum Transport radioaktiven Materials, welches sich im Inneren eines eine innere Kammer aufweisenden Transportbehälters befindet, wobei der Transportbehälter in seiiner Kammer eine Halterung für ds radioaktive Material, einen abnehmbaren Verschluß für die dtcirch einen Strahlungsschild umgebene Kammer und mehrere von der Außenfläche unter Abstand sich erstreckende Rippen zur Kühlung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die den Transportbehälter aufnehmende Transportvorrich1:ung in an sich bekannter Weise als fahrbares Transportdeck (11) ausgebildet ist, auf welches der Transportbehälter (10) in Transportlage horizontal auflegbar ist, daß das Transportdeck (11) Druckerzeuger (25) trägt, welche an ein erstes, gleichfalls vom Transportdeck getragenes und zur Kühlung ctes Transportbehälters (10) dienendes Leitungssystem (71) angeschlossen sind, dati in ebenfalls an sich bekannter Weise eine abnehmbare Schutzhülle (70) in Transportlage den Transportbehälter oberhalb des Transportdecks (11) umgibt, daß diese Schutzhülle (70) sowohl das erste Leitungssystem (71) als anch ein zweites lösbar mit den Druckerzeugern verbundenes Leitungssystem (78) aufnimmt, und daß von den Leitungssystemen (71, 78) auf den Transportbehälter (10) gerichtete Strahldüsen (76, 79) abzweigen, um unter hoher Geschwindigkeit strömende Luft auf die Außenfläche des Transportbehälters zu leilen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportbehälter (10) mittels eines an einem Ende desselben vorgesehenen und zur schnell löslichen Verbindung geeigneten Lagerauges (33) zwischen horizontaler und vertikaler Position auf dem Transportdeck (11 drehbar geführt ist.