DE2256876A1

DE2256876A1 - Transporting container for nuclear fuel esp. plutonium - comprises sealed, close fitting ductile material to avoid damage in accidents

Info

Publication number: DE2256876A1
Application number: DE2256876A
Authority: DE
Inventors: Erich Kaetscher; Robert Weber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-11-20
Filing date: 1972-11-20
Publication date: 1974-05-22

Abstract

A transporting device, esp for plutonium-contg. fuel elements for nuclear reactors, comprises a supporting member to which the elements are fixed by stirrups or clamps and a leaktight vessel surrounding the elements. The vessel is a sheet metal container designed for the dimensions of the fuel element, and is firmly sealed, esp welded, after the element has been inserted; the vessel is also firmly clamped to the supporting member. The vessel sheet of metal is pref. sufficiently ductile to ensure that leakage does not occur through cracks in case of an accident during transportation. Pref. materials are titanium or chrome-nickel steel.

Description

Transporteinrichtung für Brennelemente Der Transport auch von unbestrahlten Brennelementen für Kernreaktoren erfordert bekanntlich besondere Einrichtungen, weil unbedingt vermieden werden muß, daß radioaktives oder toxisches Material freigesetzt wird. Die Transporteinrichtungen müssen u.a. auch bei Unfällen den dichten Abschluß der Brennelemente gewährleisten. Dies gilt besonders für plutoniumhaltige Brennelemente.Transport device for fuel elements The transport also of non-irradiated As is well known, fuel assemblies for nuclear reactors require special facilities, because it is imperative to avoid that radioactive or toxic material is released will. The transport equipment must, among other things, be sealed tightly in the event of an accident of the fuel assemblies. This applies in particular to fuel assemblies containing plutonium.

Zum Transport von Brennelementen, die infolge ihrer Eonstruktion stoßempfindlich sind, hat man nach der deutschen Offenlegungsschrift 1 816 856 einen Stützkörper vorgesehen, an dem die Brennelemente mit Bügeln fetgeklemmt sind. Der Stützkörper wird mit den Brennelementen in einem gasdichten Behälter eingeschlossen. Dafür ist ein recht beträchtlicher Aufwand erforderlich, weil der Behälter entsprechend groß sein muß und vor allen Dingen äußerezEEnwirkungen als erster ausgesetzt ist.For the transport of fuel assemblies, which are sensitive to shock due to their construction are, according to the German Offenlegungsschrift 1 816 856, a support body is used provided, on which the fuel assemblies are clamped with brackets. The support body is enclosed with the fuel elements in a gas-tight container. For that is quite a considerable effort is required because the container is correspondingly large must be and, above all, is the first to be exposed to external effects.

Ziel der Erfindung ist eine Transporteinrichtung, bei der die Umhüllung der Brennelemente mit einfacheren Mitteln,. aber zugleich sicherer gestaltet ist. Diese anscheinend einander widersprechende Forderung kann man erfindungsgemäß dadurch erfüllen, daß der Behälter eine den Abmessungen eines Brennelementes eng angepaßte Blechhülle ist, die nach der Aufnahme des Brennelementes dicht verschlossen, insbes. zugeschweißt und zusammen mit diesem am Stützkörper (3) festgeklemmt ist0 Die das Brennelement eng umschließende Blechhülle erfordert nur einen geringen Materialaufwand0 Sie ergibt deswegen auch keine wesentliche Steigerung des Transportgewichts. Dies ist besonders für den Lufttransport wesentlich. Außerdem kann eine solche Blechhülle bei Bedarf verwendet werden, ohne daß die bisher üblichen Stützkörper mit Bügeln zum Pestklemmen der Brennelemente geändert werden müssen. Zugleich ist die Blechhülle ebenso wie das Brennelement selbst durch den Stützkörper geschützt. Dadurch wird die Sicherheit ganz erheblich gesteigert. Die Blechhülle kann außerdem aus verformbarem Material hergestellt werden, so daß bei Unfällen durch Nachgeben ein Reißen der Umhüllung vermieden wird. Die BlechhUlle paßt sich für diesen Fall Verformungen des Brennelementes undXoder des Stützkörpers an, so daß sie nicht perforiert wird.The aim of the invention is a transport device in which the envelope the fuel assemblies with simpler means. but is also designed to be safer. According to the invention, this apparently contradicting requirement can thereby be met meet that the container is closely matched to the dimensions of a fuel assembly Sheet metal shell is tightly closed after receiving the fuel assembly, esp. is welded shut and clamped together with it on the support body (3) The sheet metal shell that tightly encloses the fuel element requires only a small amount of material Therefore it also results no significant increase in transport weight. This is particularly important for air transport. In addition, such a sheet metal shell can be used if necessary without the hitherto customary support body with brackets must be changed to plague the fuel assemblies. At the same time is the sheet metal shell as well as the fuel assembly itself protected by the support body. This will the security increased considerably. The sheet metal shell can also be made of deformable Material are made so that in the event of an accident, the yielding will cause the Wrapping is avoided. The sheet metal shell adapts to deformations in this case of the fuel assembly and X or the support body so that it is not perforated.

Die Blechhülle kann, wenn nötig, aus neutronenabsorbierendem Material hergestellt werden, wodurch kritische Ansamzlungen, z.B. bei Transportunfällen, auch im ungünstigsten Fall nicht auftreten können. Zu diesem Zweck kann die Hülle selbst aus solchem Material, z.B. aus borhaltigem Stahl, hergestellt sein. Sie kann aber auch einen entsprechenden Belag innen oder außen aufyweisen.If necessary, the sheet metal shell can be made of a neutron-absorbing material produced, whereby critical accumulations, e.g. in transport accidents, can not occur even in the worst case. For this purpose, the shell even be made from such a material, e.g. from boron-containing steel. she can but also have a corresponding covering inside or outside.

Es ist günstig, wenn die Blechhülle einen unter der Wirkung der Klemikräfte verformbaren Mantel aufweist. Die Blechhülle braucht dann also nicht die Klemmkräfte aufzunehmen, sondern sie umgibt das Brennelement lediglich wie eine zähe Membran, die nur den gasdichten Abschluß bewirkt. Zweckmäßigerweise wählt man hierfür Blechstärken von etwa 1 mm oder weniger.It is advantageous if the sheet metal shell is under the action of the clamping forces Has deformable jacket. The sheet metal shell then does not need the clamping forces it just surrounds the fuel assembly like a tough membrane, which only causes the gas-tight seal. It is expedient to choose sheet thicknesses for this of about 1 mm or less.

Diese ergeben bei üblichen Brennelementquerschnitten von etwa 200 mm die gewünschte Verformbarkeit.With conventional fuel element cross-sections, these result in approximately 200 mm the desired deformability.

PUr Elemente mit qEdratischem Querschnitt kann der Mantel aus zwei an den Längskanten miteinander verschweißten, im Querschnitt rechtwinkligen Blechen bestehen. Auf diese Weise läßt er sich besonders einfach herstellen. Die Sohweißkanten können bei Stützkörpern üblicher Bauart in Winkel ragen, wo sie den Transport und das Festspannen der Brennelemente nicht behindern.For elements with a square cross-section, the jacket can consist of two Sheets with a right-angled cross-section welded together at the long edges exist. In this way it is particularly easy to manufacture. The white edges can protrude into an angle with support bodies of the usual design, where they transport and do not hinder the clamping of the fuel assemblies.

Es empfiehlt sich, in den Mantel einen-steifen Deckel einzuschweißen. Auf diese Weise kann man die von der Blechhülle umgebenen Brennelemente in ihrer Längsrichtung festlegen. Des weiteren kann der Deckel eine Befestigungsmöglichkeit aufweisen. Hiermit sind Bohrungen oder Ösen gemeint, die den Angriff von Transportmitteln, z.B. von Seilen eines Hebezeuges, gestatten.It is advisable to weld a stiff lid into the jacket. In this way you can the fuel elements surrounded by the sheet metal cladding in their Determine the longitudinal direction. Furthermore, the cover can be an attachment option exhibit. This refers to holes or eyelets that can be attacked by means of transport, e.g. from ropes of a hoist.

Für die Blechhülle sind besonders zähe Werkstoffe gut geeignet, die sich ohne Reißen weitgehend verformen lassen. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Blechhülle aus temperaturfestem Metall, z.B. aus Titan oder aus Chrom-Nickel-Stahl, besteht.For the sheet metal shell, particularly tough materials are well suited that can be largely deformed without tearing. In addition, it is advantageous if the sheet metal shell is made of temperature-resistant metal, e.g. made of titanium or chrome-nickel steel, consists.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand'der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.For a more detailed explanation of the invention, reference is made to the enclosed Drawing an embodiment described.

In Fig. 1 ist in einem Längsschnitt ein strichpunktiert angedeutetes Brennelement 1 zu sehen, das nach der Erfindung von einer Blechhülle 2 umgeben wird und zusammen mit dieser auf einem ebenfalls strichpunktiert gezeichneten Stützkörper 3 festgeklemmt ist.In Fig. 1, a dash-dotted line is indicated in a longitudinal section To see fuel assembly 1, which is surrounded by a sheet metal shell 2 according to the invention and together with this on a support body also shown in dash-dotted lines 3 is clamped.

Das Brennelement 1 hat, wie Fig. 2 in einer zur Schnittebene der Fig. l senkrechten Teilansicht zeigt, einen quadratischen Querschnitt mit 200 mm Kantenlänge. ueber diesen Querschnitt ist eine große Zahl von Brennstäben mit einem Durchmesser von etwa 10 mm gleichmäßig verteilt. Die Länge des Brennelementes beträgt jedoch mehr als 3 m. Aus dieser großonSchlankheit ergibt sich eine hohe mechanische Empfindlichkeit.The fuel assembly 1 has, as in FIG. l shows a vertical partial view, a square cross-section with an edge length of 200 mm. Over this cross-section is a large number of fuel rods with a diameter of about 10 mm evenly distributed. However, the length of the fuel assembly is more than 3 m. This large slenderness results in a high mechanical sensitivity.

Die Blechhülle 2 umgibt das Brennelement 1 so eng, daß die zum Befestigen des Brennelementes vorgesehenen Bügel 5 des Stützkörpers 3 über die Hülle 2 auf das Brennelement 1 einwirken. Der im Querschnitt quadratische Mantel 6 der Blechhülle 1 verformt sich dabei. Er ist zu diesem Zweck aus zwei rechtwinkligen Teilen 7 und 8 aus 1 mm dicken Chrom-Nickel- Stahl zusammengesetzt, die bei 9 und 10 an Längskanten miteinander verschweißt sind. Der Chrom-Nickel-Stahl behält auch bei hohen Temperaturen seine Festigkeit, vor allem seine Zähigkeit. Er kann unter Umständen noch mit Bor legiert oder mit borhaltigen Stoffen oder anderen Absorbermaterialien bekleidet werden, um eine hohe Neutronenabsorption zu erhalten.The sheet metal shell 2 surrounds the fuel assembly 1 so closely that the for fastening of the fuel assembly provided bracket 5 of the support body 3 over the shell 2 the fuel assembly 1 act. The shell 6 of the sheet metal shell, which is square in cross section 1 deforms in the process. For this purpose it is made up of two right-angled parts 7 and 8 made of 1 mm thick chrome-nickel Steel composed at 9 and 10 are welded to one another at longitudinal edges. The chrome-nickel steel retains its strength, especially its toughness, even at high temperatures. He can possibly also alloyed with boron or with substances containing boron or other absorber materials be clothed in order to obtain a high neutron absorption.

Außerdem können Sicken die Weichheit der Büchsenwände vergrößern.In addition, beads can increase the softness of the can walls.

Die Stirnseiten des Blechmantels 6 sind mit formstabilen Deckeln dicht verschlossen. Der eine Deckel 11 besteht aus einem Blechboden 12 mit Versteifungen 13. Sein hochgezogener Rand 14 ist bei 15 mit dem Mantel 6 dicht verschweißt. An den Versteifungen können Ösen zum Transportieren der Blechhülle 2 mit dem Brennelement angebracht sein. Dort kann ferner ein Flansch 25 angreifen, der das Brennelement in Längsrichtung festlegt und mit Schrauben 26 am Stützkörper 3 befestigt ist. Die Schweißung 15 läßt sich z.B. durch Schleifen oder Schneiden leicht öffnen, so daß die Blechhülle nach der Erfindung wiederholt verwendet werden kann. Zu diesem Zweck wird der Überstand 19 der Schweißnaht 15 über den Versteifungen 13 genügend groß gewählt. Er beträgt beim Ausfuhrungebeispiel, das eine erst einmal verschweißte Blechhülle 2 zeigt, etwa 1/3 der Höhe des Randes 14.The end faces of the sheet metal jacket 6 are tight with dimensionally stable lids locked. One cover 11 consists of a sheet metal base 12 with stiffeners 13. Its raised edge 14 is welded tightly to the jacket 6 at 15. At the stiffeners can eyelets for transporting the sheet metal shell 2 with the fuel assembly to be appropriate. A flange 25 can also act there, which the fuel assembly fixed in the longitudinal direction and fastened to the support body 3 with screws 26. the Weld 15 can be easily opened, e.g. by grinding or cutting, so that the sheet metal shell according to the invention can be used repeatedly. To this end the protrusion 19 of the weld 15 over the stiffeners 13 is sufficiently large chosen. In the exemplary embodiment, it is the one that has been welded once Sheet metal shell 2 shows about 1/3 the height of the edge 14.

Der zweite Deckel 16, der eigentliche Boden, ist eine ebene Blechplatte 17, die am Umfang aus schweißtechnischen Gründen eine Nut 18 aufweist. Dadurch entsteht ein umlaufender Steg 20, der bei 21 mit dem Blechmantel 6 verschweißt werden kann.The second cover 16, the actual bottom, is a flat sheet metal plate 17, which has a groove 18 on the circumference for welding reasons. This creates a circumferential web 20 which can be welded to the sheet metal jacket 6 at 21.

Statt der beim Ausführungsbeispiel beschriebenen Schweißung kann man zum Verschließen der Blechhülle auch Klebverbindungen, Falzverbindungen oder ähnliches verwenden. Unter Umständen läßt sich eine ausreichende Dichtigkeit auch mit lösbaren Deckeln erhalten, die z.B. mit einem Spannband festgeklemmt sind.Instead of the welding described in the exemplary embodiment, one can to close the sheet metal shell also adhesive connections, folded connections or the like use. Under certain circumstances, a sufficient tightness can also be achieved with detachable Obtain lids that are clamped in place with a strap, for example.

9 Patentansprüche 2 Figuren9 claims 2 figures

Claims

Patent claims (1.r transport device for especially plutonium-containing Fuel elements of nuclear reactors with a support body on which the fuel elements are clamped with brackets, and with a seal enclosing the fuel assemblies Container, characterized in that the container has the dimensions of a fuel assembly (1) adapted sheet metal shell (2), which is tight after receiving the fuel assembly (1) closed, especially welded shut and clamped together with this on the support body (3) is.

?. Transport device according to claim 1, characterized by a so great ductility of the sheet metal shell (2-) that its greatest, in a transport accident conceivable deformations without leaks (sheet metal or weld seam cracks) arise.

3. Transport device according to claim 1 or 2, characterized in that that the sheet metal shell (2) is made of temperature-resistant metal, e.g. made of titanium or chrome-nickel steel, consists.

4. Transport device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the sheet metal shell (2) comprises neutron-absorbing material.

5. Transport device according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the sheet metal shell (2) easily under the action of the clamping forces having deformable jacket (6).

6. Transport device according to claim 5 for fuel assemblies with a square Cross-section, characterized in that the jacket (6) consists of two on the longitudinal edges (9,10) consists of sheets (7,8) welded to one another and having a right-angled cross-section, with an angle unit for increasing.

The flexibility can be implemented with beads.

7. Transport device according to claim 5 or 6, characterized in that that a rigid cover (11) and a rigid base (16) are welded into the jacket (6) is.

8. Transport device according to claim 7, characterized in that the cover (11) has a fastening option.

9. Transport device according to claim 7 or 8, characterized in that that a protrusion (19) of the weld seam (15) over cover stiffeners (13) a repeated Opening and closing of the seam (15) permitted.