DE2260093A1 - Dichtung fuer transportbehaelter von radioaktiven materialien - Google Patents

Dichtung fuer transportbehaelter von radioaktiven materialien

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DE2260093A1
DE2260093A1 DE19722260093 DE2260093A DE2260093A1 DE 2260093 A1 DE2260093 A1 DE 2260093A1 DE 19722260093 DE19722260093 DE 19722260093 DE 2260093 A DE2260093 A DE 2260093A DE 2260093 A1 DE2260093 A1 DE 2260093A1
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DE19722260093
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Christian Colhoun
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Nukem GmbH
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Nukem GmbH
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/06Details of, or accessories to, the containers
    • G21F5/12Closures for containers; Sealing arrangements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Closures For Containers (AREA)
  • Stackable Containers (AREA)

Description

  • Dichtung für TransEortbehälter von radioaktiven Materialien Die Erfindung betrifft eine neuartige Dichtung für Transport behälter von radioaktiven Materialien, welche auch bei hohen Temperaturen und unter mechanischer Beanspruchung eine zuverlässige Abdichtung des Behälters gewährleistet.
  • Bei dem Transport von radioaktiven Stoffen sind wegen der Gefahr für die Öffentlichkeit hohe Anforderungen an die Dichtheit der Transportbehälter zu stellen. Für den Transport radioaktiver Materialien werden deshalb spezielle Behälter verwendet, deren Spezifikationen in den HRegulations For The.Safe Transport Of Radioative Materials"' festgelegt sind.
  • Der Aufwand für solche Behälter richtet sich u. a. nach der Aktivität des zu transportlerenden Materials. Von bestimmten Aktivitätsgrenzen an sind sogenannte n Typ B n - Behälter erforderlich. Diese Typ-B-BehElter müssen u. a. nach einem Fall aus 9 Meter Höhe sowie nach einem Temperaturtest von 800°C und 30 Minuten Dauer noch eine Dichtheit in der Qrössenordnung von 1,10 Torr . 1 aufweisen.
  • sec.
  • Beson d ers das Testfeuer bedeutet, dass diese Behälter sehr aufwendig gebaut werden müssen, da die normalerweise verwendeten gummi-elastischen Dichtungen der Behälterverschldsse nur bis maximal 3000C beständig sind. Um diese Dichtungen gegen die Einwirkungen des Feuers zu schützen, werden die Behälter normalerweise isoliert. Diese Isolierungen führen nicht nur zu hohen Baukosten für die Behälter, sondern auch aufgrund des Gewichtes und des Raumbedarfs der Isolierungen zu höheren Transportkosten. Ausserdem verhindern sie nicht nur das Eindringen von Wärme in den Behälter, sondern sie behindern auch die Abfuhr der von radioaktiven Materialien erzeugten Wärme.
  • Dies führt zu einer Kapazitätsberenzung dieser Behälter.
  • Wenn ein Transport rit den bereits zur Verfügung stehenden Behältern nicht durchgeführt werden kann, ist ein neuer Transportbehälter von Grund auf neu zu konstruieren. Dieser Behältertyp muss sodann von den Genehmigungibehörden zugelassen worden. Dazu ist es erforderlich, der Genehmigungsbehörde nachzuweisen, dass der Behälter den geforderten Testbeanspruchungen (9 - m - Fall, 8000C-Feuer usw.) standhält.
  • Bs ist daher jedes Mal ein erheblicher Aufwand notwendig, um einen neuen Behältertyp zugelassen zu bekommen.
  • Für die heute gestellten hohen Anforderungen an die Dichtigkeit der Transportbehälter muss ein hoher Konstruktions- und Handhabungsaufwand getrieben werden. Das Ziel der Erfindung ist daher darin zu sehen, eine neuartige Dichtung zu schaffen, welche bei gleichzeitig geringen Herstellungskosten für die Behälter und einfacher Handhabung der Behälter auch extremen Anforderungen genügt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, eine Dichtung für Transportb.hälter von radioaktiven Materialien anzugeben, welche aus einen auf dem-Tran-portbehälter aufgebrachten Verschlussdeckel mit elastischen Dichtungselenenten zwischen Deckel und Behälter besteht und welche sowohl die Vorteile der gummielastischen Dichtungsuatertalien bei der nornalen Handhabung der Behälter aufweist, andererseits Jedoch auch bei hohen Temperaturen den Behälter zuverlässig abdichtet.
  • Das Kennzeichnende der Erfindung ist darin zu sehen, dass mindestens zwei nebeneinander und bzw. oder übereinander liegende Dichtungselemente aus Je einen gummielastischen Werkstoff und niedrigechmelzendem Metall zwischen Deckel und Behälterabechluss innerhalb von Nuten angeordnet sind.
  • Durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Dichtung ist es nicht rebr erforderlich, die Transportbehälter (abgesehen von Sonderfällen, wie z. B. Flüssigkeiten) aufwendig zu isolioren, was zU einer erheblichen Ersparnis bein Bau der Behälter sowie bei den Transportkosten bei gleichzeitiger optimaler Abdichtung führt.
  • Weiterhin können auf diese Weise Normbehälterteile entwickelt werden, die als Element von den Genehmigungsbehörden,geprüft und zugelassen werden, so dass aus diesen Teilen verschiedenartige Behälter zusammengesetzt werden können, ohne dass diese Behälter für sich noch von der Genehmigungsbehörde neu zugelassen, werden müssen. Dies ermöglicht es, im Bedarfsfall sehr schnell Behälter neuer, bisher nicht vorliegender Dimensionen zur Verfügung zu haben.
  • Die neuartige Dichtung bietet sich vor allen Dingen an zum Einsatz bei Behältern für unbestrahlte Kernbrennstoffe, z. B.
  • Plutonium und Uran 233 sowie flir radioaktive Isotope. Besonders der Transport plutonimhaltiger unbestrahlter Brennelemente wird mit einer Dichtung dieser Art wesentlich vereinfacht und verbilligt da im Prinzip ein massives Stahlrohr mit Flansch, ausgestattet mit der neuartigen Dichtung (vgl. Fig. 1) als Transportbehälter den Vorschriften genügen wird.
  • Das Prinzip der Dichtung besteht darin, dass die Dichtungsfunktionen auf die zwei verschiedenen parallel angebrachten Dichtelemente aufgeteilt werden. Neben der bereits bisher verwendeten gummi-elastischen Dichtung in Form eines O-Ringes in einer Nut wird zusätzlich eine Dichtung aus einem niedrigschmelzenden Metall angebracht (vgl. Figur 2). Die gummi-eastische Dichtung dichtet den Behälter ab im Temperaturbereich bis, ca. 300 C, also bei sämtlichen normalen Handhabungen des Behälters. Wird die Behälterdichtung im Falle eines Unfalles Temperaturen in der Grössenordnung von 250 C oder darüber ausgesetzt, so schmilzt die Metalldichtung und lötet den Behälter zu.
  • Schwierigkeiten könnte es während einer Wärmeeinwirkung bei Temperaturen oberhalb 300°C geben, da einerseits die gummielastische Dichtung bereits durch die Temperatureinwirkung zerstört worden ist, andererseits die Metalldichtung noch flüssig ist. Es ist denkbar, dass durch den im Innern des Behälters auftretenden Überdruck Gase durch das flüssige Metall hindurchgedrückt werden oder der Überdruck sogar das flüssige Metall wegdrücken könnte.
  • In einer vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung ist es möglich, dies zu verhindern, indem durch eine entsprechende Wahl der Materialien von Behälterflansch, Deckel und Schrauben mit verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten eine zusätzliche Anpressung der Dichtflächen erzeugt wird. Falls die Dichtung in radialer Anordnung ausgebildet wird (vgl. Fig. 3), ist dieser Effekt besonders einfach zu erreichen, wenn das Material des Deckels einen grösseren Wärmeausdehnungskoeffizienten hat als das Material des Behälters.
  • Das gute Benetzen der Gegenflächen beim FlÜssigwerden der niedrig schmelzenden Dichtung (Lot) kann eventuell durch Beimengen eines Flussmittels in das Lot gefördert werden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, das Lot nicht nur einseitig einzubringen, sondern sowohl am Behälterflansch als auch am Deckel zwei genau gegenüberliegende Nuten mit Lot zu füllen, die bei Erwärmung nur zusammenzufliessen brauchen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsforn der Erfindung sind die Kanten der das Lot enthaltenden Nuten leicht angeschrägt, so dass in der-Dichtfläche ein leicht konischer Spalt entsteht, in den das flüssige Metall aufgrund der Kapillarwirkung eindringt und somit ein einwandfreies Verlöten der metallischen Dichtflächenerfolgt (vgl. Fig. 4).
  • Als Material für die Metalldichtung hat sich neben den üblichen niedrig schmelzenden Loten insbesondere Blei als geeignet erwiesen.
  • Die Erfindung wird anhand von schematischen Zeichnungen gemäss den Fig. 1 bis 4 näher erläutert Fig. 1 stellt einen Transportbehälter im Lingsschnitt dar, in welchem die axiale und radiale Anordnung der Dichtungselemente erkennbar sind.
  • Fig. 2 stellt einen Ausschnitt aus Fig. 1 dar, in welchem die axiale Anordnung der Dichtungselemente wiedergegeben ist.
  • Fig. 3 stellt einen Ausschnitt aus Fig. 1 dar, in welchem die radiale Anordnung der Dichtungselemente wiedergegeben ist.
  • Fig. 4 stellt einen Ausschnitt aus Fig. 2 dar, in welchem eine besondere Ausbildungsform eines Dichtungselementes aus leichtschmelzbarem Metall dargestellt ist.
  • Man erkennt in Fig. 1 einen Behälter 1 mit einem gelochten Flansch 11, in welchem ein gummielastischer Dichtungsring 14 und je ein aus leichtschmelzbarem Metall gefertigter Dichtungsring 13 bzw. 12 eingelassen sind. Auf dem Behälter 1 wird ein Verschluss 2 aufgesetzt, welcher mittels eines gelochten Flansches 21 befestigt wird. Am Verschluss 2 erkennt man einen gummielastischen Dichtungsring 24 und je einen Dichtungsring aus leichtschmelzbarem Metall 22 und 23, welche beim Zusammenfügen von Verschluss 2 mit Behälter 1 mit den Dichtungselementen 12 und 13 zur Deckung gelangen. Für die Figuren 2 bis 4, welche besondere Ausfilirungsformen der Dichtungselemente wiedergeben, gelten die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1.
  • Durch die erfindungsgemässe Dichtungsvorrichtung lässt sich der behördliche Zulassungsvorgang wesentlich vereinfachen, indem mit der beschriebenen Dichtung z. B. zylindrische Stahlbehälter jeder beliebigen Länge und jedes beliebigen Durchmessers ausgerüstet werden können, da die Flansche jeweils für Behälter desselben Durchmessers identisch sind. Bei den Behörden wäre ein entsprechender Behälter maximaler Abmessungen und maximaler Zuladung (Gewicht!) zuzulassen, wobei nachgewiesen werden könnte, dass z. B. bei Behältern mit dem gleichen Flansch, jedoch geringerer Länge, keine grösseren Beanspruchungen auftreten und diese somit von vornherein auch mit zugelassen werden können. Diese Prozedur liesse sich für eine Reihe von Flanschen verschiedenen Durchmessers durchführen, wobei evtl.
  • von einem grösseren Flansch auf die Dichtheit eines kleineren Flansches zu schliessen ist. Wenn somit die Zulassung für eine Reihe von Flanschen vorliegt, könnten Behälter nahezu jeder Dimension kurzfristig hergestellt werden, ohne dass erneut eine Zulassung bei den Behörden angestrebt werden muss.

Claims (5)

  1. Anspriiche
    1y Dichtung für Transportbehälter von gefährlichen Stoffen, insbesondere radioaktiven. Materialien, bestehend aus einem auf den Transportbehälter aufgebrachten Verschlussdeckel mit elastischen Dichtungselementen zwischen Verschlussdeckel und Behälter, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei nebeneinander und/oder übereinander liegende Dichtungselemente aus Je einem gummielastischen Werkstoff und niedrigschmelzenden Metall zwischen Deckel und Behälterabschluss innerhalb von Nuten angeordnet sind.
  2. 2) Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungselemente aus gummielastischem Werkstoff (14) und niedrigschmelzendem Metall (13/23) im Bereich eines dem Behälter (1) mit dem Verschluss (28 verbindenden Flansches (11/21) nebeneinander axial angeordnet sind.
  3. 3) Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungselemente aus gummielastischem Werkstoff (24) und niedrigschmelzendem Metall (12/22) radial zwischen Behälter -abschluss (1) und Deckel,(2) angeordnet sind.
  4. 4) Dichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungselemente aus niedrigschmelzendem Werkstoff einen Gehalt an Flussmitteln aufweisen.
  5. 5) Dichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanten der das Lot aus niedrigschmelzendem Werkstoff enthaltenden Nuten (13/23) derartig angeschrägt sind, dass ein konischer Spalt (131/231) zur Aufnahme und kapillaren Überleitung des Lotes in die Behälter- und Deckeldichtflächen entsteht.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2839423A1 (de) * 1978-09-11 1980-03-20 Kraftwerk Union Ag Brennelement-transportbehaelter mit einem loesbaren deckel
FR2478862A1 (fr) * 1980-03-19 1981-09-25 Nuklear Service Gmbh Gns Ensemble de composants pour le transport et le stockage, sous blindage de substances radioactives
EP0403746A1 (de) * 1989-06-19 1990-12-27 Westinghouse Electric Corporation Transportvorrichtung für eine Heizungseinheit

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