DE2528325A1

DE2528325A1 - Transportvorrichtung fuer brennelemente mit hoher restleistung

Info

Publication number: DE2528325A1
Application number: DE19752528325
Authority: DE
Inventors: Giuliano Dr Ing Grassi
Original assignee: Agip Nucleare SpA
Current assignee: Agip Nucleare SpA
Priority date: 1974-06-25
Filing date: 1975-06-25
Publication date: 1976-01-15
Also published as: FR2276664A1; FR2276664B1; IT1015376B

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. P. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - DipL-1119. F. K.lingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWmLTH

TELEFON: SAMMEL-NR. 22 53 41

TELEX 529979 TELEGRAMME: ZUMPAT

POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139-809. BLZ 70010Q 8O

BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER KTO.-NR. 397997. BLZ 7OO 306 OO

3/Li Case 749

8 MÜNCHEN 2,

BRÄUHAUSSTRASSE 4

AGIP NUCLEARE S.p.A., Rom / Italien

Transportvorrichtung für Brennelemente mit hoher

Restleistung

Die Erfindung betrifft eine Transportvorrichtung für Brennelemente mit hoher Restleistung.

Bekanntlich ergeben sich bei der Entnahme von bestrahlten Brennelementen aus dem Kern von schnellen Kernreaktoren oder Leistungsreaktoren sowie beim Transport der bestrahlten Brennelemente und der Aufbereitungsanlagen aus Sicherheitsgründen große Schwierigkeiten und Beschränkungen.

Das ist im wesentlichen eine Folge von Beschränkungen thermischer Natur, das heißt eine Folge der Schwierigkeit, die Restleistung der Brennelemente an die äußere Umgebung abzugeben.

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Es ist bekannt, daß derartige Beschränkungen sich negativ auf die Ökonomie des Ausnutzungszyklus eines Brennstoffes, wie beispielsweise Plutonium, auswirkt, da Plutonium vor einem Wiedereinbringen in den^rklus lange gelagert werden muß.

Bei den Prototypen der schnellen Reaktoren ist eine Lagerung der abgebrannten Brennelemente in einem Randbereich im Inneren des Reaktors für etwa 9 Monate vorgesehen, bevor die Brennelemente aus dem Reaktor zu einem außen liegenden Lagerplatz transportiert werden dürfen, wo sie etwa 1 bis 3 Monate bleiben, bevor sie zur Wiederaufbereitungsanlage transportiert werden.

Bei den bekannten Behältern,beispielsweise bei denen, die beim französischen Reaktor SUPER PHOENIX zum Transport der Brennelemente vom Reaktor zu einem außen gelegenen Lagerplatz verwandt werden, ist versucht worden, eine Gleichverteilung der Temperatur im Behälter mit Hilfe der natürlichen Konvexion im Innern zu erhalten. Um die Höhe der Temperatur zu begrenzen, wurde mit bestimmten Oberflächenbehandlungen der Wärmestrahlungskoeffizient der Außenwand des Behälters erhöht.

Diese Behandlungen geben jedoch keine ausreichenden Garantien bezüglich ihrer Dauerhaftigkeit und ihrer Wirksamkeit, da bei der Entnahme der Behälter aus der Natriummasse Teile des Natriums an den-Wänden haften bleiben und Natrium bekannterweise einen geringen Wärmestrahlungskoeffizienten aufweist.

Was die Gleichverteilung der Temperatur anbetrifft, so ist es klar, daß unterhalb des Spaltbereiches die natürliche Natriumkonvexion beginnen kann, und daß daher im Natrium eine Schichtung mit einem hohen Temperaturgradienten auftritt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Transportvorrichtung für Brennelemente zu lie-

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fern, bei der die oben genannten Nachteile beseitigt sind, so daß es möglich wird, die abgebrannten Elemente unmittelbar aus dem Reaktor zu laden.

Außerdem soll die Zeitspanne verkürzt werden, während der die abgebrannten Brennelemente außerhalb des Reaktors gelagert werden müssen.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigen sich am Beispiel des kommerziellen, schnellen 1200 MW-Reaktors SUPER PHONEIX. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann bei diesem Reaktor die 9 Monate lange Auslagerung von 1700 kg Plutonium eingespart werden und daneben natürlich die zur Erstladung des Kernreaktors erforderliche Plutoniummenge herabgesetzt werden. Daraus ergibt sich, daß der Rückführungszyklus des Plutoniums bei weitem kürzer wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat für drei Belange besondere Bedeutung, die vom Standpunkt der Thermodynamik besonders problematisch sind:

1) Transport der abgebrannten BrennelemeniB vom Reaktor zum Auslagerungsbehälter (Fig. 1).

2) Trockenlagerung der abgebrannten Brennelemente oder der radioaktiven Abfälle (Fig. 3)

3) Transport der Brennelemente zur ¥iederaufbereitungsanlage (Fig. 4).

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Transportbehälters im Querschnitt während des Transportes eines Brennelementes vom Inneren des Reaktors zu einem außen liegenden Lagerplatz.

Fig. 2 zeigt eine mehr ins Einzelne gehende Teilansicht des

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in Fig. 1-dargestellten Behälters.

Fig. 3 zeigt den in Fig. 1 und 2 dargestellten Behälter beim Trockenlagern der abgebrannten Brennelemente.

Fig. 4 zeigt einen Transportbehälter für bestrahlte Brennelemente.

Fig. 1 zeigt ein abgebranntes Brennelement 12, das in einem Behälter 1 aufgenommen ist, der bis zur Höhe 8 mit Natrium gefüllt und mit Wärmeübertragungsrohren 11 versehen ist, die an einer vom Standpunkt der Übertragung der Restleistung günstigeren Stelle zu finden sind, da das untere Ende des Spaltbereiches 10 sich unmittelbar über dem Natriumpegel des Rekatorskerns 3 befindet. D.h., daß sich die Wärmeübertragungsrohre im Inneren eines Führungsrohres 2 in einer Argonatmosphäre 4 befinden. Der Behälter wird mit seinem oberen Teil in den biologischen Schild 6 über der Abdeckung des Reaktorkerns 5 eingesetzt.

Der Behälter wird mit Hilfe eines geeigneten Kabels, einer Kette oder eines Bandes durch die Druckkammer bzw. das Ventil 9 herausgezogen.

Die Restleistung des abgebrannten Brennelementes kann mit Hilfe der Kühlschlange 7 nach außen abgegeben werden.

Fig. 2 zeigt eine mehr ins Einzelne gehende, teilweise schematische Darstellung des in Fig. 1 dargestellten Behälters. In dieser Figur ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behälters 1 mit dem abgebrannten Brennelement 12 dargestellt.

Das besondere Kennzeichen des Behälters 1 besteht darin, daß Wärmeübertragungsrohre 11 vorgesehen sind, die eine Gleichverteilung der Temperatur über die gesamte Oberfläche des Behälters 1 und somit eine äußerst wirkungsvolle Wärmeabgabe durch Wärmestrahlung ermöglichen.

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Der mit flüssigem Metall 8 vollständig gefüllte Behälter ermöglicht eine leichte Übertragung der Restleistung eines Brennstabbündels 10 an die Umgebung.

Die mit 11 bezeichneten Wärmeübertragungsrohre sind den Erzeugenden der Innenwand entsprechend angeordnet, so daß eine isotherme Übertragung der Restleistung des bestrahlten Brennelementes möglich ist, indem auf diese Weise die Temperatur in der Mitte des Stabbündels begrenzt wird und ermöglicht wird, daß die gesamte Außenfläche des Transportbehälters isotherm an der Wärmeabgabe nach außen teilnimmt.

In Fig. 3 ist der bereits anhand von Fig. 2 beschriebene Behälter 1 dargestellt, der mit Wärmeübertragungsrohren 11 ausgerüstet ist, die bis zum Pegel 8 mit Natrium gefüllt sind. Der Behälter ist in der Lage dargestellt, in der er sich während der Trockenlagerung der abgebrannten Brennelemente 12 befindet. Hier warten die Brennelemente auf ihren Abtransport zur Wiederaufbereitungsanlage .

Die Behälter sind in geeigneten, im biologischen Schild 13 ausgebildeten Hohlräumen aufgenommen, die mit geeigneten Kühlschlangen 14 und mit einer Einrichtung versehen sind, ein Kühlgas 15 zu verwenden.

In Fig. 4 ist ein Transportbehälter für bestrahlte Brennelemente dargestellt.

Ein analoger, mit Wärmeübertragungsrohren 11 versehener Behälter 1, der bis zum Pegel 8 mit Natrium gefüllt ist und das abgebrannte Brennelement 12 enthält, ist im Inneren eines Außenbehälters aufgenommen, der einen biogolischen Schild 16 mit geeigneten Wärmeübertragungsrohren 19 und geeigneten Kanälen als Einlaß 17 und Auslaß 18 für die Kühlluft liefert.

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Claims

Patentansprüche

1.) Transportvorrichtung für Brennelemente mit hoher Rest·»- leistung, gekennzeichnet durch einen Behälter, der mit geeigneten Wärmeübertragungsrohren ausgerüstet ist, die für eine Gleichverteilung der Temperatur an der Oberfläche des Behälters sorgen,' indem die Temperatur in der Mitte des Spaltbereiches herabgesetzt und" somit ' die Abgabe der Restleistung des bestrahlten Elementes an die äußere Umgebung erleichtert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter, in dem das bestrahlte Brennelement (12) aufgenommen wird, bis zu einem bestimmten Pegel (8) mit Natrium gefüllt und mit Wärmeübertragungsrohren (11) ausgerüstet ist, die den Erzeugenden der Innenwand entsprechend angeordnet sind, wodurch der Behälter die Übertragung der Restleistung eines Brennstabbündels (10) an die Umgebung erleichtert.

3. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 als Aufnahmevorrichtung zum Lagern von bestrahlten Brennelementen oder radioaktiven Abfällen.

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