DE2817193A1

DE2817193A1 - Abschirmbehaelter fuer den transport und die lagerung bestrahlter brennelemente

Info

Publication number: DE2817193A1
Application number: DE19782817193
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl Ing Dr Christ; Hartmut Dipl Phys Kroll
Original assignee: Transnuklear GmbH
Current assignee: Transnuklear GmbH
Priority date: 1978-04-20
Filing date: 1978-04-20
Publication date: 1979-10-31

Description

Abschirmbehälter für den Transport und die Lagerung bestrahlter
Brennelemente.
Die Erfindung betrifft Abschirmbehälter für den Transport und/ oder die Lagerung bestrahlter Brennelemente, wobei das Gehäuse der Behälter aus einem Innenmantel und einem Aussenmantel mit dazwischen angeordneterStrahlenabschirmungsschicht besteht.
Zum Transport und zur Lagerung bestrahlter bzw. abgebrannter Brennelemente aus Kernreaktoren benötigt man Behälter, die die Radioaktivität des Gutes sicher zurückhalten. Die Konstruktion dieser Behälter unterliegt daher strengen Vorschriften, vor allein was die Unzer=törarkeit des Behälters bei Unfällen und den Schutz der Umwelt vor radioaktiven Strahlen hetrifft.
Die Behälter zum Transport und zur Lagerung bestrahlter Bren}lelemente miissen daher stabil und robust gebaut sein und müssen einen Schutz vor radioaktiven Strahlen bieten. Dabei ist jedoch das Material zur radioaktiven Abschirmung so zu wählen, dass das Gewicht der Abschirmung, das den grössten Teil des Gewichts des Transportbehälters ausmacht, aus wirtschaftlichen Gründen möglichst klein gehalten wird. Ausserdem ist darauf zu achten. dass die Zerfaliswärme der transportierten bzw. gelagerten Brennelemente sicher nach aussen abgeleitet werden kann.
Die Abschirmung der Behälter muss die gesamte biologisch wirksame Strahlung zurückhalten, was vorzugsweise mittels einer Umhiillung aus Uran, Blei oder Stahl geschieht, die vor allem die Gammastrahlung absorbiert. Diese Abschirmung hat ausserdem den Normteil, dass sie eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt und daher die Zerfallswärme der Brennelemente aus dem Innenraum an die Behälteroberfläche gut abführen kann.
Die Brennelemente in den neueren Reaktoren unterliegen einem höheren Abbrand und wirken daher nach ihrer Entfernung aus dem Reaktor auch als Neutronenquelle hoher Intensität. Bei der Herstellung von Ummantelungen für Transportbehälter kann deshalb die Neutronenstrahlung nicht mehr vernachlässigt werden. Eine grössere Dicke der bekannten Gamma-Abschirmmaterialien, die auch die Neutronenstrahlung wesentlich reduzieren mrde, hat eine erhebliche Vergrösserung des Behälters und ein erhöhtes Gewicht zur Folge, was aus wirtschaftlichen Gründen nicht wünschenswert ist.
Es ist daher schon vorgeschlagen worden, wasserstoffhaltige Materialien oder Wasser zur Abschirmung gegen Neutronenstrahlen mit dichten Materialien zur Abschirmung gegen Gammastrahlen bei solchen Behältern zu kombinieren. Es ergeben sich jedoch hohe Fertigungskosten filr die entsprechenden Transportbehälter und ausserdem sind diese immer noch sehr voluminös.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abschirmbehälter zum Transport und/oder die Lageiiing bestrahlter Brennelemente zu finden, der sowohl Gamma- als auch Neutronenstrahlen wirkungsvoll zurückhält, relativ leicht und kompakt gebaut ist, die Zerfallswärme gut abführt und billig herzustellen ist.
Diese Aufgabe rde dadurch gelöst, dass man einen Abschirmbehälter verwendet, dessen Gehäuse aus einem Innenmantel und einem Aussenmantel mit dazwischen angeordneter Strahlungsabschirmungs schicht aufgebaut ist, wobei erfindungsgemä.ss die Strahlungsab schirmungsschicht aus Schwerbeton besteht und im wesentlichen radial angeordnete, gut wärmeleitende Stege aus Metall enthält, die den Innenmantel und den Aussenmantel wärmeleitend miteinander verbinden.
Besonderes vorteilhaft ist es, wenn zumindest teilweise die Armierung der Betonschicht als wärmeleitende Verbindung zwischen Innen- und Aussenmantel des Gehäuses dient.
Die erfindungsgemässe Verwendung von Schwerbeton als Abscirmmaterial bei Transport- und Lagerbehältcrn für bestrahlte Brennelemente hat den Vorteil, dass diese kompakt und. mit relativ geringem Gewicht gebaut werden können, da Schwerbeton gleichzeitig gegen Gamma- und Neutronenstrahlen abschirmt. Der Nachteil der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Schwerbetons wird ausgeglichen durch die Verwendung wärmeleitfähiger Stege aus beispielsweise Stahl, Kupfer, Aluminium oder Zink, die radial in der Betonab-Abschirmung angeordnet und zur Vermeidung einer Schwächung der Abschirmung vorzugsweise leicht gekrümmt sind.
Die Abbildungen I und II zeigen schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Transportbehälters in Längs und Querschnitt.
Der Behälter ist aufgebaut aus einem Innenmantel (1) aus Stahl, vorzugsweise aus Edelstahl, und einem Aussenmantel (2), ebenfalls aus Stahl. Dazwischen befindet sich die Strahienabschirmungsschicht (3) aus armiertem Schwerbeton, in der Stege (4) aus gut rärmeleitendem Metall eingebettet sind. Diese Stege (4) verbinden den Innen- (1) mit dem Aussenmantel (2) und leiten die Zcrfallswärme der Brennelemente aus dem Innern des Bellälters ab, auf dessen Oberfläche sich zusätzlich Kühlrippen (5) befinden können. Verschlossen wird der Behälter mit einem Deckel (6), der einen analogen Aufbau zeigt.
Die Stege (4) sind im wesentlichen radial angeordnet und zur Vermeidung einer Schwächung der Abschirmungswirkung der Schwerbetonschicht (3) leicht gekrümmt. Im Falle von Stegmaterialien geringerer Dichte als der verwendete Beton wird dadurch eine Schwächung der Abschirmwirkung der Betonschicht (3) reduziert.
Bei Stegmaterialien höherer Dichte tragen die Stege zur Erhöhung der Abschirmwirkung bei.
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Claims

Abschirmbehälter für den Transport und die Lagerung bestrahlter Brennelemente.

PATENTANSPRÜCHE W Abschirmbehälter für den Transport und/oder die Lagerung bestrahlter Breimelemente, dessen Gehäuse aus einem limenmantel und einem Aussenmantel mit dazwischen angeordneter Strahlenabschirmungsschicht aufgebaut ist, dadurch eekelmzeichnet, dass die Strahlungsabschirmungsschicht (3) aus Schwerbeton besteht und im wesentlichen radial angeordnete, gut wärmeleitende Stege (4) aus Metall enthält, die den Innenmantel (1) und den Aussenmantel (2) wärme leitend miteinander verbinden.
2. Abschirmbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die radial angeordneten Stege (4) leicht gekrüulmt sind.
3. Abschirmbehälter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung der Betonsobicht (3) zumindest teilwise der Wärmeableitung dient.