DE2821780A1

DE2821780A1 - Transport- und lagereinrichtung fuer radioaktive stoffe

Info

Publication number: DE2821780A1
Application number: DE19782821780
Authority: DE
Inventors: Miroslav Dipl Ing Lovincic
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-05-18
Filing date: 1978-05-18
Publication date: 1979-11-22

Description

Transport- und Lagereinrichtung ftir
radioaktive Stoffe Die Erfindung betrifft eine Transport- und Lagereinrichtung für radioaktive Stoffe, insbesondere für abgebrnnnte Brennelemente von Leichtwasserreaktoren, mit einer als Strahlenschutz ausgebi)deten Wandung, die die Stoffe einschließt.
Die fUr den Transport abgebrannter Brennelemente bisher vorgesehenen Behälter werden nach dem Beladen dicht verschlossen, weil der Behälter zugleich die Aufgabe hat, radioaktive Zerfallsprodukte, wie Teilchen, Gase oder Dämpfe, zurUckzuhalten, die aus dem Stoff selbst oder einem Kühlmittel stammen können, das zur Wärmeabfuhr aus dem Behälter dient. Der gasdichte Abschluß erschwert aber die Wärmeabfuhr. Unter Umständen müssen aufwendige Kühlsysteme installiert werden.
Die Erfindung sucht eine neue Ausbildung, mit der die Kühlung vereinfacht und wartungsfreier erfolgen kann.
Zugleich soll der Aufbau der neuen Transporteinrichtung für verschiedene Lagerungsmöglichkeiten geeignet sein.
Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß die Wandung ein Gehäuse bildet, das an gegenüberliegenden Seiten Öffnungen für den Durchtritt eines Kühlmitteis aufweist, und daß in dem Gehäuse eine die Stoffe gasdicht umhUllende Kapsel angeordnet ist. Hier wird der gasdichte Einschluß also von einer zusätzlichen, vom Gehäuse unabhängigen Kapsel übernommen. Dies bedeutet einmal, daß das Gehäuse voli einem Kühlmittel unmittelbar durchspült werden kann. Besonders geeignet ist die Erfindung mithin für Luftkühlung. Der sich daraus ergebende einfache Aufbau gestattet zum anderen die Verwendung der genannten Transporteinrichtung aucfl zur Lagerung der radioaktiven Stoffe, und zwar entweder nur mit der Kapsel oder mit dem ganzen Gehäuse, wie später noch näher beschrieben wird.
Die Öffnungen können vorteilhaft an den Stirnseiten des Gehäuses angeordnet werden, so daß die Kapsel in Längsrichtung umspült wird. Dies ist wegen einer möglichen Schornsteinwirkung besonders günstig für einen Naturumlauf des Kühlmittels, in erster Linie also Luft.
In jedem Falle sollten die Öffnungen Schlitze sein, die schräg durch die Wand des Gehäuses verlaufen, damit kein freier Querschnitt für den unmittelbaren Durchtritt einer radioaktiven Strahlung gegeben ist.
Das Gehäuse kann nicht nur eine sondern auch mehrere Kapseln in vorzugsweise symmetrischer Anordnung enthalten. Dies gilt besonders für den Transport von Brennelementen für Siedewasserreaktoren, die bekanntlich einen relativ kleinen Querschnitt haben, falls von diesen jedes Brennelement mit einer sigenen Kapsel umschlossen ist Zwischen den Kapseln kann man Schottwände vorsehen, vorzugsweise solche aus abschirmedem Material.
Die Kapsel besteht vorteilhaft aus einem nahtlosen Stahlrohr, dicht an diesem angebrachten gewölbten Böden und Schutzhauben, die die Böden umgeben. Mit Schutzhauben wird erreicht, daß Verformungen, die etwa bei Stürzen vorkommen könnten, aufgenommen werden, ohne daß die Kapsel ihre Gasdichtigkeit durch Einreißen oder Verformungen verliert. Der eine der genannten Böden ist zweckmäßig als Deckel lösbar befestigt, um das wiederholte Beladen und Entladen der Kapsel zu ermöglichen.
Dabei kann die Etage des Deckels mit einer Di.chtmasse vergossen sein. Als Dichtmasse kommt je nach den auftretenden Temperaturen zum Beispiel Blei oder eine Legierung mit höherem oder niedrigerem Schmelzpunkt zur Anwendung.
Die Kapsel kann zur Umhüllung der radioaktiven Stoffe ganz oder teilweise mit pulverförmigem Material, wie Glasstaub gefüllt sein. Ferner kann man die Kapsel zum Beispiel zu 70 bis 80% mit Wasser füllen. Außerdem kann die Kapsel auf der Innenseite mit Graphit belegt werden, damit auch bei höheren Temperaturen das Kleben des radioaktiven Stoffes und gegebenenfalls des Pulvers an der Kapselwand verhindert wird.
Das Gehäuse kann aus einem gut abschirmenden Material, zum Beispiel Gußeisen oder Beton "massiv" hergestellt werden. Es kann aber auch aus mehreren Schichten bestehen und ebenfalls eine Füllung aufweisen, und zwar zwischen inneren und äußeren Wänden, von denen mindestens eine als formsteifes Konstruktionselement dient. Geeignete billige und abschirmende Füllmaterialien sind Pyrit oder Glaskorn.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnungen Ausführungsbeispiele beschrieben, bei denen als radioaktive Stoffe abgebrannte Brennelemente von Druckwasserreaktoren angenommen sind.
Dabei zeigen die Fig. 1 und 2 einen Längs- und einen Querschnitt durch eine Transport- und Lagereinrichtung nach der Erfindung, die Fig. 3 und 4 zeigen zwei Ausschnitte mit Einzelheiten der Gehäusewandung. Die Fig. 5 und 6 sind Längsschnitte durch zwei Kapseln.
Die Fig. 7 zeigt eine Einzelheit an dem lösbaren Boden einer Kapsel. Fig. 8 zeigt den Transport des Gehäuses auf einem Fahrzeug. In Fig. 9 ist schematisch dargestellt, wie die neue Transport- und Lagereinrichtung in verschiedener Weise verwendet werden kann.
In Fig. 1 ist zu sehen, daß als Gehäuse 1 ein im wesentlichen zylindrischer Körper 2 verwendet wird, der an einem Ende mit einer quadratischen Grundplatte 3 verschlossen ist. In einem Übergangsbereich 4 ist der Zylinder verstärkt. An der gegenüberliegenden Stirnseite sitzt ein zum Teil keglig zugespitzter Deckel 5.
Im Bereich 4 sind schlitzförmige Öffnungen 6 vorgesehen, wie die Fig. 2 deutlich zeigt. Entsprechende Öffnungen 7 sind an der gegenüberliegenden Stirnseite vorgesehen, wo der Deckel 5 in eine Kappe 8 ausläuft.
Der Deckel 5, der zum Beispiel mit Schrauben 10 befestigt werden kann, verschließt den Innenraum 11, in dem vier Kapseln 12 mit Brennelementen untergebracht werden können. Die einzelnen Kapseln 12 sind symmetrisch angeordnet. Sie können durch Zwischenwände (Schotten) 13 radiologisch voneinander getrennt werden.
Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist als "homogenes" Material für den Zylinder 2 mit Zwischenwänden und Grundplatte und für den Deckel 5 Gußeisen vorgesehen. Die äußeren Flächen des Gehäuses 1 tragen als Neutronenschutz eine Polyäthylenschicht.
Die Wände des Gehäuses 1 können nach der vergrößerten Darstellung der Fig. 3 aber auch eine innere Stahlwand 15 und eine äußere Stahlwand 16 umfassen. Dazwischen ist als Abschirmung eine Bleischicht 17 angeordnet.
Ferner tragen die äußeren Stahlwände 16 eine Polyäthylenschicht 18. Ein nicht dargestelltes Gitter in den Schlitz-Öffnungen 6, 7 und die Grundplatte 3 sind hier aus Stahl hergestellt.
Eine andere Auführungsform des Gehäuses 1 besitzt nach Fig. 4 eine innere Stahlwand 20 als tragendes Konstruktionselement, eine äußere Stahlwand 21,die ebenfalls mit einer Polyäthylenscbicht 22 versehen ist, und zwischen den Stahlwänden eine Füllung 23 mit Glaskorn bzw.
Glas staub, die zum Beispiel aus Flaschenabfall billig zu beschaffen wäre. Gitter in den Schlitz-Öffnungen 6, 7 und die Grundplatte 3 sind aus Stahl vorgesehen.
In Fig. 5 ist die Kapsel 12 für abgebrannte Brennelemente in abgedichtetem Zustand dargestellt und zwar als mit Glasstaub 24 gefüllte "trockene" Variante im Gegensatz zu einer in Fig. 6 dargestellten, mit Wasser gefüllten "nassen" Variante. Die beiden Wasserspiegel in Fig. 6 zeigen den Stand in kaltem und warmen Zustand an.
Die Kapseln 12, die die strichpunktiert angedeuteten Brennelemente 25 von Leichtwasserreaktoren einschließen sollen, umfassen in beiden Fällen ein nahtlos gezogenes Stahlrohr 26, das an einem Ende (unten) mit einem gewöl.bten Boden 27 dicht verschlossen (verschweißt) ist.
Der Boden 27 ist mit einer Haube 28 umgeben, die übersteht und damit eine Knautschzone gegen Beschädigung der Kapsel bei evtl. Stürzen bildet. Das Stahlrohr 26 trägt an seiner Innenseite eine Graphitschicht 29.
Am anderen Ende (oben) ist auf das Stahlrohr 26 ein Flansch 30 aufgeschweißt, mit dem ein innerer Deckel 31 und ein äußerer Deckel 32 verbunden werden kann. Die Verbindungsstelle ist in Fig. 7 in größerem Maßstab gezeichnet. Sie läßt erkennen, daß der innere Deckel 31 mit dem Außengewinde 34 in das Innengewinde 35 auf dem Flansch 30 geschraubt ist.
Die Fuge 36 zwischen dem Flansch 30 und dem Innendeckel 31 wird dann mit einer Vergußmasse 37 abgedichtet, zum Beispiel mit Blei vergossen, wobei ein Ring 38 mit dem aus der Fig. 7 ersichtlichen Winkelprofil als Hilfsform dient. Danach kann die Dichtungsstelle mit dem äußeren Deckel 31 abgedeckt und damit geschützt werden, der zum Beispiel mit seinem inneren Gewinde 40 auf ein Außengewinde am Flansch 30 aufgeschraubt ist. Als Schutz gegen evtl. Stürzen ist auf dieser Seite eine Haube 41 vorgesehen, die am Flanschteil 30 angreift.
Die Kapseln 12 können unbeschädigt geöffnet, entladen und wieder verwendet werden. Es ist lediglich die Vergußmasse 37 zu beseitigen.
Fig. 8 zeigt, daß das Gehäuse 1 beim Transport von abgebrannten Brennelementen auf einem strichpunktiert angedeuteten Fahrzeug 45 in schrägliegender Stellung so wenig Höhe und Breite beansprucht, daß das darüber strichpunktiert angedeutete, abgeschrägte Eisenzahnprofil 44 eingehalten werden kann. Durch die Pfeile 46 und 47 ist angedeutet, daß die gekapselten Brennelemente dabei durch Luft-Naturumlauf gekühlt werden können, wobei die Luft durch die Öffnungen 6 und 7 strömt und die in Fig. 8 nicht dargestellten Kapseln 12 umspült. Das Fahrzeug 45 kann im übrigen auch für den Straßentransport ausgebildet sein.
In Fig. 9 ist vereinfacht gezeichnet, daß die Brennelemente in der Position 48 in die Kapseln 12 eingeschlossen werden. Die Kapseln werden dann in das Gehäuse 1 eingeladen, so daß bei 49 ein radiologisch abgeschirmter Zustand erreicht wird. Schon in dieser bei 49 gezeigten Anordnung können die mit Kapseln 12 beladenen Gehäuse 1 in einem Kernkraftwerksgelände gelagert werden, bis der bei 50 angedeutete Abtransport möglich ist.
Nach dem Transport (Position 50) kann die weitere Behandlung der abgebrannten Brennelemente entweder wie bei 51 das Lagern der Kapseln 12 in einem mit Wasser 52 gefüllten Lagerbecken 53 umfassen, oder aber die bei 54 angedeutete stehende Zwischenlagerung im Gehäuse 1, ähnlich wie bei 49 im Kernkraftwerk. Die Zwischenlagerung ist in Freiluft oder unterirdisch möglich. Unter Umständen kann dabei auch noch die Wärme der Brennelemente genutzt werden, indem an die Öffnungen der Gehäuse 1 Leitungen für einen Wärmeträger angeschlossen werden.
Durch Linien 55 und 56 ist angedeutet, daß die Kapseln 12 und die Gehäuse 1 nach dem Ausladen der Brennelemente zum Kernkraftwerk zurückgeführt werden können, so daß sie für einen erneuten Transport abgebrannter Brennelemente zur Verfügung stehen.
11 Patentansprüche 9 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Transport- und Lagereinrichtung fUr radioaktive Stoffe, insbesondere abgebrannte Brennelemente von Leichtwasserreaktoren, mit einer als Strahlenschutz ausgebildeten Wandung, die die Stoffe, einschließt, d a d u r c h g e k e n n z t3 i c h n e t, dal3 d:ie Wandung ein Gehause (1) bildet, das an gegenüberliegenden Seiten Öffnungen (6, 7) für den Durchtritt eines Kühlmittels aufweist, und daß in dem Gehäuse (1) eine die Stoffe gasdicht umhüllende Kapsel (12) angeordnet ist.
2. Transport- und Lagereinrichtung nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n 6 t, daß die Offnungen (6, 7) an den Stirnseiten des Gehäuses (1) angeordnet sind und daß die Kapsel (12) in Längsrichtung von Luft im Naturumlauf umspült wird.
.3. Transport- und Lagereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gehäuse (1) meh@ere Kapseln (12) enthält, die durch Schottwände (13), vorzugsweise aus abschirmendem Ma-Material, voneinander getrennt sind.
4. Transport- und Lagereinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ii e t, daß die Öffnungen (6, 7) Schlitze sind, die schnig durch die Wand des Gehäuses (1) verlaufen.
5. Transport und Lagereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Kapsel (12) aus einem nahtlosen Stahlrohr(26), dicht an diesem angebrachten gewölbten Bö- den (27, 31) und Schutzhauben (28, 41) besteht, die die Böden umgeben.
6. Transport- und Lagereinrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h K e k e n n z e i c h n e t, daß der eine Boden (31) als Deckel lösbar befestigt ist.
7. Transport- und Lagereinrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Fuge (36) des Deckels (31) mit einer Dichtungsmasse (37) vergossen ist.
8. Transport- und Lagereinrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kapsel (12) eine Füllung (24) mit pulverförmigem Material aufweist.
9. Transport- und Lagereinrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kapsel (12) zii 70 bis 80% mit Wasser gefüllt ist.
10. Transport- und Lagereinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß die Kapsel auf der Innenseite mit Graphit (29) belegt ist.
11. Transport- und Lagereinrichtung nach einem der AnsprUche 1 bis 10, i a durch g e k e n n z e i c h -n e t, daß das Gehäuse (1) eine pulverförmige Füllung (23) aufweist, die Pyrit oder Glaskorn umfaßt.