DE2938618A1 - Verfahren und vorrichtung zur lagerung bestrahlter kernbrennelemente - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur lagerung bestrahlter kernbrennelemente

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DE2938618A1
DE2938618A1 DE19792938618 DE2938618A DE2938618A1 DE 2938618 A1 DE2938618 A1 DE 2938618A1 DE 19792938618 DE19792938618 DE 19792938618 DE 2938618 A DE2938618 A DE 2938618A DE 2938618 A1 DE2938618 A1 DE 2938618A1
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Ing.(grad.) Berthold 6369 Nidderau Racky
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    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28—Treating solids
    • G21F9/34—Disposal of solid waste

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
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  • Warehouses Or Storage Devices (AREA)

Description

NUKEM GmbH
10
6450 Hanau 11
Verfahren und Vorrichtung zur Lagerung
bestrahlter Kernbrennelemente
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lagerung bestrahlter, insbe-
sondere abgebrannter Kernbrennelemente in mit Behältern versehenen Lagergestellen und eine Vorrichtung dazu.
Üblicherweise werden abgebrannte Brennelemente aus Kernreaktoren nach dem Ersatz im Reaktor-Core zur Abkühlung der Nachwärmeleistung in den Lager- oder Abklingbecken der Kernkraftwerke eingelagert und nach mindestens 200 Tagen Lagerzeit in ein Brennelementzwischenlager verbracht. In den Lagerbecken der Kernreaktoren bzw. der Zwischenlager ruhen die Brennelemente in Normal- oder Kompaktlagergestellen unter Kühlung in Wasser oder an Luft. Die Lagergestelle haben dabei vor allem die Aufgabe, die Brennelemente in 30
einer sicheren Geometrie zu halten und eine ausreichende Kühlung zur Abführung der Nachwärme zu gewährleisten.
Die erreichbare Belegungsdichte beträgt beispielsweise bei Brennelementen vom Typ Obrigheim in Normallagergestellen 2,8 t-Uran
2 2
pro m Lagerfläche, bei Kompaktlagergestellen 4,0 t-Uran pro m
Lagerfläche.
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-X-
Trotz der durch den Einbau von Kompaktlagergestellen erreichbaren höheren Belegungsdichte der Lagerkapazitäten besteht durch die zeitliche Verzögerung beim Bau von Brennelementzwischenlagern die Notwendigkeit, die vorhandenen Lagermöglichkeiten noch besser zu nutzen.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lagerung bestiahlter, insbesondere abgebrannter Kernbrennelemente in mit Behältern versehenen Lagergestellen zu finden, die die Erreichung einer erhöhten Lagerkapazität gestatten, ohne wesentliche Umbauten an den vorhandenen Normallager-bzw. Kompaktlagergestellen.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Behälter nach einer bestimmten Abklingzeit der Kernbrennelemente mit den
aus den Kernbrennelementen entnommenen Kernbrennstäben in mög-20
liehst dichter Anordnung gefüllt werden, wobei die durch den radioaktiven Zerfall bedingte Zentraltemperatur in den Behältern so eingestellt wird, daß die Integrität des Lagergutes und der Behälter nicht beeinträchtigt wird.
Durch die erfindungsgemäße Erhöhung der Belegungsdichte wird die Lagerkapazität der vorhandenen Lagerbecken beträchtlich erhöht. Dazu werden die abgebrannten Kernbrennelemente derart zerlegt, daß die einzelnen Brennstäbe lose und ohne das durch die Abstandshalter des Brennelements vorgegebene Rastermaß in die Behälter eingesetzt werden können.
Die Anordnung der Brennstäbe in den Behältern kann in Reihen, konzentrischen Kreisen oder vorzugsweise in einer hexagonaldichtesten Reihung erfolgen, wobei dünne Abstandshalter, beispielsweise in Form von Metallbändern, zwischen die einzelnen Brennstäbe zur leichteren Einfüllung und Stabilisierung eingelegt werden können.
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2
In einem Behälter mit der Grundfläche von 200 χ 200 mm (entspricht einem Brennelement mit 180 Brennstäben) können bei Anordnung in konzentrischen Kreisen 230, bei Anordnung in Reihen 238 und bei hexagonaldichtester Anordnung 252 Brennstäbe untergebracht werden. Das entspricht einer Erhöhung der Lagerkapazität von ca. 30 bis 40%. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich alle vorhandenen Lagergestelle ohne Änderungen verwenden. Weiterhin ist es für alle Brennelementtypen, die aus einzelnen Brennstäben bestehen, ohne Rücksicht auf deren Abmessungen geeignet. Der Behälter selbst hat immer die durch die Schachtgröße der Lagergestelle vorgegebene maximale Abmessung. Die zum Teil notwendige lagerplatzverschwendende Belegung von Lagerschächten der Grundfläche
2
230 χ 230 mm durch beispielsweise Brennelemente mit einer Kanten-
länge von 170 χ 170 mm kann durch Umpackung der einzelnen Brennstäbe vermieden werden.
Bevor die abgebrannten Brennelemente aus den Abklingbecken in die einzelnen Brennstäbe zerlegt und in die Lagerbehälter eingebracht werden können, muß die Nachwärmeleistung soweit abgefallen sein, daß die Wärmeleitung des Wassers oder der Luft in den Lagerbehältern
bzw. -räumen ausreicht, um die restliche Nachwärme abzuführen.
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Die Zentraltemperaturen in den Behältern muß so eingestellt werden, daß die Integrität des Lagergutes nicht beeinträchtigt wird. Im einzelnen muß dabei vermieden werden, daß bei defekten Brennstäben oxidkeramischer Brennstoff, Urandioxid UO-, zu υ,Οβ oxidiert wird.
Auch der Zerfall des Hüllrohrmaterials, meist Zirkonlegierungen, muß 30
verhindert werden, ebenso Korrosionserscheinungen am Behälter selbst. Derzeitig zulässige maximale Zentraltemperaturen hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens sind
100 C für Behälter mit zusätzlicher Wasserfüllung in Wasserlagerbecken,
2600C für Behälter mit Luftfüllung in Trockenlagern,
3800C für Behälter mit Inertgasfüllung in Trockenlagern.
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Für das erfindungsgemäße Verfahren benutzt man vorteilhafterweise eine Vorrichtung, im wesentlich bestehend aus einem Lagergestell und Behältern in den entsprechenden Lagerschächten, wobei in den Behältern keine Brennelemente, sondern Brennstäbe in dichtester Packung angeordnet sind. In der Abbildung ist eine solche Vorrichtung in beispielhafter Ausführungsform schematisch dargestellt. Die Behälter (3), die sich in den Lagerschächten (2) eines Lagergestells (1) befinden, haben vorzugsweise einen quadratischen Querschnitt und bestehen aus Edelstahlblech. In den Behältern (3) sind die Brennstäbe (4) in möglichst dichter Anordnung untergebracht, beispielsweise in Reihen (5) oder in hexagonaldichtester Packung (6).
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L e e r s e i t e

Claims (3)

  1. NUKEM GmbH
    6550 Hanau 11
    Verfahren und Vorrichtung zur Lagerung
    bestrahlter Kernbrennelemente
    PATENTANSPRÜCHE
    20
    (ΐΛ Verfahren zur Lagerung bestrahlter, insbesondere abgebrannter Kernbrennelemente in mit Behältern versehenen Lagergestellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter nach einer bestimmten Abklingzeit der Kernbrennelemente mit den aus den Kernbrennelementen entnommenen Kernbrennstäben in möglichst dichter Anordnung gefüllt werden, wobei die durch den radioaktiven Zerfall bedingte Zentraltemperatur in den Behältern so eingestellt werden muß, daß die Integrität des Lagergutes und der Behälter nicht beeinträchtigt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter mit den Kernbrennstäben in hexagonaldichtester Anordnung gefüllt werden.
    ,_ 3. Vorrichtung zur Lagerung bestrahlter, insbesondere abgebrannter Kernbrennelemente, im wesentlichen bestehend aus einem Lagergestell und Behältern, dadurch gekennzeichnet, daß in den Behältern (
  3. 3) Brennstäbe (4) irwmöglichst dichter Packung angeordnet sind.
    130016/088S
DE2938618A 1979-09-25 1979-09-25 Verfahren zur Lagerung bestrahlter Brennelemente Expired DE2938618C2 (de)

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