DE2938618C2

DE2938618C2 - Verfahren zur Lagerung bestrahlter Brennelemente

Info

Publication number: DE2938618C2
Application number: DE2938618A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 6360 Friedberg Klein; Berthold Ing.(grad.) 6369 Nidderau Racky
Original assignee: Nukem GmbH
Current assignee: Nukem GmbH
Priority date: 1979-09-25
Filing date: 1979-09-25
Publication date: 1984-11-15
Also published as: BE885378A; SE8006677L; JPS5657994A; FI802459A; BR8006046A; FR2466083A1; DE2938618A1; FR2466083B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lagerung bestrahlter, insbesondere abgebrannter, Brennstäbe enthaltender Brennelemente in mit Behältern versehenen Lagergestellen nach einer bestimmten Abklingzeit

Üblicherweise werden abgebrannte Brennelemente aus Kernreaktoren nach dem Ersatz im Reaktorkern zur Abkühlung der Nachwärmeleistung in 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 einer sicheren Geometrie zu halten und eine ausreichende Kühlung zur Abführung der Nachwärme zu gewährleisten. Die erreichbare Belegungsdichte beträgt beispielsweise bei Brennelementen von Typ Obrigheim in Normallagergestellen 2,8 t-Uran pro m² Lagerfläche, bei Kompaktlagergestellen 4,0 t-Uran pro m² Lagerfläche.

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 zur Lagerung bestrahlter, insbesondere abgebrannter, Brennstäbe enthaltender Brennelemente in mit Behältern versehenen Lagergestellen nach einer bestimmten Abklingzeit zu finden, das die Erreichung einer erhöhten Lagerkapazität gestattet, ohne daß wesentliche Umbauten an den vorhandenen Normallagerbzw. Kompaktlagergestellen notwendig sind.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Brennelemente zerlegt und die einzelnen Brennstäbe lose in möglichst dichter Anordnung in die Behälter eingesetzt werden.

In dem DE-GM 79 03 719 wird zwar eine Vorrichtung für die dichte Lagerung von radioaktiven Absorberelementen und Meßlanzen in einem Raster beschrieben. Diese stabförmigen Gebilde erzeugen jedoch keine Nachwärme wie die Brennsiäbe, so daß dieses Lagerprinzip nicht übertragbar auf bestrahlte Brennelemente ist

Durch die erfindungsgemäße Erhöhung der Belegungsdichte wird die Lagerkapazität der vorhandenen Lagerbecken beträchtlich erhöht. Dazu werden die abgebrannten Brennelemente derart zerlegt, daß die einzelnen 3rennstäbe 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 hexagonal dichtesten Reihung erfolgen, wobei dünne Abstandshalter, beispielsweise in Form von Metallbändern, zwischen die einzelnen Brennstäbe zur leichteren Einfüllung und Stabilisierung eingelegt

ίο werden könnea

In einem Behälter mit der Grundfläche von 200—200 mm² (entspricht einem Brennelement aiit 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 Lagersteilen 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 230 χ 230 mm² durch beispielsweise Brennelemente mit einer Kantenlänge von 170 χ 170 mm² 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.

Die Zentraltemperaturen in den Behältern müssen so eingestellt werden, daß die Integrität des Lagergutes nicht beeinträchtigt wird. Im einzelnen muß dabei vermieden werden, daß bei defekten Brennstäben oxidkeramischer Brennstoff oxidiert wird, z. B. Urandioxid UO₂ zu U₃O₈. Auch der Zerfall des Hüllrohrmaterials, meist Zirkonlegierungen, muß verhindert werden, ebenso Korrosionserscheinungen am Behälter selbst. Derzeitig zulässige maximale Zentraltemperaturen hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens sind:
iO0 ⁰C für Behälter mit zusätzlicher Wasserfüllung in

Wasserlagerbecken,
260⁰C für Behälter mit Luftfüllung in Trockenlagern,

380⁰C für Behälter mit Inertgasfüllung in Trockenlagern.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Lagerung bestrahlter, insbesondere abgebrannter, Brennstäbe enthaltender Brennelemente in mit Behältern versehenen Lagergestellen nach einer bestimmten Abklingzeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennelemente zerlegt und die einzelnen Brennstäbe lose in möglichst dichter Anordnung in die Behälter eingesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstäbe in hexagonal dichtester Anordnung in die Behälter eingesetzt werden.