DE2942092A1 - Long term storage of spent fuel elements - in graphite container resistant to corrosion with external metal cover - Google Patents

Long term storage of spent fuel elements - in graphite container resistant to corrosion with external metal cover

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Abstract

Device for storing radioactive waste, esp. irradiated nuclear reactor fuel elements, esp. in a rock salt formation comprises an internal vessel, graphite intermediate wall and metal external vessel; the internal and external vessels have separate closure lids. The intermediate graphite wall (5-7) is constructed as a permanent corrosion-resistant vessel to enable the container to be used for permanent final storage in a corrosive environment. Both the vessel (5) and its closure lid (6,7) are constructed gas-tight and liquid-tight, the lid being composed of two separate graphite lids (6,7) fitting with conical sealing surfaces (8) into their seatings in the vessel wall. The outer metal vessel (2) has handling means, hooks, eyes or the like (10). The inner vessel (1) may be of metal with a welded lid (3) or of graphite. It may be of cellular or honeycomb structure.

Description

Vorrichtung für die Aufbewahrung von radioaktiven Device for the storage of radioactive

Abfallstoffen, insbes. von bestrahlten Kernreaktorbrennelementen Vorrichtung für die Aufbewahrung von radioaktiven Abfallstoffen, insbes. von bestrahlten Kernreaktorbrennelementen, - mit einem Innenbehälter, einem Graphitmantel und einem metallischen Außenbehälter, wobei der Innenbehälter und der Außenbehälter jeweils durch einen Deckel verschlossen sind. Waste materials, especially from irradiated nuclear reactor fuel elements Device for the storage of radioactive waste, especially irradiated Nuclear reactor fuel assemblies, - with an inner container, a graphite jacket and a metallic outer container, the inner container and the outer container, respectively are closed by a lid.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-OS 24 18 518) besteht der Graphitmantel aus zerkleinertem Graphit, der vom Außenbehälter um den Innenbehälter herum gehalten wird. Dieser Graphitmantel dient als Neutronenabschirmung bei einer längeren Zwischenlagerung der Vorrichtung im Freien. In die Endlagerung z. B. in einer Hartfelsmine gelangt nur der mit den radioaktiven Abfallstoffen, insbes. den bestrahlten Kernreaktorbrennelementen gefüllte metallische Innenbehälter. Dieser besitzt aber keine für geologische Zeiträume ausreichende Korrosionsbeständigkeit. Das gilt insbes.In a known device of this type (DE-OS 24 18 518) there is the graphite jacket made of crushed graphite that extends from the outer container to the inner container being held around. This graphite jacket serves as a neutron shield for a longer interim storage of the device outdoors. In the final storage z. Am A hard rock mine only comes with the radioactive waste, especially the one metallic inner containers filled with irradiated nuclear reactor fuel elements. This but does not have sufficient corrosion resistance for geological periods. This is especially true.

dann, wenn die Endlagerung in einer Steinsalzformation erfolgen soll, wo Wassereinbrücke und damit das Entstehen einer korrosiven Umgebung nicht ausgeschlossen werden können.if the final disposal is to take place in a rock salt formation, where water penetration and thus the development of a corrosive environment cannot be ruled out can be.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, radioaktive Abfallstoffe und insbes. bestrahlte Kernreaktorbrennelemente unmittelbar einer Endlagerung mit korrosiver Umgebung zu zu führen und dabei auch über geologische Zeiträume eine Kontamination der Biosphäre zu unterbinden.The invention is based on the object of radioactive waste and in particular irradiated nuclear reactor fuel elements directly to final disposal to lead to a corrosive environment and also over geological periods of time Prevent contamination of the biosphere.

Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs geschilderten Art dadurch, daß zum Zwecke der Verwendung als Endlagerbehälter in korrosiver Umgebung der Graphitmantel als Korrosionsschutzbehälter ausgebildet und dazu als gas- und flüssig keitsdichter Behälter mit eingesetzter Verschlußvorrichtung ausgeführt ist, daß die Verschlußvorrichtung zwei gas- und flUssigkeitsdichte Graphitdeckel aufweist, die mit konischen Dichtflächen in entsprechenden Aufnahmen des Behälters gehalten sind, und daß der Außenbehälter mit Manipulationshilfsmitteln versehen ist.The invention solves this problem with a device of the type mentioned at the beginning described type in that for the purpose of use as a final storage container in Corrosive environment, the graphite jacket is designed as a corrosion protection container and in addition as a gas and liquid keitsdicht container with inserted closure device it is designed that the closure device has two gas- and liquid-tight graphite lids has, with conical sealing surfaces in corresponding receptacles of the container are held, and that the outer container is provided with manipulation aids is.

Graphit gehört zu den chemisch beständigsten Materialien und kann daher einen durch Korrosion praktisch unzerstörbaren Schutz für den Innenbehälter bilden, wenn der Graphitmantel in der beschriebenen Weise für Luft und Flüssigkeiten undurchlässig gemacht wird.Graphite is and can be one of the most chemically resistant materials therefore a practically indestructible protection for the inner container due to corrosion form if the graphite jacket in the manner described for air and liquids is made impermeable.

Hinzukommt, daß Graphit ein guter Wärmeleiter ist, d. h. der Korrosionsschutzmantel die Zerfallswärme aus dem Innenbehälter schnell nach außen ableitet, so daß keine Diffusion radioaktiver Bestandteile von innen nach außen auftreten kann. Außerdem ist geeigneter Graphit handelsüblich und verhältnismäßig billig zu beschaffen.In addition, graphite is a good conductor of heat; H. the corrosion protection coat the decay heat from the inner container quickly dissipates to the outside, so that no Diffusion of radioactive components from the inside to the outside can occur. aside from that suitable graphite is commercially available and can be obtained relatively cheaply.

Für die weitere Ausgestaltung bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten. So ist nach einer bevorzugten Ausführungsform der Innenbehälter im Metall und mit aufgeschweißtem Deckel ausgeführt. Der Innenbehälter kann aber auch aus Graphit bestehen. Im übrigen kann der Innenbehälter mit dem Behälter verbunden sein. Das kann z. B. durch Kleben erreicht werden. Ist der Innenbehälter ebenfalls aus Graphit gefertigt, kann dieser sogar einstückig mit dem Behälter ausgeführt werden. Ohne weiteres kann der Innenbehälter als Wabenkörper ausgebildet sein, in dessen Waben z. B. die Brennelemente bündelweise einsetzbar sind und zwar auch zusammen mit Stäben aus einer neutronenabsorbierenden Substanz (Bor). Vorteilhafter ist es jedoch, wenn der Innenbehälter Zusatzbohrungen aufweist, die mit einer neutronenabsorbierenden Substanz versetzt, d. h. gleichsam imprägniert ist. Zur Verbesserung der Gas- und Flüssigkeitsdichtigkeit empfiehlt es sich, den Behälter und die Graphitdeckel des Korrosionsschutzbehälters mit pyrolytisch aufgebrachtem Kohlenstoff und/oder Siliziumkarbid zu beschichten. Um ein einwandfreies, voneinander unabhängiges Halten der Graphitdeckel in den zugeordneten Aufnahmen des Behälters zu gewährleisten, sollten die beiden Graphitdeckel mit zwar geringem, aber endlichem Abstand übereinander in den Aufnahmen des Behälters gehalten sein. Dieses Halten kann am einfachsten durch ein Verschrauben der Graphitdeckel mit dem Behälter bewerkstelligt werden. Zweckmäßigerweise werden dabei den Graphitdeckeln und dem Behälter Graphitdichtungen zwischengeschaltet.For the further development there are several within the scope of the invention Options. According to a preferred embodiment, the inner container is in the Made of metal and with a welded-on cover. The inner container can also consist of graphite. In addition, the inner container can be connected to the container be. This can be B. can be achieved by gluing. So is the inner container made of graphite, this can even be made in one piece with the container will. The inner container can easily be designed as a honeycomb body, in whose honeycombs z. B. the fuel assemblies can be used in bundles and together with rods made of a neutron-absorbing substance (boron). It is more advantageous However, if the inner container has additional bores, which with a neutron absorbing Substance added, d. H. is impregnated as it were. To improve gas and It is recommended that the container and the graphite lid of the Corrosion protection container with pyrolytically applied carbon and / or silicon carbide to coat. It is about flawless, independent keeping to ensure the graphite lid in the associated receptacles of the container, the two graphite lids should be placed on top of each other with a small but finite distance be held in the receptacles of the container. This holding can be the easiest be accomplished by screwing the graphite lid to the container. Appropriately, the graphite lids and the container are graphite seals interposed.

Die Graphitdeckel können aber genauso gut mit dem Behälter verklebt werden, wobei das verwendete Klebemittel so eingestellt bzw.The graphite lid can just as easily be glued to the container the adhesive used is adjusted or

nachbehandelt werden sollte, daß es gleiche Korrosionsbeständigkeit wie der Korrosionsschutzbehälter aufweist. Der einen mechanischen Schutz für den Korrosionsschutzbehälter darstellende metallische Außenmantel mit dem Manipulationsmittel sollte nach Möglichkeit noch äußere Kühlrippen aufweisen.should be post-treated so that it has the same resistance to corrosion as the corrosion protection container has. The one mechanical protection for the A metallic outer jacket with the means of manipulation, representing corrosion protection containers should have external cooling fins if possible.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert; es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 3 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Vorrichtung.In the following the invention is explained with reference to a drawing; 1 shows a longitudinal section through a device, FIG. 2 shows a cross section through the device according to FIG. 1 and FIG. 3, a cross section through a modified one Contraption.

Die in den Figuren dargestellten Vorrichtungen dienen der Endlagerung von radioaktiven Abfallstoffen, insbes. von bestrahlten Kernreaktorbrennelementen, und zwar in korrosiver Umgebung. In ihrem grundsätzlichen Aufbau besteht jede Vorrichtung aus einem Innenbehälter 1, einem Graphitdeckel und einem metallischen Außenbehälter 2, wobei der Innenbehälter 1 und der Außenbehälter 2 jeweils durch einen Deckel 3 bzw. 4 verschlossen sind. Der Graphitmantel liegt zwischen dem Innenbehälter 1 und dem Außenmantel 2 und ist als Korrosionsschutzbehälter 5, 6, 7 ausgebildet.The devices shown in the figures are used for final storage of radioactive waste, especially irradiated Nuclear reactor fuel assemblies, in a corrosive environment. Every device exists in its basic structure from an inner container 1, a graphite lid and a metallic outer container 2, wherein the inner container 1 and the outer container 2 are each covered by a lid 3 and 4 are closed. The graphite jacket lies between the inner container 1 and the outer jacket 2 and is designed as a corrosion protection container 5, 6, 7.

Dazu ist er als gas- und flüssigkeitsdichter Behälter 5 mit eingesetzter Verschlußvorrichtung 6, 7 ausgeführt. Die Verschlußvorrichtung 6, 7 ihrerseits weist zwei gas- und flüssigkeitsdichte Graphitdeckel 6 bzw. 7 auf, die mit konischen Dichtflächen 8 in entsprechenden Aufnahmen 9 des Behälters 5 gehalten sind. Insbes.For this purpose, it is used as a gas- and liquid-tight container 5 Closure device 6, 7 executed. The locking device 6, 7 in turn has two gas- and liquid-tight graphite lids 6 and 7, which have conical sealing surfaces 8 are held in corresponding receptacles 9 of the container 5. Esp.

in Fig. 1 erkennt man, daß der Außenbehälter 2 mit vorkragenden Manipulationshilfsmitteln lo in Form von Augen für Kranhaken versehen ist.In Fig. 1 it can be seen that the outer container 2 with protruding manipulation aids lo is provided in the form of eyes for crane hooks.

Der Innenbehälter 1 ist in Metall und mit aufgeschweißtem Deckel 3 ausgeführt. Er könnte aber auch aus Graphit bestehen und mit dem Behälter 5 ein Stück bilden, was jedoch nicht dargestellt ist.The inner container 1 is made of metal and has a welded-on lid 3 executed. But it could also consist of graphite and with the container 5 a Form piece, but this is not shown.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 besitzt der Innenbehälter 1 außen und innen Quadergestalt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 besitzt der Innenbehälter 1 außen Kreiszylindergestalt, ist er im übrigen als Wabenkörper mit Zusatzbohrungen 11 ausgebildet, die mit einer neutronenabsorbierenden Substanz gefüllt sind. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die neutronenabsorbierende Substanz gleichmäßig im Graphit des Korrosionsschutzbehälters 5, 6, 7 verteilt, was folglich in den Fig. 1 und 2 nicht erkennbar ist. Letzteres gilt auch für die Maßnahmen, daß der Behälter 5 und die Graphitdeckel 6 und 7 mit pyrolytisch aufgebrachtem Kohlenstoff und/oder Siliziumkarbid beschichtet sind. Wie Fig. 1 zeigt, sind die beiden Graphitdeckel 6 und 7 mit Abstand übereinander in den Aufnahmen 9 des Behälters 5 gehalten und zwar durch Aufschrauben. Die entsprechenden Gewinde 12 im Bereich der konischen Dichtflächen 8 sind in der Fig. 1 angedeutet. Das gleiche gilt für Graphitdichtungen 13, die den Graphitdeckeln 6 und 7 sowie dem Behälter 5 neben den konischen Teilen der Aufnahmen 9 zwischengeschaltet sind. Der metallische Außenbehälter 2 weist neben den Manipulationshilfsmitteln lo noch äußere Kühlrippen auf.In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the inner container has 1 outside and inside cuboid shape. In the embodiment of FIG. 3 has the Inner container 1 outside circular cylinder shape, it is also as a honeycomb body Additional bores 11 formed which are filled with a neutron absorbing substance are. In the embodiment of FIG. 1, the neutron absorbing substance is evenly distributed in the graphite of the corrosion protection container 5, 6, 7, which consequently 1 and 2 cannot be seen. The latter also applies to the measures that the container 5 and the graphite lids 6 and 7 with pyrolytically applied carbon and / or silicon carbide are coated. As Fig. 1 shows, the two lids are graphite 6 and 7 held at a distance one above the other in the receptacles 9 of the container 5 and by unscrewing. The corresponding thread 12 in the area of the conical Sealing surfaces 8 are indicated in FIG. 1. The same goes for graphite seals 13, the graphite lids 6 and 7 and the container 5 in addition to the conical parts the recordings 9 are interposed. The metallic outer container 2 has next the manipulation aids lo or outer cooling fins.

Endzulagernde Brennstäbe werden ggf. in Tragekörben oder Köchern gebündelt in den Innenbehälter 1 eingesetzt, woraufhin der zugeordnete Deckel 3 aufgesetzt und rundum verschweißt wird. Dieser dicht verschlossene, an sich für die Endlagerung nicht hinreichend korrosionsbeständige metallische Innenbehälter 1 wird dann in den Behälter 5 aus Graphit eingesetzt, in den anschließend die Graphit deckel 6 und 7 nacheinander eingeschraubt werden. Hieran anschließehd wird der Korrosionsschutzbehälter 5, 6, 7 in den metallischen Außent behälter 2 eingesetzt und mit dem zugehörigen Deckel 4 verschweißt.If necessary, fuel rods to be disposed of are bundled in carrying baskets or quivers inserted into the inner container 1, whereupon the associated lid 3 is put on and is welded all around. This tightly closed, in itself for final disposal Insufficiently corrosion-resistant metallic inner container 1 is then in the container 5 made of graphite is used, in the then the graphite lid 6 and 7 are screwed in one after the other. This is followed by the corrosion protection tank 5, 6, 7 inserted into the metallic Außenent container 2 and with the associated Lid 4 welded.

Abschließend wird die Vorrichtung der Endlagerung zugeführt. LeerseiteFinally, the device is sent to final storage. Blank page

Claims (1)

Ansprüche: 1. Vorrichtung für die Aufbewahrung von radioaktiven Abfallstoffen insbes. von bestrahlten Kernreaktorbrennelementen, - mit einem Innenbehälter, einem Graphitmantel und einem metallischen Außenbehälter, wobei der Innenbehälter und der Außenbehälter jeweils durch einen Deckel verschlossen sind, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß zum Zwecke der Verwendung als Endlagerbehälter in korrosiver Umgebung der Graphitmantel als Korrosionsschutzbehälter (5-7) ausgebildet und dazu als gas- und flüssigkeitsdichter Behälter (5) mit eingesetzter Verschlußvorrichtung (6, 7) ausgerührt ist, daß die Verschlußvorrichtung (6, 7 zwei gas- und flüssigkeitsdichte Graphitdeckel (6 bzw.7) aufweist, die mit konischen Dichtflächen (8) in entsprechenden Aufnahmen (9) des Behälters (5) gehalten sind, und daß der Außenbehälter (2) mit Manipulationshilfsmitteln (lo) versehen ist. Claims: 1. Device for the storage of radioactive waste esp. of irradiated nuclear reactor fuel elements, - with an inner container, a Graphite jacket and a metallic outer container, the inner container and the outer container are each closed by a lid, d a d u r c h g e -k e n n n z e i c h n e t that for the purpose of use as a final storage container in Corrosive environment, the graphite jacket is designed as a corrosion protection container (5-7) and as a gas- and liquid-tight container (5) with an inserted closure device (6, 7) is carried out that the closure device (6, 7 two gas and liquid-tight Graphite cover (6 or 7) with conical sealing surfaces (8) in corresponding Recordings (9) of the container (5) are held, and that the outer container (2) with Manipulation aids (lo) is provided. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (1) in Metall und mit aufgeschweißtem Deckel (3) aus1 geführt ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the inner container (1) is made of metal and with a welded-on cover (3) from 1. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (1) aus Graphit besteht.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the inner container (1) is made of graphite. 4. Vorrichtung nach einem der AnsprUche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (1) mit dem Behälter (5) verbunden ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the inner container (1) is connected to the container (5). 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (1) als Wabenkörper ausgebildet ist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the inner container (1) is designed as a honeycomb body. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (1) Zusatzbohrungen (11) aufweist, die mit einer neutronenabsorbierenden Substanz gefüllt sind.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the inner container (1) has additional bores (11) with a neutron-absorbing Substance are filled. 7 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Graphit des Korrosionsschutzbehälters (5-7) mit einer neutronenabsorbierenden Substanz versetzt ist.7 Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the graphite of the corrosion protection container (5-7) with a neutron absorbing Substance is added. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (5) und die Graphitdeckel (6 und 7) des Korrosionsschutzbehälters (5-7) mit pyrolytisch aufgebrachtem jKohlenstoff und/oder Siliziumkarbid beschichtet sind.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the container (5) and the graphite cover (6 and 7) of the corrosion protection container (5-7) coated with pyrolytically applied carbon and / or silicon carbide are. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Graphitdeckel (6 und 7) mit Abstand Ubereinander in den Aufnahmen (9) des Behälters (5) gehalten sind.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the two graphite covers (6 and 7) are spaced one above the other in the recordings (9) of the container (5) are held. lo. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitdeckel (6 und 7) mit dem Behälter (5) verschraubt sind.lo. Device according to one of Claims 1 to 9, characterized in that that the graphite lids (6 and 7) are screwed to the container (5). 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß den Graphitdeckeln (6 und 7) und dem Behälter (5) Graphitdichtungen (13) zwischengeschaltet sind.11. Device according to one of claims 1 to lo, characterized in that that the graphite lids (6 and 7) and the container (5) graphite seals (13) interposed are. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitdeckel (6 und 7) mit dem Behälter (5) verklebt sind.12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that that the graphite lids (6 and 7) are glued to the container (5). 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenbehälter (2) äußere Kühlrippen (14) aufweist.15. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that that the outer container (2) has outer cooling fins (14).
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