DE3026249A1 - TRANSPORT AND / OR STORAGE CONTAINERS FOR RADIOACTIVE SUBSTANCES - Google Patents
TRANSPORT AND / OR STORAGE CONTAINERS FOR RADIOACTIVE SUBSTANCESInfo
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Description
TRANSNUKLEAR GmbH 6450 Hanau 11TRANSNUKLEAR GmbH 6450 Hanau 11
Gegenstand der Erfindung ist ein Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe, insbesondere für bestrahlte Brennelemente aus Kernreaktoren, im wesentlichen bestehend aus einem Behälterkörper mit Abschirmfunktion für Gammastrahlung mit Kühlrippen auf der Oberfläche, einer korrosionsbeständigen Innenauskleidung, einem Abschirm- und einem Außendeckel, einer Neutronenabschirmung und Versorgungsleitungen.The invention relates to a transport and / or storage container for radioactive substances, in particular for irradiated fuel assemblies from nuclear reactors, essentially consisting Consists of a container body with a shielding function for gamma radiation with cooling fins on the surface, a corrosion-resistant one Inner lining, a shield and an outer cover, a neutron shield and supply lines.
Behälter, die zum Transport und/oder zur Lagerung abgebrannter Brennelemente eingesetzt werden, müssen die Radioaktivität des eingebrachten Gutes sicher einschließen und in strengen Tests nachweisen, daß dies auch bei extremen Unfallsituationen gewährleistet ist. Gleichzeitig müssen sie aber auch die bei den radioaktiven Zerfallsreaktionen frei werdende ^" - und η-Strahlung abschirmen und die Zerfallswärme sicher nach außen ableiten.Containers that are used for the transport and / or storage of spent fuel elements must contain the radioactivity of the goods brought in safely and prove in strict tests that this also in extreme accident situations is guaranteed. At the same time, however, they must also contain the ^ "- and Shield η radiation and safely dissipate the decay heat to the outside.
Bekannte Behälter, wie u.a. in der DE-OS 22 28 026 beschrieben, bestehen daher aus dickwandigen, mit Kühlrippen versehenen metallischen Behälterkörpern, die die notwendige Festigkeit und die Gammastrahlen-Abschirmung gewährleisten, einemKnown containers, as described, inter alia, in DE-OS 22 28 026, therefore consist of thick-walled, provided with cooling fins metallic container bodies, which ensure the necessary strength and the gamma-ray shielding, one
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ORIGINAL IMSPECTEDORIGINAL IMSPECTED
Abschirm- und einem Außendeckel, einer Neutronenabschirmung, sowie aus einer Innenauskleidung, welche Korrosionsschutz und Dekontaminierbarkeit sicherstellt. Vor allem aus Handhabungs-, Prüf- und Lagergründen werden die Innenauskleidungen bevorzugt als herausnehmbare Innenbehälter ausgebildet.Shielding and an outer cover, a neutron shield, as well as an inner lining, which ensures corrosion protection and decontaminability. Mainly for reasons of handling, testing and storage, the inner linings are preferred as removable ones Inner container formed.
Diese Behälter weisen eine Reihe von Nachteilen auf. So 1st die Innenauskleidung entweder durch Niederhalter am Behälterkörper fixiert oder aber im Deckelbereich durch Schrauben befestigt, beides Lösungen, die aufwendig sind. So sind z. B. bei der Befestigung mit Schrauben zwei Reihen von Gewindelöchern notwendig, wobei die eine die Innenauskleidung festhält und die andere die Verbindung von Deckel und Behälterkörper herstellt» Nachteilig ist neben dieser aufwendigen Handhabung weiterhin, daß durch die Gewindelöcher für die Deckelschrauben die Innenauskleidung durchbrochen und somit der Behälterkörper dem Korrosionsangriff ausgesetzt wird. Auch ist der Platzbedarf bei diesem Schraubensystem unvorteilhaft groß.These containers have a number of disadvantages. The inner lining is either attached to the hold-down device Fixed container body or fastened in the lid area by screws, both solutions that are complex. So are z. B. when fastening with screws, two rows of threaded holes are necessary, one of which is the Holds inner lining and the other establishes the connection between the lid and the container body »is disadvantageous In addition to this laborious handling, the inner lining continues through the threaded holes for the cover screws broken through and thus the container body is exposed to the corrosive attack. Also is the space requirement disadvantageously large with this screw system.
Ein weiterer Nachteil bekannter Behälter ist, daß der zwischen dem Behälterkörper und der Innenauskleidung befindliche Spalt nicht kontrolliert ist, was die Verwendung solcher Behälter auch als Lagerbehälter wegenAnother disadvantage of known containers is that there is between the container body and the inner liner The gap is not controlled, which is why such containers are also used as storage containers
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der fehlenden oder nur unvollkommenen Integritätsprüfungen während der oft viele Jahre dauernden Lagerzeit einschränkt.the missing or only incomplete integrity tests during the storage period, which often lasts for many years restricts.
Bei bisher bekannten Behältern mit angeschweißten oder angegossenen Kühlrippen besteht bei einem Unfall, z. B. bei einem Behälterabsturz weiterhin die Gefahr, daß durch das Abbrechen von Kühlrippen eine Rißfortpflanzung in den die dichte Umschließung des radioaktiven Stoffes darstellende Behälterkörper hinein erfolgt.In previously known containers with welded or cast cooling fins, there is an accident, for. B. If the container crashes, there is still the risk that cracks will propagate as a result of the cooling fins breaking off into which the sealed enclosure of the radioactive material is carried out.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe, insbesondere für bestrahlte Brennelemente aus Kernreaktoren, im wesentlichen bestehend aus einem Behälterkörper mit Abschirmfunktion für Gamma-Strahlung mit Kühlrippen auf der Oberfläche, einer korrosionsbeständigen Innenauskleidung, einem Abschirm- und einem Außendeckel, einer Neutronenabschirmung und Versorgungsleitungen zu schaffen, bei dem der Korrosionsangriff auf den Behälterkörper im Bereich der Befestigung der Innenauskleidung bei reduziertem Platzbedarf und vereinfachter Handhabung minimiert ist, Integritätsprüfungen einwandfrei möglich sind und beim Abbrechen von Kühlrippen eine Rißfortpflanzung in den Behälterkörper vermieden wird.It was therefore the object of the present invention to provide a transport and / or storage container for radioactive substances, in particular for irradiated fuel assemblies from nuclear reactors, essentially consisting of a container body with shielding function for gamma radiation with cooling fins on the surface, a corrosion-resistant inner lining, to create a shield and an outer cover, a neutron shield and supply lines, in which the corrosion attack on the container body in the area of the fastening of the inner lining at reduced Space requirement and simplified handling is minimized, integrity checks are flawlessly possible and crack propagation into the container body is avoided when cooling fins break off.
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Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Innenauskleidung über einen Flansch mit dem Außengewinde von Gewindeeinsätzen im Behälterkörper befestigt ist, wobei die Gewindeeinsätze axiale Bohrungen mit einem Innengewinde aufweisen, in die Schrauben zur Befestigung des Abschirmdeckels eingeschraubt sind, im Außendeckel sich Prüfanschlüsse zur Prüfung des Zwischenraumes zwischen den beiden Umschließungen, die durch Innenauskleidung und Abschirmdeckels einerseits und Behälterkörper und Außendeckel andererseits gebildet werden, und auf der Oberfläche des Behälterkörpers quer zur Erstreckungsrichtung der Kühlrippen Stege angebracht sind.The object was achieved according to the invention in that the inner lining has a flange with the external thread of threaded inserts is fastened in the container body, the threaded inserts having axial bores Have internal threads into which screws for fastening the shielding cover are screwed, in the outer cover test connections to test the space between the two enclosures, which are created by the inner lining and Shielding lid on the one hand and container body and outer lid on the other hand are formed, and on the surface of the container body transversely to the direction of extension of the cooling fins webs are attached.
Anhand der Abbildungen I bis X wird der erfindungsgemäße Behälter schematisch und in beispielhafter Ausführung näher erläutert. Abbildung I stellt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Behälter dar, Abbildung II die Verbindung Behälterkörper/Innenauskleidung/Abschirmdeckel, Abbildungen III bis V die Anordnung der Stege, Abbildungen VI und VII Versorgungsleitungsdetails und die Abbildungen VIII bis X Ausgestaltungen der Neutronenabschirmung.The container according to the invention is shown in more detail schematically and by way of example with the aid of Figures I to X. explained. Figure I shows a section through a container according to the invention, Figure II the connection Container body / inner lining / shielding lid, illustrations III to V the arrangement of the webs, Figures VI and VII Supply line details and Figures VIII to X Refinements of the neutron shielding.
Der Transport- und Lagerbehälter ist im wesentlichen aus einem Behälterkörper (1) mit Kühlrippen (5)f einer korrosionsbeständigen Innenauskleidung (4), einem mit Dichtungselementen (15) versehenen Abschirm (2)- und einem ebenfalls nit Dichtungen (14) ausgerüsteten Außendeckel (3), einer Neutronenabschirmung (8), Versorgungsleitungen (11) und Tragzapfen (7) aufgebaut.The transport and storage container is substantially of a container body (1) with cooling fins (5) f a corrosion-resistant inner lining (4), a provided with sealing elements (15) shield (2) - and a likewise nit seals (14) fitted outside the cover ( 3), a neutron shield (8), supply lines (11) and trunnions (7).
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Die Innenauskleidung (4) liegt am Behälterkörper (1) an, wobei der Innenauskleidungsflansch (19) mit Bohrungen versehen ist, durch die Gewindeeinsätze (21) mit Außengewinde (22) an den Behälterkörper (1) angeschraubt sind. Der Abschirmdeckel (2) wird mit Schrauben (20) gehalten, die in axialen Bohrungen mit Innengewinde (23) innerhalb der Gewinde einsätze (21) sitzen.The inner lining (4) rests on the container body (1), the inner lining flange (19) having bores is provided, through which the threaded inserts (21) with external threads (22) are screwed to the container body (1). The shielding cover (2) is held in place with screws (20) which are inserted into axial bores with an internal thread (23) the threaded inserts (21).
Somit ist erfindungsgemäß möglich, die Innenauskleidung (4) mit Flansch (19) und Abschirmdeckel (2) unabhängig voneinander, jedoch platzsparend und korrosionssicher zu befestigen. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, daß alle Teile des Verbindungselementes, insbesondere die Gewindeeinsätze (21) aus korrosionsfestem Material gefertigt sind.Thus, according to the invention, it is possible to have the inner lining (4) with flange (19) and shielding cover (2) independently of one another, but to be attached in a space-saving and corrosion-proof manner. It is within the scope of the invention that all parts of the connecting element, in particular the threaded inserts (21) made of corrosion-resistant material are.
Ist aufgrund der Auslegungsdaten eines Transportbehälters vorgesehen, den Abschirmdeckel (2) mit z. B. 24 Schrauben (20) M 32 zu befestigen, genügt für die Gewindeeinsätze (21) ein Außengewinde (22) von M 48, um die erforderliche Kraftübertragung sicherzustellen. Dabei ist gewährleistet, daß beim Entfernen der Deckelschrauben (20) die Gewindeeinsätze (21) fest sitzen bleiben, ohne sich herauszudrehen.If, due to the design data of a transport container, the shielding cover (2) with z. B. 24 screws (20) M 32, an external thread (22) of M 48 is sufficient for the threaded inserts (21) to provide the necessary power transmission to ensure. This ensures that the threaded inserts when removing the cover screws (20) (21) stay firmly in place without twisting out.
Der Kopf (25) des Gewindeeinsatzes (21) iet zur bequemen Handhabung entsprechend gestaltet. Eine Dichtung (24)The head (25) of the threaded insert (21) is convenient Handling designed accordingly. A seal (24)
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am Gewindeeinsatz"(21) verhindert bei der Unterwasserbeladung das Eindringen von Wasser. Fallweise können die axialen Bohrungen der Gewindeeinsätze (21) bei geöffnetem Behälter verschlossen bzw. abgedeckt werden.on the threaded insert "(21) prevents underwater loading the ingress of water. In some cases, the axial bores of the threaded inserts (21) can be opened when the Container closed or covered.
Im Außendeckel (3) befinden sich Prüfanschlüsse (9), die durch Abdeckungen (28) geschützt sind. Mit Hilfe dieser Prüfanschlüsse (9) ist es möglich, den Zwischenraum (16) zwischen den beiden Umschließungen bzw. Barrieren zu überwachen, die durch die Innenauskleidung (4) und den Abschirmdeckel (2) einerseits sowie den Behälterkörper (1) und den Außendeckel (3) andererseits gebildet werden. Beispielsweise ist es möglich, mit einem Lecksuchgerät, das an einem Prüfanschluß (9) angeschlossen ist, die Integrität der Innenauskleidung (h) sowie der Dichtfunktion des Abschirmdeckels (2) bequem festzustellen, ohne sich einer Strahlungsgefährdung auszusetzen. Entsprechend ist es möglich, auch Meßgeräte zur Ortung der möglicherweise in den Zwischenraum (16) ausgetretenen Aktivität an einen Prüfanschluß (9) anzuschließen. Der auf diese Weise ausgerüstete Lagerbehälter ist, z. B. für Langzeitzwischenlagerungen von radioaktivem Material, das einer späteren Wiederaufarbeitung zugeführt werden soll, hervorragend geeignet.In the outer cover (3) there are test connections (9) which are protected by covers (28). With the help of these test connections (9) it is possible to monitor the space (16) between the two enclosures or barriers that are created by the inner lining (4) and the shielding cover (2) on the one hand and the container body (1) and the outer cover ( 3) on the other hand. For example, it is possible to use a leak detector connected to a test connection (9) to easily determine the integrity of the inner lining (h) and the sealing function of the shielding cover (2) without exposing yourself to a radiation hazard. Correspondingly, it is also possible to connect measuring devices to a test connection (9) for locating the activity that may have leaked into the space (16). The storage container equipped in this way is, for. B. for long-term interim storage of radioactive material, which is to be fed to a later reprocessing, ideally suited.
Der erfindungsgemäße Behälter besitzt an der Oberfläche Stege (6), die quer zur Erstreckungsrichtung der Kühlrippen (5) angebracht sind. Bei axialer Erstreckung der Kühlrippen (5) verlaufen die Stege (6) rundum,bei rundum-The container according to the invention has on the surface Crosspieces (6) which are attached transversely to the direction in which the cooling fins (5) extend. With axial extension of the Cooling fins (5) run all around the webs (6), with all-round
laufenden Kühlrippen jedoch axial. Als besonders günstig hat sich das gemeinsame Angießen der Kühlrippen (5) und Stege (6) an den Behälterkörper (1) erwiesen.running cooling fins, however, axially. Pouring on together has proven to be particularly beneficial the cooling fins (5) and webs (6) on the container body (1) proved.
Die Querstege (6) haben zur Folge, daß der unvermeidbare Bruch der Kühlrippen (5) beim Aufprall nicht am Rippenfuß (27) erfolgt, wo die Gefahr der Rißausdehnung in den Behälterkörper (1) gegeben ist, sondern in einem bestimmten Abstand vom Rippenfuß. Der sichere Abstand des Risses vom Behälterkörper (1) wird gewährleistet durch die Wahl entsprechender Steghöhen und entsprechendem Stegabstand. Wie theoretische Berechnungen sowie Experimente gezeigt haben, ist es besonders günstig, die Stege so zu dimensionieren, daß die Steghöhe maximal 2/3 der Höhe der Kühlrippen (5) und der Stegabstand maximal das 10-fache der Steghöhe beträgt.The result of the transverse webs (6) is that the unavoidable breakage of the cooling fins (5) on impact does not occur at the base of the fin (27) takes place where there is a risk of crack expansion in the container body (1), but in a certain one Distance from the foot of the ribs. The safe distance between the crack and the container body (1) is ensured by the choice corresponding web heights and corresponding web spacing. As shown by theoretical calculations and experiments have, it is particularly advantageous to dimension the webs so that the web height is a maximum of 2/3 the height of the Cooling fins (5) and the web spacing is a maximum of 10 times the web height.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung besteht darin, in den Kühlrippen (5) im Bereich der Stege (6) Kerben (18) vorzusehen, die die gezielte Rißbildung ohne Eindringen in den Behälterkörper (1) noch zuverlässiger gewährleisten, indem die Rißbildung auf den durch die Stege (6) zueinander vorgegebenen Abstand limitiert wird. Die maximale Tiefe der Kerben (18)' ist an der oberen Begrenzung (26) der Stege (6) erreicht. Geringere Tiefen A particularly advantageous embodiment consists in providing notches (18) in the cooling fins (5) in the region of the webs (6), which ensure the targeted crack formation even more reliably without penetrating the container body (1) by causing the cracks to form on the webs (6) is limited to one another predetermined distance . The maximum depth of the notches (18) 'is reached at the upper limit (26) of the webs (6). Shallower depths
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der Kerben (18) sind in Abhängigkeit von Auslegung und Material ebenfalls sehr wirksam. Die Kerben können angeformt oder fallweise auch nachträglich eingearbeitet werden.the notches (18) are also very effective depending on the design and material. The notches can can be molded on or, in some cases, incorporated at a later date.
Beispielsweise besitzt ein Gußbehälter für bestrahlte Brennelemente aus Druckwasserreaktoren mit angegossenen umlaufenden Stegen, Stegabstand voneinander ca. 440 mm, Steghöhe ca. 70 mm, Kühlrippen, die in axialer Richtung an der Behälterkörperoberfläche angeordnet sind. Die Kühlrippen weisen eine Höhe von ca. 240 mm auf. Im Bereich der querlaufenden Stege befinden sich in den Kühlrippen Kerben mit einer Kerbtiefe von ca. 95 mm. Hit diesen Auslegungsdaten werden Risse im Behälterkörper durch Kühlrippenbeschädigungen sicher vermieden.For example, a cast container for irradiated fuel assemblies from pressurized water reactors has cast on circumferential webs, web spacing from each other approx. 440 mm, web height approx. 70 mm, cooling fins in the axial direction are arranged on the container body surface. The cooling fins have a height of approx. 240 mm. in the In the area of the transverse webs, there are notches in the cooling fins with a notch depth of approx. 95 mm. With these design data, cracks in the container body due to damage to the cooling fins are reliably avoided.
Es ist besonders günstig, wenn die Versorgungsleitung (11) zum tiefsten Punkt des Behälterkörpers (1) im Behälterinnenraum angeordnet und mit einem Bedienungsanschluß (10) im Abschirmdeckel (2) über ein Verbindungselement (12), z. B. über einen Flansch (30), verbunden ist. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Versorgungsleitung (11) über einen Konus (31) an den Bedienungsanschluß (10) angekoppelt und über ein Federelement (13) angepreßt wird.It is particularly advantageous if the supply line (11) to the lowest point of the container body (1) in the Arranged inside the container and with an operating connection (10) in the shielding cover (2) via a connecting element (12) e.g. B. is connected via a flange (30). It is particularly advantageous when the supply line (11) is coupled to the service connection (10) via a cone (31) and via a Spring element (13) is pressed.
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Das Neutronenabschirmmaterial (8) befindet sich zwischen den Kühlrippen, insbesondere in dem von den Stegen (6) und unteren Teilen der Kühlrippen (5) gebildeten Raum. Besonders günstig ist es dabei, wenn die Neutronenabschirmung (8) aus zwischen den Kühlrippen (5) angebrachten Formkörpern (33) besteht, wobei sich aus mehreren Einzelteilen (3^) zusammengesetzte Formkörper (33) besonders bewährt haben. Dadurch ist die Neutronenabschirmung variabel gestaltbar, bequem montierbar sowie prüf- und wartungsfreundlich. Die Formkörper (33), fallweise axial zusammengesetzt, können unterschiedliche Form, Stufung und Größe haben, sie sollen sich nur derart dicht zu einem Ensemble zusammenfügen lassen, daß die Abschirmwirkung auch gegen vagabundierende Neutronen ausreichend ist. Gesichert werden die Formkörper (33) durch Nasen (32), die sich an den Kühlrippen (5) befinden, gegebenenfalls auch durch von diesen Nasen (32) gehaltenen Abdeckungen. In einer besonderen Ausgestaltung bestehen die Einzelteile (34) aus einem im Querschnitt kegelförmigen oder parabolischen Mittelteil (35) und zwei gleichen Seitenteilen (36). Bei der Montage werden zunächst die Seitenteile (36) positioniert und anschließend das kegelförmigThe neutron shielding material (8) is located between the cooling fins, especially in that of the webs (6) and lower parts of the cooling fins (5) formed space. It is particularly favorable when the neutron shield (8) from between the Cooling fins (5) attached molded bodies (33), being composed of several individual parts (3 ^) Shaped body (33) have proven particularly useful. This means that the neutron shielding can be designed variably, easy to assemble and easy to test and maintain. The molded bodies (33), sometimes assembled axially, can have different shape, gradation and size, they should only be so close to an ensemble Let join together that the shielding effect against stray neutrons is sufficient. Secured the shaped bodies (33) are optionally also provided by lugs (32) located on the cooling fins (5) by covers held by these lugs (32). In a special embodiment, the individual parts exist (34) from a conical or conical cross-section parabolic middle part (35) and two identical side parts (36). When assembling the side parts are first (36) positioned and then the cone-shaped
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und gegebenenfalls dabei auch leicht ballig gestaltete Mittelteil (35) eingebracht, wobei ein Anpressen der Seitenteile an den Behälterkörper (i),die Kühlrippen (5) und unter die Nasen (32) erfolgt. Anstelle einer üblichen Abdeckung ist es besonders vorteilhaft, die Formteile (33, 34, 35, 36) durch ein federndes Blech (17) mit einem Falz (29) zu sichern und dabei den Anpreßdruck aufrecht zu erhalten, wobei der Falz (29) zusätzlich zu seiner Handhabungs- und Klemmfunktion quasi auch als zusätzliche Mini-Kühlrippe wirksam ist.and optionally also slightly crowned central part (35) is introduced, with the pressing of the Side parts on the container body (i), the cooling fins (5) and takes place under the noses (32). Instead of a conventional cover, it is particularly advantageous to use the molded parts (33, 34, 35, 36) to be secured by a resilient plate (17) with a fold (29) and the contact pressure to be maintained, the fold (29) in addition to its handling and clamping function, as it were is effective as an additional mini cooling fin.
Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Behälter aus Guß gefertigt, wobei sich Kugelgraphitguß als besonders günstig herausgestellt hat.The container according to the invention is preferably made of cast iron, spheroidal graphite cast iron being particularly useful has turned out favorably.
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Dr. Br./Kl/HanDr. Br./Kl/Han
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