DE3028424A1

DE3028424A1 - Stossdaempfer

Info

Publication number: DE3028424A1
Application number: DE19803028424
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 8755 Alzenau Botzem; Ortwin Dipl.-Ing. 6450 Hanau Knappe; Peter 6457 Maintal Srostlik
Original assignee: Transnuklear 6450 Hanau GmbH; Transnuklear GmbH
Current assignee: Nukem GmbH
Priority date: 1980-07-26
Filing date: 1980-07-26
Publication date: 1982-02-25
Also published as: GB2082724A; US4423802A; GB2082724B; FR2487565B1; DE3028424C2; FR2487565A1

Description

80 213 KT

TRANSNUKLEAR GmbH
6450 Hanau 11

Stoßdämpfer

Gegenstand der Erfindung ist ein Stoßdämpfer für Behälter zum Transport und/oder zur Lagerung von radioaktivem Material,insbesondere von bestrahlten Brennelementen aus Kernreaktoren, bestehend aus mehreren radial und axial angeordneten Kammern, die mit Dämpfungsmaterial gefüllt sind.

Transport- und/oder Lagerbehälter müssen die Radioaktivität des eingebrachten Gutes sicher einschließen, auch nach einer Unfallbeanspruchung, beispielsweise nach einem Behälterabsturz. Dementsprechend werden die Behälter ausgelegt und an den Behälterstirnseiten zumindest während der Handhabungs- und Transportphase zusätzlich mit Stoßdämpfern ausgestattet. Bei einem Absturz bzw. Aufprall sollen die Stoßdämpfer möglichst viel Verformungsenergie aufnehmen, wobei eine schonende Stoßdämpfercharakteristik angestrebt wird, damit die Belastung für den Behälter und sein radioaktives Inventar gering bleibt.

Stoßdämpfer für Transportbehälter sind bekannt (DE-PS 26 50 417, DE-AS 28 30 305). Sie haben meist einen mehrschichtigen Aufbau normal zur Behälterachse. Die Schichten'

sind oft durch senkrecht stehende Bleche getrennt und haben zum Teil unterschiedliche Verformungscharakteristika. Es gibt aber auch Stoßdämpfer mit mehrschichtigem Aufbau in radialer Richtung. Der Nachteil bekannter Stoßdämpfer besteht darin, daß sie nur für eine bestimmte Stoßrichtung optimal ausgelegt sind, d. h., sie wirken je nach Aufprallrichtung unterschiedlich hart.

Es war daher Aufgabe der Erfindung, einen Stoßdämpfer für Behälter zum Transport und/oder zur Lagerung von radioaktivem Material, insbesondere von bestrahlten Brennelementen aus Kernreaktoren, bestehend aus mehreren radial und axial angeordneten Kammern, die mit Dämpfungsmaterial gefüllt sind, zu schaffen, der eine weitgehend gleichmäßige schonende Dämpfungscharakteristik auch für unterschiedliche Aufprallrichtungen aufweist und zudem auch einfach zu montieren ist.

Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stoßdämpfer aus einem Ringteil und einem Innenteil hutförmig zusammengesetzt ist, die durch ein steifes Innenrohr und ein Distanzrohr getrennt sind, wobei das auf das Behälterende aufgeschobene steife Innenrohr mit einer Innenabdeckung scwie mit einer- Zentriereinrichtung und zumindest mit einem Teil von radialen Kammerwänden, die zum Ringteil gehören, verbunden ist, wobei eine

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radiale Kammerwand etwa in Höhe der Innenabdeckung am Innenrohr befestigt ist und alle Kammerwände am Außenmantel des Stoßdämpfers kraftschliissig angebracht sind, und ferner am Behälter eine Auflagerfläche für den Ring teil und das steife Innenrohr in einem Knautschzonenabstand vom Behälterende angeordnet ist.

Anhand der schematischen Abbildungen I bis IV wird der erfindungsgemäße Stoßdämpfer beispielhaft nachstehend näher erläutert.

Auf das Behälterende (6) eines Transportbehälters (21) für bestrahlte Brennelemente, versehen mit Kühlrippen (20) und Tragzapfen (22), ist ein hutförmiger Stoßdämpfer (1) gesetzt. Der Stoßdämpfer (1) besteht aus einem Ringteil (2) und einem Innenteil (3). Zwischen dem Ringteil (2) und dem Innenteil (3) ist ein steifes Innenrohr (4) angeordnet, welches teilweise das Behälterende (6) umschließt. Die Wanddicke des Innenrohres (4) beträgt - in Abhängigkeit von der Behälterauslegung - vorzugsweise 10 - 30 mm. Das Material des Innenrohres besteht aus Metall, beispielsweise aus Edelstahl. An das steife Innenrohr (4) schließt sich ein schwächeres Distanzrohr (5) an, welches durch eine stirnseitige Abdeckung (12) eines Außenmantels (11) des Stoßdämpfers (1) abgedeckt ist. Die stirnseitige Abdeckung (12) des Außenmantels (11) besteht aus Blech von z. B. 12 mm Stärke, während der übrige Außenmantel

(11) beispielsweise nur eine Dicke von 5 - 10 mm aufweist. Am Innenrohr (4) ist eine kräftige Innenabdeckung (7) mit einer Dicke von vorzugsweise ebenfalls 10 - 30 mm befestigt, und an der Innenabdeckung (7) zudem noch ein Zentrierring (8). Die Befestigung zwischen dem Innenrohr (4) und der Innenabdeckung (7) bzw. dem Zentrierung (8) ist so beschaffen, daß bei einer Stoßbelastung in axialer Richtung eine Relatiwerschiebung zwischen dem Innenrohr und der Innenabdeckung bzw. dem Zentrierring erfolgt. Dadurch ist die außerhalb des Innenrohres (4) als Ringteil (2) ausgebildete Stoßdämpferzone praktisch nicht an der Dämpfung beteiligt. In dem bei axialem Stoß wirksamen Innenteil (3) des Stoßdämpfers

(I) baut sich während des Stoßvorganges ein dreidimensionaler Spannungszustand im Dämpfungsmaterial auf, das sich in den aus Blechwänden (19) gebildeten Kammern befindet. Durch das steife Innenrohr (4) wird jedoch die Querdehnung weitgehend behindert, wodurch das plastische Verformungsvermögen des Dämpfungsmaterials (15) des Innenteils (3) voll ausgenutzt ist und eine gute Stoßdämpfung bei axialem Stoß gewährleistet ist. Das Dämpfungsmaterial in den Kammern besteht stirnseitig zum Außenmantel

(II) hin aus einer dickeren Schicht mit weichem Dämpfungsmaterial (15), z. B. Balsa-Holz, der sich zur Innenabdeckung (7) hin härteres Dämpfungsmaterial (16), ζ. B. Hartholz, anschließt. Zusätzlich übernimmt das Dämpfungs-

material auch eine gewisse Wärmeisolationsfunktion bei Behälterunfällen mit Bränden. Die Kammern können nach dem Honigwabenprinzip aufgebaut sein, z. B. mit Blechwänden (19) aus Leichtmetall. Besonders vorteilhaft ist es - je nach Auslegungsfall des Stoßdämpfers - die Blechwände (19) mit unterschiedlichen Blechdicken, gegebenenfalls auch mit unterschiedlichem Material, auszustatten.

Eine weitere Optimierung der Dämpfung bei axialem Stoß kann im Bedarfsfall durch eine Auflagerfläche (13) am Behälter (21), die in einem Knautschzonenabstand vom Behälterende (6) am Behälter (21) angeordnet ist, erreicht werden, indem nach einer Verformung des Innenteils (3) auch das Ringteil (2) durch Verformung an der Auflagerfläche (13) aktiviert wird. Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die Auflagerfläche (13) für das steife Rohr (A) und den Ringteil (2) durch die Stirnseite der Kühlrippen (20) gebildet wird.

In manchen Fällen ist es besonders günstig, wenn das Innen teil .(3) aus Kammern unterschiedlicher Höhe besteht. Dabei kann die umhüllende Kontur der unterschiedlich hoch stehenden Kammern z. B. auch einen parabolförmigen Querschnitt aufweisen.

Bei schräger Stoßrichtung, beispielsweise auf die Kante (14), wird überwiegend zunächst der Ringteil (2) belastet.

Dabei wird ein dreiachsiger Spannungszustand durch senkrecht " zur Behälterachse angeordnete, radiale Kammerwände (9,10), die sich in verschiedenen Querschnittshorizonten befinden, und z.B. aus Ringblechen bestehen, erreicht. Die Kammerwände (9) sind mit dem Außenmantel (11) und zumindest teilweise mit dem Innenrohr (4) verbunden, wobei sich eine radiale Kammerwand (10) etwa in Höhe der Innenabdeckung (7) befindet und ebenfalls am Innenrohr (4) und am Außenmantel (11) befestigt ist. Dadurch wird die Querdehnung begrenzt, und ein Aufplatzen des Außenmantels (11) wird weitgehend vermieden. Durch die behinderte Querdehnung im deformierten Ringteil (2) entstehen Zugkräfte in den ringförmigen Kammerwänden (9,10), die vom Innenrohr (4) aufgenommen werden. Nach einer gewissen Deformation der Aufprallkante (14) ist also wieder eine Kraft aufgebaut, die zu einer Relatiwerschiebung zwischen dem Innenrohr (4) und der Innenabdeckung (7) bzw. dem Zentrierring (8) führt, d.h. auch der Innenteil (3) ist wiederum an der Stoßdämpfung beteiligt, und im Bedarfsfall wird auch die Auflagerfläche (13) wirksam.

Die Kammerwände (9,10) im Ringteil (2) bilden Kammern, welche mit härterem Dämpfungsmaterial (16) gefüllt sind. Lediglich direkt hinter der vorderen Stirnseite des Ringteils (2) ist eine Schicht aus weicherem Dämpfungsmaterial (15) enthalten. Besonders vorteilhaft ist, Kammerwände (9»10,19) unterschiedlicher Dicke, je nach Auslegungsziel, zu verwenden. Zweck-

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mäßigerweise enthalten die Kammern des Ringteils (2) und des Innenteils (3) Versteifungen (23).

Die Fixierung des hutförmigen Stoßdämpfers (1) am Transportbehälter (21) übernimmt in radialer Richtung das steife Innenrohr (4) mit der Zentriereinrichtung (8). In axialer Richtung ist der Stoßdämpfer (1) am Transportbehälter befestigt, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn die Befestigung seitlich mittels Klemmschrauben (17) erfolgt, wobei die Klemmschrauben (17) in Längsnuten (18), die sich auf der Behälteroberfläche befinden, eingreifen. Dadurch wird die Relativbewegung zwischen dem Innenrohr (4) und der Innenabdeckung (7) bzw. der Zentriereinrichtung (8) in einer Aufprallsituation nicht behindert. Damit wird auch zusätzlich die Montage des Stoßdämpfers (1) an das Behälterende (6) gegenüber der herkömmlichen Befestigungsmethode, den Stoßdämpfer stirnseitig in den Behälter einzuschrauben, vorteilhaft vereinfacht.

Der gesamte Stoßdämpfer ist als gasdichte Konstruktion aufgebaut und enthält im Außenmantel (11) Schmelzöffnungssicherungen, die in einer Unfallsituation mit Schadensfeuer wirksam werden.

25.07.80

Dr. Br./Kl/Han

Claims

3023424 80 213 KT TRANSNUKLEAR GmbH 6450 Hanau 11 Patentansprüche

1) Stoßdämpfer für Behälter zum Transport und/oder zur Lagerung von radioaktivem Material, bestehend aus mehreren radial und axial angeordneten Kammern, die mit Dämpfungsmaterial gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßdämpfer (1) aus einem Ringteil (2) und einem Innenteil (3) hutförmig zusammengesetzt ist, die durch ein steifes Innenrohr (4) und ein Distanzrohr (5) getrennt sind, wobei das auf das Behälterende (6) aufgeschobene steife Innenrohr (4) mit einer Innenabdeckung (7) sowie mit einer Zentriereinrichtung (8) und zumindest mit einem Teil von radialen Kammerwänden (9), die zum Ringteil (2) gehören, verbunden ist, wobei eine radiale Kammerwand (10) etwa in Höhe der Innenabdeckung (7) am Innenrohr (4) befestigt ist und alle Kammerwände (9, 10) am Außenmantel (11) des Stoßdämpfers (1) kraftschlüssig angebracht sind, und ferner am Behälter (21) eine Auflagerfläche (13) für den Ringteil (2) und das steife Innenrohr (4) in einem Knautschzonenabstand vom Behälterende (6) angeordnet ist.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er am Behälter (2T) seitlich mittels Klemmschrauben ^17) befestigt ist, wobei die Klemmschrauben (17) in Längsnuten (18), die sich auf der Behälteroberfläche befinden, eingreifen.

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Blechwände (19) eingeteilten Kammern des Innenteils (3) des Stoßdämpfers (1) unterschiedliche Höhen aufweisen.

4. Stoßdämpfer nach Anspruch 1 bis. 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Kammerwände (9, 10, 19) aus Blech unterschiedlicher Dicke bestehen.

5. Stoßdämpfer nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagerfläche (13) für das steife Innenrohr (4) und den Ringteil (2) durch die Stirnseite von auf dem Behälter (21) befindlichen Kühlrippen (20) gebildet wird.