DE3142646A1

DE3142646A1 - Brennelementbehaelter zum transportieren und/oder lagern von kernreaktorbrennelementen

Info

Publication number: DE3142646A1
Application number: DE19813142646
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. 6336 Solms Feuring; Franz-Wolfgang Dr.-Ing. 3002 Wedemark Popp
Original assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Current assignee: GNS Gesellschaft fuer Nuklearservice mbH
Priority date: 1981-10-28
Filing date: 1981-10-28
Publication date: 1983-05-11
Also published as: SE8206102L; GB2110153B; FR2515407B1; JPS5882198A; GB2110153A; SE8206102D0; US4567014A; DE3142646C2; CA1196429A; FR2515407A1; SE447034B; CH656737A5; BE894847A

Description

Brennelementbehälter zum Transportieren ünd/oder Lagern von Kernreaktorbrennelementen

Die Erfindung betrifft einen Brennelementbehälter aus Gußeisen mit Kugelgraphit zum Transportieren und/oder Lagern von bestrahlten Kernreaktorbrennelementen, dfessen stirnseitige Aufnahmeöffnung durch einen Deckel gasdicht verschlossen ist.

Brennelementbehälter weisen einen dickwandigen Körper aus Gußeisen mit Kugelgraphit (GGG 40) auf. Sphärolithisches Gußeisen wurde deshalb gewählt, weil es sich durch besonders hohe Festigkeit und Zähigkeit auszeichnet.

Nach dem Füllen des Brennelementbehälters-mit den bestrahlten Kernreaktorbrennelementen muß der Brennelementbehälter durch einen Deckel gasdicht verschlossen werden. Ein dichtes Verschließen eines metallischen Behälters ist an sich über das Einschweißen eines metallischen Deckels möglich. '■

Würde man aber einen Brennelementbehälter aus sphärolithischem Gußeisen einer Deckelschweißung aussetzen,, so wären Mikrorisse im Gefüge des Gußeisens die Folge. Um derartige Mikrorisse auszugleichen,, müßte der mit den Brennelementen beladene Behälter einer Wärmebehandlung im Temperaturbereich von 500 bis 700 C ausgesetzt werden. Eine Wärmebehandlung ist aber nicht oder nur schwierig durchführbar, da die Brennelemente in den Behältern Temperaturen über 400°" C nicht ausgesetzt werden dürfen. Außerdem wäre es technisch aufwendig, die ca. 100 t schweren Brennelementbehälter einer Wärmebehandlung zu unterziehen. Aus diesen Gründen wurden die aus sphärolithischem Gußeisen bestehenden Brennelementbehälter bisher mit über Dichtungen wirkenden angeschraubten Deckelsystemen verschlossen=

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brennelementbehälter der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der nach dem Beladen mit einem Deckel verschweißt werden kann, ohne daß eine nachfolgende Wärmebehandlung notwendig ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem die Aufnahmeöffnung bildenden Ende des Brennelementbehälters ein beim Gießen des Brennelementbehälters mit diesem über einen Verbindungsabschnitt verschmolzener Abschlußring aus kalt schweißbarem Werkstoff angeordnet ist.

Nach dem Beladen des Brennelementbehälters kann der Abschlußring mit einem im Gefügeaufbau ähnlichen Deckel kalt verschweißt werden. Eine anschließende Wärmebehandlung des Behälterkörpers entfällt.

Unter einem kalt schweißbaren Werkstoff wird ein Werkstoff verstanden, der ohne nachträgliche Wärmebehandlung schweißbar ist. Bei derartigen Werkstoffen treten beim Schweißen keine wesentlichen Spannungen oder Gefügeänderungen auf, die durch eine zusätzliche, nachträgliche Wärmebehandlung ausgeglichen werden müssen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Verbin-25-dungsabschnitt des Abschlußringes mit hinterschnittenen Ansätzen versehen. Auf diese Weise wird eine höchsten Ansprüchen genügende Verankerung des Abschlußringes im Behältergrundkörper erreicht.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Abschlußring L-förmig ausgebildet, wobei der eine Schenkel den im Ende der Behälterwand verschmolzenen Verbindungsabschnitt darstellt und der andere Schenkel an der Stirnfläche des Behältermantels anliegt und daß ein mit dem Abschlußring bündig abschließbarer Deckel auf diesem angeordnet und mit diesem kalt verschweißt ist.

Im Kennzeichen des Unteranspruches 4 wird in vorteilhafter Ausführung der Erfindung vorgeschlagen, daß der Abschlußring im Achsialschnitt gesehen stufenförmig ausgebildet ist, wobei die

Stufe mit dem kleineren Durchmesser den Verbindungsabschnitt bildet und wobei in der Stufe mit dem größeren Durchmesser ein Deckel mit senkrecht abstehendem Rand liegt und daß die Stirnseiten des Äbschlußringes und des Deckelrandes miteinander kalt verschweißt sind.

Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, daß der Abschlußring aus legiertem Gußeisen mit Kugelgraphit besteht. Dieses wird damit erklärt, daß der Gefügeaufbau dem aus sphärolithischem. Gußeisen bestehendem Grundkörper ähnlich ist. Ein derartiger Werkstoff ist GGG NiCr 20.2 (Handelsname; Ni-Resist).

Eine weitere vorteilhafte Werkstoffauswahl wird im Unteranspruch 6 gekennzeichnet»

Durch die Erfindung ist es möglich geworden, Brennelementbehälter aus sphärolithischem Gußeisen nach dem Beladen dicht zu verschweißen, ohne daß eine anschließende Wärmebehandlung des Behältergrundkörpers notwendig wird.

Anhand der Zeichnung werden nachstehend drei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen verschweißten Brennelementbehälter, dessen Abschlußring einen hinterschnittenen

Verbindungsabschnitt aufweist,

Fig. 2 einen Brennelementbehälter mit einem modifizierten Abschlußring, 30

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines eingegossenen Abschlußringes.

Der in Fig. 1 gezeigte Brennelementbehälter weist einen aus sphärolithischem Gußeisen (GGG 40) bestehenden Grundkörper 4 auf. Der Grundkörper 4 ist zylindrisch ausgebildet und an einem stirnseitigen Ende offen. Dadurch wird eine Aufnahmeöffnung 5 zum Beladen mit den hier nicht gezeigten Brennelementen gebildet. Am offenen Ende des Brennelementbehälters 4 liegt ein Abschlttßring 6 an der Stirnseite der zylindrischen Behälterwand an. Der Abschlußring 6 weist in seiner Verlängerung einen

Verbindungsabschnitt 7 auf, der in dem Ende der Behälterwand eingebettet ist. Dieser ebenfalls ringförmig ausgebildete Verbxndungsabschnxtt 7 weist auf seiner Oberfläche hinterschnittene Ansätze 8 auf.

Der Abschlußring 6 ist beim Herstellungsvorgang des Grundkörpers 4 als Formteil in die Gießform eingesetzt worden«. Nach dem Eingießen der Gußeisenschmelze verbindet sich der Verbxndungsabschnxtt 7 mit dem Grundkörper 4 durch Anschmelzen seiner Oberfläche. Der Abschlußring 6 und der Behältergrundkörper 4 sind somit fest miteinander verbunden»

Der Abschlußring 6 weist einen inneren Absatz 9 auf, in den ein Verschlußdeckel 11 eingesetzt ist. Der Verschlußdeckel 11 besteht aus dem selben Werkstoff wie der Abschlußring 6 und ist unter Bildung einer Schweißnaht 12 mit dem Abschlußring 6 kalt verschweißt. Der Brennelementbehälter ..st somit gasdicht verschlossen. Eine nachträgliche Wärmebehandlung des Brennelementbehälters ist nicht notwendig, da der Grundkörper 4 nicht verschweißt wurde.

In Fig. 2 wird eine modifizierte Ausführung des Abschlußringes gezeigt. Der AbschluSring 26 ist im Achsialschnitt gesehen L-förmig ausgebildet. Der eine Schenkel des Abschlußringes 26 bildet den Verbxndungsabschnxtt 27, der wie im vorstehend geschilderten Ausführungsbeispiel mit dem Grundkörper 24 des Brennelementbehälters verbunden ist. Der andere Sehenkel des Abschlußringes 26 liegt auf der Stirnseite des offenen Behälterendes. Das Behälterende weist eine stufenförmige Erweiterung 29 der Behälterbohrung 28 auf, in der ein in üblicher Weise unter Einschluß von hier nicht gezeigten Dichtungen verschraubter Deckel 23 eingesetzt ist. Auf dem Abschlußring 26 liegt ein bündig abschließender Verschlußdeckel 21, der an seiner Stirnseite mit dem Abschlußring 26 kalt verschweißt ist.

Die Ausführungsform des AbSchlußringes gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der vorstehend geschilderten Ausfuhrungsform dadurch, daß der Abschlußring 36 im Achsialschnitt gesehen, stufenförmig ausgebildet ist. Die Stufe 37 mit dem kleineren Durch-

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messer bildet den beim Gießen des Grundkörpers 34 mit diesem verbundenen Verbindungsabschnitt. Die Stufe mit dem größeren Durchmesser nimmt einen Verschlußdeckel 31 auf, der einen senkrecht abstehenden Rand 38 aufweist= Die Stirnseiten des Deckelrandes 38 und des Abschlußringes 36 sind miteinander unter Bildung einer Schweißnaht kalt verschweißt= Diese Ausführungsform hat den besonderen Vorteil, daß die Schweißnaht 32 mit herkömmlichen Prüfgeräten untersucht werden kann.

Bezugszeichenliste

4 Grundkörper

5 Aufnahmeöffnung

6 Abschlußring

7 Verbindungsabschnitt

8 hinterschnittene Ansätze

9 innerer Absatz

11 Verschlußdeckel

12 Schweißnaht

21 Verschlußdeckel

22 Schweißnaht

23 Deckel

24 Grundkörper

26 Abschlußring

27 Verbindungsabschnitt

28 Behälterbohrung

29 stufenförmige Erweiterung

31 Verschlußdeckel

32 Schweißnaht 34 Grundkörper

36 Abschlußring

37 Stufe, Verbindungsabschnitt

38 Rand

Claims

Deutsche Gesellschaft O I 4 Z Q 4 O

für Wiederaufarbeitung
von Kernbrennstoffen mbH
Hamburger Allee 4
3000 Hannover 1

Schutzansprüche Hannover, dep 06.10.1981

VS / Gg / Hu 81/15

Brennelementbehälter aus Gußeisen mit Kugelgraphit zum Transportleren und/oder Lagern von bestrahlten Kernreaktorbrennelementen , dessen stirnseitige Aufnahmeöffnung durch einen Verschlußdeckel gasdicht verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem die Aufnahmeöffnung (5) bildenden Ende des Brennelementbehälters (4, 24, 34) ein beim Gießen des Brennelementbehälters mit diesem über einen Verbindungsabschnitt (7, 27,

37) verschmolzener Abschlußring (6, 26, 36) aus kalt schweißbarem Werkstoff angeordnet ist.
2. Brennelementbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsabschnitt (7) des Äbschlußringes (6) mit hinterschnittenen Ansätzen (8) versehen ist.
3„ Brennelementbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußring (26) L-förmig ausgebildet ist, daß der eine Schenkel (27) den im Ende der Behälterwand verschmolzenen Verbindungsabschnitt darstellt,

daß der andere Schenkel an der Stirnfläche des Behältermantels anliegt,

daß ein mit dem Äbschlußring (26) bündig abschließender Deckel (21) auf diesem angeordnet und mit diesem kalt verschweißt ist.
4„ Brennelementbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Äbschlußring (36) im Achsialschnitt gesehen stufenförmig ausgebildet ist, wobei die Stufe (39) mit dem kleineren Durchmesser den Verbindungsabschnitt bildet und wobei in der Stufe mit dem größeren Durchmesser ein Verschlußdeckel (31) mit senkrecht abstehendem Rand (30) liegt, und daß die Stirnseiten des Abschlußringes (36) und des Deckelrandes (38) mit-

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einander kalt verschweißt sind. ^
5. Brennelexnentbehälter nach einem der Ansprüche 1 -4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußring (6, 26, 36) aus legiertem Gußeisen mit Kugelgraphit besteht.
6. Brennelementbehälter nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußring (6, 26, 36) aus Stahl besteht.