-
Behälter zum Lagern und / oder Transportieren von radio-
-
aktiven Substanzen, insbesondere Brennelemente.
-
Die Erfindung betrifft einen Behälter zum Lagern und/oder Transportieren
von radioaktiven Substanzen, insbesondere Brennelemente, der Längsgestalt besitzt
und vertikal aufstellbar ist, wobei vom Außenumfang des insbesondere aus Metall,
z. B. Gußeisen, bestehenden, einen Aufnahmeraum für die radioaktiven Substanzen
umschließenden Behältermantel Wärmeleitrippen nach außen vorstehen, die über den
Umfang verteilt mit Abstand zueinander angeordnet sind und sich in Behälter-Längsrichtung
erstrecken.
-
Radioaktive Brennelemente werden wegen der von ihnen ausgehenden radioaktiven
Strahlung und der von ihnen entwikkelten Wärme in besonders ausgebildeten Behältern
transportiert und/oder gelagert. Dabei ist es erforderlich, beispielsweise wenn
es sich um abgebrannte Brennelemente handelt, die Behälter mit den eingesetzten
Brennelementen
eine Zeitlang in einem Zwischenlager zu deponieren,
bis die Temperatur und die Strahlung so weit abgeklungen ist, daß eine Wiederaufbereitung
der Brennelemente in einer Wiederaufbereitungsanlage möglich wird. Außerdem reicht
die Kapazität der bestehenden Wiederaufbereitungsanlagen nicht aus, sämtliche anfallenden
Brennelemente zu verarbeiten, was ebenfalls das Errichten von Zwischenlagern erforderlich
macht.
-
Zur Zwischenlagerung von mit Brennelementen gefüllten Behältern ist
gegenwärtig die Errichtung von Lagerhallen vorgesehen, in denen die Behälter in
großer Anzahl in der Größenordnung von einigen hundert Behältern nebeneinander abgestellt
werden.
-
Bei einer solchen Lagerhalle muß nun Vorsorge dafür getroffen werden,
daß die von den einzelnen Behältern abgegebene Wärme abgeführt wird. Dies bringt
jedoch erhebliche Probleme mit sich, da die Behälter verhältnismäßig dicht Seite
an Seite stehen, so daß sie sich jeweils in einer von den anderen Behältern aufgeheizten
Atmosphäre befinden und sich somit gegenseitig aufheizen, was einen Wärmestau ergeben
kann. Herkömmliche Behälter besitzen zwar Wärmeleitrippen an ihrer Außenseite, diese
begünstigen jedoch nur die Wärmeabfuhr vom Behälter-Inneren nach außen. Die gegenseitige
Aufheizung nebeneinandergestellter Behälter bleibt hierdurch unbeeinflußt. Im Gegenteil,
infolge
der durch die Wärmeleitrippen vergrößerten Behälter-Oberfläche erhält man zwischen
den Behältern sogar einen Temperaturanstieg sowie einen erhöhten Wärmestrahlungsübergang
von Behälter zu Behälter.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen
Behälter der eingangs genannten Art zu schaffen, der in gleicher Weise in einer
Halle gelagert werden kann, hierbei jedoch eine bessere Wärmeabfuhr vorhanden und
die Gefahr der gegenseitigen Behälter-Aufheizung vermindert ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Behälter-Außenseite
eine zweckmäßigerweise lösbar an ihr befestigbare Umhüllung, insbesondere aus Metall
mit im wesentlichen blech- oder plattenförmiger Gestalt zugeordnet ist, die in Einsatzstellung
die Rippen-Zwischenräume zwischen den Wärmeleitrippen nach außen hin abschließt,
derart, daß unten und oben offene Luftkanäle gebildet werden.
-
Auf diese Weise werden die ohnehin vorhandenen Wärmeleitrippen zur
Bildung der Luftkanäle verwendet,und es ist lediglich das Anbringen der genannten
Umhüllung erforderlich, so daß man ohne großen Aufwand an der Behälter-Außenseite
vertikale Luftkanäle erhält, in denen die Umluft infolge Kaminwirkung von unten
nach oben strömttnd
dabei die aus dem jeweiligen Behälter austretende
Wärme mitnimmt. Diese Umhüllung macht jeden Behälter wärmemäßig sozusagen zu einem
abgeschlosseneren System als bisher, und durch die Zwangskonvektion nach oben wird
die Temperatur zwischen den Behältern erniedrigt. Dies bringt den weiteren Vorzug
mit sich, daß die Einrichtungen zur Luftumwälzung in der Halle vereinfacht werden
können, was eine erhebliche Kostenminderung darstellt. Im Prinzip würde es ausreichen,
an der Lagerhalle im Bereich des Bodens sowie am Dach Lüftungsöffnungen anzubringen.
-
Die Umhüllung läßt sich selbstverständlich auch bei im Freien aufgestellten
Behältern oder während des Behälter-Transportes verwenden, wenn eine Wärmeabgabe
zur Seite unerwünscht ist.
-
Die Umhüllung kann nach unten bis zur Behälter-Standfläche reichen,
wobei die Umhüllung im unteren Bereich Lufteintritte besitzt. In diesem Falle kann
eine Halterung der Umhüllung am Behälter entfallen. Die Unterseite der Umhüllung
kann jedoch auch mit Abstand zur Behälter-Standfläche angeordnet sein, so daß über
diesen Abstand die Umluft eintreten kann.
-
Des weiteren ist es zweckmäßig, daß die Umhüllung an den Stirnseiten
der Wärmeleitrippen anliegt. Dies verbessert die Wärmeleitung von den Rippen zur
Umhüllung, so daß
praktisch die gesamte Luftkanalwandung auf gleich
hoher Temperatur liegt, so daß entsprechend viel Wärme an die nach oben strömende
Luft abgegeben wird.
-
Hinsichtlich der Montage kann es günstig sein, daß die Umhüllung in
über den Umfang verteilte Längssegmente unterteilt ist, die zweckmäßigerweise aneinander
befestigbar oder gelenkig miteinander verbunden sind. Auf diese Weise muß nicht
die gesamte Umhüllung auf einmal über den Behälter gestülpt werden. Die Längssegmente
können vielmehr nacheinander angebracht werden, was auch platzsparender ist. Außerdem
lassen sich die Längssegmente einfacher lagern als ganze Umhüllungen.
-
Die Umhüllung kann auch in in Behälter-Längsrichtung aufeinanderfolgende
Ringsegmente unterteilt sein. Durch Aufeinanderstellen solcher Ringsegmente kann
man sich an die jeweilige Behälterhöhe anpassen.
-
Des weiteren kann es zweckmäßig sein, daß an der Innenseite der Umhüllung
endseitig offene Längs-Hohlprofile befestigt, z. B. angeschweißt sind, die jeweils
zwischen zwei Wärmeleitrippen in einem der Rippen-Zwischenräume verlaufen. Die Luftkanäle
werden hierdurch in zwei ineinander verlaufende Kamine unterteilt.
-
Diese Längs-Hohlprofile können zusätzlich zu ihren endseitigen Öffnungen
auch in ihren Wandungen Luftdurchtritte besitzen, ebenso wie die Wandung der Umhüllung
zusätzliche Lufteintritte oberhalb ihrer Unterseite enthalten kann.
-
Die Kaminwirkung und die gegenseitige Wärme-Abschirmung der Behälter
kann man weiterhin dadurch noch verbessern, daß die Umhüllung und/oder die Längs-Hohlprofile
über die Behälter-Oberseite vorstehen.
-
Schließlich kann man noch vorsehen, daß der Behälter-Obero seite eine
sich nach oben hin verjüngende Abzugshaube zugeordnet ist, in die die von der Umhüllung
beqrenzten Luftkanäle ausmünden. In diesem Falle kann man die Abzugshauben der verschiedenen
Behälter durch das Lagerhallendach führen, so daß die in den Luftkanälen nach oben
strömende Warmluft unmittelbar ins Freie austritt.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung
beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 die schematische Seitenansicht eines Behälters, Fig.
2 den Behälter nach Fig. 1 im Querschnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1,
Fig.
3 und 4 jeweils die schematische Schragansicht einer Variante der Behälter-Umhüllung,
Fig. 5 und 6 jeweils die Teilansicht eines Querschnitts weiterer Umhüllungs-Varianten,
Fig. 7 und 8 jeweils der Fig. 1 entsprechende Seitenansicht einer anderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Behälters.
-
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Behälter besitzt eine längliche
Gestalt mit einem Quadrat-ähnlichen Querschnitt, der an den Ecken abgerundet ist.
In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung kann der Behälter jedoch auch z.
B. rund sein oder eine andere Querschnittsgestalt aufweisen. Der Behälter enthält
einen Behältermantel 1 aus Gußeisen, von dessen Außenumfang Wärmeleitrippen 2 nach
außen vorstehen, die über den Umfang verteilt mit Abstand zueinander angeordnet
sind und sich in Behälter-Längsrichtung erstrecken. An diesen Behältermantel 1 schließt
sich einenends ein Behälterboden 3 und andernends ein Behälterdeckel 4 an. Im Behälter-Inneren
ist ein Aufnahmeraum 5 vorhanden, der endseitig vom Behälterboden 3 bzw. vom Behälterdeckel
4, der abnehmbar ist, begrenzt und seitlich vom Behältermantel 1 umschlossen ist.
-
Dieser Aufnahmeraum 5 dient zur Aufnahme radioaktiver Substanzen,
insbesondere Brennelemente eines Kernreaktors.
-
Der bis jetzt in seinem grundsätzlichen Aufbau beschriebene Behälter
ist bekannt. Auf die Schilderung weiterer Einzelheiten, die im vorliegenden Zusammenhang
nicht interessieren, wird deshalb verzichtet. In ihm lassen sich die Brennelemente
sowohl transportieren als auch zwischenlagern, bis sie in einer Wiederaufbereitungsanlage
weiterverarbeitet werden können. Für eine solche Zwischenlagerung abgebrannter Brennelemente
ist vorgesehen, daß eine Vielzahl der Behälter nebeneinander in einer Lagerhalle
vertikal aufgestellt wird. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß man hierbei die Behälter
mittels Abstandshalter 6 auf dem Hallenboden 7 abstellen kann.
-
Die Brennelemente entwickeln eine große Wärme, die den jeweiligen
Behälter aufheizt. Diese Wärme muß in die Atmosphäre abgeleitet werden, um eine
Uberhitzung zu vermeiden. Dies ist vor allem wegen des engen Abstands der aufgestellten
Behälter von Bedeutung, die sich, werden keine weiteren Maßnahmen getroffen, jeweils
in einem von den anderen Behältern aufgeheizten Raum befinden und sich somit gegenseitig
sozusagen aufheizen.
-
Deshalb besitzt der dargestellte Behälter eine rundum geschlossene
Umhüllung 8, die zweckmäßigerweise lösbar, also entfernbar, an der Behälter-Außenseite
angebracht ist. Die Umhüllung 8 besteht hier aus Metall und weist eine blech- oder
plattenförmige Gestalt auf. Sie kann
also aus einem Metallblech
oder einer Metallplatte der Behälter-Außengestalt entsprechend gebogen und beispielsweise
über den Behältermantel 1 gestülpt sein. Sie erstreckt sich bei diesem Ausführungsbeispiel
mindestens über die Höhe der Wärmeleitrippen 2 und ist mit ihrer Unterseite mit
Abstand zur Behälter-Stand fläche angeordnet. Es ist ersichtlich, daß die Umhüllung
8 des weiteren die Rippen-Zwischenräume 9 zwischen jeweils zwei Wärme leitrippen
2 nach außen hin abschließt, so daß sich Luftkanäle 10 ergeben, die unten und oben
offen sind. Infolge Kaminwirkung herrscht in diesen Luftkanälen 10 ein dauernder
Luftzug von unten nach oben aemäß den eingezeichneten Pfeilen . Diese Luft nimmt
die vom Behältermantel abgegebene Wärme mit, wobei außerdem die Umhüllung 8 die
für die Wärme abgabe zur Verfügung stehende Oberfläche vergrössert. Durch eine geeignete
Außenbeschichtung des Behältermantels 1 und der Wärmeleitrippen 2 sowie durch eine
entsprechende Innenbeschichtung der Umhüllung 8 kann verhindert werden, daß die
in die Luftkanäle 10 gelangte Wärme wieder in den Behältermantel 1 eingestrahlt
wird. In entsprechender Weise kann, falls erforderlich, die Außenseite der Umhüllung
8 mit einer Beschichtung versehen sein, die die Wärmeabgabe nach außen hin herabsetzt.
Auf diese Weise bleibt der Raum zwischen den verschiedenen Behältern verhältnismäßig
kalt, so daß die gegenseitige Behälter-Aufheizung und das Auftreten eines Wärmestaus
verhindert werden.
-
Aus Fig. 2 ist die weitere zweckmäßige Maßnahme ersichtlich, daß die
Umhüllung 8 an den Stirnseiten der Wärme leitrippen 2 anliegt. Hierdurch sind die
Luftkanäle 10 voneinander abgetrennt,und die zum Wärmeübergang in die Kaminluft
beitragende Innenseite der Umhüllung 8 liegt auf höherer Temperatur.
-
Wie bereits angedeutet, kann die Umhüllung 8 je nach Bedarf angebracht
oder weggelassen werden, wenn sie lösbar befestigt ist. Man kann den eigentlichen
Behälter also ohne Umhüllung transportieren und diese erst an Ort und Stelle anfügen.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 besteht die Umhüllung
8 aus einem Keil. Gemäß Fig. 3 kann die Umhüllung jedoch auch in plattenförmige
Längssegmente 11, 12, 13, 14 unterteilt sein, die jeweils eine Umhüllungsseite bilden.
Diese kann man einzeln gegen den Behältermantel stellen und sodann aneinander befestigen,
z. B. mit Hilfe der angedeuteten Riegel 15, so daß die über den Umfang verteilten
Längssegmente wiederum eine geschlossene Umhüllung ergeben. Die Segmente können
auch gelenkig miteinander verbunden sein, so daß man sie zum Anbringen am Behälter
oder beim Abnehmen auseinanderklappen kann. Ferner müssen die Längssegmente nicht,
wie dargestellt, Rechteck-Gestalt besitzen, sie können vielmehr z. B. im Falle eines
runden Behältermantels auch gewölbt sein. Wil; man die Umhüllung mit Abstand zur
Standfläche
anbringen, kann man eine geeignete Halterung am Behältermantel vorsehen. Die Umhüllung
kann jedoch auch nach unten bis zur Behälter-Standfläche reichen, so daß eine solche
Halterunq entfallen kann. Hierauf Wird bei der Erläuterung der Fig. 7 und 8 noch
zurückgekommen werden.
-
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist die Umhüllung in Ringsegmente
16, 17, 18 unterteilt, die in Behälter-Längsrichtung aufeinander folgen und übereinandergestellt
werden.
-
Die Fig. 5 und 6 zeigen jeweils einen Querschnittsausschnitt einer
weiteren Variante in vergrößerter Darstellung. In diesen Fällen sind an der Innenseite
der Umhüllung 8a bzw. 8b oben und unten offene Längs-Hohlprofile 19a bzw. 19b befestigt,
z.B. angeschweißt, die jeweils zwischen zwei Wärmeleitrippen 2a bzw. 2b in einem
der Rippen-Zwischenräume verlaufen. Diese Längs-Hohlprofile 19a, 19b sind also im
Mittenabstand der Rippen-Zwischenräume an der Umhüllung befestigt und besitzen einen
solchen Querschnitt, daß sie in die Rippen-Zwischenräume eingreifen. Die Querschnittsgestalt
der Längs-Hohlprofile kann ansonsten variieren, wobei im Falle der Fig. 5 ein im
Querschnitt etwa U-förmiges Profil vorgesehen ist, das mit den Stirnseiten seiner
Schenkel mit der Umhüllungs-Innenseite verschweißt ist. Beim Ausführungsbeispiel
nach Fig. 6 handelt es sich um rohrförmige Hohlprofile.
Die Längs-Hohlprofile
können mit Abstand zu den Wärmeleitrippen und dem Behältermantel in den Rippen-Zwischenräumen
verlaufen (Fig. 5), sie können jedoch auch z. B. die Rippen berühren (Fig. 6). Mit
Hilfe der Längs-Hohlprofile 19a, 19b wird jeder Luftkanal in zwei Bereiche unterteilt,
nämlich in den innerhalb des Hohlprofils verlaufenden Bereich und in den Bereich,
der sich zwischen dem Hohlprofil und dem Behältermantel sowie den Wärmeleitrippen
ergibt.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 steht die Umhüllung 8c mit
ihrer Unterseite auf der Behälter-Standflache, d. h. sie ist bis nach unten durchgehend
ausgebildet.
-
Damit in diesem Falle die Umluft unten in die Luftkanäle gelangen
kann, weist die Umhüllung 8c untere Lufteintritte 20 auf. Bei der Variante nach
Fig. 8 sind entsprechende Lufteintritte 2l vorhanden, die sich lediglich in der
Umfangsgestalt unterscheiden.
-
Ferner geht aus Fig. 7 noch die Maßnahme hervor, die bei jeder Umhüllung
vorgesehen werden kann, daß die anhand der Fig. 5 und 6 schon beschriebenen Längs-Hohlprofile,
z. B.
-
die Hohlprofile 19b, über die Behälter-Oberseite vorstehen können.
Entsprechend hochgezogen kann auch die Umhüllung 8c sein. Hierdurch werden die Luftkanäle
verlängert und die Kaminwirkung verbessert.
-
Außerdem kann in jedem Falle, wie Fig. 8 zeigt, der Behälter-Oberseite
eine sich nach oben hin verjüngende Abzugshaube 21azugeordnet sein, die die Behälter-Oberseite
und die Umhüllung 8d übergreift und in die die von der Umhüllung 8d begrcnzten Luftkanäle
ausmünden. Auf diese Weise tritt die erwärmte Kaminluft gemäß den eingezeichneten
Pfeilen in die Abzuqshaubc 2laein, aus der sie in die Atmosphäre austritt. Dabei
kann man den verjüngten Fortsatz der Abzugshaube 21adurch das mit der Bezugsziffer
22 angedeutete Dach der Lagerhalle führen, so daß die Kaminluft unmittelbar ins
Freie geht.
-
Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, daß die Längs-Hohlprofile
19a, 19b in ihrer Wandung Luftdurchtritte 23 (siehe Fic. 5) enthalten können, über
die ein Luftaustausch zwischen den beiden Kanalbereichen erfolgen kann. Auch die
Wandung der Umhüllung kann zusätzliche Lufteintritte oberhalb ihrer Unterseite besitzen,
die Luftkanal-Öffnungen darstellen und in Fig. 1 gestrichelt angedeutet sind.