DE3214003A1

DE3214003A1 - Stahlbehaelter fuer verglaste radioaktive stoffe

Info

Publication number: DE3214003A1
Application number: DE19823214003
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr.-Ing. 4175 Wachtendonk Schön
Original assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Current assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Priority date: 1982-04-16
Filing date: 1982-04-16
Publication date: 1983-10-20

Description

Stahlbehälter für verglaste radioaktive Stoffe
Die Erfindung betrifft einen Stahlbehälter zur Aufnahme von in einer Glasschmelze eingebundenen radioaktiven Spaltprodukten und zur Endlagerung der zu einem Glasblock verfestigten radioaktiven Glasschmelze.
Bei der Wiederaufarbeitung bestrahlter Kernreaktorbrennelemente fallen hochaktve Abfälle in Form bochaktiver flüssiger Spaltproduktkonzentrate an. Diese flüssigen Spaltproduktkonzentrate werden durch geeignete Verglasungsverfahren verfestigt.
Durch Zugabe von glasbildenden Materialien werden die radioaktiven Stoffe zu Glas geschmolzen, Die radioaktive Glasschmelze wird in Behälter aus Edelstahl eingefüllt. Nach dem Abkühlen und Verfestiqen und einer etwaigen längeren Oberflächen lagerung sollen diese Glaskokillen dann der Endlagerung zugeführt werden.
Bei der Herstellung des Glasblockes im Behälter und besonders bei der Abkühlungsphase können im Glasblock Rißbildungen auftreten. Die Rißbildungen können durch verschiedene Verfahren minimiert werden.
Es ist ein Verfahren zur Endlagerung radioaktiver Spaltprodukte bekannt (DE-OS 28 46 845), bei dem in die Mitte des Stahlbehälters vor dem Eingießen der die Spaltprodukte enthaltenden Glasschmelze Füllelemente aus metallischen Strukturen eingebracht werden. Diese Füllelemente können verschiedenartige Ausbildung aufweisen und sollen einen weitgehenden Abbau thermischer Spannungen im Glasblock während der Abkühlungsphase bewirken und eine hohe Wärmeableitung zur Kokillenwand ermöglichen.
Die Ergebnisse mit diesem Verfahren waren nicht befriedigend.
Es wurden weiterhin in der Außenzone des Glasblockes unkontrollierte Rißbildungen in Längsrichtung festgestellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stahlbehälter zur Aufnahme von verglasten radioaktiven Spaltprodukten zu schaffen, durch den die Rißbildung in der Außenzone des eingeschlossenen hochradioaktiven Glasblockes weiter verringert wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Behälters wird eine Unterteilung der Außenzone des Glasblockes erreicht. Die Außenoberfläche des Glasblockes wird in -längs verlaufende Segmente aufgeteilt. Unkontrollierte Rißbildung in Langsrichtung des Glases wurde verhindert.
Dieses uberraschende Ergebnis.wird auf die neue Erkenntnis zurückgefuhrt, daß die Wärmefreisetzung der hochradioaktiven Abfallstoffe nach dem Verfestigen des Glases Spannzungen im verglasten Abfallprodukt verursachen, die zu unzulässig hohen Belastungen der radialen Außenzone des Glasblockes führen.
Es wird vermutet, daß dabei thermisch induzierte Umfangsspanrungen vom Außenrand des Glasblockes her radial einige Zentimeter tief ins Glas hinein auftreten. Die daraus resultierenden hohen Belastungen der radialen Außenzone des Glasblockes werden durch die erfindungsgemäße Anordnung verringert. Zusammenhängende Umfangsspannungen in der bisher nicht als Problemzone bekannten Außenzone des Glasblockes werden vermieden.
Die Methoden des bekannten Verfahrens zur Endlagerung radioaktiver Spaltprodukte (DE-OS 28 46 845) sind nicht in der Lage, zusalzzenhängende Umfangszugspannungen zu verhindern; Die Ober- fläche, die die Füllelemente aus den metallischen Strukturen senkrecht zur Umfangsrichtung darbieten, sind im Vergleich zur Querschnittsfläche, in der die Zugspannungen herrschen, sehr klein. Daraus ist zu sehen, daß dieses Verfahren noch ohne die Erkenntnis der problematischen zusammenhängenden Umfangszugspannungen in der Außenzone des Glasblockes geschaffen wurde.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 2 genannten Merkmale offenbart.
Die sich in den Außenzonen des Glases befindenden Rippen können so ortsfest angeordnet werden, ohne mit dem Stahlbehälter verbunden zu sein.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Stahlbehälters zur Aufnahme von verglasten radioaktiven Spaltprodukten sind senkrecht zur Richtung der Umfangszugspannungen Trennwände vorhanden, über die hinweg keine Zugbelastungen übertragen werden können. Die rippenartigen Trennwände überstreichen den gesamten Raumbereich, in dem die Umfangszugspannungen auftreten. Auch die Aufheizung des Glasblockes nach dem Verfestigen aufgrund der Wärmefreisetzung der hochradioatkiven Abfallstoffe verursacht auf der Außenoberfläche des Glasblockes keine unkontrollierten Längsrisse mehr.
Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung naher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch einen runden Stahlbehälter gemäß Linie I - I in Fig. 2, Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Rippen aufweisenden Stahlbehälter.
Der Behälter besteht aus einer runden Edelstahlhülle 1, einem angeschweißten Boden 2 und einem nach dem Befüllen mit der Glasschmelze verschweißten Deckel 3. Entlang der Innenwand der Edelstahlhülle 1 liegen sich radial etwas nach innen erstreckende, kurze Rippen 4 aus Edelstahl, die durch drei angeschweißte Stahlringe 5 fixiert werden. Die Rippen 4 sind nicht mit der Edelstahlhülle 1 verbunden, um Relativdehnungen zu ermoglichen. Die Verschweißung ergibt eine definierte Position der Rippen 4 zueinander. Die Länge der Rippen 4 entspricht der Hohe des Behälters 1. Zweckmäßigerweise sind die Rippen ebenfalls aus Edelstahl.
In den Behälter wird die hochradioaktive Glasschmelze eingegossen.
Nach dem Verfestigen der Glasschmelze entsteht ein Glasblock, dessen Außenoberfläche auch durch die anschließende langfristige Aufheizung durch die Nachzerfallswärme keine unkontrollierten Langsrisse mehr aufweist. Die Außenoberfläche des Glasblockesist durch die längsverlaufenden Rippen 4 in einzelne Segmente unterteilt. Zusammenhängede Umfangszugspannungen in der Außenzone des Glasblockes aufgrund thermisch induzierter Spannungen sind vermieden, da die Außenoberfläche des Glasblockes in längs verlaufende Segmente aufgeteilt ist Leerseite

Claims

Schutzansprüche Stahlbehälter zur Aufnahme von in einer Glasschmelze eingebundenen radioaktiven Spaltprodukten und zur Endlagerung der zu einem Glasblock verfestigten radioaktiven Glasschmelze, dadurch gekennzeichnet daß sich von der Mantelinnenfläche des Stahlbehalters (1) radial nach innen erstreckende kurze Rippen (4) angeordnet sind, die über die gesamte Länge (Höhe) des Stahlbehälters (1) verlaufen.
2. Stahlbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (4) uber angeschweißte Stahlringe (5) miteinander fixiert sind.