DE3222822A1

DE3222822A1 - Anordnung fuer den transport und fuer die lagerung von brennstaeben bestrahlter brennelemente

Info

Publication number: DE3222822A1
Application number: DE19823222822
Authority: DE
Inventors: Henning Dr. Baatz; Dieter 4300 Essen Rittscher
Original assignee: GNS Gesellschaft fuer Nuklearservice mbH
Current assignee: GNS Gesellschaft fuer Nuklearservice mbH
Priority date: 1982-06-18
Filing date: 1982-06-18
Publication date: 1983-12-29

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Anordnung
für den Transport und für die Lagerung von Brennstäben bestrahlter Brennelemente von Kernreaktoren mit Hilfe eines Abschirmtransport- und Lagerbehälters aus Gußeisen (insbesondere aus sphärolithischem Gußeisen, oder aus Gußstahl), wobei der Lagerbehälter eine für die Aufnahme einer Mehrzahl von Brennelementen eingerichtete Aufnahmekammer und die Aufnahmekammer einen Einsatzkorb mit Aufnahmeschächten für jeweils ein Brennelement aufweist. - Es versteht sich, daß Abschirmtransport- und Lagerbehälter des beschriebenen Aufbaus einen angeschlossenen Abschirmboden besitzen und daß außerdem ein Abschirmdeckel und zumindest ein weiterer Deckel aufgeset ist.
Im Rahmen der bekannten gattungsgemäßen Maßnahmen (vgl.
Druckschrift Brennelementzwischenlagerung in Transportbehältern (TBZL)" der Preussen Elektra vom Fabruar 1980) werden die Brennstäbe nicht im demontierten Zustand, sondern vielmehr in Form der Brennelemente in die Aufnahmeschächte des Einsatzkorbes und damit in die Aufnahmekammer eingeführt.
In einem Abschirmtransport- und Lagerbehälter kann aber nur eine bestimmte Anzahl der Brennelemente untergebracht werden, - und damit ist auch die Anzahl der unterbringbaren Brennstäbe beschränkt. Im allgemeinen können z. B. nur 16 bestrahlte Brennelemente untergebracht werden.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, in einem solchen Abschirmtransport- und Lagerbehälter eine wesentlich größere Anzahl von bestrahlten Brennstäben unterzubringen.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die aus den Brennelementen demontierten Brennstäbe in dichter Packung in Büchsen eingesetzt sind, die geometrisch etwa einem Brennelement entsprechen, und daß die gefüllten Büchsen in die Aufnahmeschächte eines in die Aufnahmekammer eingesetzten Einsatzkorbes eingeführt sind, welcher Einsatzkorb zu einem Einsaztgitter reduziert ist.
Bei den bekannten Anordnungen besteht der Einsatzkorb aus Borstahl, einem neutronenabsorbierenden Material, abgestimmt auf die Reaktivität der Brennelemente und auf die Moderierung. Demgegenüber ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzgitter aus borfreiem Stahl, z. B. Edelstahl oder austenitischem Manganstahl, besteht. Eine besonders große Anzahl von Brennstäben läßt sich in einem Abschirmtransport- und Lagerbehälter des beschriebenen Aufbaus unterbringen, wenn die Büchsen und die Aufnahmeschächte einen Durchmesser aufweisen, der größer ist als der der Brennelemente, und wenn die zwischen den Büchsen angeordneten Einsatzgitterelemente eine entsprechend reduzierte Dicke besitzen. Dabei nutzt die Erfindung die Tatsache, daß die Reaktivität dieser mit Brennstäben in dichter Packung beladenen Büchsen wegen der wesentlich geringeren Moderierung erheblich niedriger ist als diejenige von Brennelementen, so daß es möglich ist, die bei Brennelementen notwendigen Abstände zwischen den Schächten zu reduzieren und weiteren Platz zu gewinnen.
Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß bei einer erfindungsgemäßen Anordnung in einem Abschirmtransport- und Lagerbehälter aus Gußeisen, insbesondere aus sphärolithischem Gußeisen oder aus Gußstahl, der für die Lagerung von bestrahlten Brennelementen eingerichtet ist, eine wesentlich größere Anzahl von Brennstäben untergebracht werden kann als üblich. Hinzu kommen weitere Vorteile. Weil bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Büchsen in ihrer Geometrie etwa einem Brennelement entsprechen, lassen sich im Kernkraftwerk vorhandene Lagergestelle und Handhabungsvorrichtungen für die bestrahlten Brennelemente und für die Beschickung bzw. Entleerung der Abschirmtransport- und Lagerbehälter auch für die gefüllten Büchsen einsetzen und weiter benutzen.
Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß die Ableitung der Restwärme aus dem Brennstoff bei der erfindungsgemäßen Anordnung verbessert ist. Dabei ist zu beachten, daß die Aufnahmekammer im allgemeinen mit Heliumgas gefüllt ist.
Zwar wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Konvektion praktisch vollständig unterdrückt, die Konduktion tritt jedoch in den Vordergrund, da die Übertragung von Stab zu Stab wegen der fast auf null gehenden Abstände wesentlich verbessert wird. Überraschenderweise zeigt der heißeste Brennstab in einer solchen "konsolidierten" Konfiguration mit doppelter Stabzahl und doppelter Leistung im Vergleich zum entsprechenden Brennelement etwa die gleiche Höchsttemperatur. Die Höchsttemperatur als begrenzender Wert bei der Trockenlagerung im Behälter erlaubt durchaus die Beladung eines Behälters mit der doppelten Menge an Brennstäben und damit an Brennstoff.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäßen Anordnung, Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1 und Fig. 3 den vergrößerten Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach Fig. 2.
Die in den Figuren dargestellten Anordnung dient für den Transport und für die Lagerung von Brennstäben bestrahlter Brennelemente von Kernreaktoren mit Hilfe eines Abschirmtransport- und Lagerbehälters aus Gußeisen, insbesondere aus sphärolithischem Gußeisen, oder aus Stahl. Man enbimmt zunächst aus einer vergleichen Betrachtung der Figuren 1 und 2, daß der Lagerbehälter 1 eine für die Aufnahme einer Mehrzahl von Brennelementen eingerichtete Aufnahmekammer 2 aufweist und daß die Aufnahmekammer 2 einen Einsatzkorb 3 mit Aufnahmeschächten 4 für jeweils ein Brennelement besitzt.
Nimmt man die Figur 3 hinzu, so erkennt man, daß aus Brennelementen demontierte Brennstäbe 5 in dichtester Packung in Büchsen 6 eingesetzt sind. Diese Büchsen 6 entsprechen geometrisch etwa einem Brennelement, welches bekanntlich aus einer Vielzahl von Brennstäben 5 besteht. Nicht die Brennelemente, sondern vielmehr die mit den Brennstäben 5 gefüllten Büchsen 6 sind in die Aufnahmeschächte 4 eines in die Aufnahmekammer 2 eingesetzten Einsatzkorbes eingeführt. Der Einsatzkorb ist aber nicht ein komplizierter Borstahlkorb, wie er im Rahmen der bekannten Maßnahmen erforderlich ist, er ist vielmehr zu einem Einsatzgitter 3 reduziert. Er mag aus Edelstahl oder austenitischem Manganstahl bestehen und kann borfrei ausgeführt sein. Die Büchse 6 und die Aufnahmeschächte 4 besitzen einen Durchmesser, der größer ist als der der Brennelemente, für die der Abschirmtransport- und Lagerbehälter 1 grundsätzlich eingerichtet ist. Die zwischen den Büchsen 6 angeordneten Einsatzgitterelemente 3 besitzen eine entsprechend reduzierte Dicke, - so daß im Ergebnis eine wesentlich größere Anzahl von Brennstäben 5 in dem Abschirmtransport- und Lagerbehälter 1 untergebracht werden kann, als im Rahmen der bekannten Maßnahmen.
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Claims

Anordnung für den Transport und für die Lagerung von Brennstäben bestrahlter Brennelemente" Patentansprüche: Gi Anordnung für den Transport und für die Lagerung von Brennstäben bestrahlter Brennelemente von Kernreaktoren mit Hilfe eines Abschirmtransport- und Lagerbehälters aus Gußeisen, insbesondere aus sphärolithischem Gußeisen, oder aus Gußstahl, wobei der Lagerbehälter eine für die Aufnahme einer Mehrzahl von Brennelementen eingerichtete Aufnahmekammer und die Aufnahmekammer einen Einsatzkorb mit Aufnahmeschächten für jeweils ein Brennelement aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die aus den Brennelementen ausgebauten Brennstäbe (5) in dichter Packung in Büchsen (6) eingesetzt sind, die geometrisch etwa einem Brennelement entsprechen, und daß die gefüllten Büchsen (6) in die Aufnahmeschächte (4) eines in die Aufnahmekammer (2) eingesetzten Einsatzkorbes eingeführt sind, der zu einem Einsatzgitter (3) reduziert ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzgitter (3) aus borfreiem Stahl, z. B. aus Edelstahl oder austenitischem Manganstahl, besteht.
3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchsen (6) und die Aufnahmeschächte (4) einen Durchmesser aufweisen, der größer ist als der der Brennelemente, und daß die zwischen den Büchsen (6) angeordneten Ensatzgitterelemente entsprechend reduzierte Dicke aufweisen.