DE3226986C2

DE3226986C2 - Verfahren zum Einkapseln von radioaktiven Bauteilen und Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE3226986C2
Application number: DE19823226986
Authority: DE
Inventors: Werner Ing.(grad.) 8505 Röthenbach Höfers; Joachim Ing.(grad.) 8602 Frensdorf Wildenauer
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-07-19
Filing date: 1982-07-19
Publication date: 1984-08-30
Also published as: FR2530366B1; FR2530366A1; DE3226986A1

Abstract

Ein bis auf eine Beladeöffnung gasdicht verschlossener Behälter wird mit radioaktiven Bauteilen beladen, sodann wird über der Beladeöffnung unter Wasser eine mit Gas gefüllte Haube angeordnet, in deren auf der Unterseite befindliche Öffnung der Behälter mit der Beladeöffnung greift und mit der der Spiegel des diese Beladeöffnung umgebenden Wassers unter der Beladeöffnung verdrängt wird, anschließend wird unter der Haube eine Evakuiervorrichtung gasdicht an die Beladeöffnung des Behälters angekoppelt, mit der der Behälter innen vakuumgetrocknet wird, und nach diesem Vakuumtrocknen wird die Evakuiervorrichtung vor der Beladeöffnung abgekoppelt und diese Beladeöffnung unter der mit Gas gefüllten Haube mit einem Deckel gasdicht verschlossen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einkapseln von radioaktiven Bauteilen, insbesondere von bestrahlten Kernreaktorbrennstäben, in einem Behälter, der unter Wasser mit den radioaktiven Bauteilen beladen wird, bei dem ein Behälter verwendet wird, der bis auf eine Beladeöffnung nach dem Beladen des Behälters unter Wasser eine mit Gas gefüllte Haube angeordnet wird, in deren auf der Unterseite befindliche Öffnung der Behälter mit der Beladeöffnung greift und mit der der Spiegel des die Beladeöffnung umgebenden Wassers unter die Beladeöffnung verdrängt wird und bei dem die Beladeöffnung gasdicht verschlossen wird.

Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 29 19 797 bekannt. Die mit Luft gefüllte Haube wird bei diesem bekannten Verfahren in einem Wasserbecken auf den Behälter lose aufgelegt, so daß die Luft im Ringraum zwischen der Haube und der Außenseite des Behälters ein Luftpolster bildet, das das Wasser im Behälter vom Wasser im Wasserbecken sicher trennt und dadurch verhindert, daß radioaktive Partikel aus dem Wasser im Behälter in das Wasser im Wasserbecken gelangen. Auf diese Weise kann der Behälter mit den radioaktiven Bauteilen lange Zeit im Wasserbecken unter Wasser abgestellt sein, ohne daß es zu einer Kontaminierung dieses Wassers kommen kann. Bei Herausnahme des Behälters bleibt die Haube lose auf dem Behälter aufgelegt und soll so das Austreten von angesammeltem Spaltgas aus dem Behälter verhindern.

Soll der Behälter mit den radioaktiven Bauteilen jedoch z. B. außerhalb des Wasserbeckens abgestellt werden, so muß in ihm befindliches Wasser ausgeleert und der Behälter innen getrocknet und schließlich zur weiteren Lagerung der in ihm befindlichen radioaktiven Bauteile gasdicht verschlossen werden.

Für einen außerhalb des Wasserbeckens abgestellten Behälter sind wegen der in ihm befindlichen radioaktiven Bauteile aber besondere Maßnehmen zum Abschirmen der radioaktiven Strahlung erforderlich, die das Ausleeren des Wassers, das Trocknen und das gasdichte Verschließen des Behälters erheblich erschweren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche besonderen Abschirmmaßnahmen gegen radioaktive Strahlung zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an das Anordnen der Haube unter dieser eine Evakuierungsvorrichtung gasdicht an die Bcladeöffnung des Behälters angekoppelt wird, mit der der Behälter innen vakuumgetrocknet wird, und dal] nach diesem Vakuumtrocknen die Evakuierungsvorrichtung von der Beladcöffnung abgekoppelt und diese Bcladeöffnung unter der mit Gas gefüllten Hiubc mit einem Deckel gasdicht verschlossen wird.

Sämtliche Arbeitsscheue am Behälter werden auf diese Weise ohne Behinderung unter dem im Wasserbecken befindlichen Wasser durchgeführt, welches die radioaktive Strahlung abschirmt, die von Bauteilen ausgehl, mit denen der Behälter beladen wird oder beladen

Eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist günstigerweise dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Boden eines Wasserbeckens eine Zylinderhülse mit vertikaler Längsachse als Aufnahmeschacht fü·- einen langgestreckten Behälter und neben dieser Zylinderhülse eine vertikale Führungsstange für eine Haube angeordnet sind und daß die Haube auf der Unterseite eine der Zylinderhülse zugewandte öffnung und innen einen Drehteller mit vertikaler Drehachse aufweist, der auf seiner Unterseite mit einer Vorrichtung zum Evakuieren und Austrocknen des Behälters und einer weiteren Vorrichtung zum gasdichten Anbringen eines Deckels an der Beladeöffnung des Behälters versehen ist. Nachdem die mit Gas gefüllte Haube dieser Einrichtung über der Beladeöffnung des Behälters angeordnet ist, kann dieser ohne weiteres Manipulieren unter der Haube sowohl vakuumgetrocknet als auch anschließend gasdicht verschlossen werden.

Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Wasserbekken mit einer Einrichtung zur Durchführung des zu beschreibenden Verfahrens mit einer Seitenansicht der Haube und der als Aufnahmeschacht dienenden Zylinderhülse.

F i g. 2 zeigt eine teilweise längsgeschnittene Vorderansicht von Haube und als Aufnahmeschacht dienender Zylinderhülse nach Fig. 1.

F i g. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Haube nach Fig. 2.

F i g. 4 zeigt eine weitere teilweise längsgeschnittene Vorderansicht der Haube nach F i g. 2.

F i g. 5 zeigt eine zum Teil längsgeschnittene Vorderansicht einer Vorrichtung in der Haube nach F i g. 4.

Fig.6 zeigt eine zum Teil längsgeschnittene Seitenansicht einer weiteren Vorrichtung in der Haube nach Fig. 2.

Die Einrichtung weist nach F i g. 1 in einem mit Wasser gefüllten Wasserbecken 2 ein Gittertragwerk auf, von dem zwei vertikale Rohre 3 und 4 erkennbar sind. Mit ihren Oberenden reichen diese vertikalen Rohre 3 und 4 bis zu einer über dem Becken angebrachten Arbeitsbühne 5. Das Gittertragwerk mit den beiden vertikalen Rohren 3 und 4 weist eine Bodenplatte 6 auf, die mit Standfüßen 7 auf dem Boden des Wasserbeckens 2 steht.

Das vertikale Rohr 4 des Gitlertragwerkes dient als Führungsstange für die Haube 8, die ein diesem vertikalen Rohr 4 zugeordnetes Führungsteil 9 aufweist Oben an der Haube 8 ist eine vertikale, zur Arbeitsbühne 5 geführte Zugstange 10 angebracht, mit der die Haube 8 mit Hilfe eines nicht dargestellten Kranes abgesenkt oder bis zur Arbeitsbühne 5 gehoben werden kann. Insbesondere die untere Endstellung der Haube 8 ist durch einen Anschlagkörper 11 am vertikalen Rohr 4 gegeben. Auf der Bodenplatte 6 ist neben dem Rohr 4 eine Zylinderhülse 12 mit vertikaler Längsachse 12a derart angeordnet, daß sie mit ihrem Oberende in die öffnung Sa auf der Unterseite der Haube 8 greifen kann. Diese Zylinderhülse 12 hat eine Doppelwand, deren Hohlraum zur Verringerung der Wärmeleitfähigkeit der Zylinderhülse 12 mit Gas, vorzugsweise nit Luft, gefüllt ist. Innerhalb dieser Zylinderhülse 12 ist am Boden ein Stiitzring 13 mit vertikaler Längsachse angeordnet, der seitlich Durchtrittsöffniingen 14 für Wasser aufweist. Auf diesem Stützring 13 steht mit vertikaler Längsachse eine Adapterhülse 15 auf. in der sich ein mit bestrahlten Kernreaktorbrennstäben oder Kernreaktorbrennelementen beladener langgestreckter Behälter 16 ebenfalls mit vertikaler Längsachse befindet. Am vertikal oberen Ende der Zylinderhülse 12 befindet sich ein Kragen 51. der ir.it nicht dargestellten Verbindungsteilen mit dem Gittertragwerk, zu dem die beiden vertikalen Rohre 3 und 4 gehören, in Verbindung steht. Dieser Kragen 51 dient zur radialen Führung der Adapterhülse 15. Innerhalb des Stützringes 13 sind am Boden elektrische Heizkörper 41 und ein Temperaturfühler 42 angeordnet.

Innerhalb der Haube 8. die eine an der Unterseite befindliche öffnung 8a aufweist, ist ein Druckluftzuführungsrohr 40 mit einem Niveauschalter angebracht, durch das Druckluft in die Haube 8 eingespeist werden kann. Bei bis zum Anschlag 11 abgesenkter Haube 8 bewirkt die eingespeiste Druckluft unter Einwirkung des Niveauschalters, daß sich der Wasserspiegel unterhalb des oberen Endes der Zylinderhülse 12 und damit auch der Adapterhülse 15 und der Beladeöffnung am oberen Ende des sonst gasdicht verschlossenen langgestreckten Behälters 16 befindet. Anstelle von Druckluft kann auch Kohlendioxid oder ein Inertgas, vorzugsweise ein Edelgas, als Füllgas in die Haube 8 eingespeist werden.

Innerhalb der Haube 8 befindet sich ferner ein Drehteller 17 mit einer durch die Oberwand der Haube 8 geführten hohlen, gasdichten Nabe 18, die in einem an der Oberwand der Haube 8 angebrachten gas- und wasserdichten Lager 19 mit vertikaler Drehachse drehbar gelagert ist.

Der Drehteller 17 kann mit Hilfe eines Schraubers 20

über ein Zahnradgetriebe und über die Nabe 18 um die Längsachse der Nabe 18 verdreht werden. Ferner ist innerhalb der Haube 8 eine Klinke 21 zum Festklinken des Drehtellers 8 vorgesehen.

Auf der Unterseite des Drehtellers 17 ist sowohl eine in F i g. 2 und F i g. 6 dargestellte Vorrichtung zum gasdichten Anbringen eines Deckels an der Beladeöffnung des Behälters 16 als auch mit Winkelabstand bezüglich der Drehachse der Nabe 18 eine in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellte weitere Vorrichtung zum Evakuieren und Austrocknen des Behälters 16 angebracht.

Wie insbesondere F i g. 5 zeigt, weist die Vorrichtung zum Evakuieren und Austrocknen des Behälters 16 einen Kopf 22 auf, dem zwei vertikale Führungsstangen 23 zugeordnet sind, die an der Unterseite des Drehtellers 17 befestigt sind. An der Unterseite dieses Drehtellers 17 befindet sich ferner ein Hydraulikzylinder 24, dessen Kolben 24,-f mit dem Kopf 22 gekoppelt ist. Am Kopf 22 sind ein Absaug- bzw. Unterdruckstutzen 25 und ein Druckluftzufuhrstutzen 27 vorgesehen. Außerdem sind an diesem Kopf 22 ein Druckaufnehmer 28 und ein Temperaturaufnehmer 23 für Dampfdruck und Dampftemperatur im Behälter 16 angebracht. Schließlich sind noch am Kopf 22 Dichtungsringe 52 angebracht, die während des Evakuierens und Austrocknens des Behälters 16 den auf die Beladeöffnung des Behälters 16 aufgesetzten Kopf 22 abdichten,
bo Wie insbesondere F i g. 6 zeigt, ist die Vorrichtung zum gasdichten Anbringen des Deckels 30 an der Beladeöffnung des Behälters 16 ebenfalls höhenverstellbar an einer auf der Unterseite des Drehtellers 17 angebrachten vertikalen Führungsstange 31 angeordnet. Zur t>5 Höhenverstellung ist noch ein Hydraulikzylinder 32 am Kopf 33 dieser Vorrichtung vorgesehen, dessen Kolben mit der Unterseite des Drehtellers t7 verbunden ist. Der Kopf 33 weist einen weiteren Druckzylinder 34 zum

Betätigen des Greifers 35 für das am Deckel 30 des Behälters 16 angebrachte T-Stück 30a auf. Ferner ist am Kopf 33 noch ein Schweißbrenner 36 mit zugeordneter Höhenverstellvorrichtung 37 und zugeordneter Vorrichtung 38 zum Vorschubantrieb um eine Vertikalachse zum Verschweißen des Deckels 30 mit dem Behälter 16 angebracht.

Nach dem Beladen des Behälters 16 beispielsweise mit bestrahlten Kernreaktorbrennstäben wird dieser Behälter 16 zusammen mit der Adapterhülse 15 mit einem nicht dargestellten Kran unter Wasser in die Zylinderhülse 12 eingebracht. Sodann wird über der Zylinderhülse 12 die Haube 8 ebenfalls unter Wasser angeordnet, die mit Luft gefüllt ist, so daß der Wasserspiegel in der Haube 8 bzw. in deren öffnung 8a auf der Unter-Seite unter den Rand der in diese öffnung Sa greifenden Zylinderhülse 12 verdrängt wird.

Anschließend wird zum Austrocknen des Innenraumes des Behälters 16 der Drehteller 17 so verdreht, daß entsprechend F i g. 4 der Kopf 22 der Vorrichtung zum Evakuieren und Austrocknen auf die Beladeöffnung des Behälters 16 abgesenkt werden kann. Mit Hilfe der elektrischen Heizkörper 41 wird das Wasser innerhalb der Adapterhülse 15 erwärmt. Dadurch wird auch der Behälter 16 und das in ihm befindliche Wasser gegenüber dem übrigen Beckenwasser erwärmt. Durch Anlegen von Unterdruck an den Stutzen 25 wird der Sättigungszustand des Wassers im Behälter 16 unter den Zustand des diesen Behälter 16 umgebenden Wassers abgesenkt. Das auftretende Temperaturgefälle zwischen dem den jo Behälter 16 umgebenden Wasser und dem Wasser im Behälter 16 führt zum Wärmetransport in dem Behälter 16. Das Wasser in dem Behälter 16 verdampft. Der entstehende Dampf wird über den Stutzen 25 abgeführt und kann in einer außen an der Haube 8 angebrachten, vom Wasser im Wasserbecken 2 gekühlten Kondensationskammer 44 wieder kondensiert werden.

Nachdem der gesamte Wasserinhalt des Behälters 16 verdampft ist steigt die Temperatur im Behälter 16 auf die Temperatur des den Behälter 16 umgebenden Wassers an. Sie weicht damit sehr deutlich von der dem Innendruck im Behälter 16 entsprechenden Sättigungstemperatur für Wasserdampf ab. Dies kann mit Hilfe des Druckaufnehmers 28 und des Temperaturaufnehmers 23 sowie mit Hilfe des Temperaturfühlers 42 festgestellt werden. Über den Druckluftzufuhrstutzen 27 und den Absaugstutzen 25 wird der Behälter 16 mehrfach be- und entlüftet, um allen Restdampf aus dem Behälter 16 zu verdrängen.

Nach dem Abheben des Kopfes 22 der Vorrichtung zum Evakuieren und Austrocknen von der Beladeöffnung des Behälters 16 wird der Drehteller 17 um die Drehachse der Hohlnabe 18 verdreht, bis der Kopf 33 der Vorrichtung zum gasdichten Anbringen des Deckels 30 am Behälter 16 abgesenkt, dieser Deckel 30 mit Hilfe dieser Vorrichtung in die Beladeöffnung des Behälters 16 eingesetzt und mit diesem Behälter 16 gasdicht verschweißt werden kann.

Hierauf wird die Haube 8 am Rohr 4 mit der Zugstange 10 hochgezogen und zur Seite geschwenkt, so daß bo der mit dem Deckel 30 verschlossene Behälter 16 mit Hilfe des nicht dargesiellten Kranes unier Wasser aus der Zylinderhülse 12 entnommen und zu einer Lagcrstelle transportiert werden kann.

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Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Einkapseln von radioaktiven Bauteilen, insbesondere von bestrahlten Kernreaktorbrennstäben, in einem Behälter, der unter Wasser mit den radioaktiven Bauteilen beladen wird, bei dem ein Behälter verwendet wird, der bis auf eine Beladeöffnung gasdicht verschlossen ist, bei dem über der Beladeöffnung nach dem Beladen des Behälters unter Wasser eine mit Gas gefüllte Haube angeordnet wird, in deren auf der Unterseite befindliche Öffnung der Behälter mit der Beladeöffnung greift und mit der der Spiegel des die Beladeöffnung umgebenden Wassers unter die Beladeöffnung verdrängt wird und bei dem die Beladeöffnung gasdicht verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an das Anordnen der Haube (8) unter dieser eine Evakuierungsvorrichtung gasdicht an die Beladeöffnung des Behälters (16) angekoppelt wird, mit der der Behälter (16) innen vakuumgetrocknet wird, und daß nach diesem Vakuumtrocknen die Evakuierungsvorrichtung von der Beladeöffnung abgekoppelt und die Beladeöffnung unter der mit Gas gefüllten Haube (8) mit einem Dekkel (30) gasdicht verschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Behälter (16) außen umgebende Wasser während des Vakuumtrocknens beheizt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (16) nach dem Vakuumtrocknen mit einem Füllgas gefüllt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllgas Luft und/oder Kohlendi- js oxid verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß als Füllgas ein Inertgas verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas ein Edelgas verwendet wird.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Boden eines Wasserbeckens (2) eine Zylinderhülse (12) mit vertikaler Längsachse (\2a) als Aufnahmeschacht für einen langgestreckten Behälter (16) und neben dieser Zylinderhülse (12) eine vertikale Führungsstange (4) für eine Haube (8) angeordnet sind und daC die Haube (8) auf der Unterseite eine der Zylinderhülse (12) zugewandte Öffnung (Sa) und innen einen Drehteller (17) mit vertikaler Drehachse aufweist, der auf seiner Unterseite mit einer Vorrichtung zum Evakuieren und Austrocknen des Behälters und einer weiteren Vorrichtung zum gasdichten Anbringen eines Deckels (30) an der Beladeöffnung des Behälters (16) versehen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderhülse (12) eine Doppelwand hat, deren Hohlraum mit Gas gefüllt ist. mi

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zylinderhülse (12) eine Adapterhülse (15) für den Behälter (16) enthalten ist, die mit vertikaler Längsachse auf einem Stützring (13) steht, der sich ebenfalls mit vertikaler Längsachse in der tn Zylinderhülse (12) befindet, der seitlich cine Durchtrittsöffnung (14) für Wasser aufweist und in dem ein Heizkörper (41) zum Beheizen von Wasser angeord-

net ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrichtung zur Überwachung des Evakuierens und des Austrocknens des Behälters (16) ein Druck- (18) und ein Temperaturaufnehmer (19) zugeordnet sind.