DE3248594C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Transport- und Abschirmbehälter für Kokillen mit hochradioaktivem Ab­ fall, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist.

Radioaktive Abfälle, wie z. B. in Kokillen eingebrachte Glasschmelzen mit radioaktiven Stoffen oder abgebrannte Brennelemente, sollen in einen Transportbehälter einge­ bracht, transportiert und am Zielort, z. B. einem Zwischen- oder Endlager, ausgeschleust und deponiert werden. Dabei ergeben sich folgende Forderungen:

• 1. Bei allen Arbeitsabläufen muß eine Abschirmung gewähr­ leistet sein,
• 2. das System soll in den Phasen des Be- und Entladens automatisierbar sein,
• 3. das Be- und Entladen soll ohne Verwendung einer Heißen- Zellen-Technologie sowie ohne Wasserabschirmung ge­ schehen,
• 4. Störfälle müssen zu bewältigen sein, ohne daß die Ab­ schirmung ausfällt.

Da bisher hochradioaktiver Abfall noch nicht im routine­ mäßigen Betrieb eingelagert worden ist, sind auch noch keine Transportgebinde bzw. -behälter bekannt geworden, die all diesen Anforderungen genügen.

Die vorliegende Erfindung hat nun zur Aufgabe, einen Transport- und Abschirmbehälter der eingangs beschrie­ benen Art zu schaffen, der für den Einsatz in dem o. g. System optimal geeignet ist und die genannten Anfor­ derungen erfüllt. Dabei wird besonderer Wert darauf ge­ legt, daß unter allen Betriebsbedingungen die Abschir­ mung optimal gewährleistet ist, und daß äußere Einwir­ kungen das Verschlußsystem hinsichtlich seiner Ab­ schirmwirkung und seiner Funktionsfähigkeit möglichst nicht beeinträchtigen können.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt nun die vorliegende Erfindung bei einem Behälter der eingangs beschriebenen Art die erfinderischen Merkmale vor, die im Kennzeichen der Patentansprüche angeführt sind.

Ein in dieser Art ausgebildeter Behälter erfüllt nun in optimaler Weise die oben beschriebene Aufgabenstellung. Besonders günstig ist dabei, daß die Verschlüsse des Transportbehälters auch im geöffneten Zustand vom Be­ hältersystem vollkommen umschlossen werden, so daß äußere Einwirkungen das Verschlußsystem des Behälters kaum be­ einträchtigen können.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand der Fig. 1 bis 6 näher erläutert, wobei die Positionsnummern in den Fig. 1 bis 4 für alle Figuren gelten und der Behälter in Fig. 5 getrennt von der Be­ lademaschine dargestellt ist. Die Fig. 6 zeigt dabei einen Detailschnitt entlang der Linie AB der Fig. 5.

Den Behälter 3, dessen Entladung später anhand der Fig. 1 bis 4 beschrieben wird, zeigt die Fig. 5 in einem Längsschnitt.

Die Gestalt des Transportbehälters 3 wird bestimmt durch die zu transportierende Kokille 1, ihrer Abschirmung und die Schleusöffnungen. Die Kokille 1 steht im Transport­ zustand in einem, in der Mittelachse 18 des Behälters verlaufenden Kanal 46. Der Abschirmkörper 45 des Behälters 3 besteht aus konzentrisch angeordneten Abschirmschichten und am Außenrand gelegenen Kühlrippen, zwischen denen zur Neutronenabschirmung Segmente aus boriertem Poly­ äthylen eingesetzt sind. Die Segmente werden durch zwei konische Ringe 59 fixiert, die durch Schrauben über ge­ teilte, in Nuten des Behälterkörpers geschraubte Ringe 60 angedrückt werden.

An die beiden Stirnseiten des Behälters 3 sind das obere Endstück bzw. Walzenschiebergehäuse 47 und das untere 32 angesetzt, welche die Verschlüsse 7 und 8 des Kanales 46 enthalten. Dieser Kanal 46 durchdringt den Behälter 3 zentrisch von oben nach unten in seiner ganzen Länge. In den beiden Endstücken bzw. Walzenschiebergehäusen 47, 32 sind gleich ausgebildete Drehkörper 49 und 50 um eine Achse 48 drehbar gelagert, die senkrecht zur Behälterlängs­ achse 18 steht. Die Drehkörper 49, 50 sind in etwa scheibenförmig, wobei ihre Dicke bzw. ihre Höhe (hori­ zontal gesehen) größer als der Durchmesser des Aufnahme­ kanales 46 ist. Quer durch die Mitte (vom Umfang her gesehen) ist eine Bohrung 51 bzw. 52 durch den Drehkörper gebracht, deren Durchmesser dem des Kanales 46 entspricht und der bei entsprechender Stellung des Drehkörpers 49 und 50 die Fortsetzung des Kanales 46 aus dem Behälter 3 bildet. Der Durchmesser und das Material der Drehkörper 49 und 50 sind so bemessen, daß trotz der Schwächung durch die Bohrungen 51 und 52 in geschlossenem Zustand die nötige Abschirmwirkung wie die des Abschirmkörpers 45 erreicht ist.

An den Stirnseiten des Drehkörpers 49 und 50 sind mittig Wellenstümpfe 53 und 54 mit zugehörigen Achsen 33 und 34 zur Lagerung angesetzt, die jeweils in ein Kupplungs­ profil 55 münden. Diese liegen so in der Achse 48, daß das Kupplungsprofil 55 mit der Behälteraußenfläche gerade bündig ist.

Aus Fertigungsgründen sind die Endstücke bzw. Walzen­ schiebergehäuse 47, 32 geteilt. Sie werden durch jeweils zwei Ringe zu einer Einheit zusammengehalten, die mit einem Gewinde in den Grundkörper 45 eingeschraubt wird.

Für jeden Verschluß 7 und 8 liegen somit je zwei Profile 55 zum Betätigen der Drehkörper 49, 50 an der Außenseite. Die Achsen 33, 34 mit darüber montieren Abschirmbüchsen 61 dienen auch als Sicherung der Walzenschiebergehäuse 32, 47 gegen Herausdrehen. Die Walzenschieber 7, 8 sind in der geschlossenen Stellung durch je zwei gefederte Stifte 57 gegen Verdrehen gesichert, wobei die zylindri­ sche Form des Bolzens in einer entsprechenden Ausfräsung 56 der Wellenstümpfe 53, 54 liegt. An der Be- und Ent­ ladestation drückt ein externer Bolzen die Stifte 57 so weit in den Behälter, daß eine Eindrehung 58 des Stiftes auf die Höhe der Drehkörpermitte 48 kommt und die Walzen­ schieber 7 und 8 zur Drehung freigibt. Zur Anbringung von Störfallzusatzabschirmungen werden an der Oberseite des Behälters Gewindelöcher vorgesehen, an der Unterseite kreisförmige T-Nuten 62. Aus Symmetriegründen befinden sich Gewindelöcher und Nuten auf beiden Behälterseiten gleichmäßig.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen die Belademaschine in ihren verschiedenen Funktionen mit einem Transportbehälter 3 für mit in Glas eingeschmolzenen hochradioaktiven Abfällen gefüllten Kokillen 1, die in eine Bohrung 2 abgesenkt werden sollen. Die Bohrung 2 führt zu einer nicht näher beschriebenen Lagerstätte. Der Behälter 3 befindet sich bereits in seiner Entladeposition, d. h. er ist auf die Bohrung 2 gesetzt und die Belademaschine über den Behälter 3 gefahren.

Die Fig. 1 und 4 zeigen dabei die den Behälter ver­ schließenden Walzenschieber 7 und 8 in geschlossener Stellung (Anlieferungsstellung), die Fig. 2 und 3 in geöffneter Position (Be- bzw. Entladestellung).

In der Belademaschine sind alle für den Einlagerungsvor­ gang nötigen Funktionen zu einer Einheit integriert:
Das nicht näher dargestellte Fahr- und Hubwerk der Belade­ maschine, die Abschirmung, die Antriebe der Walzenschieber, das Depot des Kokillengreifers in Ruhestellung, die Me­ chanik zum Ablassen und Heben des Kokillengreifers (Winde) und Einrichtungen zur Behebung diverser Störfälle.

Nachdem der Transportbehälter 3 zum Ein- und Ausschleusen der Kokille 1 mit Hilfe eines Transportbehältergreifers auf den Bodenschieber 9 gesetzt wurde, fährt die Belade­ maschine an bzw. über den Transportbehälter 3. Dabei ist sie von ihrem Fahrwerk durch eine Hubeinrichtung abge­ hoben, da am Oberteil 10 die Abschirmung 11 den Transport­ behälter 3 in Betriebstellung überlappt. Am Transport­ behälter angekommen wird die ganze Belademaschine wieder abgesenkt (nicht mehr dargestellt). Im geschlossenen Zu­ stand des Behälters 3 ist die Kokille 1 durch die Behälter­ wand ausreichend abgeschirmt. Bei geöffnetem oberen Wal­ zenschieber 7 des Behälters 3 übernimmt das Oberteil 10 der Belademaschine die Abschirmung. Es ist als massiver Gußkörper ausgebildet, der nur die Hohlräume 12, 13 und 14 für den Betriebsgreifer 4 der Kokille und für einen Teil der für seine Betätigung erforderlichen Mechanik enthält. Um eine Spaltstrahlung zu vermeiden, ist die Abschirmung des Transportbehälteroberteiles 10 in Form einer hutförmigen Überlappung 11 ausgebildet. Der Hohl­ raum 14 ist zur Aufnahme einer Zusatzabschirmung 15 vor­ gesehen.

Über dem Hohlraum 12, der den Betriebsgreifer 4 in einer Art "Parkstellung" in sich aufnimmt, sitzt eine verschieb­ bare Büchse 16, die zu der mechanischen Öffnung des Grei­ fers 4 dient. Diese Büchse 16 wird durch ein handbetätig­ tes Ritzel 28 verschoben, wobei die einschraubbaren Bolzen 29 zur mechanischen Öffnung des Betriebs- oder des Stör­ fallgreifers dienen.

Wie bereits erwähnt, ist in dem Hohlraum 13 ein Teil der Hubmechanik des Greifers 4 angeordnet. Im oberen Teil des Hohlraumes 13 sind zwei Umlenkrollen 17 vorhanden, über welche das Seil 5 innerhalb der Abschirmung um 180° umge­ lenkt und in die Transportbehälterachse 18 geführt wird. Diese fluchtet mit der Bohrung 2, so daß das Seil 5 mit dem daran nach unten hängenden Greifer 4 durch den Behälter 3 hindurch mit daran hängender Kokille 1 abgelassen werden kann.

An der dieser Achse abgewendeten Seite des Oberteiles 10 ist innerhalb der Abschirmung das Seil 5 nach unten ge­ führt, wo es durch das im Unterteil 19 der Belademaschine seitlich neben dem eingesetzten Behälter 3 in der Kammer 37 angeordnete Hebezeug 6 hochgezogen bzw. abgelassen werden kann.

Diesen vertikalen Bewegungsvorgang des Einlagerns und evtl. Rückholens der Kokille 1 durch das Hebezeug 6 übernimmt zusammen mit dem Kokillengreifer 4 die in der Beladema­ schine integrierte Winde 20 mit der Trommel 21, ange­ trieben durch einen Motor 22, auf der das Seil 5 in der für die maximale Einlagerungstiefe benötigten Länge auf­ gewickelt ist. Es trägt nicht nur den Kokillenbetriebs­ greifer 4, je nach Arbeitsphase mit anhängender Kokille 1, sondern beinhaltet auch gegeneinander isolierte elektrische Leiter zur Betätigung des Kokillengreifers.

Um die Seilbelastung anzeigen zu können, ist die Trommel 21 einschließlich Motor 22 um ihren Drehpunkt 23 dreh­ bar gelagert. Über einen Hebel 25 und eine Zugfeder 24 wird das Drehmoment der Trommel 21 aufgenommen. Ein Linearpotentiometer 26 erfaßt die Auslenkung und damit die Seilbelastung. Feder und Potentiometer können auch durch eine Druckmeßdose ersetzt werden. Der Längenausgleich der Seilabwicklung in Trommelachsrichtung kann entweder durch eine in dieser Richtung wandernde Trommel oder durch einen Arm im Oberteil der Belademaschine geschehen, in dem die Umlenkscheiben gelagert sind und der um die Transport­ behälterachse schwenkt (nicht dargestellt).

Unterteil 19 der Belademaschine ist ebenfalls als Ab­ schirmkörper mit einseitig dicker Wandung 44 ausge­ bildet. Er nimmt den Antrieb des Hebezeuges 6 und den Behälter 3 in sich auf. Auf seiner oberen Zwischenwand 37 ist das Belademaschinenoberteil 10 seitlich ver­ schiebbar gelagert, wobei das Seil 5 durch einen Schlitz in der Zwischenwand 27 geführt ist, um seine horizontale Auslenkung zu ermöglichen.

In der Oberplatte 30 des Bodenschiebers 9, über den die Belademaschine gefahren wird, ist ein Drehteller 31 zentrisch in der Achse 18 gelagert, der das Behälter­ unterteil 32 in sich aufnimmt. Ist nun der Behälter 3 auf dem Drehteller 31 des Bodenschiebers 9 soweit orien­ tiert, daß die Achsen 33 und 34 seiner Walzenschieber 7 und 8 mit denen der Antriebseinheiten 35 und 36 in der seitlichen Kammer 37 der Belademaschine fluchten, werden die Kupplungsnüsse 38 durch Magneten 39 vorgeschoben.

Beim Einlagerungsvorgang wird zunächst der obere Walzen­ schieber 7 durch eine 90°-Drehung geöffnet, nachdem ein aus der Belademaschine herunterfahrender Stift (nicht dargestellt) seinen Verriegelungsbolzen heruntergedrückt hat. Wenn der Kokillengreifer 4 bis auf die Kokille 1 heruntergefahren ist, sie gefaßt und vom unteren Walzen­ schieber 8 abgehoben hat, kann auch der untere Walzen­ schieber 8 geöffnet werden, nachdem ein aus dem Boden­ schieber hochfahrender Stift dessen Verriegelungsbolzen angehoben hat (nicht dargestellt).

Die Antriebsmotoren 35 und 36 für die Walzenschieber 7 und 8 besitzen je ein zweites Wellenende 41, mit dem die Schieber 7, 8 bei Ausfall der Motoren 35, 36 von Hand gedreht werden können. Auch die Trommel 21 des Seiles 5 kann von Hand über einen Schneckenantrieb 42 gedreht werden, wenn durch eine Wechselkupplung der Motor­ antrieb aus- und der Handantrieb angeschaltet wird. Es ist auch möglich, die Motoren der Antriebe 35 und 36 unmittelbar über die zweiten Wellenenden 41 zu drehen.

Der Beladevorgang erfolgt nun wie folgt:

• a) Der Behälter 3 ist auf die Bohrung 2 gesetzt, die Be­ lademaschine steht fertig darüber. Die Walzenschieber 7 und 8 sind noch geschlossen, der Greifer 4 befindet sich in Parkstellung, die Walzenschieber 43 des Boden­ drehschiebers 9 sind ebenfalls noch geschlossen (Fig. 1).
• b) Die nach Öffnen der Schieber 7, 9 und 43 mit dem Be­ triebsgreifer 4 gefaßte Kokille wird mittels des Hebe­ zeuges 6 in die Bohrung 2 abgesenkt (Fig. 2) und am Grund der Lagerstätte durch Öffnen des Greifers 4 ab­ gesetzt.
• c) Der leere Greifer wird bei geöffnetem Schieber 7, 8 und 43 durch den Behälter 3 wieder hochgezogen (Fig. 3).
• d) der Greifer 4 befindet sich danach wieder in seiner Parkstellung im Hohlraum 12, die Walzenschieber 7, 8 und 43 werden geschlossen, der Behälter 3 kann nach Hochfahren des Belademaschinenoberteiles 10 wieder weg­ transportiert werden.

Bezugszeichenliste:

 1 Kokille
 2 Bohrung
 3 Transportbehälter
 4 Betriebsgreifer
 5 Seil bzw. Tragkabel
 6 Hebezeug
 7 Walzenschieber
 8 Walzenschieber
 9 Bodenschieber
10 Belademaschinenoberteil
11 Überlappung
12 Hohlraum für Greifer
13 Hohlraum für Mechanik
14 Hohlraum für Zusatzabschirmung
15 Zusatzabschirmung
16 Büchse
17 Umlenkrollen
18 Behälterachse
19 Unterteil
20 Winde
21 Trommel
22 Motor
23 Drehpunkt
24 Zugfeder
25 Hebel
26 Potentiometer
27 Zwischenwand
28 Ritzel
29 Bolzen
30 Oberplatte
31 Drehteller
32 Behälterunterteil
33 Achse
34 Achse
35 Antrieb
36 Antrieb
37 seitliche Kammer
38 Nüsse
39 Magnete
40 Antriebswellen
41 Wellenende
42 Schneckenantrieb
43 Walzenschieber
44 seitliche Abschirmwand
45 Abschirmkörper
46 Aufnahmekanal
47 oberes Endstück bzw. Walzenschiebergehäuse
48 Achse
49 Drehkörper
50 Drehkörper
51 Bohrung
52 Bohrung
53 Wellenstumpf
54 Wellenstumpf
55 Kuppelprofil
56 Ausfräsung
57 Stift
58 Eindrehung
59 konischer Ring
60 Ring
61 Abschirmbüchse
62 T-Nuten

Claims (3)

1. Transport- und Abschirmbehälter (3) für Kokillen (1) mit hochradioaktivem Abfall, bestehend aus einem dickwandigen, zylindrischen Abschirmkörper (45) mit einem ihn ganz durchsetzenden, zentral angeordneten und im Behälter (3) senkrecht stehenden Aufnahmekanal (46) zur Aufnahme der Kokille (1) sowie oben und unten den Kanal verschließenden Be- und Entladeverschlüssen bzw. -schiebern, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• a) Die beiden Be- und Entladeverschlüsse im oberen und unteren Endstück (47, 32) des Behälters (3) sind jeweils identisch,
• b) jeder Verschluß besteht aus einem Walzenschieber (7, 8), der um eine zur Behälterlängsachse (18) senk­ recht stehende, horizontale Achse (48) drehbar ist,
• c) die Walzenschieber (7, 8) werden aus scheibenförmigen Drehkörpern (49, 50) gebildet, deren beide Stirnseiten mittig Wellenstümpfe (53, 54) und Achsen (33, 34) aufweisen, die in dem oberen und unteren Endstück (47, 32) in der Achse (48) ge­ lagert sind,
• d) die Drehkörper (49, 50) sind im Längsschnitt gesehen breiter bzw. dicker als der Durchmesser des Kanales (46) und werden senkrecht zu ihrem Umfang von Boh­ rungen (51, 52) durchsetzt, deren Durchmesser etwa dem Kanaldurchmesser entsprechen,
• e) die Mitte der Drehkörper (49, 50) ist in der Be­ hälterachse (18) gelegen,
• f) die Wellenstümpfe (53, 54) weisen Achsen (33, 34) zur Behälteraußenseite hin auf, auf welchen mit diesen bündige Kuppelprofile (55) sitzen, die von außen zum Drehen derselben bzw. der Walzen­ körper (49, 50) zugänglich sind.

2. Transportbehälter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale:

• g) Die Wellenstümpfe (53, 54) sind an ihrem Umfang tangential ausgefräst,
• h) in den Behälterendstücken (32, 47) ist stirnseitig zu jeder Ausfräsung (56) ein axial verschieblicher Stift (57) beweglich gelagert, der von der Behälter­ stirnseite aus betätigbar ist und tangential zu den Wellenstümpfen (53, 54) mit einem Teil seines Durch­ messers in der Ausfräsung (56) gelegen ist,
• i) der Stift (57) weist neben seinem normalen Durch­ messer eine der Form der Ausfräsung (56) entspre­ chende Eindrehung (58) bzw. Reduzierung seines Durchmessers auf,
• k) die Eindrehung (58) des Stiftes (57) ist durch Längsverschiebung desselben in die Ausfräsung (56) verschiebbar, so daß der durch den Stift (57) blockierte Wellenstumpf (54) wieder drehbar ist.

3. Transportbehälter nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, gekennzeichnet durch das weitere folgende Merkmal:

• l) Durchmesser und Material der Drehkörper (49, 50) sind so bemessen, daß die Abschirmwirkung trotz Schwächung durch die Bohrungen (51 und 52) an den Behälterendstücken (47, 32) in geschlossener Stel­ lung gleich wie die der übrigen Behälterwandung (45) ist.