DE3305452A1

DE3305452A1 - Trockenlagerung von bestrahltem kernbrennstoff

Info

Publication number: DE3305452A1
Application number: DE19833305452
Authority: DE
Inventors: Robert Dempster Lowton Greater Manchester Tolmie
Original assignee: National Nuclear Corp Ltd
Current assignee: National Nuclear Corp Ltd
Priority date: 1982-02-18
Filing date: 1983-02-17
Publication date: 1983-08-25
Also published as: GB2116900A; GB2116900B; ES8407619A1; JPS58155400A; ES519915A0; US4755347A

Description

BERG · SIAPFj SCHWABE^ , SANDMAIR

P*TENTANWAL?fc" '·**·-* MAUERKIRCHERSTRASSE 45 8000 MUNCHf N 80

Anwaltsakte 32 625 17. Februar 1983

NATIONAL NUCLEAR CORPORATION LIMITED LONDON W1A 1EH / GROßBRITANNIEN

Trockenlagerung von bestrahltem Kernbrennstoff

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Die Erfindung bezieht sich auf die Trockenlagerung von bestrahltem Kernbrennstoff und hoch radioaktiven Abfällen.

Bei der Entnahme von K rnbrennstoff aus einem Kernreaktor ist der Brennstoff hoch radioaktiv und wird gewöhnlich über eine Zeitspanne von etwa 100 Tagen oder mehr in einem Kühlbecken gelagert. Das im Becken enthaltene Wasser dient dazu, die Radioaktivität zurückzuhalten und die durch den Zerfall der Spaltprodukte freigesetzte Wärme zu absorbieren. Die Wasserkühlung von bestrahltem Kernbrennstoff in einem Becken ist jedoch für die Langzeitlagerung über beispielsweise 50 bis 100 Jahre kaum geeignet, da die Gefahr der Korrosion der Umkleidung des Brennstoffs besteht und die Instandhaltung des Beckens übermäßig aufwendig ist. Ein anderes Verfahren für die Langzeitlagerung von bestrahltem Kernbrennstoff und hoch radioaktiven Abfällen ist die Lagerung des Brennstoffs biw. der Abfälle in Betonkammern und Kühlung derselben durch Luftumwälzung. Die Luftumwälzung erfolgt vorzugsweise nach einem passiven System, so daß sich Probleme der Wartung und Betriebssicherheit auf ein Mindestmaß verringern. Um jegliche radioaktive Kontamination vollständig auszuschließen, empfiehlt es sich, den Brennstoff in hermetisch abgedichteten Hülsen aus rostfreiem oder Kohlenstoffstahl einzuschließen. Die GB-PS 2 096 938A beschreibt eine Anordnung von Zellen für die Trockenlagerung von bestrahltem Kernbrennstoff und hoch radioaktiven Abfällen, bei welcher der Brennstoff bzw. Abfall vor der Lagerung von einer Vorbereitungskammer in eine Hülse innerhalb einer "sauberen" Kammer überführt wird. Eine dazu verwendete Uberführungseinrichtung weist ein sich von der "Vorbf-reitungskammer in die saubere Kammer erstreckendes, rohrförmigos Schleusenteil auf, welches an dem der Vorbe-

reitungskammer zugewandten Ende einen abnehmbaren Deckel aufweist und am anderen Ende eine öffnung hat, v.elche den Körper einer geschlossenen Hülse eng umschließt. Der Deckel des Schleusenteils trägt innerhalb desselben eine einziehbare Haiteeinrichtung zum Ergreifen und Zurückziehen des Verschlusses der Hülse in das Schleurenteil, mit einer die Außenfläche des Hülsenverschlusser abdichtend umgreifenden Hülse. Im Gebrauch bildet die abdichtend mit dem Schluesenteil verbundene Hülse eine Verlängerung der Vorbereitungskammer, in welche der von der Hülse abgenommene Hülsenverschluß zusammen mit der Halteeinrichtung zurückgezogen werden kann, um die Beschickung der Hülse zu ermöglichen. Die Abdeckung des Hülr.enverschlusses beugt dabei einer Kontamination der Außenflächen desselben vor.

Ein Ziel der Erfindung ist die Erweiterung des Anwendungsbereichs der Überführungs- oder Beschickungseinrichtung in einer Anordnung von Zellen für die Trockenlap;erung von bestrahltem Kernbrennstoff und hoch radioaktiven Abfällen, in welcher die Überführungseinrichtung der Überführung radioaktiven Materials von einer Vorbereitungskammer in eine in einer sauberen Kammer angeordneten Hülse ohne die Gefahr der Kontamination dient und gemäß der Erfindung zusätzliche Einrichtungen für die nicht-kontaminierende Überführung einer geschlossenen Hülse von der Vorbereitungskammer in einen in der sauberen Kammer angeordneten Behälter aufweist.

Die Überführungseinrichtung weist beispielsweise ein sich von der Vorbereitungskammer in die saubere Kammer hinein erstreckendes, rohrförmigen Schleusenteil auf, welches an dem der Vorbereitungskammer zugewandten Ende einen abnehmbaren Verschluß und am anderen Ende eine den Körper

einer Hülse eng umschließende öffnung hat, wobei, der Verschluß innerhalb der, Schleusenteils eine einziehbare Halteeinrichtung zum Ergreifen des Hülsenverschlusses und Zurückziehen desselben in das Schleusenteil träpt, mit

einer die Außenfläche des Hülsenverschlusses abdichtend abdeckenden Haube. Ein mit dem genannten Schleusenteil koaxiales und dieses umgebendes zweites Schleusenteil hat eine einen Behälter für eine Hülse abdichtend umschließende öffnung, während das erste Schleusenteil eine Verlängerung mit einer einen Verschluß des Behälters 'abdichtend umschließenden öffnung hat, so daß die Überführungseinrichtung in zwei verschiedenen Betriebsarten verwendbar ist, in denen jeweils die Hülse oder der Behälter für diese eine Verlängerung oder Erweiterung der Vorbereitungskammer bildet und der jeweilige Verschluß der Hülse bzw. des Behälters abdichtend abgedeckt ist, um eine Kontamination der Außenflächen zu vermeiden.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer Anordnung von Trockenlagerungszellen für bestrahlten Kernbrennstoff und hoch radioaktiven Abfall in einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer Überführungseinrichtung in einer Betriebsart und 25

Pig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Schnittansicht der Überführungseinrichtung in einer zweiten Betriebsart.

In Fjg. 1 erkennt man eine Vorbereitungskammer Λ und eine dieser benachbarte, einen Transf^rkorridor darstellende saubere Kammer 2. Eine in dem Korridor verlaufende Schienenspur 3 trägt eine Reihe von Überführungsbehältern oder Kübeln 4-, welche jeweils eine Hülse 5 für die Aufnahme ν on bestrahltem Kernbrennstoff enthalten. In der Vorbereitungskammer 1 sind zwei Überfiihrungseinrichtungen angeordnet, welche jeweils ein sich von der Vorbereitungskamrarr in die saubere Kammer erstreckendes und an der der Vorbcreitungsknmmer zugewandten Heite durch einen abnehm-

baren Verschluß 7 verschlossenes, rohrförmiges i'chleusenteil 6 aufweisen. Am anderen Ende hat das Schleusenteil 6 eine öffnung 6a, in welche der Körper einer HüIre 5 abdichtend einführbar ist. Der Verschluß 7 trägt eine einziehbare Halteeinrichtung in Form eines Greifer^ 8 mit einem Linearantrieb 21 zum Ergreifen und Zurückziehen des Verschlusses der Hülse in das Schleusenteil. Eine dem Greifer zugeordnete Haube 9 dient dazu, die Außenfläche eines Hülsenverschlusses 10 abdichtend abzudecken. In einer anderen Ausführungsfortn ist die Haiteeinrichtung eine durch Unterdruck betätigbare Greiferanordnung, und in noch einer anderen Ausführungsform weist sie einen magnetisch betätigbaren Greifer auf.

Im Gebrauch umschließt die öffnung 6a des Schleusenteils 6 eine unmittelbar darunter angeordnete Hülse 5 abdichtend, und der Greifer 8 wird zusammen mit der H&ube 9 abgesenkt, so daß diese den Hülsenverschluß 10 innerhalb des Schleusenteils abdichtend abdeckt. Anschließend wird der Greifer mit dem Hülsenverschluß in Eingriff gebracht und zurückgezogen, um den Verschluß 10 von der Hülse abzunehmen. Ein in der Vorbereitungskammer 1 angeordneter (nicht gezeigter) Greifer zieht dann den Schleusenverschluß 7 zusammen mit dem Greifer 8, der Haube 9 und dem

²^ Hülsenverschluß 10 in die Vorbereitungskammer zurück, so daß die Hülse dann eine Verlängerung der Vorbereitungskammer bildet. Anschließend wird bestrahlter Kernbrennstoff, beispielsweise in Form einer Kette von Brennstoffelementen, in die Hülse eingetragen, worauf der Schleusen-

Verschluß 7 zusammen mit dem Greifer 8, der Haube 9 und dem Hülsenverschluß 10 wieder auf das Schleusenteil 6 aufgesetzt wird.Dann kann der Greifer 8 ausgefahren werden, um den Verschluß 10 auf die Hülse 5 aufzusetzen, worauf die Hülse aus der Vorrichtung zurückgezogen wird, um an einem anderen Ort durch Verschweißen des Verschlusses abdichtend verschlossen und auf Kontamination der Außenflächen überprüft zu werden.

Die einzelnen Kübel 4 hängen jeweils in einer Laufkatze 11 und werden nacheinander unter eine der Überführungsvorrichtungen gefahren. Wie man in Fig. 2 erkennt, ist der Verschluß 7 durch Klampen 12 und 1J an der der Vorbereitungskammer 1 zugeandten öffnung des Schleusenteils 6 festgehalten. Eine Anzahl von Dichtungen 14, 15, 16 sorgt dafür, daß die kontaminierten Oberflächen der Schleuse nicht gegenüber der suaberen Kammer exponiert werden. Der unter die jeweilige Vorrichtung gefahrene Kübel 4 wird dann mittels eines Hubstempels 17 angehoben, so daß die in dem Kübel enthaltene Hülse in Anlage an der öffnung 6a des Schleusenteils 6 kommt (Fig. 1). Eine Dichtung 18 dient der Abdichtung der Haube 9 um den Hülsenverschluß 10 herum, und eine Dichtung 19 dichtet das Schleusenteil 6 um die Hülse 5 herum ab. Der Raum zwischen den Dichtungen 16, 18 und 19 wird dann über eine Leitung 20 mit Unterdruck geprüft, um die Wirksamkeit der Abdichtung festzustellen. Darauf hebt dann der Greifer 8 unter Einwirkung des Linearantriebs 21 den Verschluß 10 von der Hülse 5 ab, worauf die Klampen 12 gelöst werden können, so daß der Schleusenverschluß 7 zusammen mit dem Linearantrieb 21, dem Greifer 8, der Haube 9 und dem Hülsenverschluß 10 in die Vorbereitungskammer zurückgezogen werden kann. Nach Einbringen von bestrahltem Kernbrennstoff in die Hülse kann dann der Schleusenverschluß zusammen mit dem Linearantrieb, dem Greifer, der Haube und dem Hülsenverschluß wieder aufgesetzt werden. Darauf werden die Klampen 12 wieder angezogen und der Hülsenverschluß 10 unter Betätigung durch den uinearantrieb 21 aufgesetzt. Dabei kommt die Dichtung 16 wieder in Anlage, worauf dann eine erneute Unterdruckprüfung stattfindet. Der durch die Dichtungen umprenzte Hphlraum wird dann durch Gasspülung dekontaminiert, worauf die Dichtungen 18 und 19 Relöst werden können. Die Hülse wird dann wieder in den Transportkübel abgesenkt und :*,u einer Vorrichtung zum Verschweißen des Verschlusses p;ebr.'ichl.

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Pig. 3 zeigt eine Zusatzeinrichtung für die Handhabung von defekten Hülsen, welche gegebenenf all r. in der Vorbereitungskammer 1 zurückgehalten werden sollen. Für die Überführung von defekter. Hülsen verwendete Kübel 4 haben einen Verschluß 22, welcher bewirkt, daß jedwede Kontaminierung innerhalb des Kübels zurückgehalten wird. Die Überführung der defekten Hülse in die Vorbereitungskanuner erfolgt im wesentlichen in der gleichen Weise wie das vorstehend beschriebene Zurückziehen der. Hülsen-Verschlusses in die Vorbereitungskanuner.

Die Überführungseinrichtung hat ein zweites rohrförmiges Schleusenteil 23, welches einstückig mit der Trennwand zwischen der Vorbereitungskanuner 1 und der sauberen Kammer 2 verbunden ist und sich koaxial mit dem ersten Schleusenteil 6 in die saubere Kammer hinein erstreckt. Das innerhalb des zweiten Schleusenteils 23 angeordnete erste Schleusenteil 6 hat eine Verlängerung 24 mit einer Anordnung von den mit 16, 18 und 19 Bezeichneten entsprechenden Dichtungen 25, 26, 27 und einem Unterdruckanschluß 28.

Die Dichtungen 18, 19, 26 und 27 haben einen hohlen Querschnitt und sind über (nicht gezeigte) Steuerventile mit einer Unterdruckquelle verbindbar. Im normalen Zustand umschließen die Dichtungen die Hülse 5 bzw. den Kübel 4 abdichtend, während sie bei Verbindung mit der Unterdruckquelle zurückgezogen werden und dabei die

Hülse bzw. den Kübel freigeben, so daß diese ohne Berüh-30

rung mit den Dichtungen linear bewegbar sind. In einer anderen Ausführungsform sind die Dichtungen so ausgebildet, daß sie sich in einem mittels Gasdruck aufgeblasenen Zustand in Anlage an der Hülse bzw. am Kübel befinden, während sie unter atmosphärischem Druck zurückgezogen sind.

Im Gebrauch wird der Schleusendurchlaß durch die; Dichtungen 14, 15, 16 und 25 abgedichtet, um zu gewährleisten,

daß kontaminierte Flächen des Durchlasses nicht zur sauberen Kammer hin exponiert werden. Der Verschluß 7 ist durch die Klampen 12 und 13 festgehalten. Unter Betätigung durch den Hubstempel 17 wird der Kübel 4· bis B in Anlage an den Dichtungen 26, 27 angehoben, worauf die Dichtigkeitsprüfung mittels Unterdruck stattfindet. Unter Betätigung durch den Linearantrieb 21 zieht der Greifer dann den Kübelverschluß 22 in das erste Schleusenteil 6 zurück. Nach Lösen der Klampen 13 kann dann das erste Schleusenteil 6 zusammen mit dem Linearantrieb 21, dem Greifer 8 und dem Kübelverschluß 22 in die Vorbereitungskammer gehoben werden. Darauf wird dann die Hülse 4- aus dem Kübel 4- in die Vorbereitungskammer gehoben, worauf das innere Schleusenteil zusammen mit den dazugehörigen Teilen wieder in das äußere Schleusenteil eingesetzt werden kann.

Danach werden die Klampen 13 wieder angezogen, und der Kübell Verschluß 22 wird mittels des Linearantriebs 21 wieder auf den Kübel 4- aufgesetzt. Dabei kommt die Dichtung 25 wieder in Anlage, so daß eine erneute Dichtigkeit sprüfung mittels Unterdruck stattfinden kann. Der von den Dichtungen begrenzte Hohlraum wird dann, wie vorstehend beschrieben, dekontaminiert, worauf der

Kübel für die weitere Dekontaminierung abtransportiert werden kann.

Claims

BERG STAPF· "SfcWABE; SÄNDJJIAIR 3305452 JJATENTANWAlTi." - "..*".."

MAUtHKlRCHERSTRASSE 45 800" MUNf HEN 80

Trockenlagerung von bestrahltem Kernbrennstoff

'■31 Anordnung von Zellen für die Trockenlagerung von oestrahltem Kernbrennstoff und hoch radioaktivem Abfall, mit einer Überführungseinrichtung zum Überführen von radioaktivem Material von einer Vorbereitungskamraer in eine in einer sauberen Kammer angeordnete Hülse ohne Kontaminierung derselben, dadurch gekennzeichnet, daß die Überführungseinrichtung (6) Einrichtungen für die Überführung einer geschlossenen Hülse (5) in einen in der sauberen Kammer angeordneten Behälter (4-) ohne Kontaminierung der- bzw. desselben aufweist.

r (089) 9882 72-74 Telex: 524 560 BERG d Bankkonten
2. Anordnung nach Anspruch 1, in welcher die Überführungseinrichtung Einrichtungen zum Abdecken des Verschlusses einer Hülse und zum zurückziehen des Verschlusses von der Hülse in die Vorbereitungskammer aufweist , gekennzeichnet durch Einrichtungen (24) zum Abdecken des Verschlusses (22) eines Behälters (4·) für die Aufnahme der Hülse (5) und zum Zurückziehen desselben in die Vorbereitungskammer.