DE3816195A1 - Konvektionsgekuehlter betonbehaelter fuer transport und lagerung waermeerzeugender radioaktiver stoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen konvektionsgekühlten Betonbehälter für Transport und Lagerung wärmeerzeugender radioaktiver Stoffe, mit einem länglichen Hohlraum, zu dem von den beiden Stirnseiten Kühlkanäle führen.

Bei dem aus der DE-OS 28 21 780 bekannten Behälter der oben­ genannten Art ist zwar als Gehäusematerial Beton genannt, für die Ausführungsbeispiele ist jedoch Gußeisen als Material ge­ wählt. Dies ist mechanisch fester als Beton, aber auch teurer.

Deshalb besteht die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, eine Konstruktion zu schaffen, bei der der billige Beton ohne Einbuße an Sicherheit eingesetzt werden kann. Der neue Behälter soll also mechanisch und radiologisch, d.h. strahlungstechnisch sicher sein und zugleich eine kosten­ sparende Herstellung ermöglichen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Hohlraum von einem metallischen Auskleidungsrohr begrenzt wird, an dessen Außen­ seite metallische Kühlrohre angebracht sind, daß die metalli­ schen Rohre mit einem abschirmenden und tragenden Betonmantel umgeben sind und daß zwischen den metallischen Rohren und dem Betonmantel eine Wärmeisolierung angeordnet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Betonbehälter ist der Beton vor allen Dingen für die Abschirmung wirksam und für die ausreichende mechanische Festigkeit gegen äußere und innere Kräfte. Daneben und quasi unabhängig vom Beton sorgen die metallischen Rohre in ihrer besonderen Anordnung für eine Wärmeabfuhr, die der Beton nicht nur nicht übernehmen kann, sondern die in ihn auch zer­ stören könnte. Diese Kühlwirkung kann beim Bekannten nicht vorliegen, weil keine metallischen Auskleidungs- und Kühlrohre vorhanden sind. Der längliche Hohlraum wird vielmehr unmittel­ bar durchströmt, so daß eine Aktivierung der Kühlluft nicht ausgeschlossen ist.

In der Wärmeisolierung können Verankerungselemente verlaufen, die den Beton mit den metallischen Rohren verbinden. Solche Verankerungselemente können z.B. aus Kunststoff bestehen, damit die Wärmebelastung des Betons durch sie nicht zu groß wird.

Die Kühlrohre können vorteilhaft von U-förmigen Metallschalen gebildet werden, deren Enden mit dem Auskleidungsrohr verbunden sind. Diese Konstruktion hat auch bei geringen Wandstärken eine große Festigkeit und ergibt einen günstigen Wärmeübergang. Dies gilt besonders wenn die Verbindung durch großvolumige Schweiß­ nähte erfolgt.

Die Kühlrohre sollten mit einem mehrfach abgeknickten Verlauf zur Außenseite des Betonmantels führen, damit keine unzulässige Schwächung der durch den Beton gegebene Strahlungsabschirmung erfolgt. Dabei soll mit dem Wort geknickt auch eine Leitungs­ führung gemeint sein, bei der die Richtungsänderung des Rohr­ verlaufes durch Rundungen vorgegeben wird.

Zur näheren Erläuterung wird anhand der Zeichnung ein Ausfüh­ rungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Behälter nach der Erfindung,

Fig. 2 einen zugehörigen Horizontalschnitt.

Der zylindrische Behälter 1 hat für den Transport und die Lagerung von verbrauchten Kernreaktor-Brennelementen 2 eine gesamte Höhe H von ca. 5 m. Sein Durchmesser D beträgt 2,5 m. Der zentrisch gelegene Hohlraum 4 des Behälters ist ebenfalls zylindrisch mit einem Durchmesser von 0,8 m. Er wird begrenzt durch ein metallisches Auskleidungsrohr 6, das aus Stahl besteht und am unteren Ende mit einer Stirnwand 8 verschlossen ist. Am oberen Ende trägt das Auskleidungsrohr 6 eine ring­ förmige Erweiterung 10, die zur Anbringung eines Abschirm­ deckels 11 und eines Schutzdeckels 12 vorgesehen ist. Der Abschirmdeckel 11 kann eingelegt oder eingeschraubt werden, während der Schutzdeckel 12 mit nicht dargestellten Schrauben befestigt wird.

An der Außenseite des Auskleidungsrohres 6 sind metallische Kühlrohre 15 befestigt. Die Kühlrohre 15 werden im Bereich des Auskleidungsrohres 6 in Form von U-förmigen Schalen 16 mit halbkreisförmigem Querschnitt gebildet, wie in Fig. 2 zu sehen ist. Dabei sind zwölf Schalen 16 mit etwa dem gleichen Abstand wie der Kreisdurchmesser vorgesehen. Die freien Enden 17 und 18 sind mit der Außenwand des Auskleidungsrohres 6 großvolumig verschweißt.

Die Schalen 16 erstrecken sich beim Ausführungsbeispiel über eine aktive Länge L, die mindestens halb so groß ist wie die Länge der Brennelemente 2. Daran anschließend führen Anschluß­ rohre 20 und 21 mit einem abgeknickten Verlauf zu den Stirn­ seiten 23, 24 des Behälters. Die Anschlußrohre 20 und 21 haben einen Kreisquerschnitt.

Die Fig. 1 und 2 zeigen, daß das Auskleidungsrohr 6 und die Rohrschalen 16 sowie die Anschlußrohre 20 und 21 mit einer Wärmeisolierung 25 umgeben sind. Sie sitzt zwischen den Metallrohren 6,16 und einem Betonmantel 26, der als tragendes Konstruktionselement dient und die äußere Kontur des Behälters 1 bestimmt. Die Wärmeisolierung 25 hat, wie aus Fig. 2 hervor­ geht, gegenüber dem Auskleidungsrohr 6 etwa die gleiche Dicke wie der Durchmesser und der Abstand der Schalenrohre 16. Die Wärmeisolierung 25 kann aus einem mineralischen Material z.B. Steinwolle bestehen. Sie braucht bei der Herstellung nur provisorisch befestigt zu werden, da sie von dem umgebenden Betonmantel 26 geschützt und gehalten wird. Die Haltekraft kann durch Verankerungselemente 28 erhöht werden, die mit Hinter­ schneidungen in den Beton 26 greifen. Dabei können die Veranke­ rungselemente 28 durch die Wärmeisolierung 25 hindurch bis zu den Metallrohren 6,16 geführt sein.

Der neue Behälter 1 eignet sich besonders zur Lagerung abge­ brannter Brennelemente 2, die noch nennenswerte Wärmemengen entwickeln. An Lagerplätzen werden die Behälter 1 stehend angeordnet, so daß sich durch die Kühlrohre 15 eine Kühlluft­ strömung durch Naturumlauf ergibt. Diese Wärmeabfuhr reicht aus, um die Temperatur der Brennelemente 2 genügend klein zu halten. Zugleich wird vermieden, daß der Beton 26 unzulässig erwärmt wird.

Claims (4)

1. Konvektionsgekühlter Betonbehälter für Transport und La­ gerung wärmeerzeugender radioaktiver Stoffe, mit einem läng­ lichen Hohlraum, zu dem von den beiden Stirnseiten Kühlkanäle führen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (4) von einem metallischen Auskleidungsrohr (6) begrenzt wird, an dessen Außenseite metallische Kühlrohre (15) angebracht sind, daß die metallischen Rohre (6, 15) mit einem abschirmenden und tragenden Betonmantel (26) umgeben sind und daß zwischen den metallischen Rohren (6, 15) und dem Betonmantel (26) eine Wärmeisolierung (25) angeordnet ist.

2. Betonbehälter nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Wärmeisolierung (25) Verankerungselemente (28) verlaufen, die den Beton (26) mit den metallischen Rohren (6, 15) verbinden.

3. Betonbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (15) von U-förmigen Metallschalen (16) gebildet werden, deren Enden (17, 18) mit dem Auskleidungsrohr (6) verbunden sind.

4. Betonbehälter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (15) mit einem mehrfach abgeknickten Verlauf (20,21) zur Außenseite des Betonmantels (26) führen.