DE3918003C2 - - Google Patents

Description

In kerntechnischen Anlagen, wie Kernreaktoren und Wiederaufarbeitungsanlagen, werden mit Doppeldeckel­ systemen arbeitende Befüllschleusen benutzt, um den radioaktiven Abfall, wie beispielsweise Metallteile, Filtermaterial und anderes in die üblicherweise ver­ wandten standardisierten, dünnwandigen Abfallfässer von 200 Liter und 400 Liter Aufnahmevolumen zu füllen. Die Abfallfässer werden mit ihrer Beladeöffnung von unten an die Öffnung der Befüllschleuse gebracht, die in einem horizontalen Boden einer Heißen Zelle angeordnet ist.

Das Abfallfaß ist zum Zwecke des Kontaminationsschutzes mit einem Deckelteil verschlossen, das eine umlaufende Dichtung aufweist und ein Teil eines Doppeldeckel­ systems ist. Das andere Doppeldeckelteil ist zellen­ seitig an der Befüllschleuse angebracht. Mittig weist das faßseitige Deckelteil einen Hantierungsansatz in Form eines Greifpilzes auf. Dieser Greifpilz wird bei Kuppeln der beiden Deckelteile erfaßt, so daß das faß­ seitige Doppeldeckelteil gegen das zellenseitige Dop­ peldeckelteil herangezogen wird.

Es wird ein gasdichter Anschluß für die beiden mit­ einander korrespondierenden Öffnungen von Abfallfaß und Befüllschleuse erreicht. Der Dichtungsdeckel des Ab­ fallfasses und der Verschlußdeckel der Öffnung der Be­ füllschleuse bilden das Doppeldeckelsystem und werden gemeinsam in die Heiße Zelle abgehoben, damit der radioaktive Abfall in das Abfallfaß gefüllt werden kann.

Das Entkoppeln des Abfallfasses von der Heißen Zelle wird entsprechend in umgekehrter Reihenfolge vollzogen. Dabei ist erreicht worden, daß der Dichtungsdeckel des Abfallfasses nach außen kontaminationsfrei ist. Der Transportdeckel kann nun auf das Abfallfaß ohne Gefahr der Kontaminationsverschleppung aufgeschraubt werden.

Dieses sogenannte Doppeldeckel-Prinzip ist in einer Reihe von Veröffentlichungen beschrieben worden. Bei­ spielsweise ist aus der deutschen Auslegeschrift 12 18 235 ein gasdichter Verschluß für zwei miteinander korrespondierende Öffnungen zweier Behälter bekannt. In der DE-PS 19 32 956 wird das Doppeldeckel-Prinzip eben­ falls in einer weiteren verfeinerten Ausbildung offen­ bart.

Über derartig ausgeführte, nach dem Doppeldeckelsystem arbeitende Befüllschleusen können die Abfallfässer mit Abfallstoffen aus den sogenannten "Heißen Zellen", in denen radioaktive Stoffe gehandhabt werden, beladen werden, ohne daß dadurch das Bedienungspersonal und die Umgebung gefährdet werden.

Die Handhabungsweise mit standardisierten Abfallfässern wird in einem Firmenprospekt der Firma Drath & Schrader, 06.78-2m, Dd-AF, gezeigt.

Die befüllten Abfallfässer werden in ein Zwischenlager oder nach einer weiteren Verpackung oder Behandlung, beispielsweise Betonierung, in ein unterirdisches End­ lager verbracht.

Es sind Verglasungsanlagen für flüssige, hochradioakti­ ve Spaltproduktlösungen bekannt, bei denen die Glas­ schmelze in schlanke Edelstahlbehälter, sogenannte Kokillen, abgefüllt wird. Diese Kokillen haben übli­ cherweise ein Volumen von 180 Litern und sind für die Endlagerung im Salzstock geeignet. Dazu wird die soge­ nannte Bohrlochlagerung empfohlen, in dem die dünn­ wandigen Kokillen übereinander gestapelt eingesetzt werden. Dabei werden sie über einen nach oben hinaus­ stehenden Greifpilz, der am eingeschweißten Verschluß­ deckel angebracht ist, hantiert. Die Kokillen können dem Gebirgsdruck standhalten, da sie von der Glasmatrix ausgefüllt sind.

Aufgrund der sich möglicherweise ändernden Anforderun­ gen an endlagerfähige Gebinde ist diskutiert worden, die bisher in Abfallfässer abgefüllten radioaktiven Ab­ fallstoffe, wie z. B. paketierbare Abfälle, auch in Kokillen einzufüllen, um die Endlagerung zu erleich­ tern. Es wäre somit möglich, dem Endlagerbetrieb nur eine Gebindeform aufzugeben. Als ein Nachteil wurde bisher aber angesehen, daß diese dünnwandigen Kokillen den Gebirgsdruck nicht aushalten können, weil die ein­ gelagerten radioaktiven Abfälle keine den Hohlraum der Kokille fest ausfüllende Matrix darstellen und zur Auf­ nahme des Gebirgsdruckes nichts beitragen können. Als zweiter wesentlicher Nachteil wird angesehen, daß die Befüllung dieser Kokillen in den kerntechnischen Anla­ gen, die nur auf die Befüllung von den standardisierten Abfallfässern eingerichtet sind, nicht ohne aufwendige Nachrüstung möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in kerntech­ nischen Anlagen, wie beispielsweise Kernreaktoren oder Wiederaufarbeitungsanlagen, die bisher nur zur Befül­ lung von standardisierten Abfallfässern ausgerüstet sind, anfallende radioaktive Abfälle mit geringem Auf­ wand auch in Kokillen füllen zu können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Auswahl einer dickwandigen Kokille ermöglicht es, daß der Gebirgsdruck von der Kokille aufgenommen werden kann und somit die üblichen radioaktiven Abfälle auch einer Endlagerung in Form einer Bohrlochlagerung zuge­ führt werden können. Die Ausbildung eines Dichtungs­ deckels innerhalb der Befüllöffnung der Kokille mit Ab­ stand zu der Stirnfläche erlaubt es, den Verschluß­ deckel vor dem Andocken und der Beladung zu entfernen und eine Reduzierung des Nutzungsvolumens aufgrund der Höhenauswirkung des Greifpilzes am Verschlußdeckel der Kokille zu vermeiden. Zur Überbrückung des durch die Dicke des Verschlußdeckels festgelegten Abstandes innerhalb der Kokille wird der erfindungsgemäße Adapter verwandt. Dieser Adapter weist einen Greifpilz in der gleichen Ebene auf, wie bei den Dichtungsdeckeln der üblichen Abfallfässer.

Über den Adapter werden die beiden miteinander wirken­ den Doppeldeckelteile von Kokille und Befüllschleuse gekoppelt. Die nach außen einander zugewandten Flächen der beiden Doppeldeckelteile werden über den Adapter kontaminationsfrei abgedichtet. Die Herausnahme der Doppeldeckelteile unter Zwischenschaltung des Adapters wird mit dem üblichen Greifwerkzeug in der Heißen Zelle bewirkt.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens nach Anspruch 1. Diese Vorrich­ tung wird durch die Merkmale des Anspruchs 2 gekenn­ zeichnet. Mit dieser Vorrichtung kann die Kokille an die Befüllschleuse angedockt werden, wobei der einge­ setzte Adapter den Höhenunterschied zwischen zellen­ seitigem Doppeldeckelteil und Stirnfläche der Kokille ausgleicht.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird im Anspruch 3 gekennzeichnet. Durch den Adapter ist das tieferliegende kokillenseitige Doppeldeckelteil greifbar, wobei die gegenseitige Ab­ dichtung der Doppeldeckelteile gegeneinander weiter aufrechterhalten bleibt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird im Anspruch 4 gekennzeichnet. Die konische Aus­ bildung des Außenmantels läuft der Kontur des Einsatz­ bereiches des Verschlußdeckels nach. Wird gemäß An­ spruch 5 in den oberen Bereich der Befüllöffnung ein konisch verlaufender Schutztrichter eingesetzt, so wird der Schweißnahtbereich während der Befüllung abgedeckt und schützt diesen Bereich gegenüber Kontamination.

Die vorteilhafte Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 bewirkt einen Kontaminationsschutz über die gesamte Länge der Behälteröffnung während der Beladung.

Durch die Erfindung ist es möglich geworden, eine Kokille, d. h. einen Stahlbehälter mit geringerem Durchmesser als die standardisierten Abfallfässer, mit den gleichen Einrichtungen und auf dem gleichen Wege wie die Abfallfässer zu hantieren und zu befüllen. Der Betreiber der kerntechnischen Anlage kann nun zwischen den beiden Verpackungsformen Abfallfaß oder Kokille frei wählen. Bestehende Anlagen können leicht auf die Hantierung für die Kokillen umgerüstet werden, ohne daß bauliche Änderungen vorgenommen werden müssen. Es ist lediglich das zellenseitige Doppeldeckelteil auszutau­ schen.

Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungs­ beispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine an einer Befüllschleuse angedockte Kokille,

Fig. 2 einen Schnitt durch die in ein leeres Abfallfaß eingesetzte Kokille gemäß Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 den mit dem zellenseitigen Doppeldeckelteil verbundenen Adapter der Kokille während des Heraushebens in die radioaktiv belastete Zelle, wobei die Befüllöffnung der Kokille über einen modifizierten, langgezogenen Schutztrichter abgedeckt ist,

Fig. 4 die mit einem dickwandigen Verschlußdeckel verschweißte und beladene Kokille,

Fig. 5 die fertig beladene und verschweißte Kokille mit einem nachträglich angebrachten Fußring.

Die Befüllschleuse ist im Boden 11 einer Heißen Zelle 13 angeordnet. Dieser Boden 11 trennt den radioaktiv belasteten Heißzellenbereich 13 und den darunter lie­ genden kontaminationsfreien Bereich 15. Eine dickwan­ dige Stahlkokille 17 ist mittels eines Einsatzkorbes 19 in ein 400-Liter-Abfallfaß 21 mittig zentriert einge­ setzt. Das Abfallfaß 21 ist von unten gegen die Befüll­ schleusenöffnung 23, die von einem umlaufenden, nach unten ragenden Zentrierring 24 am Boden 11 umgeben ist, angedockt.

Die Öffnung 23 der Befüllschleuse ist mit einem zwei­ teiligen Deckel 25, 27 verschlossen. Das kreisförmige Mittelteil 27 dieses Deckels 25, 27 bildet ein zellen­ seitiges Doppeldeckelteil 27, das mit einem kokillen­ seitigen Doppeldeckelteil 29 zusammenwirkt. Dieses kokillenseitige Doppeldeckelteil 29 liegt verspannt in der Kokillenöffnung mit Abstand zur Stirnfläche auf einer Stufe im Inneren der Kokille.

Das zellenseitige Doppeldeckelteil 27 ist an einem Greifsystem 31 angebracht, das in der Heißen Zelle 13 angeordnet und zur Erfassung des Greifpilzes an dem Dichtungsdeckel der üblichen Abfallfässer ausgebildet ist. In dieser Darstellung faßt das Greifsystem 31 einen zentralen Pilzansatz 33 eines Adapters 35, der eine zylinderförmige Ausbildung hat und mit seinem unteren Rand 36 auf dem kokillenseitigen Doppeldeckel­ teil 29 liegt und mit diesem über ein Klinkengesperre 37 und einen Greifpilz 38 verbindbar ist.

Der Adapter 35 ist entsprechend den inneren Konturen der Kokille 17 ausgebildet und ist passend in die Kokillenöffnung eingesetzt.

Am oberen Ende weist der Adapter 35 am Außenumfang einen sich konisch erweiternden Bereich 39 auf, der mit der gleichen Neigung verläuft wie ein Schutztrichter 41, der in die Kokillenöffnung zum Schutz des Schweiß­ nahtbereiches 43 eingesetzt worden ist. Der Schutz­ trichter 41 liegt mit einem nach außen abgekröpften kreisringförmigen Flansch 45 auf der Stirnfläche 46 der Kokille 17 auf und trägt auf diesem Flansch 45 eine nach oben gerichtete kreisförmige Dichtung 47. Diese Dichtung 47 liegt im angedockten Zustand der Kokille 17 an dem kreisförmigen Deckelteil 25 umlaufend zu seiner Öffnung, in der das Doppeldeckelteil 27 liegt, an. Die­ ser Schutztrichter 41a kann auch, wie in Fig. 3 ge­ zeigt, langgezogen sein und erst nach dem Öffnen der Kokille 17 in die angedockte Kokille 17 eingesetzt werden.

Der Adapter 35 weist einen zylinderförmigen Mantel 55 auf, der am Ende seines sich konisch erweiternden Be­ reiches 39 einen nach innen gekröpften Ringflansch 57 hat. Auf dem Ringflansch 57 ist eine kreisringförmige Dichtung 59 fest angebracht, die zum Abdichten der Doppeldeckelteile 27 und 29 gegeneinander gegen das Doppeldeckelteil 27 von unten anliegt.

Der Adapter 35 weist ein konzentrisch zum Mantel 55 liegendes Rohr 61 auf, das über Stege 63 mit dem Mantel 55 verbunden ist. In diesem Rohr 61 ist eine verschieb­ bare Schubstange 65 angeordnet, die oben den Greifpilz 33 trägt. Am unteren Ende ist das Klinkengesperre 37 angebracht. Die Schubstange 65 ist über eine Druck­ feder 67 federnd gelagert. Die Druckfeder 67 stützt sich an ihrem oberen Ende an einem horizontalen inneren Ansatz 69 des Rohres 61 und am unteren Ende an einem horizontalen Ansatz 71 an der Schubstange 65 ab. In der unteren Stellung der Schubstange 65 ist das Klinkenge­ sperre 37 außer Eingriff mit dem Greifpilz 38 des kokillenseitigen Doppeldeckelteiles 29.

In den Fig. 4 und 5 wird eine über die beschriebene Doppeldeckelschleuse befüllte Kokille 17 gezeigt. In Fig. 4 wird ersichtlich, daß der Dichtungsdeckel 29, der einen Teil des Doppeldeckeldichtungssystems bildet, in geringem Abstand unterhalb des relativ dickwandigen Verschlußdeckels 73 in der Kokille 17 verbleibt. Dieser Deckel 29 sorgt für eine kontaminationsfreie Ein­ schließung des radioaktiven Materials, das hier in Form eines Preßlings 75 vorhanden ist. Der Verschluß­ deckel 73 ist über eine Schweißnaht 77 mit dem Grund­ körper der Kokille 17 verschweißt. Über den Kokillen­ umriß hinaus ragt der Greifpilz 79 des Verschlußdeckels 73. Es ist ersichtlich, daß das kokillenseitige Doppel­ deckelteil 29 unterhalb der Stirnfläche des Verschluß­ deckels 73 angeordnet ist. In Fig. 5 wird eine Ausfüh­ rungsform einer beladenen Kokille gezeigt, die einen am Boden angeschraubten Fußring 81 aufweist.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Vorrich­ tung ist wie folgt.

Die Kokille 17 wird in einem zugänglichen Hantierungs­ raum mittels des Einsatzkorbes 19 zentrierend in das Abfallfaß 21 hereingestellt. Der dickwandige Verschluß­ deckel 73 (Fig. 4) wird entfernt und in die Öffnung der Kokille 17 das kokillenseitige Doppeldeckelteil 29 mit Abstand zur Stirnfläche 46 eingesetzt. Der äußere Rand des sich federnd verspannenden Doppeldeckelteils 29 liegt auf einer inneren Stufe 53 der Kokilleninnen­ wand auf. Diese Stufe 53 liegt so weit unterhalb der Stirnfläche 46, daß bei eingelegtem Verschlußdeckel 73 dieser nicht auf dem Doppeldeckelteil 29 aufliegt.

Auf dieses kokillenseitige Deckelteil 29 wird der Adapter 35 aufgelegt. Gleichzeitig greift er hierbei über das Klinkengesperre 37 das kokillenseitige Doppel­ deckelteil 29 am Greifpilz 38.

Mit einem hier nicht gezeigten Hubwagen wird das so vorbereitete Gebinde 17, 21 unter die Befüllschleuse gebracht.

Von dem Hubwagen wird das Gebinde 17, 21 nach oben ge­ gen die Befüllschleuse bewegt und dort unter Einschluß der Dichtungen 47 und 59 angedockt (Fig. 1). Mit dem Greifsystem 31 in der Heißen Zelle 13 wird der Adapter 35 erfaßt und nach oben gezogen. Dieser erfaßt gleich­ zeitig über sein Klinkengesperre 37 den Greifpilz 38 des kokillenseitigen Doppeldeckelteiles 29. Aufgrund der federnden Aufhängung des Mittelstückes 65 wird der Verschlußdeckel 29 gegen den Adapter 35 gezogen und dadurch aus seiner Verspannung gegenüber dem Kokillen­ grundkörper gelöst. Beim weiteren Hubvorgang wird dann der zellenseitige Deckel 27 mit Adapter 35 und kokil­ lenseitigem Deckel 29 in die Zelle 13 gezogen (Fig. 3). Die Befüllöffnung der Kokille 17 ist frei.

Der Schutztrichter 41 verbleibt hierbei in der Kokille 17 und schützt den oberen, später nicht durch das inne­ re Doppeldeckelteil 29 verschlossenen Bereich während der Befüllung gegen Kontamination und mechanische Be­ schädigung. Bei Einsatz eines Schutztrichters 41a wird dieser erst nach dem Öffnen der Schleuse von oben ein­ gesetzt.

In die Kokille 17 werden paketierte, radioaktiv konta­ minierte Metallabfälle eingebracht. Nach dem Befüllen wird über das Greifsystem 31 das Doppeldeckelsystem 27, 29, 35 wieder auf die Öffnung der Befüllschleuse zu­ rückgeschwenkt und dabei das kokillenseitige Deckelteil 29 mit dem Adapter 35 in die Beladeöffnung der Kokille 17 eingebracht. Nach dem Lösen des Greifsystems 31 kann das Gebinde 17, 21 nach unten abgesenkt und mit dem Wagen in eine Hantierungszelle verfahren werden.

Hier wird der Adapter 35 abgenommen und ein dickwandi­ ger äußerer Verschlußdeckel 73 aufgesetzt und mit dem Kokillenkörper verschweißt (Fig. 4). Dabei verbleibt das kokillenseitige Doppeldeckelteil 29 in der Kokille 17. Anschließend wird an die Kokille 17 ein unterer Fußring 81 (Fig. 5) angeschraubt, um die Kokille 17 in der Bohrlochlagerung stapelbar zu machen.

Der Fußring 81 kann auch als Längenausgleich dienen, um die gleiche Gesamtlänge wie eine Glas aufnehmende Kokille zu erzielen.

Bezugszeichenliste

11 Boden
13 Heiße Zelle
15 Kontaminationsfreier Bereich
17 Stahlkokille
19 Einsatzkorb
21 Abfallfaß
23 Befüllschleusenöffnung
24 Zentrierring
25 Kreisförmiges Deckelteil
27 Zellenseitiges Doppeldeckelteil
29 Kokillenseitiges Doppeldeckelteil
31 Greifsystem
33 Pilzansatz
35 Adapter
36 Unterer Rand
37 Klinkengesperre
38 Greifpilz 39 Konischer Bereich
41 Schutztrichter
41a Modifizierter Schutztrichter
43 Schweißnahtbereich
45 Kreisringförmiger Flansch
46 Stirnfläche
47 Kreisförmige Dichtung
55 Zylinderförmiger Mantel
57 Gekröpfter Ringflansch
59 Dichtung
61 Rohr
63 Stege
65 Schubstange
67 Druckfeder
69 Innerer Ansatz
71 Horizontaler Ansatz
73 Verschlußdeckel
75 Preßling
77 Schweißnaht
79 Greifpilz
81 Fußring

Claims (6)

1. Verfahren zum Befüllen von endlagerfähigen dickwandigen Behältern, sogenannten Kokillen, mit radioaktiven Abfällen über eine nach dem Doppeldeckelprinzip arbeitende Befüllschleuse für Abfallfässer, wobei die dickwandigen Behälter einen kleineren Durchmesser aufweisen als die an sich an dieser Befüllschleuse zur Befüllung vorgesehenen Abfallfässer, und wobei die Behälter nach ihrer Befüllung mit einem Verschlußdeckel verschweißt werden,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß zur Aufnahme der radioaktiven Abfälle ein endlagerfähiger dickwandiger Behälter, eine sogenannte Kokille, verwendet wird,
• - daß der Behälter mit einem kokillenseitigen Doppeldeckelteil in der Beladeöffnung versehen wird, wobei der Dicke des später einzuschweißenden Verschlußdeckels entsprechender Abstand zur Behälterstirnfläche eingehalten wird,
• - daß auf das kokillenseitige Doppeldeckelteil ein den Abstand ausgleichender, durch ein Greifsystem erfaßbarer Adapter aufgelegt wird,
• - daß der Behälter in ein größeres Abfallfaß zum Zwecke der Hantierung und des Andockens an die Befüllschleuse eingesetzt wird,
• - daß das so gebildete Gebinde an die Befüllschleuse von unten angedockt wird,
• - daß der Adapter von einem zellenseitigen Greifsystem ergriffen und mit dem kokillenseitigen Doppeldeckelteil gekoppelt wird,
• - daß zum Öffnen der Befüllschleuse das zellenseitige Doppeldeckelteil, der Adapter und das kokillenseitige Doppeldeckelteil gemeinsam nach oben in die Heiße Zelle hereingezogen werden,
• - daß der Behälter über die geöffnete Befüllschleuse befüllt wird,
• - daß der Behälter und die Befüllschleuse nach dem Befüllen in der entgegengesetzten Verfahrensweise verschlossen werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - ein leeres Abfallfaß (21) weist einen konzentrischen Einsatzkorb (19) auf,
• - in dem Einsatzkorb (19) ist eine Stahlkokille (17) mittig zentriert angeordnet,
• - die Stahlkokille (17) ist innen mit einem tieferliegenden Doppeldeckelteil (29) versehen, das zentrisch einen Greifpilz (38) aufweist,
• - auf dem Doppeldeckelteil (29) ist ein mit dem Greifpilz (38) kuppelbarer Adapter (35) aufgesetzt, der zentrisch einen Greifpilz (33) in der Ebene der Kokillenstirnfläche (46) aufweist,
• - der Adapter (35) trägt auf seiner oberen Fläche umfangsmäßig eine nach außen gerichtete ringförmige Dichtung (47),
• - der Mantelbereich (55) des Adapters (35) schließt einen zylinderförmigen Raum im angedockten Zustand der Vorrichtung zwischen zellenseitigem Doppeldeckelteil (27) und kokillenseitigem Doppeldeckelteil (29) dicht ab.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (35) einen zylinderförmigen Außenmantel (55) aufweist, der passend in die Kokillenöffnung einsetzbar ist,
daß der Adapter (35) in seiner Mittelachse ein über Stege (63) am Außenmantel (55) befestigtes Rohr (61) aufweist,
daß in dem Rohr (61) eine Schubstange (65) axial verschiebbar gelagert ist, die an ihrem oberen Ende einen Greifpilz (33) und am unteren Ende ein Klinkengesperre (37) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (55) des Adapters (35) in seinem oberen Bereich (39) sich konisch erweiternd verläuft.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich der Befüllöffnung ein konisch verlaufender Schutztrichter (41) eingesetzt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schutztrichter (41) bis zur Ebene des kokillenseitigen Doppeldeckelteils (29) erstreckt.