DE4037805A1 - Spent nuclear fuel element transport and storage container - comprises steel inner component, in nodular cast iron@ casing and intermediate obtd. by carbon@ diffusion for continuous heat transfer - Google Patents
Spent nuclear fuel element transport and storage container - comprises steel inner component, in nodular cast iron@ casing and intermediate obtd. by carbon@ diffusion for continuous heat transferInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Transport- und Lagerbehälter für bestrahlte Kernreaktor-Brennelemente mit einem Außen mantel mit angeformtem Boden und aufgesetztem oder einge setztem Deckel sowie mit einem Aufnahmekammern für die Kernreaktor-Brennelemente bildenden Hilfsbauteil. - Es versteht sich, daß der aufgesetzte Deckel im allgemeinen von einer Deckelaufnahme aufgenommen wird. Ein solcher Transport- und Lagerbehälter hat einerseits mechanische Funktionen, außerdem Abschirmfunktionen zu erfüllen und muß darüber hinaus die Wärme nach außen abführen, die die bestrahlten Kernreaktor-Brennelemente freigeben. Die Er findung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Transport- und Lagerbehälters.The invention relates to a transport and storage container for irradiated nuclear reactor fuel elements with an outside coat with molded bottom and attached or inserted set lid and with a holding chamber for the Auxiliary component forming nuclear reactor fuel elements. - It it goes without saying that the lid attached in general is picked up by a cover holder. Such a Transport and storage containers have mechanical on the one hand Functions, also to perform shielding functions and must also dissipate the heat that the release irradiated nuclear reactor fuel assemblies. The he The invention also relates to a method for producing a such transport and storage container.
Bei dem aus der Praxis bekannten Transport- und Lagerbe hälter, von dem die Erfindung ausgeht, ist das Hilfsbau teil ein eigenständiges Bauteil, welches nachträglich in den Innenraum des Transport- und Lagerbehälters eingesetzt, wenn auch zumeist in diesem festgesetzt ist. Das ist nach teilig in bezug auf die Wärmeabführung, weil zwischen dem Hilfsbauteil und dem Außenmantel bzw. dem Boden des Trans port- und Lagerbehälters Luftspalte nicht ausgeschlossen werden können und diese den Wärmeübergang in störendem Maße beeinträchtigen. Allerdings ist es bekannt (DE-OS 21 05 581), den Raum um die Aufnahmekammern des Hilfsbau teils mit einem Werkstoff guter Wärmeleitfähigkeit auszu füllen. Dabei wird auch vorgeschlagen, als Werkstoff guter Wärmeleitfähigkeit das Gußeisen einzusetzen, aus dem der Transport- und Lagerbehälter im übrigen besteht, und offen bar aus Stahl gefertigte Rohre in entsprechende Auskamme rungen oder Bohrungen nachträglich einzuziehen. Auch bei dieser Ausführungsform ist jedoch der Wärmeübergang zwi schen dem Hilfsbauteil und dem Transport- und Lagerbehälter ohne weiteres beeinträchtigt.In the transport and storage area known from practice The auxiliary structure is the container from which the invention is based part of an independent component, which subsequently in the interior of the transport and storage container inserted, even if it is mostly stipulated in this. That is after partial in terms of heat dissipation because between the Auxiliary component and the outer jacket or the bottom of the Trans port and storage container air gaps not excluded can be and this the heat transfer in disruptive Affect dimensions. However, it is known (DE-OS 21 05 581), the space around the reception chambers of the auxiliary building partly with a material with good thermal conductivity to fill. It is also suggested as a good material Thermal conductivity to use the cast iron from which the Transport and storage containers in the rest, and open bar made of steel in appropriate combs postings or holes. Also at However, this embodiment is the heat transfer between the auxiliary component and the transport and storage container easily affected.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transport- und Lagerbehälter des eingangs beschriebenen Aufbaus so weiter auszubilden, daß der Wärmeübergang zwischen dem Hilfsbauteil und dem Außenmantel bzw. dem Boden des Trans port- und Lagerbehälters nicht mehr beeinträchtigt ist, und gleichzeitig die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern.The invention has for its object a transport and storage container of the construction described above further train that the heat transfer between the Auxiliary component and the outer jacket or the bottom of the Trans port and storage container is no longer impaired, while improving corrosion resistance.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung ein Transport- und Lagerbehälter für bestrahlte Kernreaktor- Brennelemente mit einem Außenmantel mit angeformtem Boden und aufgesetztem oder eingesetztem Deckel sowie mit einem Aufnahmekammern für die Kernreaktor-Brennelemente bildenden Hilfsbauteil, wobei der Außenmantel mit dem Boden aus Guß eisen, vorzugsweise aus spärolithischem Gußeisen, sowie das Hilfsbauteil aus einem austenitischen Chrom/Nickel- Stahl bestehen, wobei das Hilfsbauteil in das Gußeisen eingegossen ist und wobei zwischen dem Hilfsbauteil und dem Außenmantel bzw. dem Boden des Transport- und Lagerbe hälters eine Eingießzwischenschicht mit zum Hilfsbauteil abnehmendem Kohlenstoffgehalt gebildet ist. Nach bevorzug ter Ausführungsform der Erfindung besteht das Hilfsbauteil aus einem Chrom/Nickel-Stahl mit etwa 18% Chrom und etwa 11% Nickel. The object of the invention is to achieve this object Transport and storage container for irradiated nuclear reactor Fuel elements with an outer jacket with a molded bottom and attached or inserted lid and with a Receiving chambers for the nuclear reactor fuel assemblies Auxiliary component, the outer jacket with the bottom of cast iron iron, preferably made of Spherolithic cast iron, and the auxiliary component made of an austenitic chrome / nickel Steel exist, the auxiliary component in the cast iron is cast in and being between the auxiliary component and the outer jacket or the bottom of the transport and storage an intermediate pouring layer with the auxiliary component decreasing carbon content is formed. After preferred The embodiment of the invention consists of the auxiliary component from a chrome / nickel steel with about 18% chrome and about 11% nickel.
Grundsätzlich ist es bekannt, bei Transport- und Lagerbe hältern für bestrahlte Kernreaktor-Brennelemente zum Zwecke des Korrosionsschutzes mit austenitischen Stählen zu ar beiten (DE 21 05 581), und zwar in Form von nicht einge gossenen, sondern nachträglich angebrachten Auskleidungen auf der Innenseite des Deckels und in der Deckelaufnahme.Basically, it is known for transportation and storage holders for irradiated nuclear reactor fuel elements for the purpose of corrosion protection with austenitic steels too ar beiten (DE 21 05 581), in the form of not cast, but retrofitted linings on the inside of the lid and in the lid holder.
Die Erfindung beruht auf der überraschenden Tatsache, daß in einen Transport- und Lagerbehälter aus Gußeisen, ins besondere aus sphärolithischem Gußeisen, bei der Herstel lung ein Hilfsbauteil aus einem austenitischen Chrom/ Nickel-Stahl durch Eingießen stoffschlüssig und vollflä chig eingeschweißt werden kann, wenn das Eingießen so ge führt wird, daß die beschriebene Zwischenschicht entsteht. Das ist eine Frage der Gießtemperatur. Bei ausreichender Gießtemperatur wird überraschenderweise erreicht, daß das flüssige Gußeisen einen Teil seines Kohlenstoffs an den Edelstahl abgibt, und zwar offenbar zunächst durch Diffu sion. Durch die Kohlenstoffaufnahme senkt sich die Schmelz temperatur des Edelstahls. Es bildet sich die beschriebene Zwischenschicht aus dem Gußeisen einerseits und dem Werk stoff des Hilfsbauteils andererseits mit zum Edelstahl hin abnehmender Kohlenstoffkonzentration. Überraschenderweise behält der austenitische Chrom/Nickel-Stahl im übrigen seine Korrosionsresistenz in bezug auf den korrosiven An griff, der aus dem sog. High Active Waste Concentrate in dem Hilfsbauteil resultiert und bei einer Temperatur von bis zu 450°C gewährleistet werden muß. Die Wärmeleitfähig keit ist optimal und nicht durch Spalte oder dergleichen beeinträchtigt. Die Zwischenschicht beeinträchtigt die Wärmeleitfähigkeit in keiner Weise. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn das Hilfsbauteil eine Ausgangswand stärke von etwa 5 mm aufweist sowie eine Eingießzwischen schicht von etwa 2 mm Dicke gebildet ist, wobei etwa 3 mm der Ursprungswanddicke des Hilfsbauteils die ursprüngliche Edelstahlzusammensetzung aufweisen.The invention is based on the surprising fact that in a transport and storage container made of cast iron, ins special from spherulitic cast iron, in the manufacture an auxiliary component made of an austenitic chrome / Nickel steel cohesively and completely can be welded in if the casting is done in this way leads to the fact that the intermediate layer described is formed. It is a question of the casting temperature. With sufficient Pouring temperature is surprisingly reached that the liquid cast iron transfers some of its carbon to the Stainless steel gives off, apparently initially through diffusion sion. The enamel is reduced by the absorption of carbon temperature of the stainless steel. The described one is formed Intermediate layer from the cast iron on the one hand and the work material of the auxiliary component on the other hand with the stainless steel decreasing carbon concentration. Surprisingly the austenitic chrome / nickel steel retains the rest its corrosion resistance in relation to the corrosive type grabbed from the so-called High Active Waste Concentrate in the auxiliary component results and at a temperature of up to 450 ° C must be guaranteed. The heat conductive speed is optimal and not by gaps or the like impaired. The intermediate layer affects the Thermal conductivity in no way. That is special then the case when the auxiliary component has an exit wall has a thickness of about 5 mm and a pouring between Layer of about 2 mm thick is formed, about 3 mm the original wall thickness of the auxiliary component Have stainless steel composition.
Im Rahmen der Erfindung kann die Gestaltung des Hilfsbau teils den Forderungen angepaßt werden, die an den Trans port- und Lagerbehälter insgesamt und an das Hilfsbauteil mit einer Aufnahmefähigkeit gestellt werden. Nach bevor zugter Ausführungsform der Erfindung besteht das Hilfsbau teil aus parallel zueinander angeordneten, miteinander längs der Mantellinien verschweißten Edelstahlrohren. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die sich durch herstel lungstechnische Einfachheit auszeichnet und es auf ein fache Weise erlaubt, die beschriebene Zwischenschicht definiert zu bilden, ist das Hilfsbauteil als Bestandteil eines Formkerns beim Gießen des Außenmantels und des Bodens des Transport- und Lagerbehälters eingegossen worden.In the context of the invention, the design of the auxiliary structure partly adapted to the requirements of the Trans port and storage containers in total and to the auxiliary component be provided with a receptivity. After before Zugter embodiment of the invention, the auxiliary structure partly from each other, arranged parallel to each other Stainless steel pipes welded along the surface lines. At a preferred embodiment, which is characterized by produc characterized technical simplicity and it on a allows the intermediate layer described the auxiliary component is a component a mold core when casting the outer shell and the bottom of the transport and storage container has been poured.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer DarstellungIn the following, the invention is based on only one Embodiment representing drawing in more detail explained. They show a schematic representation
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Transport- und Lagerbehälter ohne Deckel, Fig. 1 is a vertical section through a transport and storage container without lid,
Fig. 2 einen Horizontalschnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1, Fig. 2 is a horizontal section in the direction A-A through the subject matter according to Fig. 1,
Fig. 3 den stark vergrößerten Ausschnitt B aus dem Gegen stand nach Fig. 1, Fig. 3 shows the greatly enlarged detail B from the article according to Fig. 1,
Fig. 4 entsprechend der Fig. 2 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Transport- und Lagerbehälters, Fig. 4 corresponding to FIG. 2 a section through another embodiment of a transport and storage container according to the invention,
Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 5 is a schematic diagram for explaining the process of the invention.
Der in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Transport- und La gerbehälter ist für bestrahlte Kernreaktor-Brennelemente bestimmt. Er besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem Außenmantel 1 mit angeformten Boden 2. Man erkennt eine Deckelaufnahme 3 für einen Deckel, der nicht gezeich net wurde. Wesentlich ist ein Aufnahmekammern 4 für be strahlte Kernreaktor-Brennelemente bildendes Hilfsbauteil 5. Der Außenmantel 1 mit dem Boden 2 besteht aus Gußeisen, vorzugsweise aus sphärolithischem Gußeisen. Das Hilfsbau teil 5 besteht aus austenitischem Chrom/Nickel-Stahl. Nimmt man die Fig. 5 hinzu, so erkennt man, daß das Hilfs bauteil 5 als gleichsam verlorener Bestandteil eines Form kerns 6 in den Transport- und Lagerbehälter eingegossen ist. Die Fig. 3 macht deutlich, daß dabei eine stoff schlüssige Verbindung zwischen dem Hilfsbauteil 5 und dem Außenmantel 1 bzw. dem Boden 2 entsteht. Es bildet sich so die Eingießzwischenschicht. Darüber hinaus entstehen bei der Abkühlung des gegossenen Außenmantels 1 mit seinem Boden 2 Spannungsverhältnisse, die zur Lösung der der Er findung zugrundeliegenden Aufgabe beitragen. The transport and storage container shown in FIGS . 1 to 4 is intended for irradiated nuclear reactor fuel elements. In its basic structure, it consists of an outer jacket 1 with molded-on base 2 . One recognizes a cover receptacle 3 for a cover that has not been drawn. Essential is a receiving chambers 4 for be radiated nuclear reactor fuel assembly auxiliary component 5th The outer jacket 1 with the bottom 2 consists of cast iron, preferably of spherulitic cast iron. The auxiliary part 5 consists of austenitic chrome / nickel steel. If one adds the Fig. 5, it is seen that the auxiliary component is molded as it lost 5 as part of a mold core 6 in the transport and storage containers. Fig. 3 makes it clear that a material connection between the auxiliary component 5 and the outer jacket 1 or the bottom 2 is formed. The intermediate pouring layer is thus formed. In addition, arise in the cooling of the cast outer jacket 1 with its bottom 2 stress conditions, which contribute to the solution of the problem underlying the invention.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 ist das Hilfsbauteil 5 aus im Grundriß quadratischen Aufnahmekam mern 4 aus sich kreuzenden Hilfsbauteilwänden 7 gebildet. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 bildet das Hilfsbau teil 5 im Grundriß kreisförmige Aufnahmekammern 4 aus an einander angeschlossenen Rohren 8. Aus Fig. 5 entnimmt man, daß mit dem Hilfsbauteil 5 als Kernbestandteil des Kerns 6 die Gießform aufgebaut wurde. Der Außenmantel 1 mit dem Boden 2 wurde aus Gußeisen gegossen, wobei das Hilfsbauteil 5 als verlorener Kernbestandteil stoffschlüs sig eingegossen wurde. Man erkennt, daß beim Gießvorgang die Aufnahmekammern 4 des Hilfsbauteils 5 mit Formsand 9 ausgefüllt sind, der später entfernt wird. - Im Ausfüh rungsbeispiel wird der Transport- und Lagerbehälter über Kopf im steigenden Guß gegossen. Insoweit wird an bekannte Technologien angeschlossen.In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the auxiliary component 5 is made of square-shaped receiving chambers 4 in plan from auxiliary component walls 7 that intersect. In the embodiment according to FIG. 4, the auxiliary building part 5 forms circular receiving chambers 4 in plan from tubes 8 connected to one another. From Fig. 5 it can be seen that with the auxiliary component 5 as the core component of the core 6, the mold was built. The outer jacket 1 with the bottom 2 was cast from cast iron, the auxiliary component 5 as a lost core component was poured in materially sig. It can be seen that during the casting process, the receiving chambers 4 of the auxiliary component 5 are filled with molding sand 9 , which is later removed. - In the example, the transport and storage container is poured over head in a rising pour. In this respect, it is connected to known technologies.
Bewährt hat sich eine Ausführungsform, bei der für das Gußeisen eine Richtanalyse mitAn embodiment in which the Cast iron with a directional analysis
Rest Eisen und übliche Beimengungen gilt. Für das Hilfsbau teil hat sich eine Ausführungsform bewährt, bei der für den Chrom/Nickel-Stahl eine Richtanalyse mitThe rest of iron and usual admixtures apply. For the auxiliary building part has proven an embodiment in which for a directional analysis with the chrome / nickel steel
Rest Eisen und übliche Beimengungen gilt.The rest of iron and usual admixtures apply.
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Also Published As
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DE4037805C2 (en) | 1992-12-24 |
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