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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen kompakten oder leicht
gebauten Castor, sowie ein Herstellungsverfahren für den Castor
und auf eine eingebettete Form. Der Castor wird zum Aufnehmen und
Lagern nach der Verbrennung verbrauchter Brennstoffkassetten verwendet.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Eine
nukleare Brennstoffkassette, die bis zur Endphase des nuklearen
Brennstoffzyklus verbrannt wurde, kann nicht mehr verwendet werden
und wird als verbrauchter Nuklearbrennstoff bezeichnet. Derartiger
verbrauchter Nuklearbrennstoff enthält hoch-radioaktive Materialien,
wie beispielsweise FP und muss daher thermisch gekühlt werden.
Der verbrauchte Nuklearbrennstoff wird in dem Kernkraftwerk für eine vorbestimmte
Zeitdauer (drei bis sechs Monate) in einer Kühlausschachtung gekühlt. Danach
wird der verbrauchte Nuklearbrennstoff in einem Castor aufgenommen,
der ein Abschirmgefäß darstellt
und er wird zu einer Wiederaufbereitungsanlage z.B. mittels eines
Lastwagens transportiert und dann gelagert. Beim Aufnehmen verbrauchter
Nuklearbrennstoffkassetten in einem Castor wird ein Halteelement
mit einer gitterähnlichen
Querschnittsform verwendet, das als Korb bezeichnet wird. Die fraglichen
verbrauchten Nuklearbrennstoffkassetten werden in Zellen eingeführt, die
einer Vielzahl von Räumen,
die in dem fraglichen Korb ausgebildet sind, entsprechen, wodurch
gegenüber
Vibrationen und ähnlichem
während
dem Transport eine entsprechende Haltekraft gesichert ist. Im folgenden
wird ein Castor, welcher eine Grundlage für die Entwicklung der vorliegenden
Erfindung bildet, beschrieben. Der fragliche Castor wird jedoch
lediglich aus Gründen der
Darstellung beschrieben und fällt
nicht unter den sogenannten gut bekannten Stand der Technik.
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17 ist eine perspektivische
Ansicht, die ein Beispiel eines Castors zeigt. 18 ist eine radiale Querschnittsansicht
des in 7 dargestellten Castors.
Der Castor 500 umfasst einen zylindrischen Behälterkörper 501,
ein Kunstharz 502, welches ein Neutronen-Abschirmelement
ist und auf dem äußeren Umfang
des Zylinderkörpers
angeordnet ist, ein äußeres Gehäuse 503,
einen Bodenabschnitt 504 und einen Deckelabschnitt 505.
Der Zylinderkörper 501 und
der Bodenabschnitt 504 sind Gussstücke aus Kohlenstoffstahl, welches
ein Gammastrahlen abschirmendes Material ist. Ferner besteht der
Deckelabschnitt 505 aus einem primären Deckel 506 und
einem sekundären
Deckel 507. Der Zylinderkörper 501 und der Bodenabschnitt 504 sind über eine Stoßnaht miteinander
verbunden. Der primäre
Deckel 506 und der sekundäre Deckel 507 sind
mit Bolzen aus Edelstahl und ähnlichem
in bezug auf den Zylinderkörper 501 befestigt.
Zwischen dem Deckelabschnitt 505 und dem Zylinderkörper 501 ist
ein metallener O-Ring angeordnet, der das Innere luftdicht hält.
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Zwischen
dem Zylinderkörper 501 und
dem äußeren Gehäuse 503 sind
mehrere innere Rippen 508 vorgesehen, um die Wärmeleitung
zu ermöglichen.
Die inneren Rippen 508 sind aus Kupfer gebildet, um so
die Wärmeleitfähigkeit
zu verbessern. Das Kunstharz 502 wird in einem fluidförmigen Zustand
in die Räume,
die durch diese inneren Rippen 508 gebildet werden, eingespritzt
und dann durch eine thermofixierende Reaktion und ähnliches
verfestigt.
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Ein
Korb 509 weist eine Struktur auf, in der 69 quadratische
Röhre 510 zu
einem Paket zusammengesetzt sind, wie es in 17 dargestellt ist, und er ist in den
Hohlraum 511 des Zylinderkörpers 501 eingeführt.
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Das
Bezugszeichen 515 bezeichnet eine Zelle zum Aufnehmen einer
verbrauchten Nuklearbrennstoffbaugruppe bzw. einer verbrauchten
Nuklearbrennstoffkassette. Die relevante quadratische Röhre 510 ist
aus einer Aluminiumlegierung gemischt mit einem Neutronen absorbierenden
Material (Bor: B) gebildet, so dass die eingeführte verbrauchte Nuklearbrennstoffkassette
nicht in den kritischen Zustand kommt. Auf beiden Seiten des Castorkörpers 512 sind
Zapfen 513 vorgesehen (einer von ihnen ist weggelassen),
um den Castor 500 aufzuhängen. Darüber hinaus sind an beiden Enden
des Castorkörpers 512 Dämpfelemente 514 (eines
von ihnen ist weggelassen) angebracht, in denen Zweckholz und ähnliches
als ein Dämpfermaterial
enthalten ist.
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Nebenbei
bemerkt ist es erwünscht,
dass der oben beschriebene Castor 500 aus Gesichtspunkten der
leichten Handhabung zum Zeitpunkt des Transports des Raumsparens
zum Zeitpunkt der Lagerung kompakt und leicht gebaut ist. Gemäß dem Aufbau des
oben erwähnten
Castors 500 wird der Durchmesser des Zylinderkörpers 501 jedoch
groß und
der Castor 500 wird schwer, weil die Linie der äußersten quadratischen
Röhre 510 mit
der Innenfläche
des Hohlraums 511 in Kontakt kommt, um einen Raumbereich
S zwischen dem Korb 509 und dem Hohlraum 511 zu
erzeugen.
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Um
dieses Problem anzugehen, ist das einzig Notwendige, um das Gewicht
des Castors 500 zu reduzieren, die Dicke des Zylinderkörpers 501 zu
verkleinern, weil die Menge an Strahlung, die aus dem Castor nach
außen
austritt, durch die Gesamtmenge an Neutronen und Gammastrahlen beschränkt ist. Da
der Zylinderkörper 501 jedoch
auch ein Gammastrahlen-Abschirmelement
ist, ist erforderlich, dass der Zylinderkörper 501 eine ausreichende
Dicke aufweist, um die Gammastrahlen-Abschirmfähigkeit zu sichern. Selbst
in einem derartigen Fall sollte die Dicke in dem Bereich liegen,
der notwendig und ausreichend ist, um die Gammastrahlen abzuschirmen.
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Dies
beruht darauf, dass eine übermäßige Dicke
die Reduzierung des Gewichts des Castors verhindern wird.
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Des
weiteren sind Castoren durch die
US 3,962,587 und
die WO 95/26029 offenbart. Demnach offenbart die
US 3,962,587 einen Castor mit einem inneren
rechteckigen Gehäuse
aus Edelstahl, das mit einem geringfügigen Zwischenraum in den gleichermaßen geformten
Innenraum eines allgemein rechteckigen Körpers aus abgereichertem Uran,
der als ein Gammastrahlenschild dient, passt.
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Darüber hinaus
offenbart die WO 95/26029 einen Castor mit einem Zylinderkörper aus
Stahl, welcher nicht kreisförmig
ist und planare Abschnitte aufweist. Ferner ist eine zusätzliche
innere Schicht in den Bereichen des äußeren Zylinders vorgesehen,
in denen sein Querschnittsbereich aufgrund der abgeflachten äußeren Form
klein ist. Die inneren Metallschichten sind mit dem Zylinderkörper anhand
von Schrauben befestigt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Castor bereitzustellen, der
kompakt und leicht gebaut ist und darüber hinaus auch ein Verfahren
zum Herstellen eines derartigen Castors und eine eingebettete Form.
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Die
Aufgabe wird durch den Gegenstand, wie er in den Patentansprüchen 1,
10 bzw. 11 definiert ist, gelöst.
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Um
die obigen Probleme zu lösen,
umfasst ein Castor gemäß einem
Aspekt dieser Erfindung: einen Zylinderkörper mit einem durchgängig geschmiedeten
Aufbau, der Gammastrahlen abschirmt; ein Neutronen-Abschirmelement,
das außerhalb
des Zylinderkörpers
angeordnet ist; und einen Korb mit einem zellularen Aufbau und einem
eckigen Querschnitt, wobei der zellulare Aufbau Zellen umfasst, die
jeweils aus einer quadratisch geformten Röhre bzw. Rohr ausgebildet sind,
das Neutronen abschirmen kann; wobei ein Teil oder die gesamte äußere Form
des Zylinderkörpers
einer Form angepasst ist, die ausgebildet wird, wenn die Spitzen
bzw. Scheitel des eckigen Querschnitts des Korbes verbunden werden
und wobei verbrauchte Brennstoffkassetten in den Zellen aufgenommen
und gelagert werden.
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Gemäß einem
anderen Aspekt dieser Erfindung umfasst ein Castor: einen Zylinderkörper, der Gammastrahlen
abschirmt; ein Neutronen-Abschirmelement, das auf der Außenseite
des Zylinderkörpers
vorgesehen ist; und einen Korb mit einem zellularen Aufbau mit ebenen
Abschnitten und stufenähnlichen
Abschnitten, wobei der zellulare Aufbau Zellen umfasst, die jeweils
aus einer quadratisch geformten Röhre, die Neutronen abschirmen
kann, ausgebildet ist; wobei ein Abschnitt der äußeren Form des Zylinderkörpers, der
den stufenähnlichen
Abschnitten des Korbes entspricht, derart geformt ist, dass er parallel zu
einer Linie verläuft,
die die Scheitel des stufenähnlichen
Abschnitts des Korbes verbindet und wobei verbrauchte Brennstoffkassetten
in den Zellen aufgenommen und gelagert sind.
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Gemäß einem
noch weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Castor: einen Zylinderkörper, der Gammastrahlen
abschirmt; ein Neutronen-Abschirmelement, das außerhalb des Zylinderkörpers vorgesehen
ist; und einen Korb mit einem zellularen Aufbau und einem eckigen
Querschnitt, wobei der zellulare Aufbau Zellen umfasst, die jeweils
aus einer quadratisch geformten Röhre, die Neutronen abschirmen kann,
gebildet sind; wobei eine innere Form eines Hohlraums in dem Zylinderkörper der äußeren Form des
eckigen Querschnitts des Korbes angepasst ist und der Zylinderkörper eine äußere Form
mit acht oder zwölf
Ecken aufweist, wobei einige oder alle Seiten des Zylinderkörpers parallel
zu einer Linie, die die Scheitel des eckigen Querschnitts des Korbes verbindet,
verlaufen, und wobei verbrauchte Brennstoffkassetten in den Zellen
aufgenommen und gelagert sind.
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Da
die äußere Form
des Zylinderkörpers
bei diesem Castor der äußeren Form
des Korbes angepasst ist, wird der Abschnitt mit übermäßiger Gammastrahlen-Abschirmungsfähigkeit
entfernt, so dass es möglich
ist, das Gewicht des Zylinderkörpers
zu reduzieren. Durch Anpassen der Form des Neutronen-Abschirmelements,
das an dem äußeren Umfang
des Zylinderkörpers
vorgesehen ist, an die äußere Form
des Zylinderkörpers,
ist es darüber
hinaus möglich,
den Castor kompakt auszugestalten.
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In
diesem Zusammenhang versteht sich unter Anpassung der äußeren Form
des Zylinderkörpers
an die äußere Form
des Korbes, dass die äußere Form
des Zylinderkörpers
entsprechend einer Art und Weise innerhalb des Bereichs ausgebildet
ist, der durch den Fachmann anzunehmen werden kann, ausgebildet
sind, um z.B. eine Form aufzuweisen, die lediglich dem großen flachen
Abschnitt der äußeren Fläche des
Korbes entspricht; um eine Form anzunehmen ähnlich der die durch Verbinden
der Scheitel der quadratischen Röhren,
die den Korb bilden, definiert ist; oder um eine Form aufzuweisen,
die strikt gleich der äußeren Form
des Korbes ist.
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Gemäß einem
anderen Aspekt dieser Erfindung umfasst ein Castor: einen Zylinderkörper, der Gammastrahlen
abschirmt; ein Neutronen-Abschirmelement, das auf der Außenseite
des Zylinderkörpers
vorgesehen ist; und einen Korb mit einem eckigen Querschnitt, der
durch Einführen
mehrerer quadratisch geformter Röhren,
die Neutronen abschirmen können,
in einen Hohlraum in dem Zylinderkörper gebildet ist; wobei ein
Teil oder die gesamte äußere Form
des Zylinderkörpers
mit einer derartigen Form ausgestaltet ist, dass er parallel zu
einer Linie, die die Scheitel des eckigen Querschnitts des Korbes verbindet,
parallel verläuft
und wobei die innere Form des Hohlraums der äußeren Form des Zylinders angepasst
ist, wobei der Korb in den Hohlraum eingeführt ist und verbrauchte Brennstoffkassetten
in den Zellen aufgenommen und gelagert werden.
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Gemäß dieses
Castors wird durch Anpassen der inneren Form des Hohlraums an die äußere Form des
Korbes der äußere Durchmesser
des Zylinderkörpers
verringert, weil der Raumbereich überbrückt wird, wobei jedoch die
Dicke als eine Folge des Obigen nicht gleichmäßig ist und die äußere Form,
ebenso wie die innere Form des Zylinderkörpers der äußeren Form des Korbes angepasst
ist. Daher wird der Abschnitt mit übermäßiger Gammastrahlen-Abschirmfähigkeit
entfernt, so dass es möglich ist,
das Gewicht des Zylinderkörpers
zu reduzieren. Da die Größe des Zylinderkörpers reduziert
wird und somit der äußere Durchmesser
des Neutronen-Abschirmelements reduziert werden kann, ist es ferner
möglich, den
Castor kompakt zu gestalten.
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In
diesem Zusammenhang ist das Verständnis der Anpassung der äußeren Form
des Zylinderkörpers
an die äußere Form
des Korbes gleich dem oben Erwähnten
und auch die innere Form des Hohlraums beinhaltet zusätzlich zu
einer Form, die der äußeren Form
des Korbes entspricht, auch eine Form, die innerhalb des Bereiches
des allgemeinen Verständnisses
teilweise nicht mit der äußeren Form des
Korbes übereinstimmt.
Durch Ausgestalten des Zylinderkörpers,
so dass er die oben erwähnten
Formen aufweist, kommen die äußeren quadratischen Röhren in
Oberflächenkontakt
mit der Innenfläche des
Hohlraums, so dass die Nachzerfallswärme der in den Zellen angeordneten
verbrauchten Brennstoffkassetten wirkungsvoll von dem Castor zu
dem Zylinderkörper
geleitet wird. Da die quadratischen Röhren eine Neutronenabsorptionsfähigkeit
aufweisen, geraten die verbrauchten Brennstoffkassetten, selbst wenn
sie aufgenommen sind, darüber
hinaus nicht in einen kritischen Zustand.
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Ferner
ist die Form des Neutronen-Abschirmelements an eine Form, die ausgebildet
wird wenn die Scheitelpunkte des eckigen Querschnitts des Korbe
verbunden werden, angepasst, wobei der Korb einen zellularen Aufbau
mit einem eckigen Querschnitt aufweist, der Zellen umfasst, die
jeweils aus einer quadratisch geformten Röhre, die Neutronen abschirmen
kann, gebildet sind.
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Ferner
ist die äußere Form
des Zylinderkörpers
an eine Form angepasst, die gebildet wird, wenn die Scheitelpunkte
des eckigen Querschnitts des Korbes verbunden werden und zwar durch
Vorsehen einer Abschrägung
in dem Teil, der ausreichend ist, um in dem Zylinderkörper Gammastrahlen
abzuschirmen, wobei der Korb einen zellularen Aufbau mit einem eckigen
Querschnitt aufweist, der Zellen umfasst, die jeweils aus einer
quadratisch geformten Röhre,
die Neutronen abschirmen kann, ausgebildet sind.
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Das
heißt,
durch Anpassen der Form des Neutronen-Abschirmelements an die äußere Form des
Korbes ist es möglich,
den Castor aufgrund der sinergistischen Effekte der Form des Zylinderkörpers noch
kompakter zu gestalten. Durch Anpassen der äußeren Form des Zylinderkörpers an
die äußere Form
des Korbes entsteht ein Abschnitt, in dem das Neutronen-Abschirmelement eine übermäßige Dicke aufweist,
wobei jedoch durch Anpassen des Neutronen-Abschirmelements selbst
an die äußere Form des
Korbes ermöglicht
wird, die Verwendung des Neutronen-Abschirmelements in geeigneter
Weise zu reduzieren.
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In
diesem Zusammenhang ist unter Anpassen der Form des Neutronen-Abschirmelements
an die äußere Form
des Korbes zu verstehen, dass die Form des Neutronen-Abschirmelements
entsprechend in einer Art und Weise innerhalb des Bereichs, der
durch den Fachmann angenommen werden darf, ausgebildet ist, z.B.
um eine Form anzunehmen, die lediglich einem großen flachen Abschnitt der äußeren Fläche des
Korbes entspricht; um eine Form anzunehmen, die der Form ähnlich ist,
die durch Verbinden der Scheitel der quadratischen Röhren, die
den Korb bilden, definiert ist; oder um eine Form anzunehmen, die
strikt gleich der äußeren Form
des Korbes ist.
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Ferner
ist die äußere Form
des Zylinderkörpers
durch Vorsehen einer Abschrägung
in dem Teil, in dem die Dicke ausreichend ist, um in dem Zylinderkörper Gammastrahlen
abzuschirmen, der Form angepasst, die ausgebildet wird, wenn die
Scheitel des eckigen Querschnitts des Korbes verbunden werden, wobei
der Korb einen zellularen Aufbau mit einem eckigen Querschnitt aufweist,
der Zellen umfasst, die jeweils aus einer quadratisch geformten
Röhre gebildet
sind, die Neutronen abschirmen kann.
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Unter
Berücksichtigung,
dass wenn die Dicke übermäßig groß ist, um
Gammastrahlen abzuschirmen, der Castor folglich sehr schwer wird,
ist der Zylinderkörper
mit einer Abschrägung versehen,
solange eine minimale Gammastrahlen-Abschirmungsfähigkeit gesichert ist. Als
eine Folge davon ist es möglich,
den Castor kompakt und leicht gebaut zu gestalten.
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Ferner
ist die äußere Form
des Zylinderkörpers
durch Vorsehen eines zusätzlichen
Abschirmelements in dem Teil in dem die Dicke nicht ausreicht, um
in dem Zylinderkörper
Gammastrahlen abzuschirmen, der Form angepasst, die ausgebildet
wird, wenn die Scheitel des eckigen Querschnitts des Korbes verbunden
werden, wobei der Korb einen zellularen Aufbau mit einem eckigen
Querschnitt aufweist, der Zellen umfasst, die jeweils aus einer
quadratisch geformten Röhre,
die Neutronen abschirmen kann, gebildet sind.
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Im
Gegensatz zu dem Verfahren, bei dem der Zylinderkörper derart
ausgestaltet ist, dass er eine übermäßige Neutronen-Abschirmfähigkeit
aufweist und der Abschnitt mit der übermäßigen Neutronen-Abschirmfähigkeit
entfernt ist, ist es auch möglich,
einen Zylinderkörper
vorzubereiten, der eine derartige Dicke aufweist, dass die Gammastrahlen-Abschirmungsfähigkeit
teilweise nicht ausreicht und ein Zusatzabschirmelement in dem Teil
mit der nicht ausreichenden Gammastrahlen-Abschirmfähigkeit
vorzusehen. Auch mit einem derartigen Verfahren ist es möglich, den
Castor kompakt und leicht gebaut zu gestalten, während eine notwendige Gammastrahlen-Abschirmfähigkeit
des gesamten Zylinderkörpers
gesichert bleibt.
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Gemäß einem
noch anderen Aspekt dieser Erfindung umfasst ein Castor: einen Zylinderkörper mit
einem durchgängig
geschmiedeten Aufbau, der Gammastrahlen abschirmt; einem Neutronen-Abschirmelement,
das außerhalb
des Zylinderkörpers vorgesehen
ist; und einen Korb mit einem zellularen Aufbau, der einen eckigen
Querschnitt aufweist und Zellen umfasst, die jeweils aus einer quadratisch
geformten Röhre,
die Neutronen abschirmen kann, ausgebildet sind; wobei eine innere
Form eines Hohlraums in dem Zylinderkörper der äußeren Form des eckigen Querschnitts
des Korbes angepasst ist, wobei die Außenseite des Zylinderkörpers derart
gearbeitet ist, dass sie eine Form mit einer ausreichenden Dicke,
um Gammastrahlen abzuschirmen, aufweist, wenn verbrauchte Brennstoffkassetten
in den Zellen aufgenommen und gelagert sind und wobei verbrauchte
Brennstoffkassetten in den Zellen aufgenommen und gelagert werden.
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Gemäß einem
Verfahren zum Herstellen eines Castors nach einem noch weiteren
Aspekt, wobei der Castor ein Zylinderkörper zum Abschirmen von Gammastrahlen
und ein äußeres Gehäuse, das auf
der Außenseite
des Zylinderkörpers
vorgesehen ist, aufweist, ist zum Vergießen eines Neutronen-Abschirmelements
zum Abschirmen von Neutronen zwischen dem Zylinderkörper und
dem äußeren Gehäuse im voraus
an der inneren Fläche
des äußeren Gehäuses eine
eingebettete Form angeordnet und die eingebettete Form wird nach
dem Vergießen
des Neutronen-Abschirmelements
durch Erwärmen
entfernt, wodurch ein Expansionsrand oder andere Raumbereiche zwischen
dem äußeren Gehäuse und dem
Neutronen-Abschirmelement ausgebildet werden.
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Ein
derartiges Herstellungsverfahren wird konkret verwendet, um das
Neutronen-Abschirmelement in den Formen auszubilden, die in bezug
auf den dritten und fünften
Aspekt aufgeführt
wurden und ferner kann es verwendet werden, um einen Expansionsrand
auszubilden, der zwischen dem Neutronen-Abschirmelement und dem äußeren Gehäuse vorgesehen
ist. Für
die eingebettete Form wird ein Schmelzklebstoff, basierend auf z.B.
Vinylacetat, verwendet. Der Erwärmungszustand
kann das gesamte Erwärmen
des Castors oder ein selektives Erwärmen der eingebetteten Form
beinhalten. Durch Ausbilden des Neutronen-Abschirmelements in dieser Art und Weise
ist es möglich,
die Herstellung des Castors zu erleichtern.
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Eine
eingebettete Form gemäß eines
noch weiteren Aspekts ist eine Form, die innerhalb eines äußeren Gehäuses, das
auf der äußeren Seite
eines Zylinderkörpers
zum Abschirmen von Gammastrahlen vorgesehen ist, angeordnet ist
und die zum Ausbilden eines Expansionsrandes oder anderer Raumbereiche,
die zwischen dem äußeren Gehäuse und einem
Neutronen-Abschirmelement,
das zu vergießen
ist, auszubilden sind, dient, wobei die Form aus einem thermoplastischen
Material ausgebildet ist und eine Heizeinrichtung in der Form eingebettet
ist.
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Die
eingebettete Form ist innerhalb des äußeren Gehäuses angeordnet und das Neutronen-Abschirmelement
wird in diesem Zustand zwischen den Zylinderkörper und der äußeren Form
vergossen. Als nächstes
wird eine Heizeinrichtung, die in der eingebetteten Form vorgesehen
ist, aktiviert, wodurch das thermoplastische Material am Umfang
geschmolzen wird und es von der Innenseite des äußeren Gehäuses entfernt wird. Folglich
ist es möglich,
den Expansionsrand oder andere Raumbereiche auszubilden. Durch Verwenden
dieser eingebetteten Form wird das Gießen des Neutronen-Abschirmelements
erleichtert, so dass es möglich
ist, den Castor leicht herzustellen.
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Als
nächstes
entspricht eine eingebettete Form gemäß eines noch anderen Aspekts
einer Form, die innerhalb eines äußeren Gehäuses angeordnet
ist, das auf der Außenseite
eines Zylinderkörpers
zum Abschirmen von Gammastrahlen vorgesehen ist, wobei die Form
dem Ausbilden eines Expansionsrandes oder anderen Raumbereichen,
die zwischen dem äußeren Gehäuse und
einem Neutronen-Abschirmelement, das zu vergießen ist, auszubilden sind,
dient und wobei die Form durch Bereitstellen eines thermoplastischen
Materials um einen Metallkern ausgebildet ist und eine Heizeinrichtung
in dem Metallkern eingebettet ist.
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Da
das thermoplastische Material um den Metallkern vorgesehen ist und
der Metallkern durch die Heizeinrichtung erwärmt wird, so dass lediglich das
thermoplastische Material um den Metallkern geschmolzen wird, ist
es möglich,
die Form leicht wieder zu verwenden. Folglich kann der Herstellungswirkungsgrad
des Castors verbessert werden.
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Andere
Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische
Ansicht, die den Aufbau eines Castors gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist ein axialer Querschnitt
des in 1 dargestellten
Castors;
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3 ist ein radialer Querschnitt
des in 1 dargestellten
Castors;
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4 ist eine perspektivische
Ansicht, die eine eingebettete Form zeigt, die zum Ausbilden eines
Raumbereichs verwendet wird;
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5 ist eine perspektivische
Ansicht, die eine eingebettete Form zeigt, die zum Ausbilden eines
Expansionsrandes verwendet wird;
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6 ist ein Flussdiagramm,
das ein Herstellungsverfahren einer quadratischen Röhre zeigt;
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7 ist eine beispielhafte
Ansicht, die eine Querschnittsform der quadratischen Röhre zeigt;
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8 ist eine perspektivische
Ansicht, die ein Einführverfahren
der quadratischen Röhre
zeigt;
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9 ist eine schematische
perspektivische Ansicht, die eine Bearbeitungsvorrichtung eines Hohlraums
zeigt;
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10A bis 10D sind schematische perspektivische
Ansichten, die Bearbeitungsverfahren eines Hohlraums zeigen;
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11 ist eine beispielhafte
Ansicht, die ein Bearbeitungsverfahren eines abgeschrägten Abschnitts
eines Zylinderkörpers
zeigt;
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12A und 12B sind radiale Querschnittsansichten,
die alternative Beispiele des Castors zeigen;
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13 ist eine radiale Querschnittsansicht, die
ein anderes alternatives Beispiel des Castors zeigt;
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14 ist ein radialer Querschnitt,
der noch ein anderes alternatives Beispiel des Castors zeigt;
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15 ist ein radialer Querschnitt,
der einen Castor gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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16 ist ein radialer Querschnitt,
der einen Castor gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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17 ist eine perspektivische
Ansicht, die ein Beispiel eines Castors zeigt; und
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18 ist ein radialer Querschnitt
des in 17 dargestellten
Castors.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
folgenden werden Ausführungsformen
eines Castors und ein Herstellungsverfahren des Castors und eine
eingebettete Form gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genau beschrieben.
Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese
Ausführungsformen
beschränkt
ist.
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1 ist eine perspektivische
Ansicht, die einen Castor gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist
ein axialer Querschnitt des in 1 dargestellten
Castors. 3 ist ein radialer
Querschnitt des in 1 dargestellten
Castors. Ein Castor 100 gemäß der ersten Ausführungsform
ist durch Bearbeiten der Innenfläche
eines Hohlraums 102 eines Zylinderkörpers 101 in Anlehnung
an die Außenform
eines Korbes 130 ausgebildet. Das Bearbeiten der Innenfläche des Hohlraums 102 erfolgt
unter Verwendung einer speziellen Bearbeitungsvorrichtung, wie sie
im folgenden beschrieben werden wird. Der Zylinderkörper 101 und
eine Bodenplatte 104 sind Gussstücke aus Kohlenstoffstahl mit
einer Gammastrahlen-Abschirmfähigkeit.
Es ist ferner möglich,
Edelstahl anstelle des Kohlenstoffstahls zu verwenden. Der Zylinderkörper 101 und
die Bodenplatte 104 sind durch Schweißen verbunden. Um die hermetische
Abriegelung eines druckbeständigen
Behälters
zu sichern, ist zusätzlich zwischen
einem primären
Deckel 110 und dem Zylinderkörper 101 eine Metalldichtung
vorgesehen.
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Zwischen
dem Zylinderkörper 101 und
einem äußeren Gehäuse 105 ist
ein Kunstharz 106 vergossen, welches ein Polymerwerkstoff
ist, der einen hohen Anteil Wasserstoff aufweist und eine Neutronen-Abschirmfähigkeit
aufweist. Ferner sind zwischen dem Zylinderkörper 101 und dem äußeren Gehäuse 105 mehrere
innere Rippen 107 aus Kupfer eingeschweißt, um eine
Wärmeleitung
zu bewirken und das Kunstharz 106 wird in Fluidform in
Räume, die
durch diese inneren Rippen 107 gebildet werden, eingespritzt
und durch eine Thermofixierungsreaktion und ähnliches verfestigt. Es ist
bevorzugt, dass die inneren Rippen 107 in den Positionen,
in denen die Wärmemenge
hoch ist, in einer höheren
Dichte vorgesehen sind, um so eine gleichförmige Wärmestrahlung zu ermöglichen.
Ferner ist zwischen dem Kunstharz 106 und dem äußeren Gehäuse 105 ein Wärmeexpansionsrand 108 von
einigen Millimetern vorgesehen.
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Ein
Deckelabschnitt 109 besteht aus dem primären Deckel 110 und
einem sekundären
Deckel 111. Der primäre
Deckel 110 ist aus Edelstahl oder Kohlenstoffstahl hergestellt,
welches Gammastrahlen abschirmt und er ist scheibenförmig. Der
sekundäre
Deckel 111 ist ebenfalls aus Edelstahl oder Kohlenstoffstahl
gemacht und scheibenförmig
und ein Kunstharz 112 als ein Neutronen-Abschirmelement ist
in der seine obere Stirnseite eingebracht. Der primäre Deckel 110 und
der sekundäre
Deckel 111 sind mittels Bolzen 113 aus Edelstahl
oder Kohlenstoffstahl an dem Zylinderkörper 101 angebracht.
Ferner ist zwischen dem ersten Deckel 110 und dem zweiten Deckel 111 und
dem Zylinderkörper 101 eine
Metalldichtung vorgesehen, um das Innere hermetisch abzudichten.
Ferner ist in der Umgebung des Deckelabschnitts 109 ein
zusätzliches
Abschirmelement 115 vorgesehen, in das ein Kunstharz 114 eingebracht ist.
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Auf
beiden Seiten eines Castorkörpers 116 sind
Zapfen 117 zum Aufhängen
des Castors 100 vorgesehen. 1 zeigt
den Fall, in dem das zusätzliche
Abschirmelement 115 vorgesehen ist, wobei das zusätzliche
Abschirmelement 115 während
dem Transport des Behälters 100 jedoch
entfernt ist und ein Dämpferelement 118 angebracht
ist (siehe 2). Das Dämpferelement 118 weist
einen derartigen Aufbau auf, dass ein Dämpfermaterial 119,
wie beispielsweise Zweckholz, in einem äußeren Gehäuse 120 aus Edelstahl
und ähnlichem
integriert ist. Ein Korb 130 besteht aus 69 quadratischen
Röhren 132, die
Zellen 131 zum Aufnehmen verbrauchter Brennstoffkassetten
bilden. Die quadratischen Röhren 132 sind
aus einer Aluminiumzusammensetzung oder Aluminiumlegierung hergestellt,
in der einem Aluminiumpulver oder einer Aluminiumlegierung Borpulver oder
eine Borzusammensetzung mit Neutronenabsorptionsfähigkeit
zugesetzt ist. Ferner kann neben Bor als Neutronenabsorptionsmaterial
Cadmium verwendet werden.
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Ferner
sind auf der Außenfläche des
Zylinderkörpers 101 in
90° Intervallen
vier abgeschrägte Abschnitte 1 vorgesehen.
Jeder abgeschrägte
Abschnitt 1 ist derart angeordnet, dass er einem ebenen Abschnitt 130a auf
der Außenseite
des Korbes 130 gegenüber
liegt. Der abgeschrägte
Abschnitt 1 wird durch eine spezielle Bearbeitungsvorrichtung,
die später
beschrieben wird, bearbeitet. Dieser Abschnitt weist eine übermäßige Dicke
und somit eine übermäßige Gammastrahlen-Abschirmfähigkeit
auf, bevor er der Bearbeitung unterzogen wird, wobei jedoch durch
Bearbeiten dieses Abschnitts bezüglich
der Abschrägung ermöglicht wird,
die Dicke des Zylinderkörpers 101 im
wesentlichen gleichmäßig zu gestalten
und das Gewicht des Zylinderkörpers 101 zu
reduzieren. Zusätzlich
bleibt die Gammastrahlen-Abschirmfähigkeit in dem Notwendigkeitsbereich
und darüber
hinaus ausreichend gesichert.
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Das
oben erwähnte
Kunstharz 106 wird vergossen, um in engem Kontakt mit der
Außenseite
des Zylinderkörpers 101 zu
stehen, während
ein Raumbereich 2 zwischen dem äußeren Gehäuse 105 und dem Kunstharz 106 an
einer Position entsprechend dem abgeschrägten Abschnitt 101 ausgebildet
wird. Das ist dadurch begründet,
dass das Kunstharz 106 dieses Abschnitts durch Bereitstellen
des abgeschrägten
Abschnitts 1 des Zylinderkörpers 101 dicker als
notwendig wird. Durch Bereitstellen dieses Raumabschnitts 2 ist
es möglich,
die Dicke des Kunstharzes 106 gleichmäßig auszugestalten und die
Neutronen-Abschirmfähigkeit
auszugleichen, genauso wie die Verwendung des Kunstharzes 106 zu reduzieren.
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Als
nächstes
werden Verfahren zum Ausbilden des Wärmeexpansionsrandes 103 und
des Raumabschnitts 2 beschrieben. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die
eine eingebettete Form zum Ausbilden des Raumbereichs 2 zeigt.
Diese eingebettete Form 3 weist zwei Arten auf: eine eingebettete
Form 3a, in der eine Heizeinrichtung 4 zwischen SUS
Platten 5 angeordnet ist und wobei ein Schmelzklebstoff 6 (JET
MELT EC-3762LM: hergestellt durch SUMITOMO 3M), welcher ein thermoplastisches
Material ist, darum angeordnet ist; und eine eingebettete Form 3b,
in der die Heizeinrichtung 4 selbst in den Schmelzklebstoff 6 eingebettet
ist. Der Schmelzklebstoff 6 umfasst Vinylacetat als eine
Hauptkomponente und weist bei 120 °C eine Visikosität von 4000
cps auf .
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Die
Form der eingebetteten Form 3 wird auf Grundlage des Raumbereichs 2,
der anzuordnen ist, bestimmt. In diesem Fall ist der Raumbereich 2 nicht mit
dem Kunstharz 6 gefüllt,
sondern die inneren Rippen 107 treten hindurch, um die
Wärmeleitung
zu ermöglichen.
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Daher
ist die Form der eingebetteten Form 3 ferner durch die
inneren Rippen 107 und das äußere Gehäuse 105 begrenzt.
Genauer gesagt, werden wie es in 4 dargestellt
ist, zwei eingebetteten Formen 3a mit einem Metallkern
(SUS Platte 5) und eine eingebettete Form 3b ohne
Metallkern (5) für
einen Raumbereich 2 vorbereitet. In diesem Zusammenhang
wird die eingebettete Form 3a mit dem Metallkern (5)
zum Sichern großer
Räume verwendet,
während
die eingebettete Form 3b ohne dem Metallkern (5)
zum Sichern kleiner Räume
verwendet wird. Da die eingebettete Form 3a den Metallkern
(5) aufweist, hat sie den Vorteil, dass die Verwendung
des Schmelzklebstoffs 6 reduziert werden kann und dass sie
vorzugsweise recycelt werden kann.
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5 ist eine perspektivische
Ansicht, die eine eingebettete Form zeigt, die zum Ausbilden eines
Wärmeexpansionsrands
verwendet wird. Diese eingebettete Form 3c ist derart aufgebaut,
dass der Schmelzklebstoff 6 in einer blattförmigen Form
ausgebildet ist und die Heizeinrichtung 4 darin eingebettet
ist. Diese eingebettete Form 3c ist durch Verteilen auf
der inneren Fläche
des äußeren Gehäuses 105 zwischen
den inneren Rippen 107 angeordnet.
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Nach
dem Festlegen der eingebetteten Form 3a, 3b für den Raumabschnitt 2 und
der eingebetteten Form 3c für den Wärmeexpansionsrand werden Räume T, die
durch den Zylinderkörper 101,
das äußere Gehäuse 105 und
die inneren Rippen 107 gebildet werden, sukzessive mit
dem Kunstharz 106 in Fluidform vergossen, um dadurch die
eingebettete Form 3 einzubetten. Nachfolgend, nachdem das Kunstharz 106 verfestigt
ist, wird die Temperatur durch Aktivieren der Heizeinrichtung 4 auf
140 °C erhöht. Als
eine Folge davon schmilzt der Schmelzklebstoff 6, um aus
dem unteren Teil des Castorkörpers 116 auszufließen. In
diesem Zusammenhang ist während
dem Kunstharzgießen
die Bodenplatte 104 nicht an dem Castorkörper 116 angebracht.
Durch den obigen Vorgang ist es möglich, den Raumbereich 2 und
den Wärmeexpansionsrand 108 zwischen
dem Kunstharz 106 und dem äußeren Gehäuse 105 auszubilden.
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Im
Falle dass nach dem Entfernen des Schmelzklebstoffs 6 durch
das Schmelzen ein Rest zurückbleibt,
ist es bevorzugt, eine Endbearbeitung unter Verwendung einer Vorrichtung
durchzuführen, die
ein Absaugen durchführt,
während
der Gegenstand heißer
Luft ausgesetzt wird. Ferner können
neben dem Schmelzklebstoff 6 als thermoplastisches Material,
Polyethylen, Polypropylen, Polystyren, Methacrylharz, Nylon und ähnliche,
die als thermoplastische Materialien bekannt sind, verwendet werden.
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6 ist ein Flussdiagramm,
das ein Herstellungsverfahren der oben erwähnten quadratischen Röhre zeigt.
Zuerst wird ein Aluminiumpulver oder eine Aluminiumlegierung durch
ein Verfestigungsverfahren der schnellen starken Abkühlung, wie
beispielsweise durch ein Verdüsungsverfahren (Schritt
S401) vorbereitet, während
ein Borpulver oder eine Borzusammensetzung vorbereitet wird (Schritt
S402) und dann werden beide Partikel für 10 bis 15 Minuten in einem
Querkreiselmischer und ähnlichem
gemischt (Schritt S403).
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Als
Aluminium oder Aluminiumlegierung ist es möglich, ein reines Aluminiumgrundmetall, Al-Cu-Gruppen
Aluminiumlegierungen, Al-Mg-Gruppen Aluminiumlegierungen, Al-Mg-Si-Gruppen Aluminiumlegierungen,
Al-Zn-Mg-Gruppen Aluminiumlegierungen, Al-Fe-Gruppen Aluminiumlegierungen und ähnliche
zu verwenden. Andererseits ist es möglich, als Bor oder Borzusammensetzung
B4C, B2O3 und ähnliches
zu verwenden. Die Menge an Bor, die in bezug auf das Aluminium zugesetzt
wird, ist vorzugsweise nicht weniger als 1,5% Massenanteil und nicht
mehr als 7% Massenanteil. Dieser Bereich beruht auf der Tatsache,
dass wenn die Menge 1,5% Massenanteil oder weniger beträgt, es nicht
möglich ist,
eine ausreichende Neutronenabsorptionsfähigkeit zu erreichen, während andererseits
wenn die Menge mehr als 7% Massenanteil beträgt, ein Dehnungsverhalten auf
Zug verschlechtert wird.
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Als
nächstes
wird das gemischte Pulver in einem Gummigehäuse eingeschlossen, auf das
bei atmosphärischem
Druck gleichmäßig aus
jeder Richtung ein hoher Druck zum Pulververformen durch eine KIP
(Kalt-Isostatische Presse) aufgebracht wird (Schritt S404). Der
Verformungszustand der KIP ist derart, dass der Verformungsdruck
200 MPa beträgt und
der äußere Durchmesser
und die Länge
eines verformten Produkts 600 mm bzw. 1500 mm betragen. Durch gleichmäßiges Aufbringen
von Druck aus jeder Richtung unter Verwendung der KIP ist es möglich, ein
verformtes Produkt mit einer hohen Dichte und geringen Variationen
in der Verformungsdichte zu erreichen.
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Nachfolgend
wird das pulververformte Produkt in einer Hülle vakuumabgedichtet und die
Temperatur wird auf 300°C
erhöht
(Schritt S405). Als nächster
Schritt wird das geformte Produkt, das unter Vakuum entgast ist,
durch die HIP (Heiß-Isostatische Presse)
erneut verformt (Schritt S406). Der Verformungszustand der HIP ist
derart, dass die Temperatur 400°C
bis 500°C
beträgt,
die Zeit 30 sec beträgt, der
Druck 6000 t beträgt
und der äußere Durchmesser
des geformten Produkts zu 400 mm wird. Nachfolgend wird ein Außenflächenbeschneiden
und Endflächenbeschneiden
durchgeführt,
um so die Hülle
zu entfernen (Schritt S407) und der entsprechend Block wird unter
Verwendung eines Port-Hole-Extruders heiß-extrudiert
(Schritt S408). Der Extrusionszustand in diesem Fall ist derart,
dass die Erwärmungstemperatur
500 °C bis
520 °C beträgt und die
Extrusionsgeschwindigkeit 5 m/min beträgt. Der Extrusionszustand variiert
abhängig
von dem Borgehalt.
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Nach
dem Extrusionsformen wird als nächstes
ein auf Maß bringen
durch Zug durchgeführt (Schritt
S409) und ein instationärer
Abschnitt und ein Bewertungsabschnitt werden abgeschnitten, um das Produkt
abzuschließen
(Schritt S410). Die endgültige quadratische
Röhre weist
eine quadratische Form auf, wie sie in 7 dargestellt ist, von der eine Seite des
Querschnitts 162 mm beträgt
und die Innenseite 151 mm beträgt.
Die Dimensionen werden angesichts der notwendigen Spezifikationen
auf einer minus Toleranz von 0 gehalten. Zusätzlich ist der äußeren Winkel
als eine scharfe Kante mit einem Radius R von 0,5 mm ausgeformt,
während
der Radius R des inneren Winkels 5 mm beträgt.
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In
dem Fall, in dem der R des Kantenabschnitts groß ist, tritt eine Belastungskonzentration
in einem speziellen Teil (in der Nähe der Kante) der quadratischen
Röhre 132 auf,
wenn eine Belastung auf den Korb 130 ausgeübt wird,
was zum Bruch führen
kann. Aus diesem Grund sind die quadratischen Röhren 132 derart ausgestaltet,
dass sie eine scharfe Kante aufweisen, um eine Last direkt auf die
benachbarten quadratischen Röhren 132 zu übertragen,
so dass es möglich
ist, zu verhindern, dass sich die Belastung in einem speziellen
Teil der quadratischen Röhre 132 konzentriert.
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8 ist eine perspektivische
Ansicht, die ein Einführverfahren
der quadratischen Röhren
zeigt. Die quadratischen Röhren 132,
die durch den oben erwähnten
Vorgang hergestellt wurden, werden wiederum gemäß der bearbeiteten Form in
den Hohlraum 102 eingeführt.
In diesem Zusammenhang sind die quadratischen Röhren 132 schwierig
einzuführen,
wenn eine Biegung oder eine Verdrehung der quadratischen Röhre 132 auftritt,
wenn versucht wird, sie entsprechend durch Aufnahme von Toleranzen
und Einflüssen
durch die Biegungen einzuführen,
und zwar aufgrund der Tatsache, dass die Minustoleranz der Dimension
0 ist. Und wenn versucht wird, sie gewaltsam einzuführen, werden übermäßige Belastungen
auf die quadratischen Röhren 132 ausgeübt. Angesichts
des Obigen werden sämtliche Biegungen
und Verdrehungen der gesamten oder von Teilen der hergestellten
quadratischen Röhren 132 zuvor
durch eine Lasermessvorrichtung und ähnliches gemessen und angemessene
Einführpositionen
werden basierend auf den gemessenen Daten unter Verwendung eines
Computers errechnet. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die
quadratischen Röhren 132 leicht
in den Hohlraum 102 einzuführen, sowie die Belastungsverteilung,
die auf jede quadratische Röhre 132 ausgeübt wird,
gleichmäßig zu gestalten.
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Wie
es in den 8 und 3 dargestellt ist, sind auf
beiden Seiten einer Linie der quadratischen Röhre, die 5 oder 7 Zellen bilden,
in dem Hohlraum 102 Blindröhren 133 eingesetzt.
Die Blindröhre 133 ist
darauf gerichtet, die Dicke des Zylinderkörpers 101 gleichmäßig zu gestalten,
sowie das Gewicht des Zylinderkörpers 101 zu
reduzieren, während
die quadratischen Röhren 132 genau
gesichert werden. Diese Blindröhre 133 ist
ebenfalls aus einer Aluminiumlegierung, die Bor enthält, gemacht
und mittels des gleichen Prozesses, wie er oben beschrieben wurde,
hergestellt. Diese Blindröhre 133 kann
weggelassen werden.
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Als
nächstes
wird die Bearbeitung in bezug auf den Hohlraum 102 des
Zylinderkörpers 1 01 beschrieben. 9 ist eine perspektivische
Ansicht, die eine Bearbeitungsvorrichtung für den Hohlraum 102 zeigt.
Diese Bearbeitungsvorrichtung 140 umfasst einen stationären Tisch 141,
der den Zylinderkörper 101 durchdringt
und in dem Hohlraum 102 platziert und fixiert ist; einen
beweglichen Tisch 142, welcher in der axialen Richtung
auf dem festgelegten Tisch 141 verschiebbar ist; einen
Sattel 143, der auf dem beweglichen Tisch 142 positioniert
und befestigt ist; eine Spindeleinheit 146, die aus einer
Spindel 144 und einem Antriebsmotor 145, der auf
dem Sattel 143 angeordnet ist, besteht; und einen Stirnfräser 147, der
auf der Spindelwelle vorgesehen ist. Auf der Spindeleinheit 146 ist
eine Reaktionskraftaufnahme 148 vorgesehen, deren Anschlagabschnitt
gemäß der inneren
Umfangsform des Hohlraums 102 ausgebildet ist. Die Reaktionskraftaufnahme 148 ist
entfernbar und entlang einer Schwalbenschwanznut (die in der Zeichnung
nicht dargestellt ist) in der Richtung des in der Zeichnung dargestellten
Pfeils verschiebbar. Die Reaktionskraftaufnahme 148 weist
ferner eine Klemmeinrichtung 149 für die Spindeleinheit 146 auf,
um die Fixierung in einer vorbestimmten Position zu ermöglichen.
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Ferner
sind in einer unteren Nut des stationären Tischs 141 mehrere
Klemmeinheiten 150 angebracht. Die Klemmeinheiten 150 umfassen
einen Hydraulikzylinder 151, einen keilähnlichen beweglichen Block 152,
der auf dem Schaft des Hydraulikzylinders 151 angeordnet
ist und einen stationären
Block 153, der an dem beweglichen Block 152 an
einer geneigten Fläche
anliegt und an der inneren Fläche
der Nut des stationären
Tisches 141 auf der diagonal schraffierten Seite in der
Zeichnung angebracht ist. Das Antreiben des Schafts des Hydraulikzylinders 151 verursacht,
dass der bewegliche Block 152 an dem stationären Block 153 anstößt, wodurch
der bewegliche Block 152 in gewissem Maß aufgrund des Keileffekts nach
unten bewegt wird (bezeichnet durch die gepunktete Linie in der
Zeichnung). Als Folge davon wird die untere Fläche des beweglichen Blocks 152 gegen
die inneren Fläche
des Hohlraums 102 gedrückt,
so dass es möglich
ist, den stationären
Tisch 141 innerhalb des Hohlraums 102 zu fixieren.
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Zwischenzeitlich
wird der Zylinderkörper 101 auf
einer drehenden Halterungsbasis 154 mit einer Walze platziert
und ist in der Lage, sich in der Radialrichtung zu drehen. Das Vorsehen
eines Abstandshalters 155 zwischen der Spindeleinheit 146 und
dem Sattel 143 ermöglicht
es, die Höhe
des Stirnfräsers 147 auf
dem stationären
Tisch 141 einzustellen. Das Dickenmaß des Abstandshalters 155 ist
das gleiche wie eine Seite der quadratischen Röhre 132 in ihrer Dimension.
der Sattel 143 wird in der Radialrichtung des Zylinderkörpers 101 durch
Drehen einer Handhabe 156, die für den beweglichen Tisch 142 vorgesehen
ist, bewegt. Die Bewegung des beweglichen Tischs 142 wird
durch einen Servomotor 157, der an einem Ende des stationären Tischs 141 vorgesehen ist
und eine Kugelumlaufspindel 158 gesteuert. Da sich die
innere Form des Hohlraums 102 ändert, während die Bearbeitung fortschreitet,
werden die Formen der Reaktionskraftaufnahme 148 und des beweglichen
Blocks 152 des Klemmmechanismus 150 angemessen
geändert.
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Die 10A bis 10D sind schematische beispielhafte Ansichten,
die den Bearbeitungsvorgang des Hohlraums zeigen. Zuerst wird der
stationäre Tisch 141 durch
die Klemmeinheit 150 und die Reaktionskraftaufnahme 148 in
einer vorbestimmten Position in dem Hohlraum 102 festgelegt.
Als nächstes wird,
wie es in 10A dargestellt
ist, die Spindeleinheit 146 mit einer vorbestimmten Schneidgeschwindigkeit
entlang des stationären
Tischs 141 bewegt und dann wird die Schneidbearbeitung
innerhalb des Hohlraums 102 durch den Stirnfräser 147 bewirkt. Nach
dem Abschluss der Schneidbearbeitung in der fraglichen Position
wird die Klemmeinheit 150 entfernt, um den stationären Tisch 141 freizugeben.
Wie es in 10B dargestellt
ist, wird als nächstes
der Zylinderkörper 101 auf
der drehenden Halterungsbasis 154 um 90° gedreht und der stationäre Tisch 141 wird
durch die Klemmeinheit 150 fixiert. Dann wird ähnlich dem
Obigen die Schneidbearbeitung durch den Stirnfräser 147 bewirkt. Danach
wird der oben beschriebene Vorgang zwei weitere Male wiederholt.
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Als
nächstes
wird die Spindeleinheit 146 um 180° gedreht und die Schneidbearbeitung
innerhalb des Hohlraums 102 wird sukzessive, wie es in 10C dargestellt ist, bewirkt.
Auch in diesem Fall wird ähnlich
dem Obigen die Schneidbearbeitung nach dem Drehen des Zylinderkörpers 101 um
90° Winkel
wiederholt. Als nächstes
wird die Position der Spindeleinheit 146, wie es in 10D dargestellt ist, durch
Aufbringen des Abstandshalters 145 auf die Spindeleinheit 146 angehoben.
In dieser Position wird dann der Stirnfräser 147 in der Axialrichtung
vorgeschoben, wodurch eine Schneidbearbeitung innerhalb des Hohlraums 102 bewirkt
wird. Durch Wiederholen des obigen Schritts während eines Drehens im 90° Winkel wird
die Form, die notwendig ist, um die quadratischen Röhren 132 aufzunehmen,
im wesentlichen abgeschlossen. Das Schneiden des Abschnitts, in
den die Blindröhre 133 einzuführen ist, wird
ebenso in der gleichen Art, wie es in 10D dargestellt
ist, bewirkt. Die Dicke des Abstandshalters zum Einstellen der Höhe einer
Spindel 146 ist jedoch derart ausgestaltet, dass gleich
der einen Seite der Blindröhre 133 ist.
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In
dem Fall, in dem der abgeschrägte
Abschnitt 101 des Zylinderkörpers 101 gefräst wird, wird,
der Zylinderkörper 101 wie
es in 11 dargestellt
ist zusätzlich
durch eine spezielle Klemmeinrichtung 10 auf der sich drehenden
Halterungsbasis 154 gesichert und die Spindeleinheit 146,
die mit dem stationären
Tisch 141 integral ausgebildet ist, ist auf der Seite des
Zylinderkörpers 101 angeordnet.
In diesem Zustand wird der Stirnfräser 147 in der Axialrichtung
vorgeschoben und eine Schneidbearbeitung wird auf dem abgeschrägten Abschnitt 1 des
Zylinderkörpers 101 bewirkt.
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Nach
dem Abschluss der Bearbeitung auf einem abgeschrägten Abschnitt 1 wird ähnlich dem Obigen
die Klemmeinrichtung 10 gelöst und der Zylinderkörper 101 um
90° gedreht
und die Schneidbearbeitung wird fortgesetzt. Dieser Vorgang wiederholt sich
zwei weitere Male, um die Arbeit für die abgeschrägten Abschnitte 1 des
Zylinderkörpers 101 zu beenden.
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Da
verbrauchte Brennstoffkassetten, die in dem Castor 100 aufgenommen
werden sollen, spaltbare Materialien, Spaltprodukte und ähnliches
enthalten und daher einer Strahlung erzeugen und eine Zerfallswärme involviert
ist, ist es notwendig, die Wärmeabführfähigkeit,
die Abschirmfähigkeit
und die Fähigkeit,
einen kritischen Zustand zu verhindern, die der Castor 100 aufweisen
muss, während
einer Lagerungsdauer beizubehalten. Bei dem Castor 100 gemäß der ersten
Ausführungsform
ist der Hohlraum 102 des Zylinderkörpers 101 maschinenbearbeitet, so
dass die Außenseite
des Korbes 130, bestehend aus den quadratischen Röhren 132,
in einem Kontaktzustand (ohne Spaltbereich) eingeführt ist
und darüber
hinaus sind innere Rippen 107 zwischen dem Zylinderkörper 101 und
dem äußeren Gehäuse 105 vorgesehen.
Daher wird Wärme
von einem Brennstab über
die quadratische Röhre 132 oder
darin eingefülltes
Heliumgas auf den Zylinderkörper 101 übertragen,
um von dem äußeren Gehäuse 105 hauptsächlich über die
inneren Rippen 107 abgestrahlt zu werden. Folglich wird
die Abfuhr der Zerfallswärme
wirkungsvoll durchgeführt,
so dass es möglich
ist, die Temperatur innerhalb des Hohlraums 102 niedriger
zu halten als bei einem herkömmlichen Fall
für die
gleiche Menge an Zerfallswärme.
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Ferner
werden Gammastrahlen, die von einer verbrauchten Brennstoffkassette
durch den Zylinderkörper 101,
das äußere Gehäuse 105,
den Deckelabschnitt 109 und ähnliches, die aus Kohlenstoffstahl
oder Edelstahl hergestellt sind, abgeschirmt. Andererseits werden
Neutronen durch das Kunstharz 106 abgeschirmt, wodurch
die Auswirkung einer Strahlenaussetzung auf den Strahlenbediener
ausgeschaltet wird. Genauer gesagt, ist das Design derart gestaltet,
um eine Abschirmfähigkeit
zu erreichen, so dass der äquivalente
Oberflächendosisgrad
nicht mehr als 2 mSv/h beträgt
und der äquivalente
Dosengrad an einer Position 1 m von der Oberfläche nicht mehr als 100 μSv/h beträgt. Da die
quadratischen Röhren 132,
die die Zellen 131 bilden, aus einer Aluminiumlegierung,
die Bor enthält,
hergestellt sind, ist es ferner möglich zu verhindern, dass verbrauchte Brennstoffkassetten
Neutronen absorbieren, um in einen kritischen Zustand zu geraten.
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Wie
es oben beschrieben ist, ist es gemäß des Castors 100 der
ersten Ausführungsform
möglich,
die Wärmeleitung
von den quadratischen Röhren 132 zu
verbessern, da die Innenseite des Hohlraums 102 des Zylinderkörpers 101 maschinenbearbeitet
ist, so dass die quadratischen Röhren 132,
die den äußeren Umfang
des Korbes 103 bilden, in einem Kontaktzustand eingeführt sind.
Ferner ist es möglich,
den Zylinderkörper 101 kompakt
und leicht gebaut zu gestalten, da ein Raumbereich innerhalb des
Hohlraums 102 ausgeschaltet ist. Selbst in einem derartigen
Fall ist die Aufnahmezahl der quadratischen Röhren 132 nicht vermindert.
Ist im Gegensatz der äußere Durchmesser
des Zylinderkörpers 101 gleich
dem des Castors, der in 17 dargestellt ist,
kann die Anzahl der Zellen entsprechend gehalten werden, so dass
es möglich
ist, die Aufnahmezahl der verbrauchten Brennstoffkassetten zu erhöhen.
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Da
der Zylinderkörper 101 mit
dem Raumbereich 2, sowie dem abgeschrägten Abschnitt 1 versehen
ist und das Kunstharz 106 derart ausgeformt ist, dass es
zu der äußeren Form
des Zylinderkörpers 101 passt,
ist es möglich,
das Gewicht des Castors 100 weiter zu reduzieren, während die
notwendige und ausreichende Dicke, die zur Strahlungsabschirmung
benötigt
wird, gesichert ist. Konkret gesagt, erfüllt der fragliche Castor 100,
bei dem der äußere Durchmesser
des Castorkörpers 116 z.B.
2560 mm beträgt
und das Gewicht auf 120 Tonnen gedrückt ist, die erforderlichen
Designbedingungen (der äußere Durchmesser
des Castorkörpers
beträgt
nicht mehr als 2764 mm und das Gewicht beträgt nicht mehr 125 Tonnen),
während
es ermöglicht
wird, die Aufnahmezahl der verbrauchten Brennstoffgruppen auf bis
zu 69 zu erhöhen.
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Als
nächstes
wird eine Alternative des Castors gemäß der ersten Ausführungsform
beschrieben. Die 12A und 12B sind radiale Querschnitte, die
Alternativen des Castors zeigen. In dem zuvor erwähnten Castor 100 sind
die abgeschrägten
Abschnitte 100 des Zylinderkörpers 101 alle 90° in vier Positionen
angeordnet, wobei es jedoch möglich
ist, abgeschrägte
Abschnitte 1, 1a alle 45° vorzusehen, wie es in 12A dargestellt ist, um
den Zylinderkörper 101 als
ein Octagon zu gestalten. Zusätzlich
ist es ferner möglich,
das Kunstharz 106 mit einem Raumbereich entsprechend jedem
abgeschrägten Abschnitt 1 zu
versehen, obwohl es das Dickenmaß des Kunstharzes 106 (das
in der Zeichnung nicht dargestellt ist) erhöhen wird. Alternativ kann die
gekrümmte
Fläche
des Zylinderkörpers 101 in
zwei abgeschrägte
Abschnitte 1b ausgebildet sein, wie es in 12b dargestellt ist. In beiden Fällen ist
es möglich,
die äußere Form
des Zylinderkörpers 101 entsprechend
der äußeren Form
des Korbes 130 auszugestalten, so dass es möglich ist,
den Castor 100 kompakter und leichter zu gestalten.
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13 ist ein radialer Querschnitt,
der eine andere Alternative des Castors zeigt. Es ist ferner möglich, den
oben erwähnten
Raumbereich 2 durch Ändern
der Form eines äußeren Gehäuses 201,
wie in diesem Castor 200, wegzulassen. In dem tatsächlichen
Herstellungsvorgang kann das Kunstharz 106 direkt vergossen
werden, weil der Zylinderkörper 101 und
das äußere Gehäuse 201 vor
dem Füllen
mit dem Kunstharz 106 durch die inneren Rippen 107 verbunden
sind. Daher wird die Notwendigkeit der eingebetteten Form 3 zum
Ausbilden des Raumbereichs 2, wie sie oben beschrieben
wurde, ausgeschaltet. Um den Wärmeexpansionsrand 108 zum Absorbieren
einer Wärmeexpansion
des Kunstharzes 106 auszubilden, ist die blattähnliche
eingebettete Form 3c jedoch noch immer notwendig. Gemäß der obigen
Konfiguration ist es möglich,
den Castor 200 kompakter zu gestalten.
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Ferner
kann die Bildung des Raumbereichs 2 weggelassen werden. 14 zeigt einen radialen Querschnitt
eines Castors 250 mit einer derartigen Ausgestaltung. Aufgrund
der Tatsache, dass in dem oben erwähnten Castor 100 der
Zylinderkörper 101 aus
Kohlenstoffstahl oder Edelstahl hergestellt ist und das Kunstharz 106 aus
Polymerwerkstoffen hergestellt ist, besteht der wichtigste Faktor
aus dem Gesichtspunkt der Gewichtsreduzierung in der Form des Zylinderkörpers 101.
Angesichts dessen ist die Bildung des Raumbereichs 2 des
Kunstharzes 106 weggelassen und dadurch wird der Herstellungsvorgang
vereinfacht. Gemäß dem Castor 250 einer
derartigen Konfiguration ist es möglich, den Herstellungsvorgang
zu vereinfachen, sowie das Gewicht des Castors 250 zu reduzieren.
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15 ist ein radialer Querschnitt,
der einen Castor gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieser Castor 300 ist
dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzliches Abschirmelement 301 an
einem Abschnitt 101a, in dem die Gammastrahlen-Abschirmungsfähigkeit
des Zylinderkörpers 101 nicht
ausreicht, vorgesehen, wodurch eine vorbestimmte Dicke gesichert
ist. Das heißt,
ein Abschnitt 101b, in dem das zusätzliche Abschirmelement 301 nicht
ausgebildet ist, entspricht im wesentlichen dem abgeschrägten Abschnitt 1 des Castors 100 der
ersten Ausführungsform.
Das zusätzliche
Abschirmelement 301 ist genauso wie der Zylinderkörper 101 aus
Kohlenstoffstahl oder Edelstahl und durch Gießen, Schmieden oder maschinelle
Bearbeitung hergestellt. Der restliche Aufbau ist der gleiche wie
der des Castors 100 der ersten Ausführungsform, so dass die Beschreibung
davon weggelassen wird und die gleichen Elemente werden durch die
gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Gemäß dieses Castors 300 ist
es ähnlich
dem Obigen möglich,
den Castor 300 kompakter und leichter zu gestalten.
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16 ist ein Radialquerschnitt,
der einen Castor gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieser Castor 400 ist
derart, dass auf der Außenseite
des Zylinderkörpers 501 des
Castors 500, der in den 17 und 18 dargestellt ist, vier
abgeschrägte
Abschnitte 401 in 90° Intervallen
vorgesehen sind. Ähnlich
dem Obigen ist jeder abgeschrägte
Abschnitt 401 derart vorgesehen, dass er einem planaren
Abschnitt 509a der Außenseite
des Korbs 509 gegenüberliegt.
Dieser abgeschrägte
Abschnitt 401 ist mittels der speziellen Bearbeitungsvorrichtung,
die oben beschrieben wurde, maschinell bearbeitet.
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Ferner
ist das Kunstharz 502 in engem Kontakt mit der Außenseite
des Zylinderkörpers 501 vergossen,
wobei es jedoch einen Raumbereich 402 an einer Position
entsprechend dem abgeschrägten
Abschnitt 401 zwischen dem äußeren Gehäuse 503 und dem Kunstharz 502 bildet.
Dies ist nötig,
weil die Dicke des Kunstharzes 502 an dieser Position übermäßig groß wird,
wenn der abgeschrägte
Abschnitt 401 an dem Zylinderkörper 501 vorgesehen
ist. Durch Vorsehen dieses Raumbereichs 402 ist es möglich, die
Verwendung von Kunstharz 502 zu reduzieren. Bezüglich der
anderen Bestandteile wird die Beschreibung weggelassen, weil sie ähnlich derer
des Castors 500 sind. Mit einem derartigen Aufbau kann der
Castor 400 leicht und kompakt gestaltet werden.
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Wie
es oben beschrieben wurde, ist es gemäß des Castors der vorliegenden
Erfindung möglich,
das Gewicht des Castors zu reduzieren, da die äußere Form des Zylinderkörpers der äußeren Form des
Korbes angepasst ist. Ferner ist es gemäß des Castors der vorliegenden
Erfindung möglich,
den Castor leicht und kompakt zu gestalten, weil die äußere Form
des Zylinderkörpers
und die innere Form des Hohlraums der Form der Außenseite
des Korbes angepasst sind.
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Ferner
ist es gemäß dem Castor
der vorliegenden Erfindung auch möglich, den Castor kompakt zu
gestalten und die Verwendung des Neutronen-Abschirmelements zu vermindern,
weil die Form des Neutronen-Abschirmelements der äußeren Form
des Korbes angepasst ist.
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Gemäß dem Castor
der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, den Castor leicht und
kompakt zu gestalten, weil die innere Form des Hohlraums des Zylinderkörpers der äußeren Form
des Korbes angepasst ist und die Außenseite des Zylinderkörpers derart
bearbeitet ist, dass das Dickenmaß, das notwendig ist, um durch
die verbrauchten Brennstoffkassetten, die in den Zellen aufgenommen sind,
erzeugte Gammastrahlen abzuschirmen, erreicht ist.
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Gemäß dem Castor
der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, übermäßiges Neutronen-Abschirmelement
zu reduzieren und den Castor kompakt zu gestalten, weil das Neutronen-Abschirmelement auf
der Außenseite
des Zylinderkörpers derart
ausgeformt ist, dass es ein ungefähr gleichmäßiges Dickenmaß aufweist.
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Gemäß dem Castor
der vorliegenden Erfindung ist es ferner möglich, den Castor leicht und kompakt
zu gestalten, weil die äußere Form
des Zylinderkörpers
der äußeren Form
des Korbes durch Bereitstellen einer Abschrägung in dem Teil mit übermäßigen Dickenmaß zum Abschirmen
von Gammastrahlen in dem Zylinderkörper angepasst ist.
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Gemäß dem Castor
der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, den Castor leicht und
kompakt zu gestalten, weil die äußere Form
des Zylinderkörpers
der äußeren Form
des Korbes durch Bereitstellen eines zusätzlichen Abschirmelements in
dem Teil, in dem die Dicke zum Abschirmen von Gammastrahlungen in
dem Zylinderkörper
nicht ausreicht, angepasst ist.
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Gemäß dem Verfahren
zum Herstellen eines Castors der vorliegenden Erfindung wird zunächst eine
eingebettete Form an der inneren Fläche des äußeren Gehäuses angeordnet und danach
wird das Neutronen-Abschirmelement vergossen und dann die eingebettete
Form durch Erwärmen
entfernt, so dass dadurch ein Expansionrand oder andere Raumbereiche
zwischen dem äußeren Gehäuse und
dem Neutronen-Abschirmelement ausgebildet werden. Daher ist es möglich, die
Herstellung des Castors zu erleichtern.
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Da
die eingebettete Form der vorliegenden Erfindung eine Form für den Expansionsrand
oder andere Raumbereiche, die zwischen dem äußeren Gehäuse und dem Neutronen-Abschirmelement,
das zu vergießen
ist, auszubilden sind, ist, und die Form aus einem thermoplastischen
Material ausgebildet ist und eine Heizeinrichtung in der Form eingebettet
ist, und die Form durch Erwärmen
der Heizeinrichtung durch Schmelzen entfernt wird, ist es möglich, die Herstellung
des Castors zu erleichtern.
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Da
die eingebettete Form der vorliegenden Erfindung durch Bereitstellen
eines thermoplastischen Materials um einen Metallkern ausgebildet
ist und eine Heizeinrichtung in den Metallkern eingebettet ist,
kann die Form darüber
hinaus leicht wiederverwendet werden, so dass die Produktionseffizienz des
Castors verbessert ist.
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Obwohl
die Erfindung zur vollständigen
und klaren Offenbarung in Bezug auf eine spezielle Ausführungsform
beschrieben wurde, sind die begleitenden Patentansprüche nicht
durch diese begrenzt, sondern sind derart auszulegen, dass sie alle
Modifikationen und alternative Konstruktionen, die dem Fachmann
ersichtlich sind, die in dem Umfang der Patentansprüche liegen,
zu enthalten.