DE69207764T2

DE69207764T2 - Lagergestell für abgebrannte kernreaktorbrennelemente

Info

Publication number: DE69207764T2
Application number: DE69207764T
Authority: DE
Inventors: Antti Suvanto
Original assignee: ASEA Atom AB
Current assignee: Westinghouse Electric Sweden AB
Priority date: 1991-06-14
Filing date: 1992-04-07
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2012-04-08
Also published as: JPH06507966A; WO1992022910A1; ES2085012T3; EP0588817B1; SE9101830D0; DE69207764D1; SE468534B; EP0588817A1; SE9101830L; AU1757292A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Magazin für Brennelemente mit abgebranntem Brennstoff zur Aufbewahrung in einem Brennstoffbecken oder einem zwischenlager einer Kernkraftanlage bis zur endgültigen Entsorgung durch beispielsweise Wiederaufbereitung oder endgültige Abfallentsorgung in Festgestein, wenn die Reaktivität auf ein Niveau gesunken ist, welches die Handhabung, Wiederaufbereitung oder endgültige Abfallbeseitigung erleichtert. Die Packungsdichte in dem Magazin, welches aus einem rohrförmigen Kasten mit einer Anzahl von Kanälen besteht, wird dabei durch Faktoren bestimmt, wie beispielsweise der Menge des Absorbermaterials in den die Brennelemente trennenden Wände der Kanäle und des notwendigen Spiels zwischen den von den Wänden geformten Kanälen und einem Brennelement unter Beachtung der Verformungen eines Brennelements.
Bei seiner Verwendung in einem Brennstoffkern wird der normalerweise quadratische rohrförmige Kasten des Brennelements durch die Neutronenbestrahlung und durch die Druckdifferenz zwischen der Innen- und Außenseite des Brennelementkastens belastet. Dies kann zu einer Verformung der Wände des Kastens führen, durch die der Kasten in Längsrichtung kurvig wird. Die Wände können nach außen ausbeulen, und als Folge davon müssen bekannte Magazine unter Berücksichtigung der größten auftretenden Verformung, die nur bei einer Minderheit der Brennelemente auftritt, dimensioniert werden. Dies bedeutet, daß eine kleine Anzahl stark verformter Brennelemente die Dimensionierung sämtlicher Kanäle und damit die Größe des Magazins bestimmt.
Um zu vermeiden, daß das Magazin überdimensioniert wird, wurde vorgeschlagen, die Wände des Magazins, die von einer Anzahl sich kreuzender Platten gebildet werden, in den Ecken der Kanäle mit längsgerichteten Schlitzen zu versehen. Dies bedeutet, daß die Wände der Kanäle eine gewisse Nachgiebigkeit aufweisen, wodurch es möglich ist, die Kanäle mit etwas geringerer Breite herzustellen.
Um die Gefahr des Auftretens von Spalten bei der Verformung der Kanalwände in einem Magazin zu reduzieren, die eine nicht akzeptierbare Gefahr eines Reaktivitätsanstiegs begründen können, sind die Platten der sich kreuzenden senkrechten Ebenen mit Schlitzen unterschiedlicher Breite versehen. Bei einem ersten Plattentyp kann die Platte entweder ungeschlitzt über den größten Teil ihrer Länge sein oder Schlitze haben, deren Breite kleiner ist als bei einem zweiten Plattentyp. Der zweite Plattentyp ist mit Schlitzen versehen, deren Breite mit Ausnahme kurzer Abschnitte an den Enden der Schitze größer als das Zweifache der Dicke der ersten Platte sein können. Im Falle einer ungeschlitzten ersten Platte wird dann die gesamte erste Platte in dem breiten Schitz der zweiten Platte gebogen, wenn sie durch ein stärker deformiertes Brennelement beeinflußt wird. Wenn Platten mit einer Dicke von 3 bis 4 mm verwendet werden, kann der Schlitz des ersten Plattentyps eine Breite von 0,5 mm haben und bei dem zweiten Typ eine Breite von etwa 10 mm.
In Magazinen der oben genannten Ausführung werden die sich kreuzenden Platten sowohl miteinander als auch mit dem umgebenden Kasten verschweißt. Aus verschiedenen Gründen erfordert diese Ausführungsform hochentwickelte Spannvorrichtungen für das Schweißen, was hohe Herstellungskosten zur Folge hat. Die Erfindung betrifft ein Magazin, bei welchem die sich kreuzenden Platten miteinander durch ein System zweckmäßig angeordneter Schlitze miteinander verbunden werden, was bedeutet, daß ein Schweißen nur zwischen dem Kasten des Magazins und den kurzen Enden der Platten erforderlich ist. Dies hat bedeutend geringere Herstellungskosten zur Folge.
Wie bereits beschrieben, besteht das Magazin aus einem rohrförmigen Kasten, der eine Anzahl von Kanälen enthält, die von einem ersten Typ langgestreckter Platten gebildet werden, die in einer sich kreuzenden Konfiguration mit einer zweiten Art von langgestreckten Platten verbunden sind, wobei der erste und zweite Typ von Platten mit Schlitzen versehen ist.
Gemäß der Erfindung besteht die oben genannte erste Platte aus einem kontinuierlichen ersten Mittelabschnitt, welcher sich quer zur Platte erstreckt, einem ersten Endabschnitt zwischen dem ersten Mittelabschnitt und einer ersten kurzen Seite der Platte und einem zweiten Endabschnitt zwischen dem Mittelabschnitt und einer zweiten kurzen Seite der Platte. Der erste Endabschnitt ist mit einer Anzahl erster Schlitze versehen, und der zweite Endabschnitt ist mit einer Anzahl zweiter Schitze versehen. Diese ersten und zweiten Schlitze verlaufen parallel zur Längsrichtung der Platte von dem Mittelabschnitt bis zu einer kurzen Seite und haben eine Breite, die mindestens gleich der Dicke der zweiten Platte ist. Die zweite Platte besteht aus einem kontinuierlichen dritten beziehungsweise vierten Endabschnitt, die sich quer zur Platte erstreckt, sowie einem zweiten Mittelabschnitt. In diesem zweiten Mittelabschnitt ist eine Anzahl dritter Schlitze vorhanden, die parallel zur Längsrichtung der Platte verlaufen und eine Breite haben, die mindestens gleich der Dicke der ersten Platte ist. Die Summe der Länge von entweder einem ersten oder einem zweiten Schitz und einem dritten Schlitz soll mindestens so groß sein, daß, wenn einer der Endabschnitte der zweiten Platte bis zum Boden eines ersten oder zweiten Schitzes eingeschoben ist, das gegenüberliegende Ende der zweiten Platte über die entgegengesetzte zweite beziehungsweise erste kurze Seite der ersten Platte gebracht werden kann.
Die sich kreuzenden Platten werden dadurch miteinander verbunden, daß der dritte Endabschnitt der zweiten Platte in den ersten Schlitz der ersten Platte eingeschoben und der vierte Endabschnitt der zweiten Platte in einen zweiten Schlitz eingeschoben wird, der mit dem ersten Schlitz fluchtet und zu der gleichen ersten Platte gehört. Ferner werden die kurzen Enden der Platten mit dem Kasten verschweißt
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen weiter verdeutlicht, von denen
Figur 1 eine Seitenansricht eines Magazins zeigt,
Figur 2 eine Draufsicht auf ein Magazin nach Figur 1 zeigt,
Figur 3 einen ersten Typ sich kreuzender Platten zeigt, die Kanäle in dem Magazin nach den Figuren 1 und 2 bilden,
Figur 4 einen zweiten Typ sich kreuzender Platten zeigt, welche die Kanäle bilden,
Figur 5 einen Schnitt durch zwei sich kreuzende Platten 8,9 zeigt,
Figur 6 eine alternative Ausführungsform des ersten Platten typs gemäß Figur 3 zeigt,
Figuren 7 bis 10 verschiedene Augenblicke des Zusammenbaues zweier sich kreuzender Platten des ersten und zweiten Typs zeigt,
Figur 11 in perspektivischer Darstellung den oberen Abschnitt eines Magazins im Schnitt längs der Linie XI-XI in Figur 1 zeigt, und
Figur 12 in perspektivischer Darstellung den unteren Abschnitt des Magazins im Schnitt längs der Linie XII- XII zeigt.
In Figur 1 bezeichnet 1 das gesamte Magazin und 2 den rohrförmigen Kasten des Magazins, der Kanäle 3 für Brennelemente 4 enthält. Das Magazin 1 hat einen oberen Abschnitt 5 mit Vorrichtungen zum Hochheben des Magazins 1 und einen unteren Abschnitt 6 mit einem Traggitter 7 für die Brennelemente 4. Die Kanäle 3 werden gebildet durch einen ersten Typ von Platten 8, die in einer kreuzweisen Konfiguration mit einem zweiten Typ von Platten 9 angeordnet sind. (Figur 2).
In Figur 2 werden die gleichen Bezeichnungen wie in Figur 1 verwendet.
Figur 3 zeigt einen Typ langgestreckter erster Platten 8 mit einem kontinuierlichen ersten Mittelabschnitt 10 mit einer Länge B, der sich quer (senrecht zur Längsrichtung) zur ersten Platte 8 erstreckt, einem ersten Endabschnitt 1 mit der Länge A, welcher mit ersten Schlitzen 12 versehen ist, die ebenfalls die Länge A haben und eine Breite haben, die mindestens gleich der Dicke der zweiten Platte 9 ist und vorzugsweise das Einsetzen der Platte 9 in die Schlitze 12 und 14 mit einem gewissen kleinen Spiel ermöglicht. Der zweite Endabschnitt 13 der Platte 8 hat die Länge C und ist ebenfalls mit zweiten Schlitzen 14 versehen, die die gleiche Breite haben wie die Schlitze 12. Diese zweiten Schlitze 14 haben eine Länge C. Die Platte 8 hat eine erste kurze Seite 15 und eine zweite kurze Seite 16.
Figur 4 zeigt eine zweite Platte 9 mit einem kontinuierlichen dritten Endabschnitt 17 und einem vierten Endabschnitt 18 von der Länge A, die sich quer zur zweiten Platte 9 erstrecken. Die Platte 9 hat einen zwischen diesen Endabschnitten 17, 18 liegenden zweiten Mittelabschnitt 19. Dieser zweite Mittelabschnitt 19 ist mit einem Typ dritter Schlitze 20 versehen, die die Länge des Mittelabschnittes haben und die eine Breite haben, die zumindest gleich der Dicke der ersten Platte 8 ist. In der gezeigten Ausführungs form hat der dritte Schlitz 20 längs eines Mittelabschnittes mit der Länge F eine größere Breite, die mindestens gleich dem zweifachen der Dicke der ersten Platte 8 ist. Die Abschnitte des dritten Schlitzes 20 mit den Längen D beziehungsweise E haben eine Breite, die etwas größer ist als die Dicke der ersten Platte 8 und somit das Einschieben der Platte 8 in den Schlitz 20 mit einem gewissen Spiel ermöglicht.
Figur 5 zeigt einen Schnitt durch zwei sich kreuzende Platten 8 und 9 an einer Stelle, wo der dritte Schlitz 20 am breitesten ist und die Platte 8 nach der Alternative gemäß Figur 6 ausgebildet ist, das heißt, der erste Mittelab schnitt 10 der Platte 8 ist mit einem vierten Schlitz 21 versehen. Dieser Schlitz 21 sollte eine Breite haben, die bedeutend kleiner ist als die Dicke der Platte 9.
Wie erwähnt, zeigt Figur 6 eine alternative Ausführungsform der ersten Platte 8 gemäß Figur 3. Der Mittelabschnitt 10 der Platte 8 ist hier mit einem vierten Schlitztyp 21 von der oben genannten Breite und der Länge F versehen. Somit hat der Mittelabschnitt 10 zwei kontinuierliche ungeschlitzte Enden oder Teile 22, 23 mit der Länge D. Wie in Figur 3 haben die Schlitze 12 beziehungsweise 14 eine Länge von A beziehungsweise C. Die in den verschiedenen Figuren gezeigten Längen sind nur als Beispiel einer Ausführungsform zu versehen. Jedoch ist es zweckmäßig, daß beispielsweise die Länge A des dritten Endabschnittes 17 genauso groß wie die Länge des ersten Schlitzes 12 ist, so daß beim Zusammenfügen der Platten 8 und 9 die Endabschnitte 17 vollständig in den ersten Schlitz 12 eingepaßt werden können. Dasselbe gilt für die Länge D des Teils 23 und den schmaleren Abschnitt des dritten Schlitzes 20 mit der Länge E. Dies be deutet daher, daß A + E gleich C + D ist.
Beim Zusammenfügen der Platten 8 und 9 zu einer kreuzweisen Konfiguration, wie dies an einem Beispiel anhand der Figuren 7 bis 10 gezeigt ist, ergibt sich aus Figur 7, daß die Platte 9 gebogen wird, wodurch es möglich wird, die Platte 8 in einen der dritten Schlitze 20 der Platte 9 einzufügen. Danach wird die Platte 9, wie dies Figur 8 zeigt, derart nach oben geschoben, daß der vierte Endabschnitt 18 der Platte 9 gegen den Boden eines zweiten Schlitzes 14 der ersten Platte 8 gleitet. In dieser gegenseitigen Lage der Platten 8, 9 hat der dritte Schlitz 20 der Platte 9 eine solche Länge, daß der dritte Endabschnitt 17 der Platte 9 über die obere kurze Seite 15 der Platte 8 gebracht und die Platte 9 wieder gerade gerichtet werden kann, wie dies Figur 9 zeigt. Danach wird die Platte 9 nach unten geschoben, bis der dritte Endabschnitt 17 der Platte 9 den Boden in dem ersten Schlitz 12 erreicht, wie dies Figur 10 zeigt. Ferner ist es für alle Platten 8 des Magazins erforderlich, daß sie durch jede Platte 9 miteinander verbunden werden. Aus diesem Grunde werden alle Platten 8 parallel zueinander angeordnet mit einem Abstand der Kanalbreite und mit fluchtenden Schlitzen 12, 14. Das Beispiel zeigt vier Platten 8, das heißt, die gleiche Anzahl wie die Anzahl von Schlitzen 20 in der Platte 9. Beim Verbinden der Platten wird nun eine Platte 8 in jeden Schlitz 20 einer Platte 9 eingeführt, worauf die Platten 9 gleichzeitig über alle diese Platten 8 gebracht und miteinander verbunden werden, wie dies die Figuren 7 bis 10 zeigen. Auf diese Weise werden die Platten 8 und 9 nacheinander zur Bildung eines Gitterwerkes aus sich kreuzenden Platten zusammengesetzt, welches dann in den Kasten 2 eingeführt wird. Die Platten brauchen nun nicht miteinander verschweißt zu werden, sondern nur mit dem umgebenden Kasten 2 an den kurzen Seiten der Platten. Diese Verschweißungen 24 sind erkennbar in den Figuren 11 und 12, die im übrigen mit den gleichen Bezeichnungen versehen sind wie oben.
Die Platten 8 und 9 sind zweckmäßigerweise aus Absorbermaterial hergestellt, zum Beispiel aus borlegiertem Stahl, während der Kasten 2 aus rostfreiem Metallblech bestehen kann. Selbst wenn die Platten 8 mit einem ungeschlitzten Mittelab schnitt ausgebildet sind, erhält man eine zufriedenstellende Nachgiebigkeit der Wände des Kanals 3 durch die breiten Schlitze 20. Die von der Platte 9 gebildeten Kanalwände können einzeln verschoben werden, während die von den Platten 8 gebildeten Kanalwände bei Druck auf die Kanalwand gemeinsam verschoben werden. Wenn verlangt wird, daß auch diese Wände einzeln verschiebbar sein sollen, muß die Alternative gemäß Figur 6 mit den vierten Schlitzen 21 verwendet werden.
Es ist darauf hinzuweisen, daß beim Zusammenfügen der Platten 8, 9 dieses Verbindungsverfahren in umgekehrter Richtung ablaufen kann, wie dies anhand der Figuren 7 bis 10 beschrieben wurde. Jedoch müssen die Schlitze 12 länger gemacht werden und der ungeschlitzte Abschnitt 22 derart nach unten geschoben werden, daß der dritte Endabschnitt 17 der zweiten Platte 9 soweit in den Schlitz 12 eingeschoben werden kann, daß der gegenüberliegend vierte Endabschnitt 18 über die kurze Seite 16 der ersten Platte 8 gebracht werden kann und dann in den zweiten Schlitz 14 eingeschoben werden kann.

Claims

1. Magazin (1) zur Lagerung von Brennelementen (4) mit ausgebranntem Kernbrennstoff, zu welchem Magazin ein rohrförmiger Kasten (2) mit einer Anzahl von Kanälen (3) für die genannten Brennelemente (4) gehören, wobei die Kanäle (3) aufgebaut sind aus einem ersten Typ von langgestreckten Platten (8), die in einer kreuzförmigen Konfiguration mit einem zweiten Typ von langgestreckten Platten (9) zusammengefügt sind und wobei der erste und der zweite Plattentyp (8, 9) mit Schlitzen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede der genannten ersten Platten (8) einen kontinuierlichen ersten Mittelabschnitt (10) aufweist, der sich quer zur Platte (8) erstreckt, einen ersten Endabschnitt (11) zwischen dem genannten ersten Mittelabschnitt (10) und einer ersten kurzen Seite (15) der Platte (8) aufweist, und einen zweiten Endabschnitt (13) zwischen dem Mittelabschnitt (10) und einer zweiten kurzen Seite (16) der Platte (8) aufweist, daß der erste Endabschnitt (11) mit einer Anzahl von ersten Schlitzen (12) versehen ist, daß der zweite Endabschnitt (13) mit einer Anzahl von zweiten Schlitzen (14) versehen ist, daß die genannten ersten (12) und zweiten (14) Schlitze parallel zur Längsrichtung der Platte (8), von dem Mittelabschnitt bis zu einer kurzen Seite (15,16) verlaufen und eine Breite haben, die mindestens gleich der Dicke der genannten zweiten Platte (9) ist,

daß die zweite Platte (9) einen kontinuierlichen dritten Endabschnitt (17) und einen kontinuierlichen vierten Endab schnitt (18) aufweist, die sich quer zur Platte (9) erstrecken, einen zweiten Mittelabschnitt (19) zwischen den genann ten Endabschnitten (17, 18) aufweist, und eine Anzahl dritter Schlitze (20) aufweist, die sich in dem zweiten Mittelabschnitt (19) erstrecken und parallel zur Längsrichtung der Platte (9) verlaufen und eine Breite von mindestens der Dicke der ersten Platte (8) haben,

daß die Summe der Länge von entweder einem ersten (12) oder einem zweiten (14) Schlitz und einem dritten Schitz (20) mindestens so groß ist, daß, wenn einer der Endabschnitte einer zweiten Platte (9) bis zum Boden eines ersten (12) oder eines zweiten Schitzes (14) eingeführt ist, der entgegengesetzte Endabschnitt der genannten zweiten Platte (9) über die entgegengesetzte zweite (16) oder erste (15) kurze Seite der genannten ersten Platte (8) gebracht werden kann.

2. Magazin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gekreuzte Platten (8, 9) dadurch zusammengefügte sind, daß der dritte Endabschnitt (17) der zweiten Platte (9) in einen ersten Schlitz (12) der ersten Platte (8) eingefügt ist und der vierte Endabschnitt (18) der zweiten Platte (9) in einen zweiten Schlitz (14), der mit dem genannten ersten Schlitz (12) fluchtet und zu derselben ersten Platte (8) gehört, und daß die kurzen Seiten der Platten (8, 9) an den Kasten (2) geschweißt sind.

3. Magazin nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte dritte Schlitz (20) an jedem Ende einen kleineren Abschnitt mit einer Breite hat, die gerade die Einführung der genannten ersten Platte (8) in diesen Teil des dritten Schitzes (20) erlaubt, und daß der dritte Schlitz (20) zwischen den genannten Abschnitten eine Breite von mindestens der doppelten Dicke der genannten ersten Platte (8) hat.

4. Magazin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Mittelabschnitt (10) längs eines Teils seiner Länge mit einer Anzahl vierter Schlitze (21) versehen ist, die mit den genannten ersten (12) und zweiten (14) Schlitzen derart fluchten, daß die Enden (22, 23) des Mittelabschnitts (10) ungeschlitzt bleiben.

5. Verfahren zur Montage eines Magazins (1) für ausgebrannte Kernbrennelemente (4), zu welchem Magazin ein rohrförmiger Kasten (2) gehört, der eine Anzahl von Kanälen (3) hat, die gebildet werden aus einem ersten Typ rechteckiger Platten (8), die kreuzweise mit einem zweiten Typ rechteckiger Plat ten (9) gemäß Anspruch 1 verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede erste Platte (8) einen kontinuierlichen ersten Mittelabschnitt (10) aufweist, der sich quer zur Platte erstreckt, einem ersten Endabschnitt (11) zwischen dem genannten ersten Mittelabschnitt (10) und der ersten kurzen Seite (15) der Platte aufweist, einem zweiten Endabschnitt (13) zwischen dem Mittelabschnitt (10) und der zweiten kurzen Seite (16) der Platte aufweist, eine Anzahl erster Schlitze (12) aufweist, die in dem genannten ersten Endabschnitt (11) vorhanden sind, und eine Anzahl zweiter Schlitze (14) aufweist, die in dem genannten zweiten Endabschnitt (13) vorhanden sind, wobei die ersten (12) und zweiten (14) Schlitze parallel zur Längsrichtung der Platte (8) von dem Mittelabschnitt (10) bis zu einer ersten (15) beziehungsweise einer zweiten (16) kurzen Seite verlaufen und eine Breite haben, die mindestens gleich der Dicke einer der genannten zweiten Platten (9) ist,

daß jede der genannten zweiten Platten (9) einen kontinuierlichen dritten (17) und vierten (18) Endabschnitt aufweist, die sich quer zur Platte (9) erstrecken, einen zweite Mittelabschnitt (19) zwischen den genannten Endabschnitten (17, 18) aufweist und eine Anzahl dritter Schlitze (20) aufweist, die in dem genannten zweiten Mittelabschnitt (19) angebracht sind und parallel zu der Längsrichtung der Platte (9) verlaufen und eine Breite haben, die mindestens gleich der Dicke einer der ersten Platten (8) ist,

daß die genannten ersten Platten (8) mit ihren Ebenen parallel zueinander und mit den entsprechenden Schlitzen der Platten (8) in den verschiedenen Ebenen in einer Linie angeordnet sind,

daß eine kreuzende zweite Platte (9) abgebogen wird und einer ihrer Endabschnitte in den Boden erster (12) oder zweiter (14) auf einer Linie liegender Schlitze eingeführt wird, woraufhin der entgegengesetzte Endabschnitt der Platte (9) über die entgegengesetzte zweite (16) beziehungsweise erste (15) kurze Seite der ersten Platten (8) gebracht wird, daß die zweite Platte (9) gerade gerichtet wird und in zweite (14) beziehungsweise erste (12) nach den genannten kurzen Seiten offene Schlitze eingeschoben wird, wobei die Platten (8, 9) derart gegeneinander verschoben werden, daß ihre kurzen Seiten im wesentlichen zusammenfallen, und daß das Verfahren mit weiteren zweiten Platten (9) wiederholt wird, bis alle Platten (8, 9) zu einem Gitterwerk von Kanälen (3) zu sammengefügt worden sind, wonach das genannte Gitterwerk in den Kasten (2) eingefügt und mit diesem verbunden wird.

6 Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (12, 14, 20, 21) in den verschiedenen Platten (8, 9) im Abstand einer Kanalbreite voneinander entfernt angeordnet sind.