DE7821570U1

DE7821570U1 - Abschirmbehaelter fuer den transport und die lagerung bestrahlter brennelemente

Info

Publication number: DE7821570U1
Application number: DE19787821570
Authority: DE
Original assignee: Transnuklear 6450 Hanau De GmbH
Current assignee: Transnuklear 6450 Hanau De GmbH
Priority date: 1978-07-19
Filing date: 1978-07-19
Publication date: 1982-01-21

Description

TRANSNUKLEAR Gnibll 6450 Hanau 11

Abschirmbehälter für den Transport und die Lagerung bestrahlter

Brennelemente.

Die Erfindung betrifft Abschirmbehälter für den Transport und/ w oder die Lagerung bestrahlter Brennelemente, wie sie insbesondere in Kernkraftwerken anfallen.

Zum Transport und zur Lagerung bestrahlter bzw. abgebrannter Brennelemente aus Kernreaktoren benötigt man Behälter, die die Radioaktivität des Gutes sicher zurückhalten. Die Konstruktion dieser Behälter unterliegt daher strengen Vorschriften, vor allem was die Unzerstörbarkeit des Behälters bei Unfällen und den Schutz der Umwelt vor radioaktiven Strahlen betrifft.

Die Behälter zum Transport und zur Lagerung bestrahlter Brennelemente müssen daher stabil und robust gebaut sein und müssen s~\ einen -chutz vor radioaktiven Strahlen bieten. Dabei ist jedoch *" das Material zur radioaktiven Abschirmung so zu wählen, dass das Gewicht der Abschirmung, das den grössten Teil des Gewichts "des Transportbehälters ausmacht, aus wirtschaftlichen Gründen möglichst klein gehalten wird. Ausserdem ist darauf zu achten, dass die Zerfallswärnie der transportierten bzw. gelagerten Brennelemente sicher nach aussen abgeleitet werden kann.

Die Abschirmung der Behälter muss die gesamte biologisch wirksame Strahlung zurückhalten, was vorzugsweise mittels einer Umhüllung aus Uran, Blei oder Ftahl geschieht, die vor allem die Gammastrahlung absorbiert. Diese Abschirmung hat ausserdem

ί?,η Vorteil, dass sie eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt und daher die Zerfallswärme der Brennelemente aus dem Innenraum an die

Behälteroberfläche gut abführen kann. ^Ti

Die Brennelemente in den neueren Reaktoren unterliegen einem
höheren Abbrand und wirken daher nach ihrer Entfernung aus dem
Reaktor auch als Neutronenquelle hoher Intensität. Bei der Iler-

stellur ι von Ummantelungen für Transportbehälter kann deshalb die |

\j) Neutronenstrahlung nicht mehr vernachlässigt werden. Eine grössere j

Dicke der bekannten Garama-Abschirmmaterialien, die auch die Neu- j tronenstrahlung wesentlich reduzieren würde, hat eine erhebliche

Vergrösserung des Behälters und ein erhöhtes Gewicht zur Folge, J

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was aus wirtschaftlichen Gründen nicht wünschenswert ist. fj

Es ist daher schon vorgeschlagen worden, wasserstoffhaltige J

Materialien oder Wasser zur Abschirmung gegen Neutronenstrahlen k

nit dichten Materialien zur Abschirmung gegen Gammastrahlen bei π

solchen Behältern zu kombinieren. Es ergeben sich jedoch hohe '}

Fertigungskosten für die entsprechenden Transportbehälter und *:

ausserdem sind diese immer noch sehr voluminös. :

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abschirmbehälter zum Transport und/oder Lagerung bestrahlter Brennelemente zu finden, der sowohl Gamma- als auch Neutronenstrahlen

wirkungsvoll zurückhält, relativ leicht und kompakt gebaut ist, '

die Zerfallswärme gut abführt und billig herzustellen ist. f

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Ab- |

schirmbehälter von innen nach aussen S

a) aus einen zylindrischen Stahlbehälter mit einem zentrisch an |

geordneten quadratischen Schacht zur Aufnahme einer Hehrzahl |

von Brennelementen ^

- I₁ _

b) aus einer Neutronenabschirmungsschicht aus einem wasser-

εtoffhaltigen Material mit dieser Schicht durchdringenden Wärmeleitstegen und

c) aus einem äusseren Stahlmantel mit aufgebrachten Kühlrippen besteht.

Die Abbildung zeigt schemp.tisch einen Querschnitt durch eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Abschirmbehälters .

Der Abschirmbehälter besteht aus einem zylindrischen Stahlbehälter (l) zur Abschirmung der Gammastrahlung, der zeutrisch mit einem quadratischen Schacht (2) zur Aufnahme einer Mehrzahl von Brennelementen versehen ist. Dieser Behälter hat vorzugsweise eine Wandstärke von 300 bis 400 ram und besteht insbesondere aus Guss. In dem quadratischen Schacht (2) sind verschiedene Anordnungen möglich, mit denen die bestrahlten Brennelemente untergebracht werden können. Bewährt hat sich ein doppelkreuzförmiger Einsatzkorb (7) aus einem neutronenabsorbierenden Material, wie z.B. .Borstahl, mit neun quadratischen Einzelschächten (8) zur fr^ Aufnahme der einzelen Brennelemente. Die Mittelposition (9), die hinsichtlich" Wärmeabfuhr und Kritikalitätssicherheit problematisch ist, bleibt vorzugsweise leer und wird vorteilhafterweise mittels geeigneter Bauteile, wie z.B. Stäbe oder Deckelplatten gesperrt. Natürlich sind auch andere Brennelenentanordnungen möglich.

Den Stahlbehälter (l) umgibt eine Neutronenabschirmungsschicht (3) aus einem wasserstoffhaltigen Material, vorzugsweise Polyäthylen in Form von Granulat, eingebettet in einer Verbundmasse aus Gießharz oder Zement. Wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit solcher neutronenabsehirmenden Materialien sind wärmeleitfähige Stege (h)

~ 5 —

innerhalb dieser Schioht (3) erforderlich, die den inneren Stahlbebälter (l) mit der äusseren Oberfläche des Abschirmbehälter wärmeleitend verbinden. Diese Stege (*t) können auf dem Innenbehälter (l) sowohl angeschweisst als auch angegossen sein.

Auf der.Neutronenabs.chirmungsschicht (3.) sitzt ein relativ diinn^ wandiger Stahlmantel (5) mit vorzugsweise aufgeschweissten Kühlrippen (6), verteilt ^<4ber den gesamten Umfang dieses Stahlmantels (5), zur besseren Abführung der Zerfallswärne an die Aussenwelt.

Der erfindungsgemässe Abschirmbehälter hat vorteilhafterweise zwei Anschlüsse - seitlich oben und unten - zum Füllen und Entleeren von Wasser bei der Be- und Entladung mit bestrahlten Brennelemente.

Dieser Aufbau des Abschirmbehälters hat den Vorteil, dass dieser sehr kompakt und mit relativ geringem Gewicht gebaut werden kann.

Frankfurt/Main, 17.7.1978
Dr.Br.-Bi

Claims

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Abschirmbehälter für den Transport und die Lagerung
bestrahlter Brennelemente

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SCHUTZANSPRÜCHE

% 1; Abschirmbehälter zum Transport und/cder zur Lagerung

j bestrahlter Brennelemente, dadurch gekennzeichnet.

daß er von innen nach außen

a) aus einem zylindrischen Stahlbehälter (i) mit einem zentrisch angeordneten quadratischen Schacht

(2) νιτ Aufnahme einer Mehrzahl von Brennelementen

b) aus einer Neutronenabs chirraungs schi cht \j) aus
einem wasserstoffhaltigen Material mit diese

Schicht (3) durchdringenden Wärmeleitstegen (4) und

c) aus einem äußeren Stahlmantel (5) mit aufgebrachten Kühlrippen (6) besteht.

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2. Abschirmbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der quadratische Schacht (2) mit einem doppelkreuzförmigen Einsatzkorb (7) aus einem neutronenabsorbierenden Material mit neun quadratischen ·" Einzelschächten (8) versehen ist.

• ■ ·

Abschirmbehälter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Einzelschacht (9) mittels Stäben oder Deckelplatten für die Aufnahme eines Brennelements gesperrt ist.