DE7911030U1 - Abschirmbehaelter zum transport und/ oder zur lagerung abgebrannter brennelemente - Google Patents
Abschirmbehaelter zum transport und/ oder zur lagerung abgebrannter brennelementeInfo
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Description
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TRANSNÜKLEAR GmbH
6450 Hanau 11
6450 Hanau 11
Abschirmbehälter zum Transport und/oder zur Lagerung abgebrannter Brennelemente
Die Neuerung betrifft einen Abschirmbehälter für den Transport und/oder die Lagerung abgebrannter Brennelemente aus
Kernreaktoren, mit einem Kühlrippenmantel aus mehreren der
Behälterwandung angepaßten abnehmbaren Einzelteilen. j
Behälter, die zum Transport und/oder zur Lagerung abgebrannter Brennelemente eingesetzt werden, müssen die Radioaktivität des
eingebrachten Gutes sicher einschließen und in strengen Tests nachweisen, daß dies auch bei extremen Unfallsituationen gewähr- |
leistet ist. Gleichzeitig müssen sie aber auch die bei den ψ
radioaktiven Zerfallsreaktionen frei werdenden Gamma- und I
Neutronenstrahlen abschirmen und die Zerfallswärme nach außen aoleiten. ]:
I 3ekannte Abschirmbehälter bestehen meist aus einem metallischen fc
Grundbehälter, mit der erforderlichen mechanischen Festigkeit 1 und der zur Abschirmung der Gammastrahlen erforderlichen Ward- |
stärke, gewöhnlich aus Stahl oder einer Kombination aus Blei Ϊ
ur ~. Stahl, und einer äußeren Schale aus Neutronenabschirmmaterial,
meist in Kunstharz vergossene Polyäthylenkügelchen. Auf dem metallischen Grundkörper sind normalerweise wärmeleitende, die
Harzschicht durchdringende Stege oder Rippen angeschweißt oder angelötet. Sie sind erforderlich zur Vergrößerung der metallischen
Oberfläche bei Behältern, die für eine hohe Wärmeleistung ausgelegt sind und zur Ableitung der Wärme durch die im allgemeinen
schlecht wärmeleitende Keutronenabschirmschicht.
Nachteilig bei diesen Konstruktionen ist, daß Kollisionen des Behälters, wie sie auch beim routinemäßigen
betrieb vorkommen können, zur Beschädigung der Wärmeleitungsrippen
und der Harzschicht führen können und danach eine aufwendige Reparatur der Rippenzone erforderlich machen.
Weiterhin ist eine Reinigung oder, im Kontaminationsfall, eine
Dekontamination der durch die Rippen oder Stege gebildeten äußeren Oberfläche des Behälters schwierig. Diese wird daher
bei Handhabungsarbeiten, bei denen die Gefahr einer Kontamination der Oberfläche besteht, so zum Beispiel beim Be- und Entladen,
durch Anlegen eines Schutzhemdes geschützt werden.
Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Abschirmbehälter besteht darin, daß die Zahl der Wärmeleitungsrippen und die Dicke der
Neutronenabschirmung für den maximal zum Transport vorgesehenen Auslegungsfall ausgelegt werden müssen. Bei einem Großteil der
Transporte und beim Einsatz als Lagerbehälter sind jedoch abgebrannte
Brennelemente enthalten, die im Brer-nelementlagerbecken
des Kernkraftwerkes schon soweit abgeklungen sind, daß in diesen Fällen sowohl die Neutronenabschirmung als euch die Rippenfläche
der Behälter überdimensioniert sind.
Es ist daher schon vorgeschlagen worden, rtie ]
Abschirmbehälter mit einem sogenannten Kühlrippenmantel aus f
ι mehreren der Behälterwandung angepaßten abnehmbaren Einzelteilen
zu versehen, die zur Reparatur leicht ausgewechselt und dem jeweiligen
Transporteinsatz leicht angepaßt werden können.
Diese Kühlrippenmäntel haben jedoch in manchen Fällen den Nachteil,
daß sie keine eigenstabile Gebilde sir.d, da sie aus einer größeren Anzahl von Einzelsegmenten bestehen. Diese können nach
Abnahme der Halteelemente nur einzeln nacheinander demontiert bzw. schwierig wieder aufmontiert werden. Dies hat oft eine zeit-]
intensive und schwierige Handhabung zur Folge. Weiterhin sind bei Ausführungen, die aus vieler, abnehmbaren Einzelsegmenten
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bestehen, Spalte zwischen diesen vorhanden, die Vielfach entweder gesondert mit einer dauerelastischen, temperaturbeständiger
Masse abgedichtet und kontinuierlich gewartet werden müssen oder aber nach einer eventuellen Kontamination nur durch
Demontage der gesamten Einzelelemente dekontaminiert werden können.
Die Folge ist dabei, daß der gefüllte Behälter für die Dauer der Dekontamination ohne Kühlelemente ist und sich unzulässig
aufheizen kann.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Neuerung, einen Abschirmbehälter
zum Transport und/oder zur Lagerung abgebrannter Brennelemente aus Kernreaktoren zu schaffen, der einen Kühlrippenmantel
aus mehreren der Behälterwandung angepaßten abnehmbaren Einzelteilen besitzt, der aber die obigen Nachteile vermeidet,
insbesondere eigenstabil, leicht de- und montierbar und möglichst wartungsfrei ist.
Diese Aufgabe wurde neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einzelteile
des Kühlrippenmantels jeweils aus zwei konzentrischen, durch Wärmeleitstegen miteinander verbundenen, metallischen
Zylinderwanäungsabschnitten bestehen. Vorteilhafterweise besitzt der Kühlrippenmantel höchstens vier solcher Einzelteile.
Vorteil dieser Ausführung ist, daß die Oberfläche des Kühlrippenmantels
bis auf die Trennfugen der Einzelteile spaltfrei ist. Hierdurch ist es möglich, die bei der Handhabung eventuell kontaminierte
Oberfläche des um den Behälter gelegten Kühlrippenmantels durch einfache Mittel und geringen Zeitaufwand wieder zu
dekontaminieren.
Durch Austausch dieser Einzelteile ist ja nach Art des strahlenden
Transport-/Lagergutes eine Anpassung an die Stärke der Neutronenabschirmung, an die erforderliche Kühlleistung und an die
"abzuschirmende Gammastrahlung möglich. Dieser Austausch ist sehr
einfach durchführbar.
Die Abbildungen I bis IV zeigen schematisch beispielhafte
Ausführungsformen des neuerungsgemäßen Abschirmbehälter.?.
Abbildung I zeigt einen schematischen Querschnitt d\arch einen
solchen Behälter mit einem neuerungsgemäßen Kühlrippenmantel, Abbildung II einen Längsschnitt.
Die Einzelteile (9) des Kühlrippenmantels bestehen jeweils aus zwei konzentrischen Zylinderwandungsabschnitten (1,2), die
durch Wärmeleitstege (3) miteinander verbunden sind. Durch diese
Struktur mit hoher Stabilität werden Längskammern (8) - wie in Abb. I - bzw. Umfangskammern (8) - wie in Abb. II - gebildet,
die die Neutronenabschirmung aufnehmen. Das Neutronenabschirmmaterial
kann z.B. aus einem Werkstoff mit hohem Wasserstoffgehalt bestehen, welcher z. B. mit Kunstharz
als Füllstoff in die Kammern (8) eingebracht wird. Insgesamt lassen sich jedoch alle geeigneten neutronenmoderierenden und
-absorbierenden Materialien in den Kammern (8) unterbringen.
Auf dem äußeren Zylinderwandungsabschnitt (2) sind die Kühlrippen (4) - in Abb. I in Längs- bzw. in Abb. II in Umfangsrichtung
- angebracht. Die Einzelteilschalen (9) sind mit Flanschen (5) ausgestattet und mit Schrauben (6) auf den behälter
(7) befestigt.
Die axiale Fixierung der Teilschalen (9) erfolgt durch geeignete Halteelemente (10), wie z.B. Bolzen oder einen angeformten
Bund, die eine formschlüssig feste Verbindung mit dem Behälter (7) gewährleisten. In Abb. IV ist eine beispielhafte Ausführung
dargestellt.
Die Eigenstabilität der Teilschalen (9) erlaubt es, deren Innendurchmesser
form genau dem BehälterauSendurchmesser anzupassen.
In Abb. III ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der
Wärmeleitstege (3) dargestellt, wodurch die schräge Anordnung
der Wärmeleitstege (3) zwischen den Zylinderwandungsabschnxt- *
ten (1,2) und deren teilweisen Überdeckung auch eine überdeckung
der Neutronenabschirmung erfolgt und dadurch ein direk- -'
ter Durchgang der Neutronenstrahlung durch die Wärmeleitstege (3) \
verhindert wird. :
Die Längskammern (8) können wie in Abb. IV beispielhaft dargestellt,
durch Die
schlossen werden.
schlossen werden.
stellt, durch Dichteelemente (Ti) wie z.B. Endplatten, ver- |
Vorzugsweise können die einzelteile (9) des Kühlrippenmantels aus die Gammastrahlung besonders wirksam abschirmendem Metall
und/oder Metall-Legierungen, wie Uran bzw. geeigneten an sich bekannten Legierungen hergestellt sein. Dadurch ist sehr vorteilhaft
eine besonders kompakte Behältergröße möglich, da auf diese Weise die Teilschalen des Kühlrippenmantels zumindest
einen Teil der Abschirmfunktion des Grundbehälters übernehmen. Auch können im Falle zylindrischer Grundbehälter mit quadratischem
oder rechteckigem Brennelement-Aufnahmeinnenquerschnitt die wegen der Eckengeometrie zusätzlich erforderlichen Abschirmungen
durch die Kühlrippenmantelteilschalen mit übernommen werden. Zu diesem Zweck kann die Dicke des Zylinderwandungsabschnitts
(1) des Kühlrippenmantels fallweise angepaßt werden.
Hanau, IC.4.197?
Claims (9)
- SCHÜTZANSPRÜCHEAbschirmbehälter zum Transport und/oder zur Lagerung abgebrannter Brennelemente aus Kernreaktoren mit einem Kühlrippenmantel aus mehreren der Behälterwandung angepaßten abnehmbaren Einzelteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteile (9) jeweils aus zwei konzentrischen, durch Wärmeleitstege (3) miteinander verbundenen, metallischen Zylinderwandungsabschnitten (1,2) bestehen.
- 2. Abschirmbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlrippenmantel aus höchstens vier Einzelteilen (9) besteht.
- 3. Abschirmbehälter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von Wärmeleitstegen (3) und Zylinderwandungsabschnitten (1,2) gebildeten Kanäle (3) mit einem Neutronenabschirmungsmaterial gefüllt sind.
- 4. Abschirmbehälter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dsß die Kanäle (8) stirnseitig durch Dichteelemente (11) geschlossen sind.
- 5. Abschirmbehälter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteile (9) durch Verbindungselemente (5,6) auf dem Behälter (7) befestigt und durch Halteelemente (10) in axialer Richtung gesichert sind.es« · · · tit
- 6. Abschirmbehälter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteile (9) ganz oder teilweise
aus gut gammastrahlungsabsorbierenden Schwermetallen
bestehen. - 7. Abschirmbehälter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Einzelteile (9) Uran und/oder üranlegierungen verwendet wird.
- 8. Abschirmbehälter nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß d_'e Einzelteile (9) mit Kühlrippen (4) versehen sind.
- 9. Abschirmbehälter nach Anspruch 1 bis β, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitstege (3) schräg zwischen den Zylinderwandungsabschnitten (1,2) angeordnet sind und sich in radialer Richtung teilweise überdecken.
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