DE7911030U1

DE7911030U1 - Abschirmbehaelter zum transport und/ oder zur lagerung abgebrannter brennelemente

Info

Publication number: DE7911030U1
Application number: DE19797911030U
Authority: DE
Original assignee: Transnuklear 6450 Hanau GmbH
Current assignee: Transnuklear 6450 Hanau GmbH
Priority date: 1979-04-14
Filing date: 1979-04-14
Publication date: 1979-08-23
Also published as: ES8103458A1; IT8067571A0; FR2454157B3; BR6000388U; SE441131B; FR2454157A1; US4339411A; GB2048149A; IT8053123V0; GB2048149B; SE8002765L; BE882767A; CH650353A5; IT1128272B; JPS55147395A; ES488751A0

Description

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TRANSNÜKLEAR GmbH
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.

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

SCHÜTZANSPRÜCHE

Abschirmbehälter 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.

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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.