DE8421990U1

DE8421990U1 - Behälter zur Aufnahme von radioaktivem Material

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Publication number: DE8421990U1
Application number: DE19848421990
Authority: DE
Original assignee: NATIONALE GENOSSENSCHAFT fur DIE LAGERUNG RADIOAKTIVER ABFAELLE - NAGRA BADEN CH; Steag Kernenergie 4300 Essen De GmbH
Current assignee: NATIONALE GENOSSENSCHAFT fur DIE LAGERUNG RADIOAKTIVER ABFAELLE - NAGRA BADEN CH; Steag Kernenergie 4300 Essen De GmbH
Priority date: 1984-07-24
Filing date: 1984-07-24
Publication date: 1985-11-28

Description

STEAG Kernenergie GmbH Nationale Genossenschaft

Bismarckstraße 54 und für die Lagerung radio-

.. „ . aktiver Abfälle - NAGRA

D-43OO Essen 1 Parkstraße 27

CH-5401 Baden

Aktenzeichen: G 84 21 990.4
Unser Zeichen: 765
Stichwort: Kuppelbehälter

¹⁰/ Behälter zur Aufnahme von radioaktivem Material "^

Die Erfindung betrifft einen Behälter aus metallischem Werkstoff zur Aufnahme von radioaktivem Material, insbesondere von in einen Innenbehälter eingebrachten radioaktivem Material, bei dem ein Verschlußdeckel mit der stirnseitigen Aufnahmeöffnung eines Behältergrundkörpers verschweißt ist.

Aus der EP-A2 77 955 ist ein Behälter der vorstehend genannten Art bekannt, bei dem zum einen ein flacher Deckel mit einem sich nach außen erstreckenden Randflansch in die stirnseitige Aufnahmeöffnung eingebracht und die Stirnseite des Behältergrundkörpers mit der Stirnseite des Flansches des Verschlußdeckels verschweißt ist und zum anderen auf einen sich am stirnseitigen Ende des Behälters erstreckenden Ringflansch ein flacher Deckel aufgelegt und mit dem Behältergrunc'.körper längs einer umlaufenden Schweißfuge verschweißt ist.

Bei dem bekannten Behälter mit zylinderartigem Deckel (Figur 1 der EP-A2 77 955) wird im Fügebereich keine Anpreßkraft aufgebracht, während bei dem Behälter mit plattenartigem Deckel (Figur 2 der EP-A2 77 955) die Anpreßkraft nur durch das Gewicht des Deckels bestimmt ist.

Infolge fehlender oder nicht ausreichender Anpreßkraft kann es bei beiden Deckelkonfigurationen durch die thermische Beaufschlagung beim Schweißen zu einer Aufwölbung bzw. Aufklaffung kommen, was einer Spannungsbelastung der Schweißnaht entspricht.

Wenn ein solcher Behälter in eine Endlagerstätte eingebracht wird und der Verschlußdeckel durch eine geologische Formation, wie z. B. Salz oder Granit, belastet wird, wird die Schweißnaht darüber mit für den Werkstoff korrosionskritischen Schub- und Zugspannungen belastet, die durch Verformung der flachen Deckelscheibe hervorgerufen wird. Eine derartige Spannungsbelastung der Schweißnaht verschlechtert

IB deren Korrosionsverhalten ganz wesentlich.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Behälter der vorgenannten Art anzugeben, bei dem solche Belastungen der Schweißnaht bei Einsatz des Behälters im wesentlichen ausgeschlossen sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verschlußdeckel zumindest auf seiner Innenfläche kuppelartig gewölbt ist und in Anlage an eine im Bereich der stirnseitigen Aufnahmeöffnung ausgebildeten Anlagefläche des Behältergrundkorpers gehalten ist.

Durch die Anlage des Verschlußdeckels unter der vorgegebenen Anpreßkraft an der Anlagefläche des Behältergrundkorpers bleibt beim Schweißen ein Flächenkontakt erhalten, der Aufwölbungen bzw. Aufklaffungen vermeidet. Infolge der kuppelartig gewölbten Innenfläche des Deckels werden bei seiner Belastung im wesentlichen keine korrosionskritischen Schub- und Zugspannungen in die Schweißnaht eingeleitet, weil im Gegensatz zu einem ebenen Deckel bei einem zumindest

innen gewölbten Deckel keine Durchbeulung nach Innen möglich ist.

Andere Möglichkeiten zum Aufbringen des Anpreßdrucks während des Schweißens sind eine Belastung des Verschlußdeckels durch ein Preßwerkzeug, die Verwendung eines Bajonettverschlusses oder dergleichen.

Vorzugsweise ist der Verschlußdeckel mit einem AußengejQ winde versehen, das mit einem im Bereich der stirnseitigen Aufnahmeöffnung ausgebildeten Innengewinde in Eingriff steht. Dadurch wird ein besonders einfaches Aufbringen der Anpreßkraft erzielt und bei Angriff von Transporthilfsmitteln am Deckel erfolgt keine jg Belastung der Schweißnaht. Bei dieser Ausführungsform wird bei Druckbelastung des Verschlußdeckels die Flankenbelastung des Gewindeeingriffs entlastet.

Die Außenfläche des Verschlußdeckels kann z. B. eine sich radial erstreckende plane Fläche sein. Es wird jedoch bevorzugt, daß der Deckel auch auf seiner Außenfläche kuppelartig gewölbt ist. Für die Lage der Schw3ißnaht gibt es eine Reihe von Möglichkeiten. Es wird jedoch bevorzugt, daß der Deckel auf seiner kuppelartig gewölbten Außenfläche mit einem sich axial erstreckenden ringartigen Ansatz versehen ist, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmeser der stirnseitigen Aufnahmeöffnung an deren freien Ende angepaßt ist. Eine solche Konstruktion ist aus der EP-A2 77 (Figur 2) und aus der älteren Druckschrift KfK 3000, September 1980 - "Vergleich der verschiedenen Entsorgungsalternativen und Beurteilung ihrer Realisierbarkeit" -, Studie - "Entsorgungsalternativen" Kernforschungszentrum Karlsruhe, ISSN 0303-4003, Seite 4-69, Abbildung 4.9 - "Zweischaliger Brennelementbehälter" -, bekannt. Die zuletzt genannte Lite-

raturstelle betrifft einen zweischaligen Brennelementbehälter, bei dem die äußere Behälterschale mit einem entsprechend der Figur 2 der EP-A2 77 955 geformten äußeren Verschlußdeckel verschweißt ist. 5

Es ist aber auch möglich, den Deckel mit einem Umfangsflansch zu versehen, der auf einer entsprechenden Ringfläche des Behältergrundkörpers aufliegt und/oder anliegt.
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Bei Verwendung eines ringartigen Ansatzes kann in diesem vorteilhaft ein Transportpilz eingeschraubt werden.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden. Es zeigt:

Figur 1

einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform und

Figuren 2 und 3

Teilschnitte durch weitere Ausführungsforme.i.

In einem Behältergrundkörper 1, der aus einem doppelkuppelartig gewölbten Boden la einem geradzylindrischen Mantel Ib und einem Aufnahmeöffnungsbereich Ic besteht, ist eine Kokille 2 mit hoch radioaktivem Abfall eingebracht, wobei zur Innenfläche 3 des Mantels Ib ein Spalt verbleibt. Im Übergangsbereich von Mantel Ib QQ und Aufnahmeöffnungsbereich Ic sind eine Entlastungsnut 4 und eine sich radial erstreckende ringartige Anlagefläche 5 vorgesehen (vgl. Figur 1). An die Anlagefläche 5 schließen sich eine sich axial erstreckende Führungsfläche 6, ein Innengewinde 7, gc eine kürzere Führungsfläche 6' und eine Fügefläche an. Das Innengewinde 7 ist vorzugsweise als Kegelgewinde ausgebildet. In den Aufnahmeöffnungsbereich Ic ist ein Verschlußdeckel 9 eingeschraubt, der mit

einer ringartigen Auflagefläche 10 auf der Anlagefläc 5 aufliegt. Weiterhin ist er mit Führungsabschnitt 11 und II¹ an der Führungsfläche 6 bzw. 6' geführt und steht mit einem Außengewinde 12 in Gewindeeingrif mit dem Innengewinde 7.

Die von der Auflagefläche 10 umschlossene Innenfläche 13 und die Außenfläche 14 des Deckels 9 sind kuppelartig gewölbt. Auf der Außenfläche ist der Deckel 9 mit einem ringartigen Ansatz 15 versehen, der eine der Fügefläche 8 entsprechende Fügefläche 16 besitzt,

Zum Verschließen des Behälters wird der Deckel 9 bis zum Erreichen einer vorgegebenen Anpreßkraft zwischen den Flächen 5 und 10 eingeschraubt. Danach wird zwischen den beiden Flügeflächen 8 und 16 eine Dicht-Schweißnaht 17 aufgebaut.

Die Schweißnaht kann durch Einbringen von Schweißhilfsgut oder durch Schweißen ohne Schweißdraht aufgebaut werden.

Bei Belastung des Verschlußdeckels 9 im Endlager werden keine Spannungen infolge Deckelverformung in die Schweißnaht 17 übertragen, so daß es in ihr im wesentlichen nicht zu einer Spannungsrißkorrosion kommen kann.

Die kuppelartige Ausbildung des Bodens la und des ^_n. Deckels 9 ermöglicht das Einbringen von Zusatzabschirmungen 18 bzw. 19, wobei die Deckelzusatzabschirmung 19 in dem Deckel durch einen Ring 20 gesichert ist.

Der Ringansatz 15 ermöglicht bei Ausbildung eines 35

Innengewindes auf seiner die äußere Kuppel 14 greifenden Innenfläche das Einschrauben eines in der

Figur 1 strichpunktiert dargestellten Transport-Pilzes, der in der Lagerstätte abgeschraubt werden kann.

Durch die Tiefe der Schweißfuge 17 wird die Tiefe des Korrosionsweges bestimmt und kann durch entsprechende Verlängerung des Ringansatzes 15 und des Behältergrundkörpers verlängert werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 ist ein Umfangsflansch 20 an einem Verschlußdeckel 21 vorgesehen, dessen Unterseite 20a mit der freien Stirnfläche des Aufnahmeöffnungsbereichs Ic verschweißt ist. Bei dieser Ausführungsform wird die Führungsfläche zwischen Gewinde 7 und freier Stirnfläche in enger Passung ausgeführt, um eine radiale Verschiebung des Deckels 21 zu vermeiden.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 ist an einem Deckel 22 ein Umfangsflansch 23 vorgesehen, dessen 2Q sich im wesentlichen axial erstreckende Außenfläche 23a mit einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden Teilfläche des Aufnahmeöffnungsbereichs Ic verschweißt ist.

Als metallischer Werkstoff für Behältergrundkörper und Deckel 9, 21 und 22 werden bevorzugt un- oder niedrig legierte Stähle oder Gußwerkstoffe eingesetzt.

Der Aufbau der Schweißnaht kann nach bekannten Verfah_ao ren erfolgen, z. B. Elektronenstrahl oder induktiv. Die Ausführungsform gemäß Figur 1 wird schweißtechnisch deshalb bevorzugt, weil bei dieser Ausführungsform relativ geringe Werkstoffmassen erwärmt werden müssen, um die Schweißnaht 17 aufzubauen.

Wichtig ist, daß infolge der Anpreßkraft an den Anlageflächen von Behältergrundkörper und Deckel die Schweißnaht nicht mit Zug- oder Schubspannungen beaufschlagt

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wird, und daß bei Aufbringen des hohen Betriebsdruckes auf Behältergrundkörper und Deckel infolge der Anlage und der kuppelartigen Gestaltung zumindest der Innenfläche des Deckels eine spannungsinduzierte Korrosion in der Schweißnaht vermieden wird. Bei Verwendung eines Deckels mit Gewindeeingriff oder einem vergleichbaren formschlüssigen Eingriff muß die Schweißnaht nur als Dichtnaht wirken, da am Deckel angreifende Transportkräfte vom formschlüssigen Eingriff aufgenommen werden. Daher wird diese Anordnung bevorzugt.

Der in den Ansprüchen und in der Beschreibung gewählte Ausdruck "Schweißen" umfaßt auch Löten.

Claims

STEAG Kernenergie GmbH Nationale Genossenschaft Bismarckstraße 54 und für die Lagerung radio-._ΛΛ „ , aktiver Abfälle - NAGRA D-43OO Essen 1 Parkstraße 27 CH-5401 Baden 5 Aktenzeichen: G 84 21 990.4 Unser Zeichen: 765 Stichwort: Kuppelbehälter Behälter zur Aufnahme von radioaktivem Material Ansprüche

1. Behälter aus metallischem Werkstoff zur Aufnahme von radioaktivem Material, insbesondere von in einen Innenbehälter eingebrachten radioaktivem Material, bei dem ein Verschlußdeckel mit der stirnseitf gen Aufnahmeöffnung eines Behältergrundkörpers verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet,

daß der Verschlußdeckel (9;21;22) zumindest auf seiner Innenfläche (13) kuppelartig gewölbt ist und in Anlage (10) an eine im Bereich der stirnseitigen Aufnahmeöffnung (Ic) ausgebildeten Anlagefläche (5) des Behältergrundkörpers (1) gehalten ist.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Verschlußdeckel (9;21;22) mit einem Außengewinde (12) versehen ist, das mit einem im Bereich der stirnseitigen Aufnahmeöffnung (Ic) ausgebildeten Innengewinde (7) in Eingriff steht.

3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

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daß der Deckel (9) auch auf seiner Außenfläche (14) kuppelartig gewölbt ist.

4. Behälter nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Deckel auf seiner kuppelartig gewölbten Außenfläche (14) mit einem sich radial erstreckenden ringartigen Ansatz (15) versehen ist, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser der sfirnseitigen Aufnahmeöffnung (Ic) an deren freien Ende angepaßt ist.

5. Behälter nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet,

daß der Deckel (21,2?) mit einem Umfangsflansch (20a;23a) versehen ist, der auf einer entsprechenden Ringfäche des Behältergrundkörpers (1) aufliegt und/oder anliegt.