DE8809283U1 - Transport and/or storage containers for radioactive substances - Google Patents
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Description
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6450 Hanau«»< 6450 Hanau«» <
> J &igr; > &igr; . .&rgr; Ii11Ii*> J &igr;>&igr; . .&rgr; Ii 11 Ii*
&iacgr;? Transport- und/oder Lagerbehälter -Für radioaktive&iacgr;? Transport and/or storage containers -For radioactive
if Stoffeif substances
Gegenstand der Neuerung ist ein metallischer Transport- und/oder Lagerbehälter für bioschädliche Stoffe, insbesondere für radioaktive Stoffe, bestehend aus einem Behältergrundkörper und einem Abschirm- und Schutzdeckelsystem, wobei der Innenraum des Behältergrundkörpers mit einem metallischen Korrosion? chutz versehen ist.The subject of the innovation is a metallic transport and/or storage container for bio-harmful substances, in particular for radioactive substances, consisting of a container base body and a shielding and protective cover system, whereby the interior of the container base body is provided with metallic corrosion protection.
Zum Transport und/oder zur Lansrung bioschädlicher Substanzen werden metallische Behälter eingesetzt, die den entsprechenden Sicherheitsvorschriften hinsichtlich Inventar, Stabilität, Dichtigkeit und möglicher Unfälle genügen müssen. Gegenüber korrosivem Behälterinventar muB zumindest der Behälterinnenraum eine Schutzschicht aufweisen, die im Falle von Mehrwegbehältern auch gut gesäubert werden können muß. Das gilt in besonderem Maße für Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe. Derartige behälter für bestrahlte Kernbrennelemer.te werden in Kernkraftwerken in boriertem Masser beladen. Daher müssen diese Behälter auf den Sehälteroberflachen, das heißt auch auf der Oberfläche des Innenraumes, einen Korrosionsschutz aufweisen, der gut dekontaminierungsfähig sein muß, da das Wasser des Beladebeckens durch Abrieb von Oborflächenkontamination, der den bestrahlten Kernbrennelementen anhaftet, den Behälter verschmutzen kann. Da die Oberfläche des Behälteräußeren beim Beladen unter Wasser im allgemeinen durch ein sogenanntes Hemd geschützt ist, erfolgt die Verschmutzung vorzugsweise im Behalterinneren.Metal containers are used to transport and/or store bio-harmful substances. These must comply with the relevant safety regulations regarding inventory, stability, tightness and possible accidents. At least the interior of the container must have a protective layer against corrosive container inventory, which in the case of reusable containers must also be easy to clean. This applies in particular to transport and/or storage containers for radioactive substances. Such containers for irradiated nuclear fuel elements are loaded in borated mass in nuclear power plants. Therefore, these containers must have corrosion protection on the container surfaces, i.e. also on the surface of the interior, which must be easy to decontaminate, since the water in the loading basin can contaminate the container through abrasion of surface contamination adhering to the irradiated nuclear fuel elements. Since the surface of the outside of the container is generally protected by a so-called shirt when loading underwater, contamination occurs primarily in the inside of the container.
Dementsprechend wird der Behilterinnenraum häufig mit Edelstahlblech, auch Liner genannt, ausgekleidet. Diese Liner machen jedoch eine zusätzliche Abdichtung gegen den eigentlichen Behältergrundkörper erforderlich. Ein weiterer Nachteil ist ein schlechter Wärmeübergang wegen des unvermeidlichen Spaltes zwischen dem Liner und dem Bt?hältergrundkörper im Falle von wärmeproduzierendem, radioaktivem Inventar. Um diesen Spalt zu minimieren, wurde in der DE-OS 30 2A 974 vorgeschlagen, als Innenauskleidung einen geschlitzten Metallmantel zu verwenden, der sich möglichst eng an die I nnenoberflache des Behältergrundkörpers * anlegt, wobei anschließend der Schlitz verschweißt wird. Ein optimaler Wärmeübergang ist aber auch mit diesem Herstellungsverfahren nicht erreichbar. Accordingly, the interior of the container is often lined with stainless steel sheet, also known as a liner. However, these liners require additional sealing against the actual container body. Another disadvantage is poor heat transfer due to the unavoidable gap between the liner and the container body in the case of heat-producing, radioactive inventory. In order to minimize this gap, DE-OS 30 2A 974 proposed using a slotted metal jacket as the inner lining, which fits as closely as possible to the inner surface of the container body *, with the slot then being welded. However, optimal heat transfer cannot be achieved with this manufacturing process either.
Für Gußbehälter wurde weiterhin in dem DE-GM 78 19 282 vorgeschlagen, als Liner eine verlorene metallische Schalung zu verwenden. Wegen der Gußeinwirkung auf eine derartige Schalung muß der Liner aufwendig nachbearbeitet werden.For cast containers, DE-GM 78 19 282 also proposed using a permanent metal formwork as a liner. Due to the effect of the casting on such a formwork, the liner must be extensively reworked.
Vernickelte Schichten (DE-GM 77 28 331) haben kostenmäßige Nachteile und schützen beispielsweise nicht gegen aggressive Lösungen.Nickel-plated layers (DE-GM 77 28 331) have cost disadvantages and do not protect against aggressive solutions, for example.
Insgesamt ist es ein besonderes Problem, hochglatte, gut dekontaminierbare Innenoberflächen herzustellen. KunststoffVersiegelungen rauher Oberflächen sind in vielen Fällen ungeeignet, da sie weder strahlenresis tent, noch thermisch stabil sind und daher zum Ausgasen führen, verbunden mit einem unzulässigen Druck aufbau .Overall, it is a particular problem to produce extremely smooth interior surfaces that can be easily decontaminated. Plastic seals on rough surfaces are unsuitable in many cases because they are neither radiation-resistant nor thermally stable and therefore lead to outgassing, combined with an unacceptable build-up of pressure .
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metallischen Transport- und/oder Lagerbehälter fürmetallic transport and/or storage containers for
bioschädliche Stoffe, insbesondere für radioaktivebio-harmful substances, especially radioactive
Stoffe, zu schaffen, bestehend aus einem Behälter- :substances, consisting of a container:
grundkörper und einem Abschirm- und Schutzdeckelsys- ; base body and a shielding and protective cover system ;
tem, wobei der Innenraum des Behältergrundkörpers mit ; system, wherein the interior of the container body is provided with ;
einem metallischen Korrosionsschutz versehen ist, deris provided with a metallic corrosion protection, which
einen einwandfreien Wärmedurchgang sicherstellt, den "ensures perfect heat transfer, the "
Behälter vor Korrosion schützt, spannungsfrei und gutContainer protects against corrosion, stress-free and well
dekontaniinierbar sowie relativ einfach herstellbar ist.decontaminable and relatively easy to produce.
Die Aufgabe wurde neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß
der Korrosionsschutz sich aus einer Korrosionsschutz-Haftschicht, bestehend aus einer schmelzflüssig aufgetragenen
Chromnickel-Legierung, und einer sich auf der
Korrosionsschutz-Haftschicht ebenfalls schmelzflüssig ';The task was solved in accordance with the innovation that
The corrosion protection consists of a corrosion protection adhesive layer consisting of a molten chrome-nickel alloy and a
Corrosion protection adhesive layer also molten ';
aufgetragenen homogenen verdichteten, glatten Deckschicht gleichen Materials zusammensetzt, wobei die ']applied homogeneous, compacted, smooth top layer of the same material, whereby the ']
Korrosionsschutz-Haftschicht und die Deckschicht ;Corrosion protection adhesive layer and the top layer;
durchgehend die Innenseite des Behältergrundkörpers, .throughout the inside of the container body, .
auch im Bereich des Abschirmdeckels und des Schutz- ,'also in the area of the shielding cover and the protective ,'
deckeis, bedecken. ;coverice, cover. ;
Vorzugsweise ist die Deckschicht unter Schutzgas aufgetragen .Preferably, the top coat is applied under protective gas.
Anhand der schema tischen Abbildung soll die Neuerung
beispielhaft näher erläutert werden. | The schematic illustration shows the innovation
will be explained in more detail using examples. |
Auf der Innenseite des Behältergrundkörpers (1) befindet sich eine Korrosionsschutz-Haftschicht (4). Sie besteht aus einer Chrom-Nickel Legierung, die bei-On the inside of the container body (1) there is a corrosion protection adhesive layer (4). It consists of a chrome-nickel alloy, which
! *t tllttl »I I % ! *t tllttl »I I %
t I I ti &igr; &Igr;&Igr;·&Igr;t I I ti &igr;&Igr;&Igr;·&Igr;
1 > )ll &igr;» «&igr; t f &igr; 1 > )ll &igr;» «&igr; tf &igr;
> * »ti &igr; · · &agr;> * »ti &igr; · · &agr;
»pielsweise durch thermisches Spritzen schmelzflüssig aufgetragen ist. Der Auftrag erfolgt aus Haftungsgründen bevorzugt in Anwesenheit von Sauerstoff. Die Dicke der Korrosionsschutz-Haftschicht ( 4 ) kann z.B. 0,1 - 0,4 mm betragen. »For example, it is applied in a molten form by thermal spraying. For reasons of adhesion, the coating is preferably applied in the presence of oxygen. The thickness of the corrosion protection adhesive layer (4) can be 0.1 - 0.4 mm, for example.
Auf die Korrosions-Haftschicht (4) ist ebenfalls s cnrneizf lüs siy in einei &uacgr; Ci ei" xfi &iacgr;&Ggr;&igr;&kgr;&iacgr;&Iacgr;&iacgr;'&THgr;&Ggr;&THgr;&Ggr;&igr; Lägen eine Deckschicht (5) aus dem gleichen Material aufgebracht, beispielsweise wiederum durch thermisches Spritzen. Besonders günstig ist es, wenn das thermische Spritzen hierbei unter Schutzgas erfolgt, um Oxydeinschlüsse zu vermeiden und um eine homogene Deckschicht zu erhalten. Die gewünschte Dicke der Deckschicht einschließlich eines gewissen Übermaßes wird entsprechend den Erfordernissen der einzelnen Behälterbereiche (Deckelbereich, Dichtungsbereich, Boden- und Umfangsbereich) eingestellt. Die Korrosionsschutz-Haftschicht (4) und die Deckschicht (5) bedecken durchgehend die Innenseite des Behältergrundkörpers (1), auch im Bereich des Abschirmdeckels (2) und des Schutzdeckels (3).The corrosion adhesion layer (4) is also coated with the anti-corrosive liquid in a Ci ei" xfi Î&Ggr;&igr;&kgr;&iacgr;&Iacgr;&iacgr;'&THgr;&Ggr;&THgr;&Ggr;&igr; A cover layer (5) made of the same material is applied, for example again by thermal spraying. It is particularly advantageous if the thermal spraying is carried out under protective gas in order to avoid oxide inclusions and to obtain a homogeneous cover layer. The desired thickness of the cover layer, including a certain excess, is set according to the requirements of the individual container areas (lid area, sealing area, base and peripheral area). The corrosion protection adhesive layer (4) and the cover layer (5) continuously cover the inside of the container base body (1), including in the area of the shielding cover (2) and the protective cover (3).
Nach dem Auftragen der Deckschicht (5) wird deren Oberfläche durch mechanisches Verdichten nachbehandelt. Die gemeinsame Enddicke der Korrosionsschutz-Haftschicht (4) plus Deckschicht (5) wird erreicht durch Reduktion der vorgegebenen Übermaßdicke. Es resultieren im Normalfall Enddicken von 0,5 - 1,2 mm.After the top layer (5) has been applied, its surface is treated by mechanical compaction. The combined final thickness of the corrosion protection bonding layer (4) plus the top layer (5) is achieved by reducing the specified oversize thickness. This normally results in final thicknesses of 0.5 - 1.2 mm.
Das Verdichten kann z.B. durch Kugelstrahlen mittels Stahlkugeln oder durch Hämmern mit pneumatisch angetriebenen, nageiförmigen Werkzeugen erfolgen. Im An-Compaction can be achieved, for example, by shot blasting with steel balls or by hammering with pneumatically driven, nail-shaped tools.
till t >till t >
Schluß an das mechanische Verdichten kann fallweise eine Oberflächenendbearbeitung durchgeführt werden. Durch das mechanische Verdichten werden Spannungen abgebaut, bzw. Zugspannungen in Druckspannungen umgewandelt (Verbesserung der Schichteigenschaften). Vorher eventuell vorhandene Porosität wird verringert, bzw. beseitigt. Insgesamt erfolgt eine entscheidende Verbesserung der KorrosionsrBsistenz. After mechanical compaction, surface finishing can be carried out in some cases. Mechanical compaction reduces stresses or converts tensile stresses into compressive stresses (improving the layer properties). Any porosity that may have existed beforehand is reduced or eliminated. Overall , corrosion resistance is significantly improved.
Auf die innere Oberfläche eines Graphit-Gußeisenbehälters mit den Innenmaßen Länge = 2980 mm, Durchmesser 720/960/1240 mm und einer Ausgangswanddicke von ca. 360 mm wurde zunächst eine Korrosionsschutz-Haft schicht aus der Legierung NiCr 80/20 durch thermisches Spritzen automatisch aufgetragen (Dicke 0,3 mm). Anschließend wurde dieselbe Legierung auf die gleiche Meise, jedoch unter Argonatmosphäre, als Deckschicht in 2 bis 7 Lagen, je nach Position der Srhicht, auf der Behälterinnenwand, aufgebracht.A corrosion protection bonding layer made of the alloy NiCr 80/20 was first applied automatically by thermal spraying (thickness 0.3 mm) to the inner surface of a graphite cast iron container with the internal dimensions length = 2980 mm, diameter 720/960/1240 mm and an initial wall thickness of approx. 360 mm. The same alloy was then applied in the same way, but under an argon atmosphere, as a top layer in 2 to 7 layers, depending on the position of the layer, on the inner wall of the container.
Die Deckschichtdicke betrug, je nach den Erfordernissen der einzelnen Behälterbereiche, einschließlich der Berücksichtigung eines mittleren Obermaßes von ca. 0,2 mm, zwisc'-^n 0,7 und 1,5 mm.The thickness of the covering layer was between 0.7 and 1.5 mm, depending on the requirements of the individual container areas, including taking into account an average upper dimension of approx. 0.2 mm.
Durch das nachfolgende Hämmerverdichten wurde das vorgegebene Obermaß der Schichtdicke reduziert, d.h. die vorherige aufgetragene Schicht um 20 - 30 Z in der Dicke vermindert.By subsequent hammer compaction, the specified maximum layer thickness was reduced, ie the previously applied layer was reduced in thickness by 20 - 30 Z.
Während die Schicht vor dem Hämmerverdichten eine sandpapierähnliche porige Oberfläche aufwies, betrug die Oberflächenrauhigkext nach dem Verdichtungsvorgang lediglich ca. 5 u Ra. Die Korrosionsschicht war homogen, zeigte kaum Poren oder Einschlüsse und wies keine Bindefehler im Bereich des Obergangs zum Behältergrundkörper auf. Die Haftfestigkeit betrug ca. 30 N/mm und die Härte ca, 250 (HV 0,1). Nach 11-tägiger Auslagerung in verdünnter Borsäure war kein Korrosionsangriff feststellbar.While the layer had a sandpaper-like porous surface before hammer compaction, the surface roughness after compaction was only about 5 u Ra. The corrosion layer was homogeneous, showed hardly any pores or inclusions and had no bonding defects in the area of the transition to the container base. The adhesive strength was about 30 N/mm and the hardness about 250 (HV 0.1). After 11 days of storage in diluted boric acid, no corrosion attack was detectable.
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