EP0044024A1 - Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe - Google Patents

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EP0044024A1
EP0044024A1 EP81105280A EP81105280A EP0044024A1 EP 0044024 A1 EP0044024 A1 EP 0044024A1 EP 81105280 A EP81105280 A EP 81105280A EP 81105280 A EP81105280 A EP 81105280A EP 0044024 A1 EP0044024 A1 EP 0044024A1
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EP
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webs
cooling fins
container body
transport
height
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EP81105280A
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Werner Dipl.-Ing. Botzem
Ortwin Dipl.-Ing. Knappe
Reiner Dipl.-Ing. Laug
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Transnuklear GmbH
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/06—Details of, or accessories to, the containers
    • G21F5/10—Heat-removal systems, e.g. using circulating fluid or cooling fins

Definitions

  • the present invention relates to a transport and / or storage container for radioactive substances, in particular for irradiated fuel elements from nuclear reactors, consisting essentially of a container body with a shielding function for gamma radiation, neutron shielding and cooling fins on the surface of the container body for heat dissipation to the environment .
  • Transport / storage containers for radioactive materials must also withstand severe accidents in accordance with traffic regulations, whereby the accidents when testing the model include are simulated by falling from a height of 9 m onto an unyielding surface. After such a load, the container must remain tight and there must be no significant weakening.
  • cooling fins When falling on the surface provided with cooling fins, it must be accepted that the cooling fins in the area of the point of impact will be damaged. In previously known containers with welded or cast-on cooling fins, there is the disadvantage that the cooling fins may break off a crack propagation into the container body representing the tight enclosure of the radioactive substance takes place.
  • the object was achieved in that webs are attached to the surface of the container body transversely to the direction of extension of the cooling fins.
  • a transport and storage container consisting of a container body (1) and other parts and equipment known per se, has cooling fins (2) on its surface.
  • Crosspieces (3) are attached transversely to the direction of extension of the cooling fins (2), which are in the axial direction of extension of the cooling fins run around, but run axially with all-round cooling fins. Casting the cooling fins (2) and webs (3) onto the container body (1) has proven to be particularly advantageous.
  • the transverse webs (3) have the result that the inevitable breakage of the cooling fins (2) does not occur on impact at the fin base (6), where there is a risk of crack expansion in the container body (1), but at a certain distance from the fin base.
  • the safe distance of the crack from the container body (1) is guaranteed by the selection of the appropriate web heights and the corresponding web spacing. As theoretical calculations and experiments have shown, it is particularly advantageous to dimension the webs (3) such that the web height is a maximum of 2/3 of the height of the cooling fins (2) and the web spacing is a maximum of 10 times the web height.
  • a particularly advantageous embodiment consists in providing notches (4) in the cooling fins (2) in the region of the webs (3), which ensure the targeted formation of cracks even more reliably without penetration into the container body (1) by the formation of cracks on the webs (3) the predetermined distance from each other is limited.
  • the maximum depth of the notches (4) is reached at the upper limit (5) of the webs (3). Shallow depths of the notches (4) are dependent on Aus Laying and material also very effective.
  • the notches can be molded on or, if necessary, worked in later.
  • a cast container for irradiated fuel assemblies from pressurized water reactors with cast-on surrounding webs, spacing from each other approx. 440 mm, web height approx. 70 mm, has cooling fins which are arranged on the surface of the container body in the axial direction.
  • the cooling fins have a height of approx. 240 mm.

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Abstract

Es wird ein Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe insbesondere für bestrahlte Brennelemente, beschrieben, der im wesentlichen aus einem Behälterkörper mit Abschirmfunktion für Gammastrahlung, einer Neutronenabschirmung und Kühlrippen an der Oberfläche des Behälterkörpers besteht. Um bei Beschädigungen der Kühlrippen eine Rißfortflanzung in den Behälterkörper heinein zu vermeiden, werden auf der Oberfläche des Behälterkörpers quer zur Erstreckungsrichtung der Kühlrippen Stege angebracht und vorzugsweise die Kühlrippen im Bereich dieser Stege mit Kerben versehen.

Description

  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe, insbesondere für bestrahlte Brennelemente aus Kernreaktoren, im wesentlichen bestehend aus einem Behälterkörper mit Abschirmfunktion für Gamma- Strahlung, einer Neutronenabschirmung und Kühlrippen an der Oberfläche des Behälterkörpers zur Wärmeabfuhr an die Umgebung.
  • Transport-/Lagerbehälter für radioaktive Stoffe müssen entsprechend den Verkehrsvorschriften auch schweren Unfällen standhalten, wobei die Unfälle bei der Prüfung des Baumusters u.a. simuliert werden durch den Absturz aus 9 m Höhe auf eine unnachgiebige Oberfläche. Nach einer solchen Belastung muß der Behälter dicht bleiben, und es darf keine nennenswerte Schwächung erfolgen.
  • Beim Absturz auf die mit Kühlrippen versehene Oberfläche muß in Kauf genommen werden, daß Kühlrippen im Bereich des Aufprallpunktes beschädigt werden. Bei bisher bekannten Behältern mit angeschweißten oder angegossenen Kühlrippen besteht dabei nachteilig die Gefahr, daß durch das Abbrechen von Kühlrippen eine Rißfortpflanzung in den die dichte Umschließung des radioaktiven Stoffes darstellende Behälterkörper hinein erfolgt.
  • Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe, insbesondere für bestrahlte Brennelemente aus Kernreaktoren,zu schaffen, im wesentlichen bestehend aus einem Behälterkörper mit Abschirmfunktion für Gamma-Strahlung, einer Neutronenabschirmung und Kühlrippen an der Oberfläche des Behälterkörpers, der bei Beschädigung bzw. Abbrechen von Kühlrippen eine Rißfortpflanzung in den Behälterkörper hinein vermeidet.
  • Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der Oberfläche des Behälterkörpers quer zur Erstreckungsrichtung der Kühlrippen Stege angebracht sind.
  • Anhand der Abbildungen I bis IV wird nachstehend der erfindungsgemäße Behälter schematisch und in beispielhafter Ausführung näher erläutert.
  • Ein Transport- und Lagerbehälter, bestehend aus einem Behälterkörper (1) und anderen an sich bekannten Teilen und Ausstattungen, besitzt an seiner Oberfläche Kühlrippen (2). Quer zur Erstreckungsrichtung der Kühlrippen (2) sind Stege (3) angebracht, die bei axialer Erstreckungsrichtung der Kühlrippen rundumlaufen, bei rundum-laufenden Kühlrippen jedoch axial verlaufen. Als besonders günstig hat.sich das gemeinsame Angießen der Kühlrippen (2) und Stege (3) an den Behälterkörper (1) erwiesen.
  • Die Querstege (3) haben zur Folge, daß der unvermeidbare Bruch der Kühlrippen (2) beim Aufprall nicht am Rippenfuß (6) erfolgt, wo die Gefahr der Rißausdehnung in den Behälterkörper (1) gegeben ist, sondern in einem bestimmten Abstand vom Rippenfuß. Der sichere Abstand des Risses vom Behälterkörper (1) wird gewährleistet durch die Wahl entsprechender Steghöhen und entsprechendem Stegabstand. Wie theoretische Berechnungen sowie Experimente gezeigt haben, ist es besonders vorteilhaft, die Stege (3) so zu dimensionieren, daß die Steghöhe maximal 2/3 der Höhe der Kühlrippen (2) und der Stegabstand maximal das 10-fache der Steghöhe beträgt.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausbildung besteht darin, in den Kühlrippen (2) im Bereich der Stege (3) Kerben (4) vorzusehen, die die gezielte Rißausbildung ohne Eindringen in den Behälterkörper (1) noch zuverlässiger gewährleisten, indem die Rißbildung auf den durch die Stege (3) zueinander vorgegebenen Abstand limitiert wird. Die maximale Tiefe der Kerben (4) ist an der oberen Begrenzung (5) der Stege (3) erreicht. Geringere Tiefen der Kerben (4) sind in Abhängigkeit von Auslegung und Material ebenfalls sehr wirksam. Die Kerben können angeformt oder fallweise auch nachträglich eingearbeitet werden.
    • Beispiel
  • Ein Gußbehälter für bestrahlte Brennelemente aus Druckwasserreaktoren mit angegossenen umlaufenden Stegen, Stegabstand voneinander ca. 440 mm, Steghöhe ca. 70 mm, besitzt Kühlrippen, die in axialer Richtung an der Behälterkörperoberfläche angeordnet sind. Die Kühlrippen weisen eine Höhe von ca. 240 mm auf. Im Bereich der querlaufenden Stege befinden sich in den Kühlrippen Kerben mit einer Kerbentiefe von ca. 95 mm. Mit diesen Auslegungsdaten werden Risse im Behälterkörper durch Kühlrippenbeschädigungen sicher vermieden.
  • Es ist auch günstig, wenn der von den Stegen (3) und den unteren Teilen der Kühlrippen (2) gebildete Raum (7) mit Neutronenabschirmungsmaterial gefüllt ist.

Claims (6)

1. Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe, insbesondere für bestrahlte Brennelemente aus Kernreaktoren, im wesentlichen bestehend aus einem Behälterkörper mit Abschirmfunktion für Gamma-Strahlung, einer Neutronenabschirmung und Kühlrippen an der Oberfläche des Behälterkörpers, dadurch ge przeichnet, daß auf der Oberfläche des Behälterkörpers (1) quer zur Erstreckungsrichtung der Kühlrippen (2) Stege (3) angebracht sind.
2. Transport- und/oder Lagerbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Stege (3) maximal 2/3 der Höhe der Kühlrippen (2) beträgt.
3. Transport- und/oder Lagerbehälter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (2) im Bereich der querlaufenden Stege (3) Kerben (4) aufweisen, wobei die maximale Tiefe der Kerben (4) die obere Begrenzung (5) der Stege (3) bildet.
4. Transport- und/oder Lagerbehälter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (3) in einem Abstand zueinander angeordnet sind, der maximal das 10-fache der Steghöhe beträgt.
5. Transport- und/oder Lagerbehälter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Stegen (3) und den Kühlrippen (2) gebildete Raum (7) mit Neutronenabschirmungsmaterial gefüllt ist.
6. Transport- und/oder Lagerbehälter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (2) und Stege (3) gemeinsam an den Behälterkörper (1) angegossen sind.
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