EP0049439A1 - Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe - Google Patents

Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe Download PDF

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EP0049439A1 EP81107656A EP81107656A EP0049439A1 EP 0049439 A1 EP0049439 A1 EP 0049439A1 EP 81107656 A EP81107656 A EP 81107656A EP 81107656 A EP81107656 A EP 81107656A EP 0049439 A1 EP0049439 A1 EP 0049439A1
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Hartmut Dipl.-Phys. Kroll
Walter Dipl.-Ing. Anspach
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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
    • G21F5/12—Closures for containers; Sealing arrangements

Definitions

  • the invention relates to a transport and / or storage container for radioactive materials, in particular for irradiated fuel elements from nuclear reactors, consisting essentially of a container body with a shielding function, a shielding and a protective cover, a gap-shaped test space being located between the shielding cover and the protective cover.
  • Containers for the transport and storage of radioactive substances are known in large numbers. They generally consist of a container body with a shielding function for ⁇ and ⁇ radiation, which is provided with cooling fins and is closed with a lid system.
  • the cover system consists of a shielding cover with a shielding function against radiation and a protective cover. There is usually a gap-shaped test room between the two.
  • Irradiated or burned fuel elements as well as radioactive waste must be stored temporarily until they are reprocessed or disposed of. They are generally stored in water basins Water as a cooling medium. Intermediate storage with air cooling, especially by means of natural draft, has been proposed for some time. (DE-OS 29 06 629, DE-OS 29 13 540, DE-OS 27 11 405). To do this, the spent fuel elements must be enclosed in so-called storage containers. The disadvantage of such bearings, however, is that the cooling air flow with radioactive contaminants resulting from leakages in the stored goods container . , ie coming out of the containers, can be loaded.
  • the present invention was therefore based on the object of providing a transport and / or storage container for radioactive substances, in particular for irradiated fuel elements from nuclear reactors, essentially consisting of a container body with a shielding function, a shielding and a protective cover, with the shielding cover and a protective cover there is a slit-shaped test room in which the escape of radioactive gases can be registered at an early stage.
  • the object was achieved in that one or more ⁇ -measuring probes are installed in the protective cover. It has proven to be particularly advantageous to use a proportional counter as the ⁇ measuring probe.
  • the proportional counter is preferably installed in a cavity in the protective cover, which is closed off with a ⁇ -radiation-permeable layer to form the gap-shaped test space between the shielding cover and the protective cover.
  • a transport and / or storage container (1) provided with cooling fins (5) and containing radioactive material is closed with a shielding cover (2) and a protective cover (3).
  • the shielding cover (2) is sealed against the container body (6) by sealing elements (4).
  • a gap-shaped test chamber (7) is located between the shielding cover (2) and the protective cover (3).
  • a measuring probe (8) for measuring radioactive ⁇ -radiation is installed in the protective cover (3), the supply lines (9) of which are led tightly out of the protective cover (3).
  • the ⁇ -emitters e.g. B. Krypton-85 and iodine-129, detected by the measuring probe (8).
  • All suitable detectors for ⁇ -radiation can be used as measuring probes, for example special semiconductor detectors and special scintillation detectors.
  • a proportional counter is installed as the f-probe, since it is insensitive to radiation and its probe surface can be made as large as desired. This ensures that on the one hand even the smallest radioactive leaks in the test room (7) are detected reliably and immediately and on the other hand that a certain residual ⁇ radiation above the shielding cover (2) does not interfere.
  • the proportional counter (11) is installed in a cavity (12) in the protective cover (3), which is closed off from the gap-shaped test space (7) with a layer (13) that is permeable to ⁇ rays.
  • the ⁇ -radiation-permeable layer (13) can be applied tightly as a film, for example as a thin metal film or as a metallized plastic film, or else can have remained when the cavity (12) was made from the material of the protective cover (3).
  • counting wires (14) are fastened to insulating bodies (15), which are insulated by means of lines (16) through the protective cover (3) with a voltage supply device or
  • Preamplifiers and evaluation devices are connected.
  • the protective cover (3) contains inlets and outlets (21) for supplying the sample gas, the sample gas being used occasionally in the flow or under pressure.
  • the ⁇ -radiation-permeable layer (13) can also be used simultaneously as a pressure membrane for additional pressure measurements.
  • a membrane (17) with associated devices (18) and measuring lines (19) for pressure measurements is additionally installed in the protective cover (3).
  • the functional check of the proportional counter (11) and registration or monitoring is carried out by a central monitoring point.
  • a radioactive .alpha.-radiator (20) as a calibration standard in the cavity (12).
  • Pu-238 or radium preparations are suitable as calibration standards.

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Abstract

Es wird ein Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe beschrieben, insbesondere für bestrahlte Brennelemente aus Kernreaktoren, bei dem ein Entweichen radioaktiver Gase schon im Anfangsstadium registrierbar ist. Der Behälter (1) besteht im wesentlichen aus einem Behälterkörper (6) mit Abschirmwirkung, einem Abschirm- (2) und einem Schutzdeckel (3), wobei sich zwischen Abschirmdeckel und Schutzdeckel ein spaltförmiger Prüfraum (7) befindet. Die Registrierung der entweichenden radioaktiven Gase erfolgt über eine oder mehrere ß-Meßsonden (8), die im Schutzdeckel (3) eingebaut sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe, insbesondere für bestrahlte Brennelemente aus Kernreaktoren, im wesentlichen bestehend aus einem Behälterkörper mit Abschirmfunktion, einem Abschirm- und einem Schutzdeckel, wobei sich zwischen Abschirmdeckel und Schutzdeckel ein spaltförmiger Prüfraum befindet.
  • Behälter zum Transport und zur Lagerung von radioaktiven Stoffen sind in großer Zahl bekannt. Sie bestehen im allgemeinen aus einem Behälterkörper mit Abschirmfunktion für γ - und η-Strahlung, der mit Kühlrippen versehen und mit einem Deckelsystem verschlossen ist. Das Deckelsystem setzt sich aus einem Abschirmdeckel mit Abschirmfunktion gegen Strahlung und einem Schutzdeckel zusammen. Zwischen beiden befindet sich normalerweise ein spaltförmiger Prüfraum.
  • Bestrahlte bzw. abgebrannte Brennelemente sowie radioaktiver Abfall müssen bis zur Wiederaufarbeitung oder bis zur Endbeseitigung zwischengelagert werden. Die Lagerung erfolgt im allgemeinen in Wasserbecken mit Wasser als Kühlmedium. Seit einiger Zeit wird jedoch die Zwischenlagerung mit Luftkühlung, vor allem mittels Naturzug, vorgeschlagen. (DE-OS 29 06 629, DE-OS 29 13 540, DE-OS 27 11 405).Dazu müssen die abgebrannten Brennelemente in sogenannten Lagerbehältern eingeschlossen sein. Der Nachteil derartiger Lager ist jedoch, daß der Kühlluftstrom mit radioaktiven Verunreinigungen, die aus Leckagen des Lagergutcontainments., also aus den Behältern herrühren, beladen sein kann. Diese Aktivität, herrührend vor allen von den gasförmigen radioaktiven Isotopen Krypton-85 und Jod-129, die aus dem Behälterinnern durch das Deckelsystem gegebenenfalls entweichen können, wird mit der den Behälter umströmenden Kühlluft verdünnt und gelangt in die Umgebung. Emissionsüberwachung und -bilanzierung sind sehr erschwert. Teilweise wird die mit Radioaktivität beladene Kühlluft über Filteranlagen geführt, die wegen der großen Kühlluftdurchsätze aufwendig gestaltet sein müssen und in ihrer Wirkungsweise in diesen Ausmaßen nicht problemlos sind. Es sind auch Behälter bekannt (BE-PS 881 604) bei denen Leckagen über das Dichtungssystem zwischen Behälterkörper und Deckel durch die Messung von Druckveränderungen festgestellt werden können.
  • Eine Aktivitätsanzeige ist jedoch dabei nicht möglich. Auch läßt das Messen der zu erwartenden Druckveränderungen kaum das Feinregistrieren eines beginnenden meist sehr kleinen Lecks im Dichtungssystem zu.
  • Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe, insbesondere für bestrahlte Brennelemente aus Kernreaktoren, zu schaffen, im wesentlichen bestehend aus einem Behälterkörper mit Abschirmfunktion, einem Abschirm- und einem Schutzdeckel, wobei sich zwischen Abschirmdeckel und Schutzdeckel ein spaltförmiger Prüfraum befindet, bei dem ein Entweichen radioaktiver Gase schon im Anfangsstadium registrierbar ist.
  • Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Schutzdeckel ein oder mehrere β-Meßsonden eingebaut sind. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, daß als β-Meßsonde einen Proportionalzähler zu verwenden.
  • Vorzugsweise wird der Proportionalzähler in einen Hohlraum im Schutzdeckel eingebaut, der zum spaltförmigen Prüfraum zwischen Abschirmdeckel und Schutzdeckel mit einer β - strahlendurchlässigen Schicht abgeschlossen ist.
  • Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß der trotz Abschirmdeckel am Schutzdeckel noch vorhandene Strahlenpegel an h - und γ-Strahlen eine Registrierung der in den Prüfraum entweichenden radioaktiven Gase erlaubt, wenn man in den Schutzdeckel eine r -Meßsonde einbaut, deren Abdeckung gegenüber dem Prüfraum so gewählt wird, daß sie noch β-strahlendurchlässig ist. Dadurch ist es möglich, auch kleinste Mengen an Krypton-85 und Jod-129 zu registrieren und jede Leckage schon bei Ihrem Entstehen festzustellen.
  • Anhand der schematischen Abbildungen I und II ist die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielhaft näher erläutert.
  • Ein mit Kühlrippen (5) versehener Transport- und/oder Lagerbehälter (1), in dem sich radioaktives Material befindet, ist mit einem Abschirmdeckel (2) und einem Schutzdeckel (3) verschlossen. Der Abschirmdeckel (2) ist gegen den Behälterkörper (6) durch Dichtungselemente (4) abgedichtet. Zwischen dem Abschirmdeckel (2) und dem Schutzdeckel (3) befindet sich ein spaltförmiger Prüfraum (7). Im Schutzdeckel (3) ist eine-Meßsonde (8) zur Messung von radioaktiver β-Strahlung eingebaut, deren Versorgungsleitungen (9) dicht aus dem Schutzdeckel (3) herausgeführt sind. Im Fall einer Leckage von radioaktiven gasförmigen Isotopen aus dem Behälterinneren (10) durch die Dichtungselemente (4) werden die in den Prüfraum (7) gelangenden β-Strahler, z. B. Krypton-85 und auch Jod-129, durch die Meßsonde (8) detektiert. Als Meßsonden können alle geeigneten Detektoren für β-Strahlung verwendet werden, beispielsweise spezielle Halbleiterdetektoren und spezielle Szintillationsdetektoren.
  • Besonders günstig ist es jedoch, daß als f -Meßsonde ein Proportionalzähler eingebaut ist, da er für Strahlung unempfindlich ist und seine Meßsondenfläche beliebig groß gestaltet werden kann. Dadurch ist sichergestellt, daß einerseits auch kleinste radioaktive Leckagen im Prüfraum (7) zuverlässig und umgehend detektiert werden und andererseits auch eine gewisse γ-Reststrahlung über dem Abschirmdeckel (2) nicht stört.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Proportionalzähler (11) in einem Hohlraum (12) im Schutzdeckel (3) eingebaut ist, der zum spaltförmigen Prüfraum (7) mit einer β-strahlendurchlässigen Schicht (13) abgeschlossen ist. Die β-strahlendurchlässige Schicht (13) kann als Folie, beispielsweise als dünne Metallfolie oder als metallisierte Kunststoff-Folie, dicht aufgebracht sein, oder aber beim Ausarbeiten des Hohlraumes (12) aus dem Material des Schutzdeckels (3) stehengeblieben sein. Im Hohlraum (12) sind an Isolierkörpern (15) Zähldrähte (14) befestigt, die mittels Leitungen (16) durch den Schutzdeckel (3) isoliert mit einer Spannungsversorgungseinrichtung bzw.
  • Vorverstärker und Auswertungseinrichtungen verbunden sind.
  • Der Schutzdeckel (3) enthält Zu- und Abführungen (21) zur Meßgasversorgung, wobei fallweise das Meßgas im Durchfluß oder unter Druck stehend verwendet wird.
  • Gegebenenfalls kann die β -strahlendurchlässige Schicht (13) auch gleichzeitig als Druckmembran für zusätzliche Druckmessungen mit verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn im Schutzdeckel (3) zusätzlich eine Membran (17) mit zugehörigen Einrichtungen (18) und Meßleitungen (19) für Druckmessungen eingebaut ist.
  • Die Funktionskontrolle des Proportionalzählers (11) und Registrierung bzw. Überwachung erfolgt von einer zentralen Überwachungsstelle. Besonders günstig ist es jedoch, wenn sich im Hohlraum (12) ein radioaktiver α -Strahler (20) als Eichstandard befindet. Beispielsweise eignen sich als Eichstandards Pu-238 oder auch Radium-Präparate.

Claims (5)

1. Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe, insbesondere für bestrahlte Brennelemente aus Kernreaktoren, im wesentlichen bestehend aus einem Behälterkörper mit Abschirmfunktion, einem Abschirm- und einem Schutzdeckel, wobei sich zwischen Abschirmdeckel und Schutzdeckel ein spaltförmiger Prüfraum befindet, dadurch gekennzeichnet, daß im Schutzdeckel (3) eine oder mehrere β-Meßsonden (8) eingebaut sind.
2. Transport- und/oder Lagerbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als β-Meßsonde (8) ein Proportionalzähler eingebaut ist.
3. Transport- und/oder Lagerbehälter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Proportionalzähler (11) in einem Hohlraum (12) im Schutzdeckel (3) eingebaut ist, der zum spaltförmigen Prüfraum (7) zwischen Abschirmdeckel (2) und Schutzdeckel (3) mit einer β-strahlendurchlässigen Schicht (13) abgeschlossen ist.
4. Transport- und/oder Lagerbehälter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Schutzdeckel (3) zusätzlich eine Membran (17) für Druckmessungen eingebaut ist.
5. Transport- und/oder Lagerbehälter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Hohlraum (12) ein α-Strahler (20) als Eichstandard sich befindet.
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