EP0084840B1 - Verfahren zum Verschliessen von radioaktive Stoffe aufnehmenden Behältern - Google Patents

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EP0084840B1
EP0084840B1 EP83100375A EP83100375A EP0084840B1 EP 0084840 B1 EP0084840 B1 EP 0084840B1 EP 83100375 A EP83100375 A EP 83100375A EP 83100375 A EP83100375 A EP 83100375A EP 0084840 B1 EP0084840 B1 EP 0084840B1
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EP
European Patent Office
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container body
sealing cover
solder
basic container
radioactive materials
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EP83100375A
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EP0084840A1 (de
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Jürgen Dipl.-Ing. Wemheuer
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Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Nukem GmbH
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Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Nukem GmbH
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    • G—PHYSICS
    • 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 method for tightly closing a ceramic container for long-term storage of spent nuclear reactor fuel elements or other radioactive substances with a container body open on one side and a closure lid.
  • ceramic containers are also proposed for long-term storage or direct disposal of spent nuclear fuel. These ceramic containers have both the required stability and the chemical resistance over the long period required.
  • Such a container is known from FR-A-2 375 696.
  • the container body and the closure lid of this container which is made of ceramic material, are sealed under high pressure in the hot cell after loading with nuclear reactor fuel elements by sintering. Practicing hot cell processes that require high pressures is not desirable in the hot cells of nuclear technology.
  • the container body is provided with metal anchors before loading with the nuclear reactor fuel elements, which serve to clamp or screw on the closure cap after loading. This sealing of such containers is not as tight as the sintering together of the container body and the closure lid.
  • the invention has for its object to provide a method for sealing a ceramic container for long-term storage of spent nuclear fuel, which is characterized by a good and tight connection between the cap and container body.
  • the object is achieved in that the closure lid and the container body are connected with a metallic solder.
  • the method according to the invention creates a good connection between the container body and the closure lid. Because of the method according to the invention, a simple handling technique is possible when closing the containers in a hot cell.
  • solder molded parts are placed between the joint surfaces in a suitable form.
  • the suitable heating device heats up until the metallic solder spreads in the area of the joining surfaces, binding forces acting between the soldering partners.
  • This proposed method is particularly suitable for placing the metallic solder in the hot cell only after loading with the nuclear fuels.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized by the features listed in claim 3.
  • the joining surfaces are pre-coated outside of the hot cell with the metallic solder. During the process of sealing in the hot cell, only a brief melting of the solder is necessary. The base material of the container body and the sealing lid can no longer be heated to the soldering temperature. This relatively simple melting of the solder coating can be achieved by simple inductive heating.
  • the invention also relates to a container for long-term storage of spent nuclear reactor fuel elements according to claim 4.
  • the ceramic container shown in the drawing has a container body 1, which is cylindrical and is open on one side. Furthermore, the container has a closure lid 2. Sealing lid 2 and container base body 1 lie one on top of the other, including an annular shaped part 3 made of metallic solder. The joining surfaces of the closure cover 2 and the container base body 1 are of stepped design. The metallic solder molded part 3 is deformed in accordance with these steps.
  • the container is loaded with spent nuclear fuel in a shielded room, a so-called “hot cell”, using a remote control.
  • the annular solder molded part 3 is placed on the joining surfaces of the container body 1.
  • the sealing lid 2 which is shaped accordingly with its joining surface, is placed on the container base body 1 and thus on the annular solder molded part 3.
  • a suitable heating device heats the solder molded part 3 as well as the container base body 1 and the sealing cover 2 in the area of the joining surfaces until the solder melts and the joining surfaces are wetted. Binding forces are effective between the soldering partners.
  • the main body of the container and the cap consisted of A1 2 0 3 .
  • TiPd solder was used as the metallic solder because titanium has a high affinity for oxygen.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum dichten Verschließen eines keramischen Behälters zur Langzeitlagerung von abgebrannten Kernreaktorbrennelementen oder anderen radioaktiven Stoffen mit einem einseitig offenen Behältergrundkörper und einem Verschlußdeckel.
  • Für die Langzeitlagerung bzw. direkte Endlagerung abgebrannter Kernbrennstoffe werden neben metallischen Behältern auch keramische Behälter vorgeschlagen. Diese keramischen Behälter weisen sowohl die erforderliche Standfestigkeit als auch die chemische Beständigkeit über den erforderlichen langen Zeitraum auf.
  • Ein derartiger Behälter ist aus der FR-A-2 375 696 bekannt. Behältergrundkörper und Verschlußdeckel dieses aus keramischem Werkstoff bestehenden Behälters werden unter hohem Druck in der Heißen Zelle nach dem Beladen mit Kernreaktorbrennelementen durch Sintern dicht verbunden. Das Ausüben von Verfahren in der Heißen Zelle, die hohe Drücke erfordern, ist in den heißen Zellen der Kerntechnik nicht erwünscht.
  • Nach einem nicht veröffentlichten technischen Vorschlag wird der Behältergrundkörper vor dem Beladen mit den Kernreaktorbrennelementen mit Metallankern versehen, die nach dem Beladen zum Festklammern bzw. Aufschrauben des Verschlußdeckels dienen. Dieses Verschließen solcher Behälter ist nicht so dicht wie das Zusammensintern von Behältergrundkörper und Verschlußdeckel.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum dichten Verschließen eines keramischen Behälters zur Langzeitlagerung von abgebrannten Kernbrennstoff zu schaffen, das sich durch eine gute und dichte Verbindung zwischen Verschlußdeckel und Behältergrundkörper auszeichnet.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verschlußdeckel und der Behältergrundkörper mit einem metallischen Lot verbunden werden.
  • Es hat sich gezeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine gute Verbindung zwischen Behältergrundkörper und Verschlußdeckel geschaffen wird. Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine einfache Handhabungstechnik bei dem Verschließen der Behälter in einer Heißen Zelle möglich.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 2 genannten Merkmale aufgezeigt. Die Lotformteile werden in jeweils geeigneter Form zwischen die Fügeflächen gelegt. Durch die geeignete Heizvorrichtung wird soweit aufgeheizt, bis sich im Bereich der Fügeflächen das metallische Lot ausbreitet, wobei zwischen den Lötpartnern Bindekräfte wirksam werden. Dieses vorgeschlagene Verfahren ist besonders dafür geeignet, das metallische Lot erst in der Heißen Zelle nach dem Beladen mit den Kernbrennstoffen aufzulegen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird durch die im Anspruch 3 aufgeführten Merkmale gekennzeichnet. Die Fügeflächen werden bereits außerhalb der Heißen Zelle mit dem metallischen Lot vorbeschichtet. Während des Vorganges des Verschließens in der Heißen Zelle ist nur ein kurzzeitiges Aufschmelzen des Lotes notwendig. Der Grundwerkstoff von Behältergrundkörper und Verschlußdeckel bracht nicht mehr auf Löttemperatur aufgeheizt zu werden. Dieses relativ einfache Aufschmelzen der Lötbeschichtung läßt sich durch eine einfache induktive Erwärmung erreichen. Die Erfindung betrifft auch einen Behälter zur Langzeitlagerung von abgebrannten Kernreaktorbrennelementen gemäß Anspruch 4.
  • Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
  • Der in der Zeichnung dargestellte keramische Behälter weist einen Behältergrundkörper 1 auf, der zylindrisch ausgebildet und einseitig offen ist. Weiter weist der Behälter einen Verschlußdeckel 2 auf. Verschlußdeckel 2 und Behältergrundkörper 1 liegen unter Einschluß eines ringförmigen Formteiles 3 aus metallischem Lot aufeinander. Die Fügeflächen von dem Verschlußdeckel 2 und dem Behältergrundkörper 1 sind stufenförmig ausgebildet. Das metallische Lotformteil 3 ist diesen Stufen entsprechend verformt.
  • Die Beladung des Behälters mit abgebrannten Kernbrennstoffen wird in einem abgeschirmten Raum, einer sogenannten « Heißen Zelle », mittels Fernbedienung vorgenommen. Wenn der Behältergrundkörper 1 mit den abgebrannten Kernbrennstoffen beladen ist, wird das ringförmige Lotformteil 3 auf die Fügeflächen des Behältergrundkörpers 1 aufgelegt. Anschließend wird der mit seiner Fügefläche entsprechend geformte Verschlußdeckel 2 auf den Behältergrundkörper 1 und damit auf das ringförmige Lotformteil 3 aufgesetzt.
  • Durch eine geeignete Heizvorrichtung werden das Lotformteil 3 sowie der Behältergrundkörper 1 und der Verschlußdeckel 2 im Bereich der Fügeflächen soweit aufgeheizt, bis das Lot schmilzt und die Fügeflächen benetzt. Zwischen den Lötpartnern werden Bindekräfte wirksam.
  • Der Behältergrundkörper und der Verschlußdeckel bestanden aus A1203. Als metallisches Lot wurde TiPd-Lot verwendet, weil Titan eine hohe Affinität zu Sauerstoff hat.

Claims (4)

1. Verfahren zum dichten Verschließen eines keramischen Behälters zur Langzeitlagerung von abgebrannten Kernreaktorbrennelementen oder anderen radioaktiven Stoffen mit einem einseitig offenen Behältergrundkörper und einem Verschlußdeckel, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußdeckel und der Behältergrundkörper mit einem metallischen Lot verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Fügeflächen von Verschlußdeckel und Behältergrundkörper ein oder mehrere Lotformteile gelegt werden, daß durch eine geeignete Heizvorrichtung Lotformkörper, Behältergrundkörper und Verschlußdeckel im Bereich der Fügeflächen soweit aufgeheizt werden, bis das Lot die Fügeflächen benetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fügeflächen von Behältergrundkörper und Verschlußdeckel mit dem metallischen Lot vorbeschichtet werden, daß nach dem Beladen des Behältergrundkörpers mit den radioaktiven Stoffen der Verschlußdeckel auf den Behältergrundkörper gesetzt wird und daß ein kurzzeitiges Aufschmelzen der Lotbeschichtungen vorgenommen wird.
4. Behälter zur Langzeitlagerung von abgebrannten Kernreaktorbrennetementen oder anderen radioaktiven Stoffen, der aus einem einseitig offenen Behältergrundkörper und einem Verschlußdeckel besteht, wobei Behältergrundkörper und Verschlußdeckel aus einem keramischen Werkstoff bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Behältergrundkörper (1) und der Verschlußdeckel (2) durch eine metallische Lotschicht (3) miteinander verbunden sind.
EP83100375A 1982-01-22 1983-01-18 Verfahren zum Verschliessen von radioaktive Stoffe aufnehmenden Behältern Expired EP0084840B1 (de)

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