EP0111231A1 - Transport- und/oder Lagerbehälter für wärmeproduzierende radioaktive Stoffe - Google Patents

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EP0111231A1
EP0111231A1 EP83111851A EP83111851A EP0111231A1 EP 0111231 A1 EP0111231 A1 EP 0111231A1 EP 83111851 A EP83111851 A EP 83111851A EP 83111851 A EP83111851 A EP 83111851A EP 0111231 A1 EP0111231 A1 EP 0111231A1
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EP
European Patent Office
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jacket
base body
corrosion
container
radioactive materials
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EP83111851A
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EP0111231B1 (de
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Werner Dipl.-Ing. Botzem
Heinrich Dipl.-Ing. Quillmann
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Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Nukem GmbH
Original Assignee
Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Nukem GmbH
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/005Containers for solid radioactive wastes, e.g. for ultimate disposal
    • G21F5/008Containers for fuel elements

Definitions

  • the present invention relates to a transport and / or storage container for heat-producing radioactive materials, consisting of a base body and a gas-tight jacket made of corrosion-resistant material which surrounds this base body at a distance on all sides.
  • radioactive materials e.g. spent fuel elements from nuclear power plants or waste from plants for the reprocessing of spent fuel elements
  • containers are used in which the radioactive materials are safely enclosed, from which the heat generated can be safely removed at any time and which are critically safe.
  • Thick-walled containers are usually used, some of which are lined with stainless steel on the inside. Should they Containers are stored underground, e.g. in disused mines, the container walls must be able to absorb the mechanical forces and be corrosion-resistant.
  • a heat-resistant, inexpensive material is used for the base body, which does not have to be corrosion-resistant, since it does not come into contact with corrosive media.
  • the tank is dimensioned so that it can withstand the rock pressure. It does not have to be tight so that the bottom and the lid can be inserted or screwed in.
  • the materials for the base body are e.g. suitable heat-resistant fine grain steels in question.
  • suitable heat-resistant fine grain steels in question.
  • concrete containers can also be used as the base body.
  • Corrosion-resistant materials are used for the outer layer or the outer jacket of the containers.
  • high-alloy steels such as Hastelloy, or zirconium or titanium-based steels.
  • the thickness of these plates is chosen so that it resists the expected corrosion for the duration of storage, and since the "base body is not gas-tight, to withstand the internal pressure. This internal pressure builds up after the loading of the container due to heating by the heat-producing radioactive inventory.
  • the maximum internal pressure that builds up is decisive for the design of the thickness of the outer jacket, i.e. Because of the internal pressure, the corrosion protection jacket must be dimensioned considerably thicker than would be necessary in and of itself for reasons of corrosion protection and tightness. This applies in particular to flat floors and lids, which have to be disproportionately thicker than the cylindrical shells of other usual transport and storage containers given the dimensions to be considered.
  • the invention was therefore based on the object to provide a transport and / or storage container for heat-producing radioactive materials, consisting of a base body and a gas-tight jacket which surrounds this base body at a distance on all sides and is made of corrosion-resistant material, in which the thickness of the gas-tight jacket only increases Corrosion resistance is designed, is easy to manufacture and test.
  • the anchors are screwed into the base body on the one hand and welded to the jacket on the other hand. It is convenient if anchor and jacket are made of the same material.
  • the innovation is described in more detail by way of example with the aid of schematic illustrations I to IV.
  • a shielding container (6) contains a transport and / or storage container, consisting of a base body (1) with a base (2) and cover (3) made of an inexpensive metallic material.
  • the storage container contains radioactive material (7), for example irradiated fuel elements from nuclear reactors or radioactive waste from reprocessing plants.
  • Base body (1), bottom (2) and cover (3) are surrounded by a gas-tight jacket (4) made of corrosion-resistant metallic material.
  • the jacket (4) lies relatively tight on the storage container. Therefore, the gap (8) located between the jacket (4) and the base body (1) or base (2) and cover (3) is very small. It can be filled with helium or another gas to test the tightness of weld seams in the jacket (4) and in the lid or bottom area.
  • the jacket (4) is connected to the base body (1) including the cover and base area via anchors (5).
  • the number and distribution of the anchors (5) is adapted to the respective design needs.
  • the anchors (5) are advantageously made of the same material as the jacket (4) and fix the jacket (4), the thickness of which is dimensioned in a material-saving manner only with regard to the possibly expected maximum corrosion attack, against bulging when the internal pressure increases due to the heat producing radioactive inventory arises.
  • conical anchors (9) - Fig. II - can be used or bolt-shaped anchors (10) - Fig. III - which ver with one or more shoulders are seen.
  • such anchors (9, 10) penetrate the base body (1).
  • the anchors are screwed into the base body (1) as screw anchors (11) - FIG. IV - since in this way the base body (1) does not have to be drilled through.
  • the same is the case if the anchors (5) are inserted into the base body from the outside in the manner of an expansion dowel or a bayonet holder.
  • the corrosion-resistant jacket (4) is fastened to the anchors (5) embedded in the base body (1), for example by soldering or riveting. It has been found that welding the armature (5) to the jacket (4) is particularly favorable.
  • the outside of the anchor can either be flush with the outer surface of the jacket or set back. If necessary, it is also possible to screw the anchor (5) and the jacket (4) together.
  • the anchor (5) can also be composed of several materials if this results in fastening advantages in the base body.

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Abstract

Es wird ein Transport- und/oder Lagerbehälter für Wärme produzierende radioaktive Stoffe beschrieben, der aus einem Grundkörper und einem Mantel aus korrosionsbeständigen Material besteht. Gegen das Aufbeulen des Mantels durch den Druckaufbau im Behälter wird dieser über Anker mit dem Grundkörper verbunden.

Description

  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Transport-und/oder Lagerbehälter für Warme produzierende radioaktive Stoffe, bestehend aus einem Grundkörper und einem diesen Grundkörper in einem Abstand allseitig umschließenden gasdichten Mantel aus korrosionsfestem Material.
  • Für den Transport und die Lagerung Wärme produzierender radioaktive Stoffe, wie z.B. abgebrannte Brennelemente aus Kernkraftwerken oder Abfälle aus Anlagen zur Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennelemente, werden Behälter verwendet, in denen die radioaktiven Stoffe sicher eingeschlossen sind, aus denen die erzeugte Wärme jederzeit sicher abgeführt werden kann und die kritisch sicher sind.
  • Üblicherweise werden dickwandige Behälter benutzt, die zum Teil innen mit Edelstahl ausgekleidet sind. Sollen die Behälter unter Tage, z.B. in stillgelegten Bergwerken, gelagert werden, müssen die Behälterwandungen die gebirgsmechanischen Kräfte aufnehmen können und korrosionsfest sein.
  • Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit werden in solchen Fällen mehrschichtige Behälter verwendet. Für den Grundkörper wird ein wärmebeständiger, preiswerter Werkstoff verwendet, der nicht korrosionsbeständig sein muß, da er nicht mit korrosiven Medien in Berührung kommt. Der Behälter wird so dimensioniert, daß er dem Gebirgsdruck standhält. Er muß nicht dicht sein, so daß der Boden und der Deckel eingesetzt oder eingeschraubt sein kann.
  • Als Werkstoffe für den Grundkörper kommen z.B. geeignete wärmebeständige Feinkornstähle in Frage. Neben metallischen Materialien können aber auch Betonbehälter als Grundkörper zum Einsatz kommen.
  • Für die Außenschicht bzw. den Außenmantel der Behälter werden korrosionsbeständige Werkstoffe verwendet. In Frage kommen in Salzbergwerken, in denen das Auftreten quinärer Laugen zumindest theoretisch in Betracht gezogen werden muß, hochlegierte Stähle, wie z.B. Hastelloy, oder Stähle auf Zirkon- oder Titanbasis.
  • Die Dicke dieser Bleche wird dabei so gewählt, daß sie der zu erwartenden Korrosion für die Dauer der Lagerung widersteht und, da der"Grundkörper nicht gasdicht ist, dem Innendruck standhält. Dieser Innendruck baut sich nach der Beladung des Behälters infolge Aufheizung durch das Wärme produzierende radioaktive Inventar auf.
  • Der sich maximal aufbauende Innendruck ist für die Auslegung der Dicke des Außenmantels bestimmend, d.h. wegen des Innendruckes muß der Korrosionsschutzmantel erheblich dicker dimensioniert werden, als es an und für sich aus Gründen des Korrosionsschutzes und der Dichtheit allein notwendig wäre. Dies gilt insbesondere für ebene Böden und Deckel, die bei den in Betracht zu ziehenden Abmessungen noch überproportional dicker sein müssen als die zylindrischen Mäntel sonst üblicher Transport- und Lagerbehälter.
  • Da das Material für den Korrosionsschutzmantel außerordentlich teuer ist sind derartige Ausführungen sehr aufwendig. Darüberhinaus ist es fertigungstechnisch schwierig, die Bleche des Korrosionsschutzmantels so mit den dickeren Boden- und Deckelblechen zu verbinden, daß Stabilität und Dichtheit sichergestellt sind.
  • Der Erfindunglag daher die Aufgabe zugrunde, einen Transport- und/oder Lagerbehälter für Wärme produzierende radioaktive Stoffe zu schaffen, bestehend aus einem Grundkörper und einem diesen Grundkörper in einem Abstand allseitig umschließenden gasdichten Mantel aus korrosionsfestem Material, bei dem die Dicke des gasdichten Mantels nur auf Korrosionsfestigkeit ausgelegt ist, einfach herstellbar und prüfbar ist.
  • Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Mantel über Anker mit dem Grundkörper verbunden ist.
  • In besonders vorteilhaften Ausgestaltungen sind die Anker einerseits in den Grundkörper eingeschraubt und andererseits mit dem Mantel verschweißt. Es ist dabei günstig, wenn Anker und Mantel aus gleichem Material bestehen. Anhand der schematischen Abbildungen I bis IV ist die Neuerung beispielhaft näher beschrieben.
  • In einem Abschirmbehälter (6) befindet sich ein Transport-und/oder Lagerbehälter, bestehend aus einem Grundkörper (1) mit Boden (2) und Deckel (3) aus einem preiswerten metallischen Werkstoff. Der Lagerbehälter enthält radioaktives Material (7), beispielsweise bestrahlte Brennelemente aus Kernreaktoren oder radioaktive Abfälle aus Wiederaufarbeitungsanlagen. Grundkörper (1), Boden (2) und Deckel (3) sind von einem gasdichten Mantel (4) aus korrosionsfestem metallischen Material umgeben. Der Mantel (4) liegt verhältnismäßig dicht auf dem Lagerbehälter an. Daher ist der zwischen dem Mantel (4) und dem Grundkörper (1) bzw. Boden (2) und Deckel (3) befindliche Spalt (8) sehr klein. Er kann mit Helium oder einem anderen Gas zur Prüfung der Dichtheit von Schweißnähten im Mantel (4) und im Deckel-oder Bodenbereich gefüllt sein. Der Mantel (4) ist mit dem Grundkörper (1) einschließlich Deckel- und Bodenbereich über Anker (5) verbunden. Die Anzahl und Verteilung der Anker (5) ist den jeweiligen Auslegungsbedürfnissen angepaßt. Die Anker (5) sind vorteilhafterweise aus dem gleichen Material wie der Mantel (4) gefertigt und fixieren den Mantel (4), dessen Dicke materialsparend lediglich hinsichtlich dem möglicherweise erwartenden maximalen Korrosionsangriff dimensioniert ist, gegen Aufbeulen bei sich erhöhendem Innendruck, der durch das Wärme produzierende radioaktive Inventar entsteht. Es können hierbei konische Anker (9) - Abb. II - verwendet werden oder aber bolzenförmige Anker (10) - Abb. III -, die mit einem oder mehreren Absätzen versehen sind. Derartige Anker (9, 10) durchdringen aber den Grundkörper (1). Daher ist es besonders günstig, wenn die Anker als Schraubanker (11) - Abb. IV - in den Grundkörper (1) eingeschraubt werden, da auf diese Weise der Grundkörper (1) nicht durchbohrt werden muß. Gleiches ist der Fall, wenn die Anker (5) in der Art eines Spreizdübels oder einer Bajonetthalterung von außen in den Grundkörper eingelassen werden. An den so in den Grundkörper (1) eingelassenen Ankern (5) wird der korrosionsfeste Mantel (4) befestigt, z.B. durch Löten oder Nieten. Es hat sich herausgestellt, daß das Verschweißen des Ankers (5) mit dem Mantel (4) besonders günstig ist.
  • Je nach den Erfordernissen kann die Ankeraußenseite mit der äußeren Manteloberfläche entweder bündig abschließen oder aber zurückgesetzt sein. Gegebenenfalls ist es auch möglich, Anker (5) und Mantel (4) miteinander zu verschrauben._Der Anker (5) kann auch aus mehreren Materialien zusammengesetzt sein, falls sich dadurch Befestigungsvorteile im Grundkörper ergeben.
  • Mit der vorliegenden Erfindungist es überraschend möglich, die Dicke des Korrosionsmantels material- und kostensparend auch unter dem Aspekt eines sich aufbauenden Innendruckes auf die tatsächlichen Erfordernisse hin zu minimieren. Die Montage der Anker und des Mantels auf den Ankern ist einfach, metallische Verbindungsprobleme .bestehen bei geeigneter Wahl der Metallkombinationen nicht. Zudem sind alle Schweißnähte oder andere Verbindungsarten einwandfrei prüfbar.

Claims (4)

1. Transport- und/oder Lagerbehälter für Wärme produzierende radioaktive Stoffe, bestehend aus einem Grundkörper und einem diesen Grundkörper in einem Abstand allseitig umschließenden gasdichten Mantel aus korrosionsfestem Material, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (4) über Anker (5) mit dem Grundkörper (1) verbunden ist.
2. Transport- und/oder Lagerbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker (5) in den Grundkörper (1) eingeschraubt sind.
3. Transport- und/oder Lagerbehälter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker (5) mit dem Mantel (4) verschweißt sind.
4. Transport- und/oder Lagerbehälter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Anker (5) und Mantel (4) aus dem gleichen Material bestehen.
EP83111851A 1982-12-03 1983-11-26 Transport- und/oder Lagerbehälter für wärmeproduzierende radioaktive Stoffe Expired EP0111231B1 (de)

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JPS59150393A (ja) 1984-08-28
ES293235U (es) 1986-07-01
BR8306562A (pt) 1984-07-31
DE3370397D1 (en) 1987-04-23
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CA1220568A (en) 1987-04-14
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