EP0250902A2 - Double-container system for the transport and disposal of radioactive materials - Google Patents

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EP0250902A2
EP0250902A2 EP87107997A EP87107997A EP0250902A2 EP 0250902 A2 EP0250902 A2 EP 0250902A2 EP 87107997 A EP87107997 A EP 87107997A EP 87107997 A EP87107997 A EP 87107997A EP 0250902 A2 EP0250902 A2 EP 0250902A2
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EP
European Patent Office
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polyethylene
rings
container
shielding
container system
Prior art date
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Withdrawn
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EP87107997A
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EP0250902A3 (en
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Franz-Wolfgang Popp
Bernd Pontani
Erich Ernst
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Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Original Assignee
Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • G21F1/00—Shielding characterised by the composition of the materials
    • G21F1/02—Selection of uniform shielding materials
    • G21F1/10—Organic substances; Dispersions in organic carriers
    • G—PHYSICS
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    • 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
    • G21F5/005—Containers for solid radioactive wastes, e.g. for ultimate disposal

Definitions

  • the invention relates to a double container system according to the preamble of claim 1.
  • neutron shielding layer made of a hydrogen-containing material, preferably polyethylene, for additional shielding of the neutron radiation emerging from the radioactive nuclear fuel around the storage container. Because of the poor thermal conductivity of such neutron shielding materials, it is known to arrange thermally conductive webs in this layer, which thermally conductively connect the container surface to the outside atmosphere.
  • a shielding container is known from DE-OS 2831646, which has a neutron shielding layer made of granular polyethylene and whose heat conducting webs are connected to an outer surface of a relatively thin-walled steel jacket for better dissipation of the decay heat to the outside world.
  • This thin steel jacket only serves to dissipate the heat of decay to the outside world.
  • the shielding container In double-container systems in which the two containers arranged one inside the other have to meet different requirements, the shielding container usually has a wall thickness of approximately 200 mm in order to ensure the necessary shielding against radioactive radiation.
  • this thick-walled outer Shielding containers provide mechanical protection for the internal container during transport and shock loads.
  • the inner storage container holds the radioactive substances in a gas-tight manner and is therefore provided with a double-lid system, the outer secondary lid of which is welded gas-tight to the container body.
  • the object of the invention is to create a neutron moderator structure for a double container system of the type described at the outset, which nevertheless allows good heat dissipation with good shielding over its entire lateral surface.
  • the moderator structure according to the invention is interrupted to produce the thermal bridges in its outer surface only by the horizontal webs of the H-profile rings.
  • the arrangement of the lateral legs perpendicular to the web fix the polyethylene rings and at the same time ensure good heat conduction over their sufficiently large areas which are in metallic contact with the inner surface of the shielding container or the outer surface of the inner storage container.
  • the thickness and spacing of the horizontal webs can be selected according to the heat to be dissipated.
  • the invention makes it possible to carry out the moderator structure in a technically simple manner, since the polyethylene rings can be stacked on top of one another in a simple manner while being fixed by the H-profile rings. This stacking creates a cylindrical bond.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized by the features mentioned in claim 2. This configuration ensures that the individual segments are covered at room temperature.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized by the features of claim 3.
  • a good installation possibility of these rings is achieved by the joints of the H-profile rings. These rings can be inserted under a prestress, so that the outer limbs of the profiled ring lie closely against the inner surface of the shielding container.
  • the polyethylene rings are made of ultra-high-molecular low-pressure polyethylene. It has surprisingly been found that this ultra-high molecular weight, low-pressure polyethylene is particularly suitable for shielding a double-container package. This is attributed to the fact that this low-pressure polyethylene has no plasticizers and solvents and thus suffers minimal outgassing. In addition, there is no melting of the low-pressure polyethylene in the temperature ranges used. In addition, the low-pressure polyethylene remains rubber-elastic up to 250 degrees Celsius.
  • the neutron moderator structure is spring-loaded on its upper side. This spring load acting in the longitudinal direction enables length compensation of the moderator structure due to the heat development.
  • the features of claim 7 advantageously ensure that the neutron moderator structure is kept free of shock loads.
  • the inner storage container will remove impact loads via the guides on the shielding container.
  • the double container package shown has a shielding container 11 made of GGG 40, the loading opening 13 of which is closed by a screwed-in shielding cover 15.
  • a storage container 17 made of steel is used, which has an insert grille 19 in its cavity for receiving individual, densely arranged fuel rods 21 of a disassembled nuclear reactor fuel element.
  • the scrap parts 25 of the disassembled nuclear reactor fuel elements are introduced while being filled with a setting compound, such as synthetic resin.
  • the storage space of the storage container 17 is closed by a screwed-on primary cover 27, including sealing rings 29 and 31.
  • a secondary cover 33 which is flush with the upper outer edge of the storage container 17 is inserted in the loading opening of the storage container 17 and is welded to the container body.
  • the shielding cover 15 of the shielding container 11 has an inner cylindrical recess 35, into which the upper end of the storage container 17 protrudes.
  • the lower part of the storage container 17 is guided by an inner extension 37 of the shielding container 11.
  • the inner diameter of the shielding container 11 opens over this inner shoulder 37 and thus results in an annular gap 39 in which a neutron moderator structure 41 is arranged.
  • This neutron moderator 41 consists of individual superimposed polyethylene rings 43.
  • an H-shaped aluminum ring 45 (FIG. 2) is arranged between two polyethylene rings 43 one above the other. This stack-like arrangement creates a cylindrical composite of the moderator structure 41.
  • the horizontal web 47 of each individual profile ring 45 breaks through the neutron moderator layer 41 only on a small area.
  • the vertical legs 49 lie adjacent to the inner surface of the shielding container 11 or to the outer surface of the storage container 17.
  • the polyethylene rings 43 each consist of individual composite segments 51, the joints 53 of which are at an acute angle ⁇ to the center line (FIG. 3).
  • the H-profile rings 45 made of aluminum are each interrupted by a parting line 55, so that there is the possibility of introducing the H-profile rings 45 into the double container container with a prestress. A close fit of the outer legs 49 of the profile rings 45 on the inner surface of the shielding container 11 was achieved.
  • the double container is assembled in the following way:
  • the moderator structure 41 is inserted into the open shielding container 11 by introducing the individual layers of polyethylene rings 43 and intermediate H-profile rings 45 brought in.
  • the length of the cylindrical moderator structure 41 extends into the lid area or into the bottom area of the storage container 17 which is subsequently introduced. Sufficient shielding is thus ensured over the height of the storage container 17.
  • the storage container 17 is loaded with the radioactive substances in a hot cell.
  • the primary cover 27 is inserted and screwed onto the projecting wall of the storage container 17.
  • the primary cover 33 can then be welded.
  • the storage container 17 is then introduced into the shielding container 11.
  • the shielding cover 15 is screwed into the opening of the shielding container 11.
  • the storage container 17 is now fixed. Any shock loads during transport are absorbed by the guide 35 in the shielding cover 15 or the guide 37 in the bottom region of the shielding container.
  • the neutron moderator 41 is kept free of shock loads.
  • the parting lines 53 of the polyethylene rings 43 are arranged by their bevel ⁇ such that the individual segments 51 already overlap at room temperature. At the highest expected operating temperature, the parting lines 53 are closed.
  • FIG. 5 shows a compression spring arrangement 57 which is supported between the surface of the moderator structure 41 and the shielding cover 15 of the shielding container 11.
  • On the horizontal web 47 of the uppermost H-profile-shaped aluminum ring 45 is a flat one Ring 59 put on.
  • this ring 59 twelve leaf spring segments 61 are fastened with a rivet 63.
  • Each leaf spring segment 61 has two upwardly bent spring legs 65 and 67, the free ends of which bear against the shielding cover 15.
  • the moderator structure 41 When the double container bundle is heated, the moderator structure 41 can expand upwards in its longitudinal direction.
  • the spring travel serves as heat compensation and fixation of the moderator structure 41 even at room temperature. It makes sense to select the spring force according to the moderator weight.

Abstract

Ein Doppelbehältersystem zum Transport und zur Lagerung von radioaktiven Abfällen besteht aus einem inneren Lagerbehälter aus Stahl für den gasdichten Einschluß des zu lagernden radioaktiven Materials und einem äußeren Abschirmbehälter, der die erforderliche Abschirmung und mechanische Sicherheit bei Handhabung und Transport sicherstellt. Im Ringspalt zwischen äußerem Abschirmbehälter und innerem Lagerbehälter ist eine Neutronenmoderatorschicht aus wasserstoffhaltigem Material, vorzugsweise Polyäthylen, vorhanden. Um eine gute Abschirmung bei gleichzeitig sehr guter Wärmeleitung von innen nach außen zu erreichen, besteht die Moderatorschicht (41) aus einzelnen übereinandergestapelten Ringen (43) aus Polyäthylen. Zwischen zwei Polyäthylenringen (43) ist jeweils ein H-Profilring (45) aus einem wärmeleitenden metallischen Werkstoff angeordnet. Die Schenkel (49) des H-Profilringes (45) umfassen die Seiten der beiden Polyäthylenringe (43) zur Fixierung.A double container system for the transport and storage of radioactive waste consists of an inner storage container made of steel for the gas-tight containment of the radioactive material to be stored and an outer shielding container, which ensures the necessary shielding and mechanical safety during handling and transport. A neutron moderator layer made of a hydrogen-containing material, preferably polyethylene, is present in the annular gap between the outer shielding container and the inner storage container. In order to achieve good shielding with very good heat conduction from the inside to the outside, the moderator layer (41) consists of individual, stacked rings (43) made of polyethylene. An H-profile ring (45) made of a heat-conducting metallic material is arranged between two polyethylene rings (43). The legs (49) of the H-profile ring (45) encompass the sides of the two polyethylene rings (43) for fixation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Doppelbehältersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a double container system according to the preamble of claim 1.

Zur ausreichenden Abschirmung der Gamma- und Neutronen­strahlung bei radioaktive Stoffe enthaltenden Behältern sind bestimmte Maßnahmen zu treffen. Üblich ist, zur zusätzlichen Abschirmung der aus dem radioaktiven Kern­brennstoff austretenden Neutronenstrahlung um den La­gerbehälter eine Neutronenabschirmungsschicht aus einem wasserstoffhaltigen Material, vorzugsweise Polyäthylen, vorzusehen. Wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit solcher neutronenabschirmenden Materialen ist es be­kannt, wärmeleitfähige Stege in dieser Schicht anzuord­nen, die die Behälteroberfläche mit der Außenatmosphäre wärmeleitend verbinden.Certain measures must be taken to adequately shield the gamma and neutron radiation from containers containing radioactive substances. It is customary to provide a neutron shielding layer made of a hydrogen-containing material, preferably polyethylene, for additional shielding of the neutron radiation emerging from the radioactive nuclear fuel around the storage container. Because of the poor thermal conductivity of such neutron shielding materials, it is known to arrange thermally conductive webs in this layer, which thermally conductively connect the container surface to the outside atmosphere.

Aus der DE-OS 2831646 ist ein Abschirmbehälter bekannt, der eine Neutronenabschirmungsschicht aus granulatför­migen Polyäthylen aufweist und dessen Wärmeleitstege mit einer äußeren Oberfläche eines relativ dünnwandigen Stahlmantels zur besseren Abführung der Zerfallswärme an die Außenwelt verbunden sind. Dieser dünne Stahlman­tel dient lediglich der guten Abführung der Zerfalls­wärme an die Außenwelt.A shielding container is known from DE-OS 2831646, which has a neutron shielding layer made of granular polyethylene and whose heat conducting webs are connected to an outer surface of a relatively thin-walled steel jacket for better dissipation of the decay heat to the outside world. This thin steel jacket only serves to dissipate the heat of decay to the outside world.

Bei Doppelbehältersystemen, in denen die beiden inein­ander angeordneten Behälter unterschiedliche Anforde­rungen erfüllen müssen, hat der Abschirmbehälter üb­licherweise eine Wanddicke von etwa 200 mm, um die not­wendige Abschirmung gegen radioaktive Strahlung zu sichern. Außerdem soll dieser dickwandige äußere Abschirmbehälter einen mechanischen Schutz des innen­liegenden Behälters bei dem Transport und bei Stoßbe­lastungen ergeben. Der innere Lagerbehälter nimmt die radioaktiven Stoffe gasdicht auf und ist dafür mit einem Doppeldeckelsystem versehen, dessen äußerer Se­kundärdeckel mit dem Behälterkörper gasdicht verschweißt ist.In double-container systems in which the two containers arranged one inside the other have to meet different requirements, the shielding container usually has a wall thickness of approximately 200 mm in order to ensure the necessary shielding against radioactive radiation. In addition, this thick-walled outer Shielding containers provide mechanical protection for the internal container during transport and shock loads. The inner storage container holds the radioactive substances in a gas-tight manner and is therefore provided with a double-lid system, the outer secondary lid of which is welded gas-tight to the container body.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Dop­pelbehältersystem der eingangs beschriebenen Art einen Neutronenmoderatoraufbau zu schaffen, der bei einer gu­ten Abschirmung über seine gesamte Mantelfläche dennoch eine gute Wärmeableitung ermöglicht.The object of the invention is to create a neutron moderator structure for a double container system of the type described at the outset, which nevertheless allows good heat dissipation with good shielding over its entire lateral surface.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzei­chen des Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.The object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of claim 1.

Der erfindungsgemäße Moderatoraufbau wird zur Herstel­lung der Wärmeleitbrücken in seiner Mantelfläche nur durch die waagerechten Stege der H-Profilringe unter­brochen. Die Anordnung der seitlichen, senkrecht zu dem Steg stehenden Schenkel fixieren die Polyäthylenringe und gewährleisten gleichzeitig über ihre ausreichend großen Flächen, die im metallischen Kontakt mit der Innenfläche des Abschirmbehälters bzw. der Außenfläche des inneren Lagerbehälters stehen, eine gut Wärmelei­tung. Dicke und Abstand der waagerechten Stege können entsprechend der abzuführenden Wärme gewählt werden.The moderator structure according to the invention is interrupted to produce the thermal bridges in its outer surface only by the horizontal webs of the H-profile rings. The arrangement of the lateral legs perpendicular to the web fix the polyethylene rings and at the same time ensure good heat conduction over their sufficiently large areas which are in metallic contact with the inner surface of the shielding container or the outer surface of the inner storage container. The thickness and spacing of the horizontal webs can be selected according to the heat to be dissipated.

Durch die Erfindung wird es möglich, den Moderatorauf­bau in technisch einfacher Weise durchzuführen, da die Polyäthylenringe unter Fixierung durch die H-Profil­ringe in einfacher Weise übereinandergestapelt werden können. Es entsteht durch diese Aufeinanderstapelung ein zylindrischer Verbund.The invention makes it possible to carry out the moderator structure in a technically simple manner, since the polyethylene rings can be stacked on top of one another in a simple manner while being fixed by the H-profile rings. This stacking creates a cylindrical bond.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird durch die im Anspruch 2 genannten Merkmale gekennzeich­net. Durch diese Ausgestaltung wird sichergestellt, daß eine Überdeckung der einzelnen Segmente bereits bei Raumtemperatur gewährleistet ist.An advantageous embodiment of the invention is characterized by the features mentioned in claim 2. This configuration ensures that the individual segments are covered at room temperature.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 3 gekennzeichnet. Durch die Trennfugen der H-Profilringe wird eine gute Einbaumöglichkeit dieser Ringe erreicht. Unter einer Vorspannung können diese Ringe eingebracht werden, so daß ein enges Anliegen der Außenschenkel der Profilring­ge an der Innenfläche des Abschirmbehälters erreicht wird.A further advantageous embodiment of the invention is characterized by the features of claim 3. A good installation possibility of these rings is achieved by the joints of the H-profile rings. These rings can be inserted under a prestress, so that the outer limbs of the profiled ring lie closely against the inner surface of the shielding container.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind gemäß Anspruch 4 die Polyäthylenringe aus ultra­hochmolekularem Niederdruckpolyäthylen. Es hat sich überraschend gezeigt, daß dieses ultrahochmolekulare Niederdruckpolyäthylen besonders für die Abschirmung eines Doppelbehältergebindes geeignet ist. Dieses wird darauf zurückgeführt, daß dieses Niederdruckpolyäthylen keine Weichmacher und Lösungsmittel aufweist und somit eine minimale Ausgasung erleidet. Bei den eingesetzten Temperaturbereichen tritt darüber hinaus kein Schmelzen des Niederdruckpolyäthylens ein. Zudem bleibt das Nie­derdruckpolyäthylen bis 250 Grad Celsius gummielas­tisch.In a further advantageous embodiment of the invention, the polyethylene rings are made of ultra-high-molecular low-pressure polyethylene. It has surprisingly been found that this ultra-high molecular weight, low-pressure polyethylene is particularly suitable for shielding a double-container package. This is attributed to the fact that this low-pressure polyethylene has no plasticizers and solvents and thus suffers minimal outgassing. In addition, there is no melting of the low-pressure polyethylene in the temperature ranges used. In addition, the low-pressure polyethylene remains rubber-elastic up to 250 degrees Celsius.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist gemäß dem Anspruch 5 der Neutronenmoderatoraufbau auf seiner Oberseite federbelastet. Durch diese in Längsrichtung wirkende Federbelastung ist eine Längen­kompensation des Moderatoraufbaus aufgrund der Wärme­entwicklung möglich.In a further advantageous embodiment of the invention, the neutron moderator structure is spring-loaded on its upper side. This spring load acting in the longitudinal direction enables length compensation of the moderator structure due to the heat development.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Druckfederanordnung für den Moderatoraufbau ist in den Merkmalen des An­spruchs 6 gekennzeichnet.An advantageous embodiment of the compression spring arrangement for the moderator structure is characterized in the features of claim 6.

Durch die Merkmale des Anspruchs 7 wird in vorteilhaf­ter Weise erreicht, daß der Neutronenmoderatoraufbau von Stoßbelastungen freigehalten wird. Stoßbelastungen wird der innere Lagerbehälter über die Führungen auf den Abschirmbehälter abtragen.The features of claim 7 advantageously ensure that the neutron moderator structure is kept free of shock loads. The inner storage container will remove impact loads via the guides on the shielding container.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach­stehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

  • Fig. 1 ein Doppelbehältergebinde mit einem Außen- und einem Innenbehälter sowie einer zwischen den beiden Behältern liegenden Moderatorschicht,
  • Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt des Aufbaus des Moderators,
  • Fig. 3 eine Draufsicht eines in Segmente unterteilten Polyäthylenringes,
  • Fig. 4 eine Draufsicht eines H-förmigen Aluminiumpro­filringes.
  • Fig. 5 eine den Moderatoraufbau belastende Druckfeder­anordnung,
  • Fig. 6 eine Teildraufsicht von Fig. 5.
Two embodiments of the invention are described below with reference to the drawing. It shows
  • 1 is a double container with an outer and an inner container and a moderator layer between the two containers,
  • 2 an enlarged view of a section of the structure of the moderator,
  • 3 is a plan view of a segmented polyethylene ring,
  • Fig. 4 is a plan view of an H-shaped aluminum profile ring.
  • 5 shows a compression spring arrangement loading the moderator structure,
  • 6 is a partial top view of FIG. 5.

Das gezeigte Doppelbehältergebinde weist einen Ab­schirmbehälter 11 aus GGG 40 auf, dessen Beladeöffnung 13 durch einen eingeschraubten Abschirmdeckel 15 ge­schlossen ist. In dem kreisförmigen Innenraum des Ab­schirmbehälters 11 ist ein Lagerbehälter 17 aus Stahl eingesetzt, der in seinem Hohlraum ein Einsatzgitter 19 zur Aufnahme von einzelnen, dicht angeordneten Brenn­stäben 21 eines zerlegten Kernreaktorbrennelementes aufweist. Im freien Mittelraum 23 des Einsatzgitters 19 sind die Schrotteile 25 der zerlegten Kernreaktorbrenn­elemente unter Verfüllung mit einer abbindenden Masse, wie beispielsweise Kunstharz, eingebracht.The double container package shown has a shielding container 11 made of GGG 40, the loading opening 13 of which is closed by a screwed-in shielding cover 15. In the circular interior of the shielding container 11, a storage container 17 made of steel is used, which has an insert grille 19 in its cavity for receiving individual, densely arranged fuel rods 21 of a disassembled nuclear reactor fuel element. In the free middle space 23 of the insert grid 19, the scrap parts 25 of the disassembled nuclear reactor fuel elements are introduced while being filled with a setting compound, such as synthetic resin.

Der Lagerraum des Lagerbehälters 17 ist durch einen aufgeschraubten Primärdeckel 27 unter Einschluß von Dichtungsringen 29 und 31 verschlossen. Über dem Pri­märdeckel 27 ist in der Beladeöffnung des Lagerbehäl­ters 17 ein bündig mit der oberen Außenkante des Lager­behälters 17 abschließender Sekundärdeckel 33 einge­setzt und mit dem Behälterkörper verschweißt.The storage space of the storage container 17 is closed by a screwed-on primary cover 27, including sealing rings 29 and 31. Above the primary cover 27, a secondary cover 33 which is flush with the upper outer edge of the storage container 17 is inserted in the loading opening of the storage container 17 and is welded to the container body.

Der Abschirmdeckel 15 des Abschirmbehälters 11 weist eine innere zylindrische Ausnehmung 35 auf, in die das obere Ende des Lagerbehälters 17 passend hineinragt. Der untere Teil des Lagerbehälters 17 wird von einem inneren Ansatz 37 des Abschirmbehälters 11 geführt. Über diesem inneren Ansatz 37 springt der Innendurch­messer des Abschirmbehälters 11 auf und ergibt so einen Ringspalt 39, in dem ein Neutronenmoderatoraufbau 41 angeordnet ist. Dieser Neutronenmoderator 41 besteht aus einzelnen übereinanderliegenden Polyäthylenringen 43.The shielding cover 15 of the shielding container 11 has an inner cylindrical recess 35, into which the upper end of the storage container 17 protrudes. The lower part of the storage container 17 is guided by an inner extension 37 of the shielding container 11. The inner diameter of the shielding container 11 opens over this inner shoulder 37 and thus results in an annular gap 39 in which a neutron moderator structure 41 is arranged. This neutron moderator 41 consists of individual superimposed polyethylene rings 43.

Zur Fixierung der Polyäthylenringe 43 sind zwischen je­weils zwei übereinanderliegenden Polyäthylenringen 43 jeweils ein H-Profil-förmiger Aluminiumring 45 (Fig. 2) angeordnet. Durch diese stapelförmige Anordnung ent­steht ein zylindrischer Verbund des Moderatoraufbaues 41. Der waagerechte Steg 47 jedes einzelnen Profilrin­ges 45 durchbricht die Neutronenmoderatorschicht 41 nur auf einer kleinen Fläche. Die senkrechten Schenkel 49 liegen benachbart zur Innenfläche des Abschirmbehälters 11 bzw. zur Außenfläche des Lagerbehälters 17.To fix the polyethylene rings 43, an H-shaped aluminum ring 45 (FIG. 2) is arranged between two polyethylene rings 43 one above the other. This stack-like arrangement creates a cylindrical composite of the moderator structure 41. The horizontal web 47 of each individual profile ring 45 breaks through the neutron moderator layer 41 only on a small area. The vertical legs 49 lie adjacent to the inner surface of the shielding container 11 or to the outer surface of the storage container 17.

Vor der Einbringung des beladenen Lagerbehälters 17 und vor einer Erwärmung durch die Nachzerfallswärme der ra­dioaktiven Stoffe besteht zwischen der inneren seitli­chen Fläche des Neutronenmoderators 41 ein Luftspalt 50 zu der Außenfläche des Lagerbehälters 17. Dieser wird bei einer Erwärmung und Ausdehnung geschlossen (Fig. 2).Before the loaded storage container 17 is introduced and before it is heated by the post-decay heat of the radioactive materials, there is an air gap 50 between the inner lateral surface of the neutron moderator 41 and the outer surface of the storage container 17. This is closed when it heats up and expands (FIG. 2).

Die Polyäthylenringe 43 bestehen jeweils aus einzelnen zusammengesetzten Segmenten 51, deren Trennfugen 53 un­ter einem spitzen Winkel α zur Mittellinie liegen (Fig. 3).The polyethylene rings 43 each consist of individual composite segments 51, the joints 53 of which are at an acute angle α to the center line (FIG. 3).

Die H-Profilringe 45 aus Aluminium sind jeweils durch eine Trennfuge 55 unterbrochen, so daß die Möglichkeit besteht, die H-Profilringe 45 mit einer Vorspannung in das Doppelbehältergebinde einzubringen. Es wurd ein en­ges Anliegen der Außenschenkel 49 der Profilringe 45 an der Innenfläche des Abschirmbehälters 11, erreicht.The H-profile rings 45 made of aluminum are each interrupted by a parting line 55, so that there is the possibility of introducing the H-profile rings 45 into the double container container with a prestress. A close fit of the outer legs 49 of the profile rings 45 on the inner surface of the shielding container 11 was achieved.

Der Zusammenbau des Doppelbehältergebindes geschieht auf folgende Weise:The double container is assembled in the following way:

In den offenen Abschirmbehälter 11 wird der Moderator­aufbau 41 durch Einbringen der einzelnen Lagen Poly­äthylenringe 43 und zwischenliegender H-Profilringe 45 eingebracht. Dabei erstreckt sich der zylindrische Mo­deratoraufbau 41 in seiner Länge bis in den Deckelbe­reich bzw. in den Bodenbereich des anschließend einge­brachten Lagerbehälters 17. Es ist somit eine ausrei­chende Abschirmung über die Höhe des Lagerbehälters 17 gewährleistet. In einer Heißen Zelle wird der Lagerbe­hälter 17 mit den radioaktiven Stoffen beladen. Der Primärdeckel 27 wird eingesetzt und auf der vorsprin­genden Wand des Lagerbehälters 17 verschraubt. An­schließend kann eine Verschweis-sung des Primärdeckels 33 erfolgen. Der Lagerbehälter 17 wird dann in den Ab­schirmbehälter 11 eingebracht.The moderator structure 41 is inserted into the open shielding container 11 by introducing the individual layers of polyethylene rings 43 and intermediate H-profile rings 45 brought in. The length of the cylindrical moderator structure 41 extends into the lid area or into the bottom area of the storage container 17 which is subsequently introduced. Sufficient shielding is thus ensured over the height of the storage container 17. The storage container 17 is loaded with the radioactive substances in a hot cell. The primary cover 27 is inserted and screwed onto the projecting wall of the storage container 17. The primary cover 33 can then be welded. The storage container 17 is then introduced into the shielding container 11.

Der Abschirmdeckel 15 wird in die Öffnung des Abschirm­behälters 11 eingeschraubt. Der Lagerbehälter 17 ist nun fixiert. Etwaige Stoßbelastungen bei dem Transport werden durch die Führung 35 im Abschirmdeckel 15 bzw. die Führung 37 im Bodenbereich des Abschirmbehälters aufgenommen. Der Neutronenmoderator 41 wird von Stoßbe­lastungen freigehalten.The shielding cover 15 is screwed into the opening of the shielding container 11. The storage container 17 is now fixed. Any shock loads during transport are absorbed by the guide 35 in the shielding cover 15 or the guide 37 in the bottom region of the shielding container. The neutron moderator 41 is kept free of shock loads.

Die Trennfugen 53 der Polyäthylenringe 43 sind durch ihre Schräge α so angeordnet, daß bereits bei Raumtem­peratur eine Überdeckung der einzelnen Segmente 51 vor­handen ist. Bei der höchsten zu erwartenden Betriebs­temperatur sind die Trennfugen 53 geschlossen.The parting lines 53 of the polyethylene rings 43 are arranged by their bevel α such that the individual segments 51 already overlap at room temperature. At the highest expected operating temperature, the parting lines 53 are closed.

In Fig. 5 wird eine Druckfederanordnung 57 gezeigt, die zwischen der Oberfläche des Moderatoraufbaues 41 und dem Abschirmdeckel 15 des Abschirmbehälters 11 abge­stützt ist. Auf den waagerechten Steg 47 des obersten H-profilförmigen Aluminiumringes 45 ist ein flacher Ring 59 aufgelegt. Auf diesen Ring 59 sind zwölf Blatt­federsegmente 61 mit einem Niet 63 befestigt. Jedes Blattfedersegment 61 hat zwei nach oben gebogene Feder­schenkel 65 und 67, deren freie Enden gegen den Ab­schirmdeckel 15 anliegen.5 shows a compression spring arrangement 57 which is supported between the surface of the moderator structure 41 and the shielding cover 15 of the shielding container 11. On the horizontal web 47 of the uppermost H-profile-shaped aluminum ring 45 is a flat one Ring 59 put on. On this ring 59 twelve leaf spring segments 61 are fastened with a rivet 63. Each leaf spring segment 61 has two upwardly bent spring legs 65 and 67, the free ends of which bear against the shielding cover 15.

Bei einer Erwärmung des Doppelbehältergebindes kann sich der Moderatoraufbau 41 in seiner Längsrichtung nach oben ausdehnen. Der Federweg dient als Wärmekom­pensation und Fixierung des Moderatoraufbaus 41 bereits bei Raumtemperatur. Sinnvollerweise wird die Federkraft entsprechend des Moderatorgewichtes gewählt.When the double container bundle is heated, the moderator structure 41 can expand upwards in its longitudinal direction. The spring travel serves as heat compensation and fixation of the moderator structure 41 even at room temperature. It makes sense to select the spring force according to the moderator weight.

BezugszeichenlisteReference symbol list

  • 11 Abschirmbehälter11 shielding containers
  • 13 Beladeöffnung13 loading opening
  • 15 Abschirmdeckel15 shielding cover
  • 17 Lagerbehälter17 storage containers
  • 19 Einsatzgitter19 insert grids
  • 21 Brennstäbe21 fuel rods
  • 23 freier Mittelraum23 free middle space
  • 25 Schrotteile25 shot parts
  • 27 Primärdeckel27 primary cover
  • 29 Dichtungsring29 sealing ring
  • 31 Dichtungsring31 sealing ring
  • 33 Sekundärdeckel33 secondary cover
  • 35 zylindrische Ausnehmung35 cylindrical recess
  • 37 innerer Ansatz37 inner approach
  • 39 Ringspalt39 annular gap
  • 41 Neutronenmoderatoraufbau41 Neutron moderator setup
  • 43 Polyäthylenringe43 polyethylene rings
  • 45 H-profilförmige Aluminiumringe45 H-shaped aluminum rings
  • 47 waagerechter Steg47 horizontal web
  • 49 senkrechte Schenkel49 vertical legs
  • 51 Ringsegmente51 ring segments
  • 53 Trennfugen53 parting lines
  • 55 Trennfugen55 parting lines
  • 57 Druckfederanordnung57 compression spring arrangement
  • 59 flacher Ring59 flat ring
  • 61 Blattfedersegmente61 leaf spring segments
  • 63 Niet63 rivet
  • 65 Federschenkel65 feather legs
  • 67 Federschenkel67 feather legs

Claims (7)

1. Doppelbehältersystem zum Transport und zur Lagerung von radioaktiven Abfällen oder bestrahlten Kernbrenn­stoffen mit einem inneren Lagerbehälter aus Stahl für den gasdichten Einschluß des zu lagernden radioaktiven Materials und mit einem äußeren Abschirmbehälter, der die erforderliche Abschirmung und mechanische Sicher­heit bei Handhabung und Transport sicherstellt, wobei im Ringsplat zwischen äußerem Abschirmbehälter und innerem Lagerbehälter eine Neutronenmoderatorschicht aus einem wasserstoffhaltigen Material, vorzugsweise Polyäthylen, vorhanden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Moderatorschicht (41) aus einzelnen übereinan­dergestapelten Ringen (43) aus Polyäthylen besteht, daß zwischen zwei Polyäthylenringen (43) jeweils ein H-Profilring (45) aus einem wärmeleitenden metallischen Werkstoff angeordnet ist, dessen Schenkel (49) die Seiten der beiden Polyäthylenringe (43) umfassen.1. Double container system for the transport and storage of radioactive waste or irradiated nuclear fuels with an inner storage container made of steel for the gas-tight containment of the radioactive material to be stored and with an outer shielding container, which ensures the necessary shielding and mechanical safety during handling and transport, whereby in There is a neutron moderator layer made of a hydrogen-containing material, preferably polyethylene, between the outer shielding container and the inner storage container,
characterized by
that the moderator layer (41) consists of individual stacked rings (43) made of polyethylene, that between two polyethylene rings (43) each has an H-profile ring (45) made of a heat-conducting metallic material, the legs (49) of which are the sides of the two polyethylene rings (43). 2. Doppelbehältersystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Polyäthylenring (43) aus mindestens zwei Seg­menten (51) besteht, wobei die Trennfugen (53) unter einem spitzen Winkel (α) zur Mittellinie verlaufen und bei Raumtemperatur einen Spalt aufweisen, der bei der höchsten zu erwartenden Betriebstemperatur geschlossen ist.2. double container system according to claim 1,
characterized,
that each polyethylene ring (43) consists of at least two segments (51), the parting lines (53) running at an acute angle (α) to the center line and having a gap at room temperature which is closed at the highest operating temperature to be expected. 3. Doppelbehältersystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die H-Profilringe (45) aus Aluminium sind und daß die H-Profilringe (45) durch eine Trennfuge (55) unterbrochen sind.3. double container system according to claim 1,
characterized,
that the H-profile rings (45) are made of aluminum and that the H-profile rings (45) are interrupted by a joint (55). 4. Doppelbehältersystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Polyäthylenringe (43) aus ultrahochmolekularem Niederdruckpolyäthylen bestehen.4. Double container system according to claim 1 or 2,
characterized,
that the polyethylene rings (43) are made of ultra high molecular weight low pressure polyethylene. 5. Doppelbehältersystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Moderatoraufbau (41) von einer Druckfederanord­nung (57) belastet ist.5. double container system according to claim 1,
characterized,
that the moderator structure (41) is loaded by a compression spring arrangement (57). 6. Doppelbehältersystem nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckfederanordnung (57) aus mehreren kreis­förmig angeordneten Blattfedersegmenten (61) gebildet ist, deren nach oben gebogene Federschenkel (65 und 67) sich gegen den Abschirmdeckel (15) abstützen.6. double container system according to claim 5,
characterized,
that the compression spring arrangement (57) is formed from a plurality of circularly arranged leaf spring segments (61), the upwardly bent spring legs (65 and 67) of which are supported against the shielding cover (15). 7. Doppelbehältersystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Enden des Lagerbehälters (17) von inneren Füh­rungen (35 und 37) des Abschirmbehälters (11) aufge­nommen werden, deren Innendurchmesser etwa dem Innen­durchmesser des Moderatoraufbaus (41) entsprechen, der sich über die Länge zwischen den Führungen (35 und 37) erstreckt.7. double container system according to claim 1,
characterized,
that the ends of the storage container (17) are received by inner guides (35 and 37) of the shielding container (11), the inner diameter of which corresponds approximately to the inner diameter of the moderator structure (41), which extends over the length between the guides (35 and 37) .
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