EP0269885B1 - Behälter insbesondere für eine radioaktive Substanz - Google Patents

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EP0269885B1
EP0269885B1 EP87116095A EP87116095A EP0269885B1 EP 0269885 B1 EP0269885 B1 EP 0269885B1 EP 87116095 A EP87116095 A EP 87116095A EP 87116095 A EP87116095 A EP 87116095A EP 0269885 B1 EP0269885 B1 EP 0269885B1
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EP
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container
main
outer container
main container
filling
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EP87116095A
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Ralf Dr. Güldner
Gerd Dr. Kindleben
Ingo Dipl.-Ing. Lasberg
Kurt Dr. Wittmann
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Siemens AG
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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
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04—Treating liquids
    • G21F9/20—Disposal of liquid waste
    • G21F9/22—Disposal of liquid waste by storage in a tank or other container
    • 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
    • G21F5/002—Containers for fluid radioactive wastes
    • 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
    • G21F5/10—Heat-removal systems, e.g. using circulating fluid or cooling fins
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/4673—Plural tanks or compartments with parallel flow
    • Y10T137/4807—Tank type manifold [i.e., one tank supplies or receives from at least two others]

Definitions

  • the invention relates to a container in particular for a radioactive substance according to the preamble of claim 1.
  • Such a container is known from DE-OS 33 43 166. Its inner container is in one piece. It contains a rod, which consists of a steel tube filled with boron carbide and which absorbs neutrons to prevent a critical configuration of fissile radioactive substances.
  • the inner container is not to contain any neutron-absorbing rods, since these are gradually becoming less effective, the diameter of the inner container must not exceed a certain limit if a critical configuration is to be avoided. If you want a large filling volume of the inner container, the height of this inner container can be chosen to be very large. A slim inner container with a large height, however, leads to an unwieldy container, in particular filling and emptying the inner container is difficult.
  • the invention has for its object to provide a container that can have a more favorable ratio of diameter to height.
  • a radioactive liquid substance contained in both is spatially separated from one another, which causes neutron-physical decoupling.
  • This decoupling can be further improved by suitable selection of the filler for the filling space.
  • Suitable filler is, for example, natural water, which is a moderator substance, but also has a large capture cross-section for thermal neutrons and also has a shock-absorbing effect and dissipates heat well from the inner container to the outside.
  • the neutron-physical decoupling can be further improved by the main and / or secondary container being made of neutron-absorbing material and / or by the filler for the filling space of the outer container containing a neutron-intensively absorbing substance.
  • the sub-claim 2 is directed to an advantageous development of the container according to claim 1, with which it can be ensured that a filler consisting of a liquid such as water is kept in overpressure in the filling chamber, so that in the event of a leak in the main or secondary container filler penetrates the main or secondary container and radioactive liquid substance is difficult to escape from the main or secondary container.
  • the container has a hollow cylindrical outer container 2, which is a cast part and is provided on the outside with cooling fins 2a.
  • An inner container is arranged within the outer container 2 and has an elongated main container 3 in the form of a hollow cylinder child and six secondary containers 4 in the shape of an elongated hollow cylinder.
  • the longitudinal axes of the main container 3 and the sub-container 4 are parallel to each other, and the main container 3 is attached coaxially to the outer container 2.
  • the main container 3 With its lower end, the main container 3 is held on the inside of the bottom of the outer container 2 in the center thereof with a shock absorber 5. The upper end of the main container 3 is guided through the center of a lid 6, which is screwed tightly to this outer container 2 at the upper end of the outer container 2.
  • the main container 3 On the inside of the cover 6, the main container 3 has an outer flange 7, while on the main container 3 on the outside of the cover 6 there is a slot nut 8.
  • a sleeve 9 made of an elastomer, e.g. Rubber with flanges on both ends.
  • One flange rests on the outer flange 7 of the main container 3, while on the other flange lies the slot nut 8, with which the main container 3 is clamped to the cover 6 with its outer flanges via the sleeve 9.
  • the sleeve 9 thus forms a further shock absorber on its outer flanges.
  • While the main container 3 of the inner container is arranged centrally in the outer container 2 and in a regular hexagon, which is located in a cross section of the outer container 2, the six secondary containers 4 of the inner container are each arranged in a corner of this hexagon. They are separated from the main container 3 and closed at both ends.
  • the main container 3 projects beyond the upper ends with its upper end and the lower ends of the secondary containers with its lower end ter 4.
  • This sub-container 4 are supported with support webs 10 on the main container 3.
  • a connecting pipe 11 with a continuous gradient in the direction towards the lower end of the main container 3 leads to this main container and from the upper end of each of the sub-containers 4 a connecting pipe 12 with a continuous slope in the direction of the upper end of the main container 3 to this main container 3.
  • a further immersion tube 14 leads to the filling and emptying of the filling space 37 in the outer container 2 to the bottom of this outer container 2.
  • a ventilation and ventilation nozzle 15 which closes automatically when a coupling part of one, not shown, is closed Hose line is removed, and which is clearly visible in FIG 3.
  • sealing rings 16 can also be seen, which are located between the cover 6 and the outer container 2.
  • a screw 17 can be seen, with which the lid 6 is screwed onto the outer container 2.
  • a hollow cylinder 19 open on the inside of the cover 6 is screwed tight and sealed with a sealing ring 20.
  • a coaxial coil spring 23 which is supported at one end on the bottom of the hollow cylinder 19 and at the other end on a piston 21 which has a metal bellows 22 surrounding the open end of the hollow cylinder 19 on the inside of the Cover 6 screwed tight and with a sealing ring 24th is sealed.
  • the active surface of the piston 21 consisting of its outer surface thus belongs to the inner surface of the outer container 2.
  • Natural water as a liquid filler is pumped through the immersion pipe 14 into the filling space 37 of the outer container 2 and the coupling part of the hose line, not shown, is uncoupled from the ventilation and ventilation connection 15 when water escapes through this ventilation and ventilation connection 15.
  • This ventilation and ventilation nozzle 15 thereby closes automatically, and by pumping further on the immersion tube 14, the water in the filling space 37 of the outer container 2 receives an overpressure by which the piston 21 compresses the coil spring 23 without the piston 21 being seated on the hollow cylinder 19.
  • a hose line, not shown, for supplying water is decoupled from the immersion tube 14, which has a filler neck, not shown, in the cover 6, which also closes automatically when the coupling part of this hose line is removed from it.
  • the pressure then exerted by the compressed helical spring 20 via the active surface of the piston 21 on the water in the filling space of the outer container 2 maintains the excess pressure in this filling space.
  • the outer container 2 is also provided with a protective cover 25 which is screwed onto the outer container 2 with screws 26 above the cover 6 and is sealed with sealing rings 27 inserted in the outer container 2.
  • This protective cover 25 receives the upper end of the main container 3, the ventilation and ventilation connection 15 and the filler connection (not shown) of the immersion pipe 14 and is foamed on the outside with polyurethane foam 28.
  • a pressure relief valve 40 (or a rupture disk), which leads from the filling space 37 to the outside, can advantageously be attached to the outer container 2.
  • a pressure relief valve 40 (or a rupture disk), which leads from the filling space 37 to the outside, can advantageously be attached to the outer container 2.
  • overpressure valve 40 after the excess pressure that arises in the filling chamber 37, and water vapor escapes to the outside. To form this water vapor, decay heat is removed from the radioactive liquid substance in the inner container.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Behälter insbesondere für eine radioaktive Substanz entsprechend dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ein derartiger Behälter ist aus der DE-OS 33 43 166 bekannt. Sein Innenbehälter ist einteilig. Er enthält einen Stab, der aus einem mit Borcarbid gefüllten Stahlrohr besteht und der zur Verhinderung einer kritischen Konfiguration von spaltbaren radioaktiven Substanzen Neutronen absorbiert.
  • Soll der Innenbehälter aber keine Neutronen absorbierenden Stäbe enthalten, da diese allmählich in ihrer Wirksamkeit nachlassen, so darf der Durchmesser des Innenbehälters einen bestimmten Grenzwert nicht überschreiten, wenn eine kritische Konfiguration sicher vermieden sein soll. Zwar kann, wenn man ein großes Füllvolumen des Innenbehälters wünscht, die Höhe dieses Innenbehälters sehr groß gewählt werden. Ein schlanker Innenbehälter mit großer Höhe führt aber zu einem unhandlichen Behälter, insbesondere ist das Auffüllen und Entleeren des Innenbehälters schwierig.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Behälter anzugeben, der ein günstigeres Verhältnis von Durchmesser zu Höhe haben kann.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe hat ein Behälter der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruchs 1.
  • Durch die Aufteilung des Innenbehälters in einen Hauptbehälter und einen Nebenbehälter wird eine in beiden enthaltene radioaktive flüssige Substanz räumlich voneinander getrennt, wodurch eine neutronenphysikalische Entkoppelung bewirkt wird.
  • Durch geeignete Auswahl des Füllstoffes für den Füllraum kann diese Entkoppelung noch verbessert werden. Als Füllstoff geeignet ist beispielsweise natürliches Wasser, das eine Moderatorsubstanz ist, aber auch einen großen Einfangsquerschnitt für thermische Neutronen hat und überdies stoßdämpfend wirkt und Wärme gut aus dem Innenbehälter nach außen ableitet. Die neutronenphysikalische Entkoppelung kann noch weiter verbessert werden, indem der Haupt-und/oder Nebenbehälter aus neutronenabsorbierendem Werkstoff gefertigt sind und/oder indem der Füllstoff für den Füllraum des Außenbehälters eine Neutronen verstärkt absorbierende Substanz enthält.
  • Der Unteranspruch 2 ist auf eine vorteilhafte Weiterbildung des Behälters nach dem Patentanspruch 1 gerichtet, mit der sichergestellt werden kann, daß ein aus einer Flüssigkeit wie Wasser bestehender Füllstoff im Füllraum auf Überdruck gehalten wird, so daß bei einem Leck im Haupt- oder Nebenbehälter Füllstoff in den Haupt- oder Nebenbehälter eindringt und radioaktive flüssige Substanz nur erschwert aus dem Haupt- oder Nebenbehälter austreten kann.
  • Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert:
    • FIG 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Behälter.
    • FIG 2 zeigt einen Querschnitt durch diesen Behälter entsprechend der strichpunktierten Linie II-II in FIG 1.
    • FIG 3 zeigt vergrößert eine Einzelheit X aus FIG 1.
  • Der Behälter weist einen hohlzylinderförmigen Außenbehälter 2 auf, der ein Gußteil ist und außen am Mantel mit Kühlrippen 2a versehen ist. Innerhalb des Außenbehälters 2 ist ein Innenbehälter angeordnet, der einen hohlzylkinderförmigen langgestreckten Hauptbehälter 3 und sechs langgestreckte hohlzylinderförmige Nebenbehälter 4 aufweist. Die Längsachsen des Hauptbehälters 3 und der Nebenbehälter 4 sind zueinander parallel, und der Hauptbehälter 3 ist koaxial zum Außenbehälter 2 angebracht.
  • Mit seinem Unterende ist der Hauptbehälter 3 an der Innenseite des Bodens des Außenbehälters 2 in deren Zentrum mit einem Stoßdämpfer 5 gehaltert. Das Oberende des Hauptbehälters 3 ist durch das Zentrum eines Deckels 6 geführt, der am Oberende des Außenbehälters 2 dicht mit diesem Außenbehälter 2 verschraubt ist. Auf der Innenseite des Deckels 6 weist der Hauptbehälter 3 einen Außenflansch 7 auf, während auf dem Hauptbehälter 3 auf der Außenseite des Deckels 6 eine Nutenmutter 8 sitzt. Ferner sitzt auf dem Hauptbehälter 3 innerhalb des Deckels eine Hülse 9 aus einem Elastomer, z.B. Kautschuk, die an beiden Enden Flansche aufweist. Der eine Flansch liegt am Außenflansch 7 des Hauptbehälters 3 an, während am anderen Flansch die Nutenmutter 8 anliegt, mit der der Hauptbehälter 3 über die Hülse 9 mit ihren Außenflanschen am Deckel 6 festgespannt ist. Die Hülse 9 bildet somit ihren Außenflanschen einen weiteren Stoßdämpfer.
  • Während der Hauptbehälter 3 des Innenbehälters zentral im Außenbehälter 2 und in einem regelmäßigen Sechseck angeordnet ist, das sich in einem Querschnitt des Außenbehälters 2 befindet, sind die sechs Nebenbehälter 4 des Innenbehälters jeweils in einer Ecke dieses Sechsecks angeordnet. Sie sind vom Hauptbehälter 3 getrennt und an beiden Enden verschlossen. Der Hauptbehälter 3 überragt mit seinem Oberende die Oberenden und mit seinem Unterende die Unterenden der Nebenbehäl ter 4. Diese Nebenbehälter 4 sind mit Stützstegen 10 am Hauptbehälter 3 abgestützt. Ferner führt vom Unterende jedes der sechs Nebenbehälter 4 ein Verbindungsrohr 11 mit durchgehendem Gefälle in Richtung zum Unterende des Hauptbehälters 3 zu diesem Hauptbehälter und vom Oberende jedes der Nebenbehälter 4 ein Verbindungsrohr 12 mit durchgehender Steigung in Richtung zum Oberende des Hauptbehälters 3 zu diesem Hauptbehälter 3.
  • Vom Oberende des Hauptbehälters 3 führt bis zu dessen Boden ein Tauchrohr 13 zum Auffüllen und Entleeren des Innenbehälters mit bzw. von einer flüssigen radioaktiven Substanz, während ein Ent- und Belüftungsrohr am Oberende des Hauptbehälters 3 nicht erkennbar ist.
  • Vom Deckel 6 führt ein weiteres Tauchrohr 14 zum Auffüllen und Entleeren des Füllraums 37 im Außenbehälter 2 zum Boden dieses Außenbehälters 2. Im Deckel 6 ist ferner ein Ent- und Belüftungsstutzen 15 angeordnet, der sich selbsttätig abschließt, wenn von ihm ein Kupplungsteil einer nicht dargestellten Schlauchleitung abgenommen wird, und der in FIG 3 deutlich erkennbar ist. In FIG 3 sind auch Dichtungsringe 16 erkennbar, die sich zwischen dem Deckel 6 und dem Außenbehälter 2 befinden. Ferner ist eine Schraube 17 zu sehen, mit der der Deckel 6 am Außenbehälter 2 festgeschraubt ist.
  • In einer Durchführung 18 im Deckel 6 ist der abgeschlossene Boden eines an der Innenseite des Deckels 6 offenen Hohlzylinders 19 festgeschraubt und mit einem Dichtungsring 20 abgedichtet. Innerhalb dieses Hohlzylinders 19 befindet sich eine koaxiale Schraubenfeder 23, die sich mit einem Ende am Boden des Hohlzylinders 19 und mit dem anderen Ende an einem Kolben 21 abstützt, der über einen das offene Ende des Hohlzylinders 19 umschließenden Faltenbalg 22 aus Metall an der Innenseite des Deckels 6 festgeschraubt und mit einem Dichtungsring 24 abgedichtet ist. Die aus seiner Außenfläche bestehende Wirkfläche des Kolbens 21 gehört somit zur Innenfläche des Außenbehälters 2.
  • Durch das Tauchrohr 14 wird natürliches Wasser als flüssiger Füllstoff in den Füllraum 37 des Außenbehälters 2 gepumpt und das Kupplungsteil der nicht dargestellten Schlauchleitung vom Ent- und Belüftungsstutzen 15 abgekoppelt, wenn durch diesen Ent- und Belüftungsstutzen 15 Wasser austritt. Dieser Ent- und Belüftungsstutzen 15 schließt dadurch selbstätig, und durch Weiterpumpen am Tauchrohr 14 erhält das Wasser im Füllraum 37 des Außenbehälters 2 einen Überdruck, durch den der Kolben 21 die Schraubenfeder 23 zusammendrückt, ohne daß der Kolben 21 auf dem Hohlzylinder 19 aufsitzt. Anschließend wird auch eine nicht dargestellte Schlauchleitung zum Zuführen von Wasser vom Tauchrohr 14 abgekoppelt, das einen nicht dargestellten Füllstutzen im Deckel 6 aufweist, der sich ebenfalls selbsttätig abschließt, wenn das Kupplungsteil dieser Schlauchleitung von ihm abgenommen wird. Der von der zusammengepreßten Schraubenfeder 20 über die Wirkfläche des Kolbens 21 auf das Wasser im Füllraum des Außenbehälters 2 danach ausgeübte Druck hält den Überdruck in diesem Füllraum aufrecht.
  • Der Außenbehälter 2 ist noch mit einem Schutzdeckel 25 versehen, der über dem Deckel 6 mit Schrauben 26 am Außenbehälter 2 festgeschraubt und mit im Außenbehälter 2 eingelegten Dichtungsringen 27 abgedichtet ist. Dieser Schutzdeckel 25 nimmt das Oberende des Hauptbehälters 3, den Ent- und Belüftungsstutzen 15 sowie den nicht dargestellten Füllstutzen des Tauchrohres 14 auf und ist auf seiner Außenseite mit Polyurethanschaum 28 ausgeschäumt.
  • Am Außenbehälter 2 kann günstigerweise noch ein Überdruckventil 40 (oder eine Berstscheibe) angebracht sein, das vom Füllraum 37 nach außen führt. Im Falle eines Brandes gibt das Überdruck ventil 40 dem im Füllraum 37 entstehenden zu hohen Überdruck schließlich nach, und Wasserdampf entweicht nach außen. Zur Bildung dieses Wasserdampfes wird Zerfallswärme von der radioaktiven flüssigen Substanz im Innenbehälter abgeführt.

Claims (8)

  1. Behälter, insbesondere für eine flüssige radioktive und/oder spaltbare Substanz, mit einem Innenbehälter zur Aufnahme dieser Substanz und einem Außenbehälter, in dem sich der Innenbehälter befindet, dadurch gekennzeichnet,daß der Innenbehälter einen Hauptbehälter (3) und einen getrennten, verschlossenen Nebenbehälter (4) aufweist, daß der Hauptbehälter (3) mit seinem Oberende das Oberende des Nebenbehälters (4) und mit seinem Unterende das Unterende des Nebenbehälters (4) in Längsrichtung überragt, daß vom Unterende des Nebenbehälters (4) ein Verbindungsrohr (11) mit durchgehendem Gefälle in Richtung zum Unterende des Hauptbehälters (3) zum Hauptbehälter (3) führt, daß vom Oberende des Nebenbehälters (4) ein Verbindungsrohr (12) mit durchgehender Steigung in Richtung zum Oberende des Hauptbehälters (3) zum Hauptbehälter (3) führt und daß der Außenbehälter (2) einen Füllraum (37) zum Auffüllen mit wärmeleitendem Füllstoff bildet.
  2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet,daß am Füllraum (37) des Außenbehälters ein federbelasteter Kolben (21) angebracht ist, dessen Wirkfläche zur Innenfläche des Außenbehälters (2) gehört.
  3. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet,daß der Füllstoff eine Flüssigkeit ist.
  4. Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet,daß die Flüssigkeit Überdruck hat.
  5. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet,daß der Innenbehälter mit Stoßdämpfern (5; 9) oder starren Stegen an der Innenfläche des Außenbehälters (2) gehaltert ist.
  6. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Nebenbehälter (4) mit Stützstegen (10) am Hauptbehälter (3) abgestützt ist.
  7. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Hauptbehälter (3) zentral im Außenbehälter (2) und in einem regelmäßigen Vieleck, vorzugsweise Sechseck, angeordnet ist, das sich in einem Querschnitt des Außenbehälters (2) befindet, und daß der Nebenbehälter (4) in einer Ecke dieses Vielecks angeordnet ist.
  8. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß am Außenbehälter (2) ein Überdruckventil (40) oder eine Berstscheibe angebracht sind, die vom Füllraum (37) nach außen führen.
EP87116095A 1986-11-13 1987-11-02 Behälter insbesondere für eine radioaktive Substanz Expired - Lifetime EP0269885B1 (de)

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EP0269885A1 EP0269885A1 (de) 1988-06-08
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