EP0351667A2 - Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe - Google Patents

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EP0351667A2
EP0351667A2 EP89112449A EP89112449A EP0351667A2 EP 0351667 A2 EP0351667 A2 EP 0351667A2 EP 89112449 A EP89112449 A EP 89112449A EP 89112449 A EP89112449 A EP 89112449A EP 0351667 A2 EP0351667 A2 EP 0351667A2
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EP
European Patent Office
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layer
cover
transport
container body
metallic
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EP89112449A
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Inventor
Wolfgang Siegert
Ethwart Pollmann
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Nukem GmbH
Original Assignee
Nukem GmbH
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Publication date
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Classifications

    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D25/00—Details of other kinds or types of rigid or semi-rigid containers
    • B65D25/14—Linings or internal coatings

Definitions

  • the invention relates to a metallic transport and / or storage container for bio-harmful substances, in particular for radioactive substances, consisting of a container body and a shielding and protective cover system, the interior of the container body being provided with a metallic corrosion protection.
  • Metallic containers are used for the transport and / or storage of bio-harmful substances, which must meet the relevant safety regulations with regard to inventory, stability, tightness and possible accidents.
  • at least the container interior must have a protective layer which, in the case of reusable containers, must also be able to be cleaned well.
  • Such containers for irradiated nuclear fuel elements are loaded in borated water in nuclear power plants. Therefore, these containers must have a corrosion protection on the container surfaces, i.e. also on the surface of the interior, which must be capable of decontamination, since the water in the loading basin can contaminate the container through abrasion from surface contamination that adheres to the irradiated nuclear fuel elements. Since the surface of the exterior of the container is generally protected by a so-called shirt when it is loaded under water, contamination is preferably carried out inside the container.
  • the container interior is often lined with stainless steel sheet, also called liner.
  • liner also called liner.
  • these liners require an additional seal against the actual container body.
  • Another disadvantage is poor heat transfer due to the inevitable gap between the liner and the container body in the case of heat-producing radioactive inventory.
  • Nickel-plated layers (DE-GM 77 28 331) have disadvantages in terms of cost and do not protect, for example, against aggressive solutions.
  • the invention is therefore based on the object of creating a metallic transport and / or storage container for bio-harmful substances, in particular for radioactive substances, consisting of a basic container body and a shielding and protective cover system, the interior of the basic container body being provided with metallic corrosion protection , which ensures perfect heat transfer, protects the container against corrosion, is stress-free and easy to decontaminate, and is relatively easy to manufacture.
  • the corrosion protection is composed of a corrosion protection adhesive layer, consisting of a molten chromium-nickel alloy, and a homogeneous, compact, smooth top layer of the same material which is also molten on the corrosion protection adhesive layer, the corrosion protection
  • the adhesive layer and the cover layer cover the entire inside of the container body, also in the area of the shielding cover and the protective cover.
  • the cover layer is preferably applied under protective gas.
  • an anti-corrosion layer (4) on the inside of the container body (1). It consists of a chrome-nickel alloy, which at for example, is applied in a molten state by thermal spraying. For liability reasons, the application is preferably made in the presence of oxygen.
  • the thickness of the corrosion protection adhesive layer (4) can be, for example, 0.1-0.4 mm.
  • a cover layer (5) made of the same material is also applied to the corrosion-adhesive layer (4) in a molten state in one or more layers, for example again by thermal spraying. It is particularly advantageous if the thermal spraying is carried out under protective gas in order to avoid oxide inclusions and to obtain a homogeneous top layer.
  • the desired thickness of the cover layer is set according to the requirements of the individual container areas (lid area, sealing area, bottom and circumferential area).
  • the corrosion protection adhesive layer (4) and the cover layer (5) cover the inside of the container body (1) continuously, also in the area of the shielding cover (2) and the protective cover (3).
  • top layer (5) After the top layer (5) has been applied, its surface is aftertreated by mechanical compaction.
  • the common final thickness of the corrosion protection adhesive layer (4) plus top layer (5) is achieved by reducing the specified excess thickness.
  • the final thickness is usually 0.5 - 1.2 mm.
  • the compaction can be carried out, for example, by shot peening using steel balls or by hammering with pneumatically driven, nail-shaped tools.
  • surface finishing can be carried out in some cases.
  • the mechanical compression reduces stresses or tensile stresses are converted into compressive stresses (improvement of the layer properties). Any porosity previously present is reduced or eliminated. Overall, there is a decisive improvement in corrosion resistance.
  • a corrosion protection adhesive layer made of NiCr 80/20 alloy was first automatically applied by thermal spraying ( Thickness 0.3 mm). The same alloy was then applied in the same way, but under an argon atmosphere, as a top layer in 2 to 7 layers, depending on the position of the layer, on the inner wall of the container.
  • the cover layer thickness was between 0.7 and 1.5 mm.
  • the predetermined oversize of the layer thickness was reduced by the subsequent hammer compaction, ie the previous applied layer was reduced by 20-30% in thickness.
  • the layer had a porous surface similar to sandpaper before the hammer compaction, the surface roughness after the compaction process was only about 5 ⁇ Ra.
  • the corrosion layer was homogeneous, showed hardly any pores or inclusions and showed no binding defects in the area of the transition to the body of the container.
  • the adhesive strength was approx. 30 N / mm2 and the hardness approx. 250 (HV 0.1). After 11 days of aging in dilute boric acid, no corrosion attack was found.

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Abstract

Metallische Transport- und Lagerbehälter für radioaktive Stoffe besitzen im Innern im Normalfall eine metallische Korrosionsschutzschicht (4), (5). Einen besonders guten Wärmeübergang und leichte Dekontaminierbarkeit erreicht man, wenn die Korrosionsschutzschicht aus einer schmelzflüssig aufgetragenen Haftschicht (4) aus einer Chromnickellegierung und einer schmelzflüssig aufgetragenen Deckschicht (5) aus dem gleichen Material besteht.

Description

  • Gegenstand der Erfindung ist ein metallischer Trans­port- und/oder Lagerbehälter für bioschädliche Stoffe, insbesondere für radioaktive Stoffe, bestehend aus einem Behältergrundkörper und einem Abschirm- und Schutzdeckelsystem, wobei der Innenraum des Behälter­grundkörpers mit einem metallischen Korrosionsschutz versehen ist.
  • Zum Transport und/oder zur Lagerung bioschädlicher Substanzen werden metallische Behälter eingesetzt, die den entsprechenden Sicherheitsvorschriften hinsicht­lich Inventar, Stabilität, Dichtigkeit und möglicher Unfälle genügen müssen. Gegenüber korrosivem Behälter­inventar muß zumindest der Behälterinnenraum eine Schutzschicht aufweisen, die im Falle von Mehrwegbe­hältern auch gut gesäubert werden können muß. Das gilt in besonderem Maße für Transport- und/oder Lagerbe­hälter für radioaktive Stoffe. Derartige Behälter für bestrahlte Kernbrennelemente werden in Kernkraftwerken in boriertem Wasser beladen. Daher müssen diese Behäl­ter auf den Behälteroberflächen, das heißt auch auf der Oberfläche des Innenraumes, einen Korrosionsschutz aufweisen, der gut dekontaminierungsfähig sein muß, da das Wasser des Beladebeckens durch Abrieb von Ober­flächenkontamination, der den bestrahlten Kernbrenn­elementen anhaftet, den Behälter verschmutzen kann. Da die Oberfläche des Behälteräußeren beim Beladen unter Wasser im allgemeinen durch ein sogenanntes Hemd ge­schützt ist, erfolgt die Verschmutzung vorzugsweise im Behälterinneren.
  • Dementsprechend wird der Behälterinnenraum häufig mit Edelstahlblech, auch Liner genannt, ausgekleidet. Diese Liner machen jedoch eine zusätzliche Abdichtung gegen den eigentlichen Behältergrundkörper erforder­lich. Ein weiterer Nachteil ist ein schlechter Wärme­übergang wegen des unvermeidlichen Spaltes zwischen dem Liner und dem Behältergrundkörper im Falle von wärmeproduzierendem radioaktivem Inventar. Um diesen Spalt zu minimieren, wurde in der DE-OS 30 24 974 vorgeschlagen, als Innenauskleidung einen geschlitzten Metallmantel zu verwenden, der sich möglichst eng an die Innenoberfläche des Behältergrundkörpers anlegt, wobei anschließend der Schlitz verschweißt wird. Ein optimaler Wärmeübergang ist aber auch mit diesem Her­stellungsverfahren nicht erreichbar.
  • Für Gußbehälter wurde weiterhin in dem DE-GM 78 19 282 vorgeschlagen, als Liner eine verlorene metallische Schalung zu verwenden. Wegen der Gußeinwirkung auf eine derartige Schalung muß der Liner aufwendig nach­bearbeitet werden.
  • Vernickelte Schichten (DE-GM 77 28 331) haben kosten­mäßige Nachteile und schützen beispielsweise nicht gegen aggressive Lösungen.
  • Insgesamt ist es ein besonderes Problem, hochglatte, gut dekontaminierbare Innenoberflächen herzustellen. Kunststoffversiegelungen rauher Oberflächen sind in vielen Fällen ungeeignet, da sie weder strahlenresis­tent, noch thermisch stabil sind und daher zum Aus­gasen führen, verbunden mit einem unzulässigen Druck­aufbau.
  • Der Erfindung daher die Aufgabe zu Grunde, einen metallischen Transport- und/oder Lagerbehälter für bioschädliche Stoffe, insbesondere für radioaktive Stoffe, zu schaffen, bestehend aus einem Behälter­grundkörper und einem Abschirm- und Schutzdeckelsys­tem, wobei der Innenraum des Behältergrundkörpers mit einem metallischen Korrosionsschutz versehen ist, der einen einwandfreien Wärmedurchgang sicherstellt, den Behälter vor Korrosion schützt, spannungsfrei und gut dekontaminierbar sowie relativ einfach herstellbar ist.
  • Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Korrosionsschutz sich aus einer Korrosionsschutz-­Haftschicht, bestehend aus einer schmelzflüssig aufge­tragenen Chromnickel-Legierung, und einer sich auf der Korrosionsschutz-Haftschicht ebenfalls schmelzflüssig aufgetragenen homogenen verdichteten, glatten Deck­schicht gleichen Materials zusammensetzt, wobei die Korrosionsschutz-Haftschicht und die Deckschicht durchgehend die Innenseite des Behältergrundkörpers, auch im Bereich des Abschirmdeckels und des Schutz­deckels, bedecken.
  • Vorzugsweise ist die Deckschicht unter Schutzgas auf­getragen.
  • Anhand der schematischen Abbildung soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
  • Auf der Innenseite des Behältergrundkörpers (1) befin­det sich eine Korrosionsschutz-Haftschicht (4). Sie besteht aus einer Chrom-Nickel Legierung, die bei­ spielsweise durch thermisches Spritzen schmelzflüssig aufgetragen ist. Der Auftrag erfolgt aus Haftungs­gründen bevorzugt in Anwesenheit von Sauerstoff. Die Dicke der Korrosionsschutz-Haftschicht (4) kann z.B. 0,1 - 0,4 mm betragen.
  • Auf die Korrosions-Haftschicht (4) ist ebenfalls schmelzflüssig in einer oder in mehreren Lagen eine Deckschicht (5) aus dem gleichen Material aufgebracht, beispielsweise wiederum durch thermisches Spritzen. Besonders günstig ist es, wenn das thermische Spritzen hierbei unter Schutzgas erfolgt, um Oxydeinschlüsse zu vermeiden und um eine homogene Deckschicht zu erhal­ten. Die gewünschte Dicke der Deckschicht einschließ­lich eines gewissen Übermaßes wird entsprechend den Erfordernissen der einzelnen Behälterbereiche (Deckel­bereich, Dichtungsbereich, Boden- und Umfangsbereich) eingestellt. Die Korrosionsschutz-Haftschicht (4) und die Deckschicht (5) bedecken durchgehend die Innen­seite des Behältergrundkörpers (1), auch im Bereich des Abschirmdeckels (2) und des Schutzdeckels (3).
  • Nach dem Auftragen der Deckschicht (5) wird deren Oberfläche durch mechanisches Verdichten nachbehan­delt. Die gemeinsame Enddicke der Korrosionsschutz­Haftschicht (4) plus Deckschicht (5) wird erreicht durch Reduktion der vorgegebenen Übermaßdicke. Es resultieren im Normalfall Enddicken von 0,5 - 1,2 mm.
  • Das Verdichten kann z.B. durch Kugelstrahlen mittels Stahlkugeln oder durch Hämmern mit pneumatisch ange­triebenen, nagelförmigen Werkzeugen erfolgen. Im An­ schluß an das mechanische Verdichten kann fallweise eine Oberflächenendbearbeitung durchgeführt werden. Durch das mechanische Verdichten werden Spannungen abgebaut, bzw. Zugspannungen in Druckspannungen umge­wandelt (Verbesserung der Schichteigenschaften). Vor­her eventuell vorhandene Porosität wird verringert, bzw. beseitigt. Insgesamt erfolgt eine entscheidende Verbesserung der Korrosionsresistenz.
    • Beispiel:
  • Auf die innere Oberfläche eines Graphit-Gußeisenbehäl­ters mit den Innenmaßen Länge = 2980 mm, Durchmesser 720/960/1240 mm und einer Ausgangswanddicke von ca. 360 mm wurde zunächst eine Korrosionsschutz-Haft­schicht aus der Legierung NiCr 80/20 durch thermisches Spritzen automatisch aufgetragen (Dicke 0,3 mm). An­schließend wurde dieselbe Legierung auf die gleiche Weise, jedoch unter Argonatmosphäre, als Deckschicht in 2 bis 7 Lagen, je nach Position der Schicht, auf der Behälterinnenwand, aufgebracht.
  • Die Deckschichtdicke betrug, je nach den Erforder­nissen der einzelnen Behälterbereiche, einschließlich der Berücksichtigung eines mittleren Übermaßes von ca. 0,2 mm, zwischen 0,7 und 1,5 mm.
  • Durch das nachfolgende Hämmerverdichten wurde das vorgegebene Übermaß der Schichtdicke reduziert, d.h. die vorherige aufgetragene Schicht um 20 - 30 % in der Dicke vermindert.
  • Während die Schicht vor dem Hämmerverdichten eine sandpapierähnliche porige Oberfläche aufwies, betrug die Oberflächenrauhigkeit nach dem Verdichtungsvorgang lediglich ca. 5 µ Ra. Die Korrosionsschicht war homo­gen, zeigte kaum Poren oder Einschlüsse und wies keine Bindefehler im Bereich des Übergangs zum Behälter­grundkörper auf. Die Haftfestigkeit betrug ca. 30 N/mm² und die Härte ca. 250 (HV 0,1). Nach 11-tägiger Ausla­gerung in verdünnter Borsäure war kein Korrosionsan­griff feststellbar.

Claims (1)

  1. Metallischer Transport und/oder Lagerbehälter für bio­schädliche Stoffe, insbesondere für radioaktive Stoffe, bestehend aus einem Behältergrundkörper und einem Abschirm- und Schutzdeckelsystem, wobei der Innenraum des Behältergrundkörpers mit einem metalli­schen Korriosionsschutz versehen ist, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Korrosionsschutz sich aus einer Korrossionsschutzhaftschicht (4), bestehend aus einer schmelzflüssig aufgetragenen Chromnickellegierung, und einer sich auf der Korrosionsschutzhaftschicht (4) ebenfalls schmelzflüssig aufgetragenen homogenen ver­dichteten glatten Deckschicht (5) gleichen Materials zusammensetzt, wobei die Korrosionsschutz-Haftschicht (4) und die Deckschicht (5) durchgehend die Innenseite des Behältergrundkörpers (1), auch im Bereich des Ab­schirmdeckels (2) und des Schutzdeckels (3), bedecken.
EP89112449A 1988-07-20 1989-07-07 Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe Withdrawn EP0351667A3 (de)

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DE8809283U DE8809283U1 (de) 1988-07-20 1988-07-20 Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe

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EP0351667A2 true EP0351667A2 (de) 1990-01-24
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FR1438241A (fr) * 1964-10-21 1966-05-13 Lyonnaise De Plomberie Ind Soc Perfectionnements aux caissons ou châteaux pour le transport des matières radioactives et analogues
DE2931747A1 (de) * 1979-08-04 1981-02-19 Siempelkamp Gmbh & Co Verfahren zum aufbringen einer decontaminierungsschicht bei einem lagerbehaelter fuer radioaktive abfallstoffe und mit einer solchen decontaminierungsschicht ausgeruesteter lagerbehaelter
FR2521337A1 (fr) * 1982-02-10 1983-08-12 Mitsui Mining & Smelting Co Recipient etanche pour dechets radioactifs
FR2548820A1 (fr) * 1983-07-06 1985-01-11 Wiederaufarbeitung Von Kernbre Procede pour remplir des recipients metalliques d'une masse vitreuse fondue radioactive et dispositif de reception d'une masse vitreuse fondue radioactive

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