EP1122745A1 - Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive, wärmeentwickelte Elemente undVerfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive, wärmeentwickelte Elemente undVerfahren zu dessen Herstellung Download PDF

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EP1122745A1
EP1122745A1 EP99125002A EP99125002A EP1122745A1 EP 1122745 A1 EP1122745 A1 EP 1122745A1 EP 99125002 A EP99125002 A EP 99125002A EP 99125002 A EP99125002 A EP 99125002A EP 1122745 A1 EP1122745 A1 EP 1122745A1
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EP
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container
jacket
casing
metallic
floor
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EP99125002A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Konrad Dipl.-Ing. Gluschke
Dieter Dipl.-Ing. Methling
Rudolf Dr.-Ing. Diersch
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GNB Gesellschaft fuer Nuklear Behaelter mbH
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GNB Gesellschaft fuer Nuklear Behaelter mbH
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/06—Details of, or accessories to, the containers
    • G21F5/10—Heat-removal systems, e.g. using circulating fluid or cooling fins

Definitions

  • the invention relates to a transport and / or storage container for radioactive, heat-generating elements, with a container jacket delimiting a container interior, a container bottom and at least one container lid, the container jacket made of a metallic inner jacket and a metallic spaced from the inner jacket Outer jacket exists, the between the inner jacket and outer jacket formed space with a filler is filled and with the inner jacket and the outer jacket through heat-dissipating, approximately radially arranged metal elements are interconnected.
  • the Invention a method for manufacturing this container.
  • Radioactive, heat-generating elements means in the context of In particular spent fuel assemblies, the Containers are included.
  • the one developed by the elements Heat must be dissipated to the outside.
  • the inner jacket and the outer jacket regularly Sheet steel and the metal elements arranged between them made of copper; other materials are a matter of course also possible. Concrete is preferably used as the filler.
  • the invention has for its object to indicate how in the case of a transport and / or storage container mentioned type the metal elements are designed so Adequate heat dissipation despite simple manufacture is guaranteed.
  • the solution to this problem according to the invention consists in that the metal elements of the webs have at least one open meander ring are formed, the connecting shoulders alternately on the inner jacket and outer jacket under Prestress applied.
  • the advantage achieved by the invention is that the metal elements are initially relatively simple are producible.
  • a metal strip becomes an open meander ring deformed and between the inner jacket and outer jacket arranged, which is possible without major difficulties, because the meander ring is deformable.
  • heat dissipation particularly good results are achieved if the connecting shoulders against the inner jacket or outer jacket have their curvature.
  • Embodiment which is adjacent between the inner shell the bending edges lying on the webs and connecting shoulders brought together and especially connected to each other, e.g. B. welded or soldered.
  • Significance is also a preferred embodiment that through several meandering rings arranged one above the other is marked, which is also consecutively by one Division are arranged offset to each other, this This is because embodiment leads to a particularly intimate one Interlocking of metal elements or webs and filler.
  • the container bottom from a metallic inner floor and a metallic one Outside floor exists and between the inside floor and the Radial heat-dissipating metallic webs on the outside are arranged, the end bends with the Inner floor and the outer jacket are connected.
  • the outer jacket it is also recommended to assign the outer jacket To adapt the bend to its curvature.
  • the invention also relates to a method for producing of the described container, which thereby is marked that the open meandering rings on the Inner jacket put on and with the help of an outer Clamping ring while reducing the outside diameter of the respective meander ring are braced with the inner jacket, and that the clamping rings in the course of putting on the Outer sheath can be solved successively.
  • the transport and / or storage container shown in the figures is for radioactive, heat-generating elements, in particular spent nuclear fuel elements determined.
  • the Container jacket 2 is made of an inner jacket 5 made of sheet steel and an outer jacket arranged at a distance from the inner jacket 5 6 made of sheet steel. Between the inner jacket 5 and the outer jacket 6, an intermediate space 7 is formed, which is filled with concrete as a filler.
  • the inner jacket 5 and the outer jacket 6 are by heat dissipating, about radially arranged metal elements 8 connected to each other.
  • the container base 3 consists of an inner base 10 and an outer floor 11 each as a steel sheet.
  • the inside floor 10 is on the inner jacket 5 and the outer bottom 11 the outer jacket 6 welded.
  • connection shoulders 13 alternately on the inner jacket 5 and Apply outer jacket 6 under pre-tension.
  • the connecting shoulders 13 are the curvature of the inner or outer shell (5 or 6) adjusted. There are 5 along the inner shell adjacent between the webs 8 and connecting shoulders 13 lying bending edges 14, 15 brought together and Welding or soldering together. From the above figures you can also see that several these meandering rings 12 are arranged one above the other. In succession, these meandering rings are each one Division T is arranged offset from one another. The thickness of the Meander rings 12 or webs 8 and connecting shoulders 13 is exaggerated in Fig. 2 for clarity shown.
  • Fig. 3 illustrates that between the inner floor 10 and the outer bottom 11 heat-dissipating metallic radial webs 16 are arranged, which have end bends 17 with the inner bottom 10 and the outer jacket 6 are connected. She are connected to the outer jacket 6 because of the container stands on the outer floor 11 and therefore on the outer floor 11 practically no heat can be dissipated.
  • the connection of the bends 17, if this consists of a not the material of the inner bottom 10 or outer jacket 6 weldable material consist of on the inner floor 10 or outer jacket 6, welded-on auxiliary elements are made, which press the bends 17.
  • the inner jacket 5 with the cover side Steel ring 9 and the inner floor 10 welded and with the Steel ring 9 placed on the floor.
  • the open meander rings 12 successively on the Inner jacket 5 put on and with the help of an outer Clamping ring (not shown) while reducing the Outer diameter of the respective meandering ring 12 with the Inner jacket 5 clamped.
  • the reduction in the outside diameter of the respective meandering ring 12 is possible because the webs 8 of the meandering rings 12 are elastically curved can.
  • Successive meandering rings 12 are around a division T is offset.
  • the Outer jacket 6 initially over part of the upper meander ring 12 to the assigned clamping ring and this clamping ring released.
  • the following meander rings 12 is followed in the same way until the outer jacket 6 rests on the steel ring 9 and also with this can be welded.
  • the filler introduced and the container by welding the outer bottom 11 closed.

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Abstract

Ein Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive, wärmeentwickelnde Elemente weist einen einen Behälterinnenraum (1) begrenzenden Behältermantel (2), einen Behälterboden (3) und zumindest einen Behälterdeckel (4) auf. Der Behältermantel (2) besteht aus einem metallischen Innenmantel (5) und einem mit Abstand vom Innenmantel (5) angeordneten metallischen Außenmantel (6), wobei der zwischen Innenmantel (5) und Außenmantel (6) gebildete Zwischenraum (7) mit einem Füllstoff gefüllt ist. Der Innenmantel (5) und der Außenmantel (6) sind durch wärmeableitende, etwa radial angeordnete Metallelemente (8) miteinander verbunden. Die Herstellung und Funktion der Metallelemente (8) sind besonders günstig, wenn die Metallelemente (8) von den Stegen zumindest eines offenen Mäanderringes (12) gebildet sind, dessen Verbindungsschultern (13) abwechselnd am Innenmantel (5) und Außenmantel (6) unter Vorspannung anliegen. Zum Herstellen eines solchen Behälters werden die Mäanderringe (12) mit Hilfe jeweils eines äußeren Spannringes mit dem Innenmantel (5) verspannt und im Zuge des Aufsetzens des Außenmantels (6) aufeinanderfolgend gelöst. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive, wärmeentwickelnde Elemente, mit einem einen Behälterinnenraum begrenzenden Behältermantel, einem Behälterboden und zumindest einem Behälterdeckel, wobei der Behältermantel aus einem metallischen Innenmantel und einem mit Abstand vom Innenmantel angeordneten metallischen Außenmantel besteht, wobei der zwischen Innenmantel und Außenmantel gebildete Zwischenraum mit einem Füllstoff gefüllt ist und wobei der Innenmantel und der Außenmantel durch wärmeableitende, etwa radial angeordnete Metallelemente miteinander verbunden sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen dieses Behälters.
Radioaktive, wärmeentwickelnde Elemente meint im Rahmen der Erfindung insbesondere abgebrannte Brennelemente, die vom Behälter aufgenommen werden. Die von den Elementen entwickelte Wärme muss nach außen abgeleitet werden. Hierzu bestehen der Innenmantel und der Außenmantel regelmäßig aus Stahlblech und die dazwischen angeordneten Metallelemente aus Kupfer; andere Materialien sind selbstverständlich ebenfalls möglich. Als Füllstoff dient vorzugsweise Beton.
Bei einem bekannten Behälter der vorgenannten Art (DE-A-28 17 193) ist offengelassen, wie die Metallelemente mit dem Innenmantel bzw. Außenmantel verbunden sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie bei einem Transport- und/oder Lagerbehälter der eingangs genannten Art die Metallelemente auszugestalten sind, damit trotz einfacher Herstellbarkeit eine hinreichende Wärmeabfuhr gewährleistet ist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass die Metallelemente von den Stegen zumindest eines offenen Mäanderringes gebildet sind, dessen Verbindungsschultern abwechselnd am Innenmantel und Außenmantel unter Vorspannung anliegen.
Der durch die Erfindung erreichte Vorteil besteht darin, dass die Metallelemente zunächst verhältnismäßig einfach herstellbar sind. Ein Metallstreifen wird zum offenen Mäanderring verformt und zwischen Innenmantel und Außenmantel angeordnet, was ohne größere Schwierigkeiten möglich ist, weil der Mäanderring verformbar ist. Hinsichtlich der Wärmeabfuhr werden besonders gute Ergebnisse erreicht, wenn die am Innenmantel bzw. Außenmantel anliegenden Verbindungsschultern deren Krümmung aufweisen.
Für die weitere Ausgestaltung bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten. So sind nach einer bevorzugten Ausführungsform die längs des Innenmantels benachbart zwischen den Stegen und Verbindungsschultern liegenden Biegekanten zusammengeführt und insbesondere miteinander verbunden, z. B. verschweißt oder verlötet. Von besonderer Bedeutung ist auch eine bevorzugte Ausführungsform, die durch mehrere übereinander angeordnete Mäanderringe gekennzeichnet ist, die auch aufeinanderfolgend um eine Teilung zueinander versetzt angeordnet sind, diese Ausführungsform führt nämlich zu einer besonders innigen Verzahnung von Metallelementen bzw. Stegen und Füllstoff.
Im Rahmen der Erfindung liegt es, wenn der Behälterboden aus einem metallischen Innenboden und einem metallischen Außenboden besteht und zwischen dem Innenboden und dem Außenboden wärmeableitende metallische Radialstege angeordnet sind, die über endseitige Abwinklungen mit dem Innenboden und dem Außenmantel verbunden sind. Hierbei empfiehlt sich es ebenfalls, die dem Außenmantel zugeordneten Abwinklungen dessen Krümmung anzupassen.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Herstellen des beschriebenen Behälters, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die offenen Mäanderringe auf den Innenmantel aufgesetzt und mit Hilfe jeweils eines äußeren Spannringes unter Verminderung des Außendurchmessers des jeweiligen Mäanderringes mit dem Innenmantel verspannt werden, und dass die Spannringe im Zuge des Aufsetzens des Außenmantels aufeinanderfolgend gelöst werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
einen Längsschnitt durch einen Transport- und/oder Lagerbehälter,
Fig. 2
in vergrößerter Darstellung einen Teil eines Schnittes A-A durch den Gegenstand der Fig. 1 und
Fig. 3
perspektivisch eine Ansicht in Richtung des Pfeiles B auf Metallelemente im Bodenbereich.
Der in den Figuren dargestellte Transport- und/oder Lagerbehälter ist für radioaktive, wärmeentwickelnde Elemente, insbesondere abgebrannte Kernbrennelemente bestimmt. In seinem grundsätzlichen Aufbau besteht er aus einem einen Behälterinnenraum 1 begrenzenden Behältermantel 2, einem Behälterboden 3 und zumindest einem Behälterdeckel 4. Der Behältermantel 2 ist aus einem Innenmantel 5 aus Stahlblech und einem mit Abstand vom Innenmantel 5 angeordneten Außenmantel 6 aus Stahlblech aufgebaut. Zwischen dem Innenmantel 5 und dem Außenmantel 6 ist ein Zwischenraum 7 gebildet, der mit Beton als Füllstoff gefüllt ist. Der Innenmantel 5 und der Außenmantel 6 sind durch wärmeableitende, etwa radial angeordnete Metallelemente 8 miteinander verbunden.
Am Kopf des Behälters sind der Innenmantel 5 und der Außenmantel 6 durch einen Stahlring 9 miteinander verbunden, an den der Innenmantel 5 und der Außenmantel 6 angeschweißt sind. Der Behälterboden 3 besteht aus einem Innenboden 10 und einem Außenboden 11 jeweils als Stahlblech. Der Innenboden 10 ist an den Innenmantel 5 und der Außenboden 11 an den Außenmantel 6 angeschweißt.
Wie man durch eine vergleichende Betrachtung der Fig. 1 und 2 ohne weiteres erkennt, sind die zwischen dem Innenmantel 5 und dem Außenmantel 6 angeordneten Metallelemente 8 von den Stegen mehrerer offener Mäanderringe 12 gebildet, deren Verbindungsschultern 13 abwechselnd am Innenmantel 5 und Außenmantel 6 unter Vorspannung anliegen. Die Verbindungsschultern 13 sind der Krümmung des Innen- bzw. Außenmantels (5 bzw. 6) angepasst. Dabei sind längs des Innenmantels 5 benachbart zwischen den Stegen 8 und Verbindungsschultern 13 liegende Biegekanten 14, 15 zusammengeführt und durch Verschweißen oder Verlöten miteinander verbunden. Aus den genannten Figuren erkennt man darüber hinaus, dass mehrere dieser Mäanderringe 12 übereinander angeordnet sind. Aufeinanderfolgend sind diese Mäanderringe jeweils um eine Teilung T zueinander versetzt angeordnet. Die Dicke der Mäanderringe 12 bzw. Stege 8 und Verbindungsschultern 13 ist in Fig. 2 aus Deutlichkeitsgründen übertrieben dargestellt.
Fig. 3 verdeutlicht, dass zwischen dem Innenboden 10 und dem Außenboden 11 wärmeableitende metallische Radialstege 16 angeordnet sind, die über endseitige Abwinklungen 17 mit dem Innenboden 10 und dem Außenmantel 6 verbunden sind. Sie sind mit dem Außenmantel 6 verbunden, weil der Behälter auf dem Außenboden 11 steht und mithin über den Außenboden 11 praktisch keine Wärme abgeleitet werden kann. Die Verbindung der Abwinklungen 17 kann, sofern diese aus einem mit dem Material des Innenbodens 10 bzw. Außenmantels 6 nicht verschweißbaren Material bestehen, durch auf den Innenboden 10 bzw. Außenmantel 6 aufgeschweißte Hilfselemente erfolgen, die die Abwinklungen 17 anpressen.
Zum Herstellen des beschriebenen Transport- und/oder Lagerbehälters wird der Innenmantel 5 mit dem deckelseitigen Stahlring 9 und dem Innenboden 10 verschweißt und mit dem Stahlring 9 auf den Boden abgesetzt. Anschließend werden die offenen Mäanderringe 12 aufeinanderfolgend auf den Innenmantel 5 aufgesetzt und mit Hilfe jeweils eines äußeren Spannringes (nicht dargestellt) unter Verminderung des Außendurchmessers des jeweiligen Mäanderringes 12 mit dem Innenmantel 5 verspannt. Die Verminderung des Außendurchmessers des jeweiligen Mäanderringes 12 ist möglich, weil die Stege 8 der Mäanderringe 12 elastisch verkrümmt werden können. Aufeinanderfolgende Mäanderringe 12 werden dabei um eine Teilung T versetzt aufgesetzt. Anschließend wird der Außenmantel 6 zunächst über einen Teil des oberen Mäanderringes 12 bis zum zugeordneten Spannring aufgesetzt und dieser Spannring gelöst. Bei den nachfolgenden Mäanderringen 12 wird in gleicher Weise verfahren, bis der Außenmantel 6 an dem Stahlring 9 anliegt und ebenfalls mit diesem verschweißt werden kann. Anschließend wird der Füllstoff eingebracht und der Behälter durch Aufschweißen des Außenbodens 11 verschlossen.

Claims (6)

  1. Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive, wärmeentwickelnde Elemente, mit einem einen Behälterinnenraum (1) begrenzenden Behältermantel (2), einem Behälterboden (3) und zumindest einem Behälterdeckel (4), wobei der Behältermantel (2) aus einem metallischen Innenmantel (5) und einem mit Abstand vom Innenmantel (5) angeordneten metallischen Außenmantel (6) besteht, wobei der zwischen Innenmantel (5) und Außenmantel (6) gebildete Zwischenraum (7) mit einem Füllstoff gefüllt ist und wobei der Innenmantel (5) und der Außenmantel (6) durch wärmeableitende, etwa radial angeordnete Metallelemente (8) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallelemente (8) von den Stegen zumindest eines offenen Mäanderringes (12) gebildet sind, dessen Verbindungsschultern (13) abwechselnd am Innenmantel (5) und Außenmantel (6) unter Vorspannung anliegen.
  2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass längs des Innenmantels (5) benachbart zwischen den Stegen (8) und Verbindungsschultern (13) liegende Biegekanten (14, 15) zusammengeführt sind.
  3. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengeführten Biegekanten (14, 15) miteinander verbunden sind.
  4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mehrere übereinander angeordnete Mäanderringe (12), die aufeinanderfolgend um eine Teilung (T) zueinander versetzt angeordnet sind.
  5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterboden (3) aus einem metallischen Innenboden (10) und einem metallischen Außenboden (11) besteht und zwischen dem Innenboden (10) und dem Außenboden (11) wärmeableitende metallische Radialstege (16) angeordnet sind, die über endseitige Abwinklungen (17) mit dem Innenboden (10)und dem Außenmantel (6) verbunden sind.
  6. Verfahren zum Herstellen eines Behälters nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die offenen Mäanderringe (12) auf den Innenmantel (5) aufgesetzt und mit Hilfe jeweils eines äußeren Spannringes unter Verminderung des Außendurchmessers des jeweiligen Mäanderringes (12) mit dem Innenmantel (5) verspannt werden und dass die Spannringe im Zuge des Aufsetzens des Außenmantels (6) aufeinanderfolgend gelöst werden.
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