EP1503385A1 - Transport- und/oder Lagerbehälter - Google Patents

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EP1503385A1
EP1503385A1 EP03017417A EP03017417A EP1503385A1 EP 1503385 A1 EP1503385 A1 EP 1503385A1 EP 03017417 A EP03017417 A EP 03017417A EP 03017417 A EP03017417 A EP 03017417A EP 1503385 A1 EP1503385 A1 EP 1503385A1
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EP
European Patent Office
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container
radioactive
spring element
transport
lid
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EP03017417A
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English (en)
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Roland Dipl-Ing. Hüggenberg
Rudolf Dr. Ing Diersch
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GNS Gesellschaft fuer Nuklearservice mbH
Original Assignee
GNS Gesellschaft fuer Nuklearservice mbH
GNB Gesellschaft fuer Nuklear Behaelter mbH
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/005Containers for solid radioactive wastes, e.g. for ultimate disposal
    • G21F5/008Containers for fuel elements
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/06Details of, or accessories to, the containers
    • G21F5/08Shock-absorbers, e.g. impact buffers for containers

Definitions

  • the invention relates to a transport and / or storage container with a recording room for at least one radioactive Element, a container bottom, a container shell and one to the receiving space for the radioactive elements adjacent container lid.
  • Radioactive elements means here in particular spent or fresh fuel or HAW glass kokillen (HAW: high active waste).
  • Transport and / or storage container of the above There are types in different embodiments.
  • these known transport and / or storage containers usually between the recorded radioactive Elements, for example, between the recorded fuel elements and the container lid an axial distance or realized an axial clearance.
  • the accordingly furnished vertical height of the receiving space of the container first takes into account the fact that in the container Components or radioactive elements with different Dimensions must be accommodated.
  • account is taken of the circumstance carry that a relative thermal expansion of absorbed Components and container components take place can and a change in length of recorded in the container Components due to radioactive irradiation.
  • the invention is the technical problem based, a transport and / or storage container of the beginning specify the type mentioned, in which the above described disadvantages are avoided and in the free fall with cover-side impact by strength stability and thus characterized by security.
  • the invention teaches a transport and / or storage container with a receiving space for at least one radioactive element, a container bottom, a container casing and a container lid adjacent to the storage space for the radioactive elements, wherein container inside the container bottom at least one spring element is provided, wherein the spring element is set in the vertical installation state of the container by the weight of the radioactive element under bias and wherein the biasing path of the spring element produced thereby is greater than the distance of the radioactive element to the container lid in the vertical installation state of the container.
  • radioactive Elements added to the receiving space of the container are.
  • the radioactive elements are preferably to burned or fresh fuel or to HAW glass canisters.
  • a basket for recording the radioactive elements present in the recording room is.
  • at least one spring element can also arranged between the basket and the container bottom his.
  • the term radioactive means Element in the context of the invention in principle also a carrying basket, a supporting element or a cover for a radioactive element or for several radioactive elements.
  • a lid system having a plurality of lids for example a primary lid and a secondary lid, so is meant with container lid the inner lid, the immediate to the recording room for the radioactive elements borders.
  • container lid the inner lid, the immediate to the recording room for the radioactive elements borders.
  • at least one spring element is provided between Container bottom and radioactive element. If the spring element according to the invention put under tension, its reduced Length. The spring element is thus under its own weight of the radioactive element (s) as if compressed. Pretension of the spring element means within the scope of the invention, the route or the way to the spring element under the weight of the radioactive Elementes compared to the relaxed state of Spring element is compressed.
  • the spring element is in the vertical installation state of the container by a radioactive element standing on it put under tension.
  • Vertical installation state of the Container means in particular that the container bottom of the Container rises on a substrate and the container lid is oriented on the top side of the container.
  • Spring element a coil spring.
  • the coil spring exists suitably made of steel. Basically it is but also in the context of the invention, a spring element as Form elastomer spring.
  • Spring element means in the frame the invention basically every element that under the Dead weight of a radioactive element squeezable or under bias can be set, and that at discharge shows an elastic recovery.
  • a radioactive Element container bottom side a recess for receiving has at least a portion of a spring element.
  • a transport and / or storage container according to the invention is usually a plurality of radioactive elements.
  • the invention includes each radioactive element container bottom side recess for receiving a spring element on. If it is the radioactive elements is about fuel elements, so there is the container bottom side Recess in the foot of a fuel assembly. Conveniently, this recess is cylindrical. In HAW molds is the container bottom side Recess preferably formed as a dome-shaped recess.
  • a spring element in vertical installation condition of the container over its length completely received in the container bottom side recess is.
  • Length of the spring element here means the extent in the longitudinal direction of the container parallel to the Container walls.
  • the invention thus takes a complete Recording the prestressed spring element or the remaining length the prestressed spring element in the container bottom side Recess. This embodiment does it possible that despite the inventive arrangement of Spring elements on the container bottom in comparison to the previous known containers no structural extension of the Container interior is necessary.
  • the invention is based on the finding that an invention furnished transport and / or storage container a free fall from relatively high altitudes Impact of the lid-side end face on a rigid Underlay without significant damage or damage can survive.
  • the invention is particularly based on the knowledge that with the inventive Training the container heavier loads on the lid system effectively and reliably avoided during the impact can be. It should be emphasized that the inventive Container with relatively simple and inexpensive Measures can be realized.
  • the figures show a transport and / or Storage container with a receiving space 1 for radioactive elements 2.
  • the container has a container bottom 3, a container shell 4 and one to the receiving space 1 adjacent to the radioactive elements 2 Container lid 5 on.
  • a Spring element 6 is provided, preferably and in the Embodiment is designed as a helical spring.
  • Fig. 1 shows the spring element 6 in the unloaded state.
  • the radioactive element 2 is here just in the recording room 1 of the container introduced. In the unloaded Condition, the spring element 6 has a length 1.
  • Fig. 2 shows the state in which the spring element 6 through the dead weight of the radioactive element 2 under bias is set.
  • the spring element 6 is here in comparison to its original length 1 in unloaded State has been compressed by the Vorspannweg v.
  • FIG. 2 further shows that the generated bias path v of the spring element 6 is greater than the distance f of the radioactive element 2 to the container lid 5 in the vertical Installation condition of the container.
  • the figures show that the radioactive element 2 container bottom side a recess 7 for receiving the spring element 6 has.
  • the recess 7 is here in the foot provided the radioactive element 2.
  • Fig. 2 is recognizable that the spring element 6 preferably and in Embodiment in the vertical installation state of Container or in its prestressed state over his Length completely in the container bottom side recess. 7 of the radioactive element 2 is recorded.
  • Fig. 3 shows the container in the reverse orientation when free fall with subsequent impact on the container lid. 5
  • the prestressed spring element 6 presses the radioactive Element 2 against the container lid 5.
  • the container lid 5 at Impact effectively protected or protected.

Abstract

Transport- und/oder Lagerbehälter mit einem Aufnahmeraum für zumindest ein radioaktives Element, einem Behälterboden, einem Behältermantel und einem an den Aufnahmeraum angrenzenden Behälterdeckel. Behälterinnenseitig am Behälterboden ist zumindest ein Federelement vorgesehen, wobei das Federelement im vertikalen Aufstellzustand des Behälters durch das Eigengewicht des radioaktiven Elementes unter Vorspannung setzbar ist. Der dabei erzeugte Vorspannweg des Federelementes ist größer als der Abstand des radioaktiven Elementes zum Behälterdeckel im vertikalen Aufstellzustand des Behälters. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Transport- und/oder Lagerbehälter mit einem Aufnahmeraum für zumindest ein radioaktives Element, einem Behälterboden, einem Behältermantel und einem an den Aufnahmeraum für die radioaktiven Elemente angrenzenden Behälterdeckel. - Radioaktive Elemente meint hier insbesondere abgebrannte oder frische Brennelemente oder HAW-Glaskokillen (HAW: high active waste).
Transport- und/oder Lagerbehälter der vorstehend beschriebenen Art gibt es in verschiedenen Ausführungsformen. Bei diesen bekannten Transport- und/oder Lagerbehältern ist in der Regel zwischen den aufgenommenen radioaktiven Elementen, beispielsweise zwischen den aufgenommenen Brennelementen und dem Behälterdeckel ein axialer Abstand bzw. ein axialer Freiraum verwirklicht. Die dementsprechend eingerichtete vertikale Höhe des Aufnahmeraumes des Behälters trägt zunächst dem Umstand Rechnung, dass in dem Behälter Komponenten bzw. radioaktive Elemente mit unterschiedlichen Abmessungen aufnehmbar sein müssen. Außerdem müssen Fertigungstoleranzen in Bezug auf die Behälterkomponenten und in Bezug auf die aufgenommenen Komponenten berücksichtigt werden. Fernerhin ist dem Umstand Rechnung zu tragen, dass eine relative thermische Ausdehnung von aufgenommenen Komponenten und Behälterkomponenten stattfinden kann sowie eine Längenänderung der im Behälter aufgenommenen Komponenten infolge radioaktiver Bestrahlung. Ein kleiner, axialer Freiraum zwischen radioaktiven Elementen und Behälterdeckel wird auch dann erforderlich, wenn der Behälterdeckel funktionssicher, beispielsweise fernbedient, unter Wasser aufgesetzt werden muss. Die meisten dieser bekannten Behälter haben sich in Festigkeit- bzw. stabilitätsmäßiger Hinsicht bewährt. Allerdings ist die mechanische Resistenz im Hinblick auf bestimmte Ausnahmesituationen verbesserungsfähig bzw. verbesserungsbedürftig. Eine solche Ausnahmesituation ist insbesondere der freie Fall eines Behälters, der dann mit dem behälterdeckelseitigen Stirnende bzw. der behälterdeckelseitigen Stirnfläche auf einer starren Unterlage aufprallt. In der Phase des freien Falls bleibt ein Abstand zwischen den aufgenommenen radioaktiven Elementen und dem Behälterdeckel. Auf diese Weise kommt es gleichsam zu einem verzögerten Aufprall der Elemente und sowohl das Deckelsystem als auch die aufgenommenen Elemente werden relativ stark belastet. Es versteht sich, dass eine solch hohe Belastung aus Gründen der Sicherheit unerwünscht ist.
Demgegenüber liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, einen Transport- und/oder Lagerbehälter der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die vorstehend beschriebenen Nachteile vermieden werden und der sich beim freien Fall mit deckelseitigem Aufprall durch Festigkeit bzw. Stabilität und somit durch Sicherheit auszeichnet.
Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung einen Transport- und/oder Lagerbehälter mit einem Aufnahmeraum für zumindest ein radioaktives Element, einem Behälterboden, einem Behältermantel und einem an den Aufnahmeraum für die radioaktiven Elemente angrenzenden Behälterdeckel,
wobei behälterinnenseitig am Behälterboden zumindest ein Federelement vorgesehen ist, wobei das Federelement im vertikalen Aufstellzustand des Behälters durch das Eigengewicht des radioaktiven Elementes unter Vorspannung gesetzt wird
und wobei der dabei erzeugte Vorspannweg des Federelementes größer ist als der Abstand des radioaktiven Elementes zum Behälterdeckel im vertikalen Aufstellzustand des Behälters.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass mehrere radioaktive Elemente in den Aufnahmeraum des Behälters aufgenommen sind. Bei den radioaktiven Elementen handelt es sich vorzugsweise um abgebrannte oder frische Brennelemente oder um HAW-Glaskokillen. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass in an sich üblicher Weise ein Tragkorb für die Aufnahme der radioaktiven Elemente im Aufnahmeraum vorhanden ist. Grundsätzlich kann mindestens ein Federelement auch zwischen dem Tragkorb und dem Behälterboden angeordnet sein. Für solche Ausführungsformen meint der Begriff radioaktives Element im Rahmen der Erfindung prinzipiell auch einen Tragkorb, ein Tragelement oder eine Hülle für ein radioaktives Element bzw. für mehrere radioaktive Elemente.
Wenn der erfindungsgemäße Transport- und/oder Lagerbehälter ein Deckelsystem mit mehreren Deckeln aufweist, beispielsweise einen Primärdeckel und einen Sekundärdeckel, so ist mit Behälterdeckel der innere Deckel gemeint, der unmittelbar an den Aufnahmeraum für die radioaktiven Elemente angrenzt. - Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass zwischen Behälterboden und radioaktivem Element zumindest ein Federelement vorgesehen ist. Wenn das Federelement erfindungsgemäß unter Vorspannung gesetzt wird, reduziert sich seine Länge. Das Federelement wird also unter dem Eigengewicht des radioaktiven Elementes bzw. der radioaktiven Elemente gleichsam zusammengedrückt. Vorspannweg des Federelementes meint im Rahmen der Erfindung die Strecke bzw. den Weg, um den das Federelement unter dem Eigengewicht des radioaktiven Elementes im Vergleich zum entspannten Zustand des Federelementes zusammengedrückt wird.
Das Federelement wird im vertikalen Aufstellzustand des Behälters durch ein darauf aufstehendes radioaktives Element unter Vorspannung gesetzt. Vertikaler Aufstellzustand des Behälters meint insbesondere, dass der Behälterboden des Behälters auf einem Untergrund aufsteht und der Behälterdeckel oberseitig am Behälter orientiert ist.
Nach sehr bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist das Federelement eine Schraubenfeder. Die Schraubenfeder besteht zweckmäßigerweise aus Stahl. Grundsätzlich liegt es aber auch im Rahmen der Erfindung, ein Federelement als Elastomerfeder auszubilden. Federelement meint im Rahmen der Erfindung grundsätzlich jedes Element, das unter dem Eigengewicht eines radioaktiven Elementes zusammendrückbar bzw. unter Vorspannung setzbar ist, und das bei Entlastung ein elastisches Rückstellvermögen zeigt.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass ein radioaktives Element behälterbodenseitig eine Ausnehmung für die Aufnahme zumindest eines Teils eines Federelementes aufweist. In einem erfindungsgemäßen Transport- und/oder Lagerbehälter befindet sich in der Regel eine Mehrzahl von radioaktiven Elementen. Nach sehr bevorzugter Ausführungsform der Erfindung weist jedes radioaktive Element eine behälterbodenseitige Ausnehmung zur Aufnahme eines Federelementes auf. Wenn es sich bei den radioaktiven Elementen um Brennelemente handelt, so befindet sich die behälterbodenseitige Ausnehmung im Fußstück eines Brennelementes. Zweckmäßigerweise ist diese Ausnehmung zylinderförmig ausgebildet. Bei HAW-Kokillen ist die behälterbodenseitige Ausnehmung vorzugsweise als kalottenförmige Aussparung ausgebildet.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass ein Federelement im vertikalen Aufstellzustand des Behälters über seine Länge vollständig in der behälterbodenseitigen Ausnehmung aufgenommen ist. Länge des Federelementes meint hier die Ausdehnung in Längsrichtung des Behälters parallel zu den Behälterwänden. Bei der vorgenannten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt also eine vollständige Aufnahme des vorgespannten Federelementes bzw. der Restlänge des vorgespannten Federelementes in der behälterbodenseitigen Ausnehmung. Diese Ausführungsform macht es möglich, dass trotz der erfindungsgemäßen Anordnung von Federelementen am Behälterboden im Vergleich zu den bislang bekannten Behältern keine konstruktive Verlängerung des Behälterinnenraumes notwendig ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein erfindungsgemäß eingerichteter Transport- und/oder Lagerbehälter einen freien Fall aus relativ großen Höhen mit Aufprall der deckelseitigen Stirnfläche auf einer starren Unterlage ohne wesentliche Beeinträchtigungen oder Beschädigungen überstehen kann. Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des Behälters stärkere Belastungen des Deckelsystems beim Aufprall effektiv und funktionssicher vermieden werden können. Hervorzuheben ist, dass der erfindungsgemäße Behälter mit relativ einfachen und kostengünstigen Maßnahmen verwirklicht werden kann.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. 1
einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Behälter im vertikalen Aufstellzustand bei unbelastetem Federelement,
Fig. 2
den Gegenstand nach Fig. 1 bei belastetem bzw. vorgespanntem Federelement und
Fig. 3
den Gegenstand nach den Fig. 1 bzw. 2 in umgekehrter Orientierung beim freien Fall bzw. beim Aufprall auf das Deckelsystem.
Die Figuren zeigen einen erfindungsgemäßen Transportund/oder Lagerbehälter mit einem Aufnahmeraum 1 für radioaktive Elemente 2. Der Behälter weist einen Behälterboden 3, einen Behältermantel 4 und einen an den Aufnahmeraum 1 für die radioaktiven Elemente 2 angrenzenden Behälterdeckel 5 auf. In den Figuren ist erkennbar, dass zwischen Behälterboden 3 und radioaktivem Element 2 ein Federelement 6 vorgesehen ist, das vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel als Schraubenfeder ausgebildet ist. Fig. 1 zeigt das Federelement 6 im unbelasteten Zustand. Das radioaktive Element 2 wird hier gerade in den Aufnahmeraum 1 des Behälters eingeführt. Im unbelasteten Zustand weist das Federelement 6 eine Länge 1 auf.
Fig. 2 zeigt den Zustand, in dem das Federelement 6 durch das Eigengewicht des radioaktiven Elementes 2 unter Vorspannung gesetzt ist. Das Federelement 6 ist hier im Vergleich zu seiner ursprünglichen Länge 1 im unbelasteten Zustand um den Vorspannweg v zusammengedrückt worden. In Fig. 2 ist fernerhin erkennbar, dass der erzeugte Vorspannweg v des Federelementes 6 größer ist als der Abstand f des radioaktiven Elementes 2 zum Behälterdeckel 5 im vertikalen Aufstellzustand des Behälters.
Die Figuren zeigen, dass das radioaktive Element 2 behälterbodenseitig eine Ausnehmung 7 zur Aufnahme des Federelementes 6 aufweist. Die Ausnehmung 7 ist hier im Fußstück des radioaktiven Elementes 2 vorgesehen. In Fig. 2 ist erkennbar, dass das Federelement 6 vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel im vertikalen Aufstellzustand des Behälters bzw. in seinem vorgespannten Zustand über seine Länge vollständig in der behälterbodenseitigen Ausnehmung 7 des radioaktiven Elementes 2 aufgenommen ist.
Fig. 3 zeigt den Behälter in umgekehrter Orientierung beim freien Fall mit nachfolgendem Aufprall am Behälterdeckel 5. Hier drückt das vorgespannte Federelement 6 das radioaktive Element 2 gegen den Behälterdeckel 5. Auf diese Weise kann sich in der Phase des freien Falls kein Abstand zwischen radioaktivem Element 2 und Behälterdeckel 5 aufbauen, der zu einem verzögerten Aufprall und damit zu einer stärkeren Belastung des Behälterdeckels 5 führen würde. Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen wird der Behälterdeckel 5 beim Aufprall effektiv geschützt bzw. geschont.

Claims (6)

  1. Transport- und/oder Lagerbehälter mit einem Aufnahmeraum (1) für zumindest ein radioaktives Element (2), einem Behälterboden (3), einem Behältermantel (4) und einem an den Aufnahmeraum (1) für die radioaktiven Elemente (2) angrenzenden Behälterdeckel (5),
    wobei behälterinnenseitig am Behälterboden (3) zumindest ein Federelement (6) vorgesehen ist, wobei das Federelement (6) im vertikalen Aufstellzustand des Behälters durch das Eigengewicht des radioaktiven Elementes (2) unter Vorspannung setzbar ist
    und wobei der dabei erzeugte Vorspannweg v des Federelementes (6) größer ist als der Abstand f des radioaktiven Elementes (2) zum Behälterdeckel (5) im vertikalen Aufstellzustand des Behälters.
  2. Transport- und/oder Lagerbehälter nach Anspruch 1, wobei das radioaktive Element (2) ein Brennelement oder eine Glaskokille ist.
  3. Transport- und/oder Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Federelement (6) eine Schraubenfeder ist.
  4. Transport- und/oder Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das radioaktive Element (2) behälterbodenseitig eine Ausnehmung (7) für die Aufnahme zumindest eines Teils eines Federelementes (6) aufweist.
  5. Transport- und/oder Lagerbehälter nach Anspruch 4, wobei jedes radioaktive Element (2) eine behälterbodenseitige Ausnehmung (7) zur Aufnahme eines Federelementes (6) aufweist.
  6. Transport- und/oder Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei ein Federelement (6) im vertikalen Aufstellzustand des Behälters über seine Länge vollständig in der behälterbodenseitigen Ausnehmung (7) aufgenommen ist.
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