EP1571677B2 - Transport- und/oder Lagerbehälter mit zumindest einem radioaktiven Element - Google Patents

Transport- und/oder Lagerbehälter mit zumindest einem radioaktiven Element Download PDF

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EP1571677B2
EP1571677B2 EP04005398A EP04005398A EP1571677B2 EP 1571677 B2 EP1571677 B2 EP 1571677B2 EP 04005398 A EP04005398 A EP 04005398A EP 04005398 A EP04005398 A EP 04005398A EP 1571677 B2 EP1571677 B2 EP 1571677B2
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EP
European Patent Office
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container
shock absorber
fuel
lid
transport
Prior art date
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EP04005398A
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English (en)
French (fr)
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EP1571677A1 (de
EP1571677B1 (de
Inventor
Roland Dipl.-Ing. Hüggenberg
Walter Dr.-Ing. Völzer
Hans-Peter Dr.-Ing. Winkler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GNS Gesellschaft fuer Nuklearservice mbH
TN International SA
Original Assignee
GNS Gesellschaft fuer Nuklearservice mbH
TN International SA
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Publication date
Family has litigation
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Application filed by GNS Gesellschaft fuer Nuklearservice mbH, TN International SA filed Critical GNS Gesellschaft fuer Nuklearservice mbH
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Priority to EP04005398A priority patent/EP1571677B2/de
Priority to ES04005398T priority patent/ES2321609T5/es
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Application granted granted Critical
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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
    • G21F5/005—Containers for solid radioactive wastes, e.g. for ultimate disposal
    • 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
    • G21F5/005—Containers for solid radioactive wastes, e.g. for ultimate disposal
    • G21F5/008—Containers for fuel elements
    • 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
    • G21F5/08—Shock-absorbers, e.g. impact buffers for containers

Definitions

  • the invention relates to a transport and / or storage container for receiving at least one radioactive element, with container casing and container bottom and with at least one container lid.
  • Radioactive elements means above all spent or fresh fuel.
  • an axial free space is generally also present within such a fuel element between the fuel rods and the head of the fuel assembly.
  • the US 2003/015541 describes a transport and / or storage container for radioactive elements of sheath, bottom and lid. Between the radioactive element and cover is an axial clearance and between the radioactive element and cover a plastically deformable shock absorber made of balsa wood is arranged.
  • the US-B-6,280,127 describes a transport and / or storage container for radioactive elements of sheath, bottom and lid. Between the radioactive element and the lid is an axial clearance and between the radioactive element and cover a plastically deformable shock absorber is arranged.
  • the US-A-5 337 917 describes a transport and / or storage container for radioactive elements of sheath, bottom and lid. Between the radioactive element and cover is an axial clearance and between the radioactive element and cover a plastically deformable shock absorber made of aluminum-metal mesh material is arranged.
  • the DE 22 56 879 A describes a transport and / or storage container for radioactive elements of sheath, bottom and lid. Between radioactive element and lid is an axial clearance and between the radioactive element and cover is a plastically deformable shock absorber (wooden parts which act plastically deformable shock absorbing arranged.
  • the invention is therefore the technical problem of specifying a transport and / or storage container of the type mentioned, in which the disadvantages described above are avoided and is characterized in free fall with cover-side impact by strength or stability and thus safety.
  • the invention teaches a transport and / or storage container according to claim 1.
  • the radioactive elements are preferably spent or fresh fuel elements or HAW glass kokillen. It is also within the scope of the invention that in a conventional manner a basket for receiving the radioactive elements in the receiving space is available.
  • the transport and / or storage container comprises a lid system with several lids, for example a primary lid and a secondary lid
  • container lid means the inner lid immediately adjacent to the receiving space for the radioactive elements, for example the primary lid.
  • - Vertical installation state of the container means, in particular, that the container with its bottom or with the container bottom rests on a substrate and the container lid is oriented on the top side of the container.
  • the shock absorber is plastically deformed in a free fall of the container with impact of the container top or the container lid.
  • this plastic deformation can result from the fact that the entire radioactive element or the entire fuel element with its head piece impacts the shock absorber.
  • the plastic deformation can also result from the fact that the fuel rods of a fuel assembly are delayed impact on the head of the fuel assembly and that resting on the shock absorber or bouncing on the shock absorber head then causes the plastic deformation of the shock absorber.
  • the shock or momentum emanating from the fuel rods is transmitted from the header to the shock absorber.
  • That the shock absorber is plastically deformable means in the invention that the shock absorber is permanently deformed.
  • plastic deformability differs from elastic deformability, which is transient and transforms kinetic energy into potential energy, which then at least partially reverts to kinetic energy.
  • the plastically deformable shock absorber is therefore not an elastically deformable spring element, such as a helical spring or the like. Such spring elements have not been proven for the purpose of the invention.
  • the shock absorber according to the invention is primarily plastically deformable and at most slightly elastically deformable.
  • the radioactive element is a fuel assembly with a head piece and arranged below the head piece fuel rods and that a first axial clearance in the vertical installation state of the container between the head piece and the container lid is present.
  • the axial clearance in the vertical installation state is assigned to a corresponding axial distance f between the head and the container lid.
  • a second axial clearance in the vertical installation state of the container between the fuel rods and the head piece is present.
  • This axial clearance is to be assigned a corresponding axial distance a between the top of the fuel rod and the head piece.
  • the fuel rods form part of the radioactive element (fuel element).
  • the second axial clearance which is of course also arranged between the parts of the radioactive element (fuel rods) and the container lid, is thus located between the fuel rods and the head of the fuel assembly.
  • the claimed in claim 1 first axial clearance and second axial clearance so add up to the entire axial free space that extends between the fuel rods (parts of the radioactive element) and the container lid.
  • the second axial clearance is the most important with regard to the solution of the problem according to the invention.
  • the mass of all fuel rods accounts for about 90% of the mass of a fuel assembly.
  • the fuel rods bounced delayed on the head and this results in a very significant burden on the lid system. Due to the plastic deformation of the shock absorber according to the invention in particular this impact of the fuel rods can be effectively compensated or intercepted, so that the load on the container lid or the lid system is no longer critical.
  • the shock absorber is arranged between the head piece of a fuel assembly and the container lid.
  • a plurality of fuel elements are usually added.
  • a shock absorber is then arranged between each head piece of a fuel assembly and the container lid.
  • the shock absorber is adapted to the geometry of the radioactive element, in particular to the geometry of the head piece of a fuel assembly.
  • the shock absorber engages in a free space or in a recess of the radioactive element, in particular in a recess of the head piece.
  • a head of a fuel assembly of pressurized water reactors has a central recess into which engages the shock absorber according to a very preferred embodiment.
  • the head of a fuel element from a Boiling water reactor is usually equipped with a top bracket.
  • the shock absorber on a slot for receiving this bracket. It is also within the scope of the invention that two smaller adjacent shock absorbers are provided, in the middle of the bracket of a boiling water reactor fuel element is received.
  • the shock absorber is fixed or fastened to the container lid.
  • the shock absorber may for example be screwed to the container lid or be connected via a bolt connection with the container lid.
  • the shock absorber is fixed to the radioactive element or to the fuel assembly.
  • a particularly preferred embodiment in this context is characterized in that the shock absorber is connected to arranged in the control rod guide tubes of a fuel assembly absorber rods.
  • the shock absorber is designed as a hollow element, wherein the shock absorber has a cavity bounding side walls and a bottom wall.
  • the bottom wall is container lid side oriented and expediently, the bottom wall of the hollow element is applied to the container lid or this bottom wall is attached to the container lid.
  • the hollow element is designed to be open towards the radioactive element or towards the fuel element.
  • designed as a hollow element shock absorber may be filled with shock-absorbing materials. These may be, in particular, foamed elements, wherein according to a preferred embodiment closed-cell foams are used. It is within the scope of the invention to use encapsulated metal foams for the shock absorber.
  • the shock absorber is designed as a hollow cylinder.
  • the hollow cylinder has a cylinder bottom and a cylinder jacket but no cylinder cover.
  • the cylinder bottom is preferably oriented towards the container lid of the container and, according to one embodiment, fixed to the container lid.
  • the hollow cylinder without cylinder cover is then preferably open to the radioactive element or fuel element side.
  • a solid element such as a solid metallic body without a cavity.
  • a hollow cylinder is used as a shock absorber
  • the dimensions of the hollow cylinder are adapted to the usual radioactive elements or to the usual fuel elements, in particular to fuel assemblies from pressurized water reactors.
  • the axial length of the hollow cylinder is 100 to 300 mm, preferably 170 to 270 mm.
  • the outer diameter of the hollow cylinder is 50 to 150 mm, preferably 50 to 100 mm and the inner diameter of the hollow cylinder is preferably 20 to 115 mm, preferably 25 to 85 mm.
  • the wall thickness of the hollow cylinder is 3 to 40 mm, preferably 5 to 30 mm, preferably 5 to 20 mm and very preferably 5 to 15 mm.
  • This wall thickness or wall thickness relates in particular to the wall thickness of the hollow cylinder jacket.
  • the hollow cylinder has a length of 230 mm, an outer diameter of 75 mm, an inner diameter of 55 mm and a wall thickness (of the hollow cylinder jacket) of 10 mm.
  • the shock absorber consists of a metal, preferably of a light metal or a light metal alloy and very preferably of aluminum or an aluminum alloy.
  • the material chosen for the shock absorber is a corrosion and water resistant material.
  • a shock absorber in the form of a hollow cylinder made of a metal, preferably made of a light metal or a light metal alloy and very preferably made of aluminum or an aluminum alloy is used.
  • the inner shock absorber is designed with the proviso that upon impact of the container on the container lid (or on the top of the container), the plastic deformation of the inner shock absorber over the elastic deformation of the inner shock prevails. It is within the scope of the invention that the elastic deformation of the inner shock absorber is negligible.
  • the fact that the inner shock absorber is designed with the proviso that the plastic deformation is achieved, means in the invention in particular that the material, the dimensions and the wall thicknesses of the shock absorber are set up accordingly.
  • the falling movement of the free fall of the container delayed impacting on the container lid components can be associated with a kinetic energy.
  • the majority of this kinetic energy is converted into deformation energy of the plastic deformation.
  • the proportion of the kinetic energy that is converted into deformation energy of the plastic deformation is greater or substantially greater than the proportion of the kinetic energy that in the elastic deformation associated energy types (potential energy and then again kinetic energy) is converted.
  • the above statements relate in particular to drop heights of more than 1 m and preferably to drop heights of more than 2 m. Fall height here means the distance of the downwardly oriented container lid from a substrate or from the ground.
  • the falling motion of the components (fuel elements or fuel rods) associated kinetic energy is converted at least 80% in the deformation energy of the plastic deformation.
  • the container according to the invention container inside the container bottom at least one spring element, wherein the spring element is set under bias in the vertical installation state of the container by the weight of the radioactive element and wherein the biasing path v of the spring element is greater than the distance f of the radioactive element to the container lid in the vertical installation state of the container.
  • the distance f here means, in particular, the distance f of the upper side or upper edge of the head piece of a fuel element to the container lid or to the shock absorber arranged in front of the container lid in the vertical set-up state of the container.
  • At least one spring element can also be arranged between the entire carrier basket (for the fuel elements) and the container bottom.
  • a spring element is provided between the container bottom and each radioactive element.
  • the spring element is a helical spring.
  • the coil spring is suitably made of steel.
  • spring element basically means any element which can be compressed or prestressed under the dead weight of a radioactive element and which exhibits an elastic resilience when released.
  • a radioactive element container bottom side has a recess for receiving at least a portion of a spring element.
  • the container according to the invention is usually a plurality of radioactive elements.
  • each radioactive element has a container bottom side recess for receiving a spring element. If the radioactive elements are fuel elements, then the container bottom-side recess is located in the base of a fuel assembly. Conveniently, this recess is cylindrical. If the radioactive elements are HAW molds, the container bottom-side recess is preferably designed as a dome-shaped recess.
  • a spring element in the vertical set-up state of the container is taken over its length completely in the container bottom side recess.
  • Length of the spring element here means the extension in the longitudinal direction of the container parallel to the container walls.
  • the invention is based on the finding that, due to this embodiment according to the invention, the stresses which result during free fall from the delayed impact of the entire radioactive element or the fuel element as a whole can be effectively reduced. Namely, when the container lid is oriented downwards in the free fall of the container, a spring element is no longer biased or compressed by the weight of the radioactive element. Rather, the spring element then presses the radioactive element or the fuel assembly to the container lid, so that a delayed impact of the radioactive element (as a whole) can not take place on the container lid. In other words, there is no longer a delayed impact of the head piece of the fuel assembly. This can be achieved surprisingly effectively with the spring elements according to the invention.
  • the internal shock absorber according to the invention serves to intercept this load.
  • the invention is based in this context on the finding that the inner shock absorber according to the invention can surprisingly effectively reduce or minimize this load, which results from the delayed impact of parts of the radioactive element.
  • the realization of such an internal shock absorber is connected with little effort and that in particular already existing Container with such shock absorbers can be easily retrofitted.
  • the production of the inner shock absorber is simple, inexpensive and, in particular, less expensive.
  • the inner shock absorber can also be designed so that it can be arranged in existing free spaces of the container, for example in the existing free spaces of the head of a fuel assembly.
  • no enlargement of the container length or container height is required for the inner shock absorber.
  • the figures show a transport and / or storage container according to the invention with a receiving space 1 for receiving radioactive elements.
  • the radioactive elements in the embodiment according to the figures to fuel elements 2 from a pressurized water reactor (PWR-BE).
  • the container has a container bottom 3, a container casing 4 and a container lid 5 adjoining the receiving space 1 for the fuel elements 2.
  • the container lid 5 may in the exemplary embodiment be a primary lid which directly adjoins the receiving space 1. It is within the scope of the invention that, in addition to the primary cover, a further secondary cover not shown in the figures is provided.
  • a plastically deformable shock absorber 8 is arranged between the fuel element 2 and the container lid 5.
  • a fuel element 2 has a head piece 9 and fuel rods 10 arranged below the head piece 9 (FIG. Fig. 1 . 2 and 6 ).
  • a first axial clearance with a first axial distance f.
  • the distance f is measured here between the head piece 9 and the shock absorber 8.
  • the attached to the container cover 5 shock absorber 8 is thus understood as it were part of the container lid 5.
  • the shock absorber 8 is fixed in the embodiment of the figures on the container lid 5.
  • the shock absorber 8 is preferably formed in the embodiment as a hollow cylinder and is suitably made of a light metal or a light metal alloy.
  • the shock absorber 8 is preferably and in the embodiment made of aluminum or an aluminum alloy.
  • Fig. 1 the container is shown in the vertical installation state, in which the distance f between the head piece 9 and the shock absorber 8 is present.
  • Fig. 4 shows the functional state according to Fig. 1 on the entire container, in which case simplified the shock absorber 8 has not been drawn and also the individual elements of the fuel assembly 2 were not drawn. especially the Fig. 3 to 5 show a very preferred embodiment of the invention.
  • a spring element 6 is provided, which is preferably designed as a helical spring.
  • Fig. 3 shows the spring element 6 in the unloaded state in which the fuel assembly 2 is just introduced into the receiving space 1 of the container. In the unloaded state, the spring element 6 has a length 1.
  • Fig. 4 shows the state (corresponding to Fig. 1 ) in which the spring element 6 is set by the weight of the fuel assembly 2 under bias.
  • the spring element 6 has been compressed here in comparison to its original length 1 in the unloaded state by the Vorspannweg v.
  • the generated Vorspannweg v of the spring element 6 is greater than the distance f of the fuel assembly 2 to the container lid 5 (or shock absorber 8) in the vertical installation state of the container.
  • Fig. 3 to 5 show that the fuel element 2 container bottom side has a recess 7 for receiving the spring element 6.
  • the recess 7 is provided here in the foot of the fuel assembly 2.
  • the spring element is preferably and in the embodiment in the vertical installation state of the container or in its prestressed state over its length completely received in the container bottom side recess 7 of the radioactive element 2.
  • Fig. 5 shows the container in reverse orientation during free fall with subsequent impact on the container lid 5.
  • This functional state is detailed according to section A also in the Fig. 6 shown.
  • the prestressed spring element 6 presses the fuel element 2 against the container lid 5 or the head piece 9 of the fuel assembly 2 is pressed against the shock absorber 8 resting against the container lid 5.
  • the container lid 5 Due to this preferred measure, the container lid 5 is already protected or protected during the impact.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Transport- und/oder Lagerbehälter für die Aufnahme zumindest eines radioaktiven Elementes, mit Behältermantel und Behälterboden und mit zumindest einem Behälterdeckel. - Radioaktive Elemente meint vor allem abgebrannte oder frische Brennelemente .
  • Aus der Praxis sind verschiedene Transport- und/oder Lagerbehälter der eingangs genannten Art bekannt. Bei diesen bekannten Behältern ist normalerweise zwischen den aufgenommenen radioaktiven Elementen, beispielsweise zwischen den aufgenommenen Brennelementen und dem Behälterdeckel ein axialer Abstand bzw. ein axialer Freiraum vorhanden. Die dem entsprechend eingerichtete vertikale Höhe des Aufnahmeraumes des Behälters trägt zunächst dem Umstand Rechnung, dass in dem Behälter radioaktive Elemente mit unterschiedlichen Abmessungen aufnehmbar sein müssen. Fernerhin müssen Fertigungstoleranzen in Bezug auf die Behälterkomponenten und in Bezug auf die aufgenommenen Komponenten berücksichtigt werden. Außerdem 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 in Folge radioaktiver Bestrahlung. Ein gewisser axialer Freiraum zwischen den radioaktiven Elementen und dem Behälterdeckel wird auch dann erforderlich, wenn der Behälterdeckel funktionssicher, beispielsweise fernbedient, unter Wasser aufgesetzt werden muss.
  • Wenn in dem Behälter Brennelemente aufgenommen werden, insbesondere Brennelemente aus Druckwasserreaktoren (DWR-BE) ist innerhalb eines solchen Brennelementes zwischen den Brennstäben und dem Kopfstück des Brennelementes in der Regel ebenfalls ein axialer Freiraum vorhanden.
  • In dem Dokument "Certificat d'Agrément d'un modèle de Colis comprenant l'emballage FS 41 - réf: F/264/B (U) FH(j)" ist ein Behälter nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschrieben.
  • Die US 2003/015541 beschreibt einen Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Elemente aus Mantel, Boden und Deckel. Zwischen radioaktiven Element und Deckel ist ein axialer Freiraum und zwischen radioaktiven Element und Deckel ist ein plastisch verformbarer Stossdämpfer aus Balsaholz angeordnet.
  • Die US-B-6 280 1271 beschreibt einen Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Elemente aus Mantel, Boden und Deckel. Zwischen radioaktiven Element und Deckel ist ein axialer Freiraum und zwischen radioaktiven Element und Deckel ist ein plastisch verformbarer Stossdämpfer angeordnet.
  • Die US-A-5 337 917 beschreibt einen Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Elemente aus Mantel, Boden und Deckel. Zwischen radioaktiven Element und Deckel ist ein axialer Freiraum und zwischen radioaktiven Element und Deckel ist ein plastisch verformbarer Stossdämpfer aus Aluminium-Metallgittermaterial angeordnet.
  • Die DE 22 56 879 A beschreibt einen Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Elemente aus Mantel, Boden und Deckel. Zwischen radioaktivem Element und Deckel ist ein axialer Freiraum und zwischen radioaktiven Element und Deckel ist ein plastisch verformbarer Stossdämpfer (Holzteile die plastisch verformbar stossdämpfend wirken angeordnet.
  • Die meisten bekannten Behälter der eingangs genannten Art haben sich grundsätzlich in festigkeits- 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 eine starre Unterlage aufprallt. In der Phase des freien Falls bleibt zunächst ein Abstand zwischen den aufgenommenen radioaktiven Elementen (Brennelementen) und dem Behälterdeckel. Deshalb kommt es gleichsam zu einem verzögerten Aufprall der Elemente auf den Behälterdeckel und sowohl das Deckelsystem als auch die aufgenommenen Elemente werden relativ stark belastet. Außerdem bleibt in der Phase des freien Falls zusätzlich auch ein Abstand zwischen den Brennstäben und dem Kopf eines Brennelementes, so dass auch die Brennstäbe gleichsam verzögert auf das Kopfstück des Brennelementes aufprallen, wodurch wiederum das Deckelsystem stark belastet wird. Da die Masse der Brennstäbe in der Regel etwa 90 % der Masse eines Brennelementes ausmacht, ist dieser zuletzt beschriebene Aufpralleffekt und die damit verbundenen Folgen stärker bzw. gravierender als der zuerst beschriebene Aufpralleffekt. Es wäre wünschenswert, wenn beide Aufpralleffekte wirksam kompensiert werden könnten bzw. wenn die damit verbundene hohe Belastung des Deckelsystems und auch der aufgenommenen Elemente vermieden werden könnte.
  • Deshalb 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 damit durch Sicherheit auszeichnet.
  • Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung einen Transport- und/oder Lagerbehälter nach Patentanspruch 1. In der Regel sind mehrere radioaktive Elemente in dem Aufnahmeraum des Behälters aufgenommen. 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.
  • 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, also beispielsweise der Primärdeckel. - Vertikaler Aufstellzustand des Behälters meint insbesondere, dass der Behälter mit seiner Unterseite bzw. mit dem Behälterboden auf einem Untergrund aufsteht und der Behälterdeckel oberseitig am Behälter orientiert ist.
  • Erfindungsgemäß wird bei einem freien Fall des Behälters mit Aufprall der Behälteroberseite bzw. des Behälterdeckels der Stoßdämpfer plastisch verformt. Diese plastische Verformung kann einerseits daraus resultieren, dass das gesamte radioaktive Element bzw. das gesamte Brennelement mit seinem Kopfstück auf den Stoßdämpfer aufprallt. Die plastische Verformung kann aber auch daraus resultieren, dass die Brennstäbe eines Brennelementes verzögert auf das Kopfstück des Brennelementes auftreffen und dass das auf dem Stoßdämpfer aufliegende oder auf den Stoßdämpfer aufprallende Kopfstück dann die plastische Verformung des Stoßdämpfers bewirkt. Mit anderen Worten wird der Stoß bzw. Impuls, der von den Brennstäben ausgeht, von dem Kopfstück auf den Stoßdämpfer übertragen. - Dass der Stoßdämpfer plastisch verformbar ist, meint im Rahmen der Erfindung, dass der Stoßdämpfer bleibend verformt wird. Insoweit unterscheidet sich die plastische Verformbarkeit von der elastischen Verformbarkeit, die lediglich vorübergehend ist und bei der kinetische Energie in potentielle Energie verwandelt wird, die anschließend zumindest teilweise wieder in kinetische Energie übergeht. Bei dem plastisch verformbaren Stoßdämpfer handelt es sich also nicht um ein elastisch verformbares Federelement, wie eine Schraubenfeder oder dergleichen. Solche Federelemente haben sich für den erfindungsgemäßen Zweck nicht bewährt. Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer ist in erster Linie plastisch verformbar und allenfalls geringfügig elastisch verformbar.
  • Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass das radioaktive Element ein Brennelement mit einem Kopfstück und unterhalb des Kopfstückes angeordneten Brennstäben ist und dass ein erster axialer Freiraum im vertikalen Aufstellzustand des Behälters zwischen dem Kopfstück und dem Behälterdeckel vorhanden ist. Dem axialen Freiraum im vertikalen Aufstellzustand ist ein entsprechender axialer Abstand f zwischen Kopfstück und Behälterdeckel zuzuordnen. Bei einem freien Fall des Behälters mit Aufprall auf die Oberseite des Behälters bzw. auf den Behälterdeckel kann das Brennelement mit seinem Kopfstück verzögert auf die Innenseite des Behälterdeckels aufprallen und das Behälterdeckelsystem erheblich belasten. Dieser verzögerte Aufprall kann aber durch eine bevorzugte erfindungsgemäße Maßnahme vermieden werden, die weiter unten noch näher erläutert wird.
  • Es liegt fernerhin im Rahmen der Erfindung, dass ein zweiter axialer Freiraum im vertikalen Aufstellzustand des Behälters zwischen den Brennstäben und dem Kopfstück vorhanden ist. Diesem axialen Freiraum ist ein entsprechender axialer Abstand a zwischen Brennstaboberseite und dem Kopfstück zuzuordnen. Die Brennstäbe bilden einen Teil des radioaktiven Elementes (Brennelement). Der zweite axiale Freiraum, der natürlich auch zwischen den Teilen des radioaktiven Elementes (Brennstäbe) und dem Behälterdeckel angeordnet ist, befindet sich also zwischen den Brennstäben und dem Kopfstück des Brennelementes. Der im Patentanspruch 1 beanspruchte erste axiale Freiraum und zweite axiale Freiraum addieren sich also gleichsam zum gesamten axialen Freiraum, der sich zwischen den Brennstäben (Teile des radioaktiven Elementes) und dem Behälterdeckel erstreckt. Dem zweiten axialen Freiraum kommt im Hinblick auf die Lösung des erfindungsgemäßen Problems die größte Bedeutung zu. Wie oben bereits dargelegt, macht die Masse aller Brennstäbe ca. 90 % der Masse eines Brennelementes aus. Bei einem freien Fall mit Aufprall auf die Oberseite bzw. auf den Behälterdeckel des Behälters prallen die Brennstäbe verzögert auf das Kopfstück auf und daraus resultiert eine ganz erhebliche Belastung des Deckelsystems. Durch die plastische Verformung des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers kann insbesondere dieser Aufprall der Brennstäbe effektiv kompensiert bzw. abgefangen werden, so dass die Belastung des Behälterdeckels bzw. des Deckelsystems nicht mehr kritisch ist.
  • Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Stoßdämpfer zwischen dem Kopfstück eines Brennelementes und dem Behälterdeckel angeordnet ist. In einem erfindungsgemäßen Behälter sind in der Regel eine Mehrzahl von Brennelementen aufgenommen. Zweckmäßigerweise ist dann jeweils ein Stoßdämpfer zwischen jedem Kopfstück eines Brennelementes und dem Behälterdeckel angeordnet. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Stoßdämpfer an die Geometrie des radioaktiven Elementes, insbesondere an die Geometrie des Kopfstückes eines Brennelementes angepasst ist. Nach besonders bevorzugter Ausführungsform der Erfindung greift der Stoßdämpfer in einen Freiraum bzw. in eine Ausnehmung des radioaktiven Elementes, insbesondere in eine Ausnehmung des Kopfstückes ein. Umgekehrt kann aber auch das radioaktive Element bzw. ein oberer Teil bzw. das Kopfstück des radioaktiven Elementes in den Stoßdämpfer eingreifen. - Ein Kopfstück eines Brennelementes aus Druckwasserreaktoren (DWR-BE) weist eine mittige Ausnehmung auf, in welche der Stoßdämpfer nach sehr bevorzugter Ausführungsform eingreift. Der Kopf eines Brennelementes aus einem Siedewasserreaktor (SWR-BE) ist in der Regel mit einem oberseitigen Bügel ausgestattet. Vorzugsweise weist der Stoßdämpfer einen Schlitz zur Aufnahme dieses Bügels auf. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass zwei kleinere benachbarte Stoßdämpfer vorgesehen sind, in deren Mitte der Bügel eines Siedewasserreaktorbrennelementes aufgenommen wird.
  • Erfindungsgemäß ist der Stoßdämpfer am Behälterdeckel fixiert bzw. befestigt. Für diese Fixierung des Stoßdämpfers gibt es grundsätzlich verschiedene Möglichkeiten. Der Stoßdämpfer kann beispielsweise an dem Behälterdeckel angeschraubt sein oder über eine Bolzenverbindung mit dem Behälterdeckel verbunden sein. Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Stoßdämpfer an dem radioaktiven Element bzw. an dem Brennelement fixiert. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist in diesem Zusammenhang dadurch gekennzeichnet, dass der Stoßdämpfer an in den Steuerstabführungsrohren eines Brennelementes angeordnete Absorberstäbe angeschlossen ist.
  • Erfindungsgemäß ist der Stoßdämpfer als Hohlelement ausgebildet ist, wobei der Stoßdämpfer einen Hohlraum begrenzende Seitenwände sowie eine Bodenwand aufweist. Vorzugsweise ist dabei die Bodenwand behälterdeckelseitig orientiert und zweckmäßigerweise liegt die Bodenwand des Hohlelementes am Behälterdeckel an oder ist diese Bodenwand am Behälterdeckel befestigt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass das Hohlelement zum radioaktiven Element hin bzw. zum Brennelement hin offen ausgebildet ist. - Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann der als Hohlelement ausgeführte Stoßdämpfer mit stoßdämpfenden Materialien gefüllt sein. Dabei kann es sich insbesondere um geschäumte Elemente handeln, wobei nach bevorzugter Ausführungsform geschlossenporige Schäume verwendet werden. Es liegt im Rahmen der Erfindung, gekapselte Metallschäume für den Stoßdämpfer einzusetzen.
  • Nach einer sehr bevorzugten Ausführungsform, der im Rahmen der Erfindung ganz besondere Bedeutung zukommt, ist der Stoßdämpfer als Hohlzylinder ausgebildet. Zweckmäßigerweise weist der Hohlzylinder dabei einen Zylinderboden und einen Zylindermantel aber keinen Zylinderdeckel auf. Der Zylinderboden ist vorzugsweise zum Behälterdeckel des Behälters orientiert und nach einer Ausführungsform an dem Behälterdeckel fixiert. Der Hohlzylinder ohne Zylinderdeckel ist dann vorzugsweise zum radioaktiven Element hin bzw. brennelementseitig offen. - Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann als Stoßdämpfer ein massives Element, beispielsweise ein massiver metallischer Körper ohne Hohlraum eingesetzt werden.
  • Wenn nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ein Hohlzylinder als Stoßdämpfer eingesetzt wird, so werden die Abmessungen des Hohlzylinders an die üblichen radioaktiven Elemente bzw. an die üblichen Brennelemente, insbesondere an Brennelemente aus Druckwasserreaktoren angepasst. Nach besonders bevorzugter Ausführungsform der Erfindung beträgt die axiale Länge des Hohlzylinders 100 bis 300 mm, vorzugsweise 170 bis 270 mm. Zweckmäßigerweise beträgt der Außendurchmesser des Hohlzylinders 50 bis 150 mm, bevorzugt 50 bis 100 mm und der Innendurchmesser des Hohlzylinders beträgt vorzugsweise 20 bis 115 mm, bevorzugt 25 bis 85 mm. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Wandstärke des Hohlzylinders 3 bis 40 mm, vorzugsweise 5 bis 30 mm, bevorzugt 5 bis 20 mm und sehr bevorzugt 5 bis 15 mm beträgt. Diese Wandstärke bzw. Wanddicke bezieht sich dabei insbesondere auf die Wanddicke des Hohlzylindermantels. Gemäß einem Ausführungsbeispiel hat der Hohlzylinder eine Länge von 230 mm, einen Außendurchmesser von 75 mm, einen Innendurchmesser von 55 mm und eine Wanddicke (des Hohlzylindermantels) von 10 mm.
  • Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Stoßdämpfer aus einem Metall, vorzugsweise aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung und sehr bevorzugt aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht. Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dem für den Stoßdämpfer gewählten Material um einen korrosions- und wasserbeständigen Werkstoff. Nach besonders bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird ein Stoßdämpfer in Form eines Hohlzylinders aus einem Metall, vorzugsweise aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung und sehr bevorzugt aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung eingesetzt.
  • Erfindungsgemäß ist der innere Stoßdämpfer mit der Maßgabe eingerichtet, dass bei einem Aufprall des Behälters auf den Behälterdeckel (bzw. auf die Oberseite des Behälters) die plastische Verformung des inneren Stoßdämpfers gegenüber der elastischen Verformung des inneren Stoßdämpfers überwiegt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die elastische Verformung des inneren Stoßdämpfers vernachlässigbar ist. Dass der innere Stoßdämpfer mit der Maßgabe eingerichtet ist, dass die plastische Verformung erzielt wird, meint im Rahmen der Erfindung insbesondere, dass das Material, die Abmessungen und die Wanddicken des Stoßdämpfers entsprechend eingerichtet werden.
  • Der Fallbewegung der beim freien Fall des Behälters verzögert auf den Behälterdeckel aufprallenden Komponenten (Brennelemente bzw. Brennstäbe) kann eine kinetische Energie zugeordnet werden. Erfindungsgemäß wird der Großteil dieser kinetischen Energie in Verformungsenergie der plastischen Verformung umgewandelt. Mit anderen Worten ist der Anteil der kinetischen Energie, der in Verformungsenergie der plastischen Verformung umgewandelt wird, größer bzw. wesentlich größer als der Anteil der kinetischen Energie, der in die einer elastischen Verformung zugeordneten Energiearten (potentielle Energie und anschließend wieder kinetische Energie) umgewandelt wird. Die vorstehenden Aussagen beziehen sich insbesondere auf Fallhöhen von mehr als 1 m und vorzugsweise auf Fallhöhen von mehr als 2 m. Fallhöhe meint hier den Abstand des nach unten orientierten Behälterdeckels von einem Untergrund bzw. von dem Erdboden. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass bei einem freien Fall des Behälters aus einer Fallhöhe von mehr als 3 m die der Fallbewegung der Komponenten (Brennelemente bzw. Brennstäbe) zugeordnete kinetische Energie zumindest zu 80 % in Verformungsenergie der plastischen Verformung umgewandelt wird.
  • Nach besonders bevorzugter Ausführungsform der Erfindung weist der erfindungsgemäße Behälter behälterinnenseitig am Behälterboden zumindest ein Federelement auf, wobei das Federelement im vertikalen Aufstellzustand des Behälters durch das Eigengewicht des radioaktiven Elementes unter Vorspannung gesetzt wird und wobei der dabei erzeugte Vorspannweg v des Federelementes größer ist als der Abstand f des radioaktiven Elementes zum Behälterdeckel im vertikalen Aufstellzustand des Behälters. Der Abstand f meint hier insbesondere den Abstand f der Oberseite bzw. Oberkante des Kopfstücks eines Brennelementes zum Behälterdeckel bzw. zu dem vor dem Behälterdeckel angeordneten Stoßdämpfer im vertikalen Aufstellzustand des Behälters.
  • Grundsätzlich kann mindestens ein Federelement auch zwischen dem gesamten Tragkorb (für die Brennelemente) und dem Behälterboden angeordnet sein. Nach besonders bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist aber zwischen dem Behälterboden und jedem radioaktiven Element ein Federelement vorgesehen. Wenn das Federelement erfindungsgemäß unter Vorspannung gesetzt wird, reduziert sich seine Länge. Das Federelement wird also unter dem Eigengewicht des radioaktiven Elementes 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.
  • Nach sehr bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist das Federelement eine Schraubenfeder. Die Schraubenfeder besteht zweckmäßigerweise aus Stahl. Federelement meint im Rahmen der Erfindung aber 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 dem erfindungsgemäßen Behälter 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. Wenn es sich bei den radioaktiven Elementen um HAW-Kokillen handelt, 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.
  • Bezüglich der bevorzugten Ausführungsform mit Federelementen am Behälterboden liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung die Belastungen, die beim freien Fall aus dem verzögerten Aufprall des gesamten radioaktiven Elementes bzw. des Brennelementes als Ganzes resultieren, effektiv reduziert werden können. Wenn nämlich beim freien Fall des Behälters der Behälterdeckel nach unten orientiert ist, so wird ein Federelement nicht mehr durch das Eigengewicht des radioaktiven Elementes unter Vorspannung gesetzt bzw. zusammengedrückt. Vielmehr drückt das Federelement dann das radioaktive Element bzw. das Brennelement an den Behälterdeckel, so dass ein verzögerter Aufprall des radioaktiven Elementes (als Ganzes) auf den Behälterdeckel nicht stattfinden kann. Mit anderen Worten findet kein verzögerter Aufprall des Kopfstückes des Brennelementes mehr statt. Das kann mit den erfindungsgemäßen Federelementen überraschend effektiv erreicht werden. Allerdings kann mit diesen Federelementen der verzögerte Aufprall von Teilen im Inneren des radioaktiven Elementes, insbesondere der verzögerte Aufprall von Brennstäben auf das Kopfstück eines Brennelementes nicht vermieden werden. Zum Abfangen dieser Belastung dient aber der erfindungsgemäße innere Stoßdämpfer. Der Erfindung liegt in diesem Zusammenhang die Erkenntnis zugrunde, dass der erfindungsgemäße innere Stoßdämpfer diese Belastung, die aus dem verzögerten Aufprall von Teilen des radioaktiven Elementes resultiert, überraschend effektiv reduzieren bzw. minimieren kann. Von besonderer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang, dass die Verwirklichung eines solchen inneren Stoßdämpfers nur mit geringem Aufwand verbunden ist und dass insbesondere bereits vorhandene Behälter mit solchen Stoßdämpfern problemlos nachgerüstet werden können. Auch die Fertigung der inneren Stoßdämpfer ist einfach, wenig aufwendig und insbesondere wenig kostenaufwendig. Wenn die Stoßdämpfer beispielsweise am Behälterdeckel bereits fixiert sind, ist eine sehr einfache Montage beim Schließen des Behälters mit dem Behälterdeckel möglich. Der innere Stoßdämpfer kann außerdem so ausgebildet werden, dass er in vorhandenen Freiräumen des Behälters, beispielsweise in den vorhandenen Freiräumen des Kopfstücks eines Brennelementes angeordnet werden kann. Von besonderem Vorteil ist in diesem Zusammenhang, dass für den inneren Stoßdämpfer keine Vergrößerung der Behälterlänge bzw. Behälterhöhe erforderlich ist. Insgesamt zeichnet sich die Erfindung durch Einfachheit und geringen Aufwand sowie geringen Kostenaufwand aus und bedingt nichtsdestoweniger beachtliche überraschende Vorteile.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
    • Fig. 1
    einen Schnitt durch einen Teil des oberen Bereichs eines erfindungsgemäßen Transport- und/oder Lagerbehälters,
    Fig. 2
    den Gegenstand gemäß Fig. 1 in perspektivischer Darstellung (ohne Behälterdeckel),
    Fig. 3
    einen schematischen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Behälter im vertikalen Aufstellzustand bei unbelastetem Federelement,
    Fig. 4
    den Gegenstand nach Fig. 3 bei belastetem bzw. vorgespanntem Federelement,
    Fig. 5
    den Gegenstand nach den Fig. 3 bzw. 4 in umgekehrter Orientierung bei freiem Fall und
    Fig. 6
    den vergrößerten Ausschnitt A aus der Fig. 5 im Detail.
  • Die Figuren zeigen einen erfindungsgemäßen Transport- und/oder Lagerbehälter mit einem Aufnahmeraum 1 für die Aufnahme von radioaktiven Elementen. Bei den radioaktiven Elementen handelt es sich im Ausführungsbeispiel nach den Figuren um Brennelemente 2 aus einem Druckwasserreaktor (DWR-BE). Der Behälter weist einen Behälterboden 3, einen Behältermantel 4 und einen an den Aufnahmeraum 1 für die Brennelemente 2 angrenzenden Behälterdeckel 5 auf. Bei dem Behälterdeckel 5 mag es sich im Ausführungsbeispiel um einen Primärdeckel handeln, der unmittelbar an den Aufnahmeraum 1 angrenzt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass neben dem Primärdeckel ein weiterer in den Figuren nicht dargestellter Sekundärdeckel vorgesehen ist.
  • Zwischen einem Brennelement 2 oder einem Teil eines Brennelementes 2 und dem Behälterdeckel 5 ist im vertikalen Aufstellzustand des Behälters (Fig. 1 bis 4) ein axialer Freiraum vorhanden. Zwischen Brennelement 2 und Behälterdeckel 5 ist ein plastisch verformbarer Stoßdämpfer 8 angeordnet. Ein Brennelement 2 weist ein Kopfstück 9 und unterhalb des Kopfstückes 9 angeordnete Brennstäbe 10 auf (Fig. 1, 2 und 6). Im vertikalen Aufstellzustand des Behälters (Fig. 1 bis 4) ist zwischen dem Kopfstück 9 und dem Behälterdeckel 5 ein erster axialer Freiraum mit einem ersten axialen Abstand f angeordnet. Wie in Fig. 1 erkennbar, wird der Abstand f hier zwischen dem Kopfstück 9 und dem Stoßdämpfer 8 gemessen. Der an dem Behälterdeckel 5 befestigte Stoßdämpfer 8 wird also gleichsam als Bestandteil des Behälterdeckels 5 aufgefasst.
  • In den Fig. 1 und 2 ist fernerhin erkennbar, dass im vertikalen Aufstellzustand des Behälters ein zweiter axialer Freiraum mit einem zweiten axialen Abstand a zwischen den Brennstäben 10 und dem Kopfstück 9 vorgesehen ist. Diesen zweiten axialen Freiraum durchragen die zwischen den Brennstäben 10 angeordneten Steuerstabführungsrohre 11 des Brennelementes 2.
  • Wie oben bereits dargelegt, ist der Stoßdämpfer 8 im Ausführungsbeispiel nach den Figuren an dem Behälterdeckel 5 befestigt. Der Stoßdämpfer 8 ist vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel als Hohlzylinder ausgebildet und besteht zweckmäßigerweise aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung. Der Stoßdämpfer 8 besteht bevorzugt und im Ausführungsbeispiel aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung Bei einem Aufprall des Behälters als Folge des freien Falls auf die Oberseite des Behälters bzw. auf den Behälterdeckel 5 prallen insbesondere die Brennstäbe 10 der Brennelemente 2 verzögert auf das Kopfstück 9 und dadurch würde der Behälterdeckel 5 sehr stark belastet. Aufgrund des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers 8 kann die Belastung des Behälterdeckels 5 reduziert bzw. minimiert werden. Bei dem beschriebenen Aufprall wird der Stoßdämpfer 8 erfindungsgemäß elastisch verformt.
  • In Fig. 1 ist der Behälter im vertikalen Aufstellzustand dargestellt, in dem der Abstand f zwischen dem Kopfstück 9 und dem Stoßdämpfer 8 vorhanden ist. Fig. 4 zeigt den Funktionszustand gemäß Fig. 1 an dem gesamten Behälter, wobei hier vereinfacht der Stoßdämpfer 8 nicht eingezeichnet wurde und auch die einzelnen Elemente des Brennelementes 2 nicht eingezeichnet wurden. Insbesondere die Fig. 3 bis 5 zeigen eine sehr bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. In diesen Figuren ist erkennbar, dass zwischen Behälterboden 3 und Brennelement 2 ein Federelement 6 vorgesehen ist, das vorzugsweise als Schraubenfeder ausgebildet ist. Fig. 3 zeigt das Federelement 6 im unbelasteten Zustand, in dem das Brennelement 2 gerade in den Aufnahmeraum 1 des Behälters eingeführt wird. Im unbelasteten Zustand weist das Federelement 6 eine Länge 1 auf.
  • Fig. 4 zeigt den Zustand (entsprechend Fig. 1), in dem das Federelement 6 durch das Eigengewicht des Brennelementes 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 der Fig. 4 ist fernerhin erkennbar, dass der erzeugte Vorspannweg v des Federelementes 6 größer ist, als der Abstand f des Brennelementes 2 zum Behälterdeckel 5 (bzw. Stoßdämpfer 8) im vertikalen Aufstellzustand des Behälters.
  • Die Fig. 3 bis 5 zeigen, dass das Brennelement 2 behälterbodenseitig eine Ausnehmung 7 zur Aufnahme des Federelementes 6 aufweist. Die Ausnehmung 7 ist hier im Fußstück des Brennelementes 2 vorgesehen. In Fig. 4 ist erkennbar, dass das Federelement 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. 5 zeigt den Behälter in umgekehrter Orientierung beim freien Fall mit nachfolgendem Aufprall am Behälterdeckel 5. Dieser Funktionszustand ist gemäß Ausschnitt A detailliert auch in der Fig. 6 dargestellt. Hier drückt das vorgespannte Federelement 6 das Brennelement 2 gegen den Behälterdeckel 5 bzw. das Kopfstück 9 des Brennelementes 2 wird gegen den am Behälterdeckel 5 anliegenden Stoßdämpfer 8 gedrückt. Auf diese Weise kann sich in der Phase des freien Falls kein Abstand zwischen Brennelement 2 und Behälterdeckel 5 aufbauen, der zu einem verzögerten Aufprall des gesamten Brennelementes 2 und damit zu einer entsprechenden Belastung des Behälterdeckels 5 führen würde. Aufgrund dieser bevorzugten Maßnahme wird der Behälterdeckel 5 beim Aufprall bereits geschützt bzw. geschont.
  • Eine weitere sehr effektive Schonung des Behälterdeckels 5 wird aber durch den erfindungsgemäßen Stoßdämpfer 8 erreicht. Wie vorstehend bereits dargelegt, wird im Funktionszustand gemäß Fig. 6 das gesamte Brennelement 2 mit seinem Kopfstück 9 mit Hilfe des Federelementes 6 gegen den Stoßdämpfer 8 gedrückt, so dass es nicht mehr zu einem verzögerten Aufprall der Brennelemente 2 kommen kann. In der Fig. 6 sind die Brennstäbe 10 noch in ihrer ursprünglichen Position. Beim Aufprall des Behälters kommt es aber zu einem verzögerten Aufprall der Brennstäbe 10 auf das Kopfstück 9. Dieser Aufprall wird gleichsam auf den Stoßdämpfer 8 übertragen, der erfindungsgemäß plastisch verformt wird. Aufgrund dieser plastischen Verformung des Stoßdämpfers 8 wird eine hohe Belastung des Behälterdeckels 5 effektiv verhindert. Da die Brennstäbe 10 den Großteil der Masse des Brennelementes 2 ausmachen, ist dieses Auffangen der kinetischen Energie der Brennstäbe 10 von erheblicher Bedeutung.

Claims (7)

  1. Transport- und/oder Lagerbehälter mit zumindest einem radioaktiven Element, welches ein Brennelement (2) mit einem Kopfstück (9) und unterhalb des Kopfstückes (9) angeordneten Brennstäben (10) ist, mit Behältermantel (4), Behälterboden (3) und mit zumindest einem Behälterdeckel (5),
    wobei ein erster axialer Freiraum im vertikalen Aufstellzustand des Behälters zwischen dem Kopfstück (9) und dem Behälterdeckel (5) und ein zweiter axialer Freiraum im vertikalen Aufstellzustand des Behälters zwischen den Brennstäben (10) und dem Kopfstück (9) angeordnet ist,
    wobei zwischen dem Kopfstück eines Brennelementes und dem Behälterdeckel zumindest ein plastisch verformbarer Stoßdämpfer (8) angeordnet ist,
    wobei der Stoßdämpfer (8) am Behälterdeckel (5) fixiert ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Stoßdämpfer (8) als Hohlelement ausgebildet ist, wobei ein Hohlraum begrenzende Seitenwände sowie eine Bodenwand vorgesehen sind.
  2. Transport- und/oder Lagerbehälter nach Anspruch 1, wobei der Stoßdämpfer (8) als Hohlzylinder ausgebildet ist.
  3. Transport- und/oder Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Stoßdämpfer (8) aus zumindest einem Metall, vorzugsweise aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung, bevorzugt aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.
  4. Transport- und/oder Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der innere Stoßdämpfer (8) mit der Maßgabe eingerichtet ist, dass bei einem
    Aufprall des Behälters auf den Behälterdeckel (5) die plastische Verformung des inneren Stoßdämpfers (8) gegenüber der elastischen Verformung des inneren Stoßdämpfers (8) überwiegt.
  5. Transport- und/oder Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei behälterinnenseitig am Behälterboden (3) zumindest ein Federelement (6) vorgesehen ist, wobei das Federelement (6) im vertikalen Aufstellzustand des Behälters durch das Eigengewicht des Brennelementes (2) unter Vorspannung setzbar ist und wobei der dabei erzeugte Vorspannweg v des Federelementes (6) größer ist als der Abstand f des Brennelementes (2) zum Behälterdeckel (5) im vertikalen Aufstellzustand des Behälters. zu
  6. Transport- und/oder Lagerbehälter nach Anspruch 5, wobei das Federelement (6) eine Schraubenfeder ist.
  7. Transport- und/oder Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das Brennelement (2) behälterbodenseitig eine Ausnehmung (7) für die Aufnahme zumindest eines Teils des Federelementes (6) aufweist.
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