EP3167454A1 - Abschirmbehälter für den transport und/oder die lagerung von radioaktiven stoffen - Google Patents

Abschirmbehälter für den transport und/oder die lagerung von radioaktiven stoffen

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Publication number
EP3167454A1
EP3167454A1 EP15733451.7A EP15733451A EP3167454A1 EP 3167454 A1 EP3167454 A1 EP 3167454A1 EP 15733451 A EP15733451 A EP 15733451A EP 3167454 A1 EP3167454 A1 EP 3167454A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
peripheral wall
sheet
shielding container
flange
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15733451.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Hilbert
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.)
Daher Nuclear Technologies GmbH
Original Assignee
Daher Nuclear Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daher Nuclear Technologies GmbH filed Critical Daher Nuclear Technologies GmbH
Publication of EP3167454A1 publication Critical patent/EP3167454A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F1/00—Shielding characterised by the composition of the materials
    • G21F1/02—Selection of uniform shielding materials
    • G21F1/08—Metals; Alloys; Cermets, i.e. sintered mixtures of ceramics and metals
    • G21F1/085—Heavy metals or alloys
    • 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
    • G21F1/00—Shielding characterised by the composition of the materials
    • G21F1/12—Laminated shielding materials
    • G21F1/125—Laminated shielding materials comprising metals
    • 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
    • G21F3/00—Shielding characterised by its physical form, e.g. granules, or shape of the material
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/002—Containers for fluid radioactive wastes
    • G—PHYSICS
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    • 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
    • G21F5/06—Details of, or accessories to, the containers

Definitions

  • the invention relates to a shielding container for the transport and / or storage of radioactive materials, in particular of non-heat-generating substances, with Be fiscaler endeavorswandung, container bottom and container interior final container lid, wherein at least the Be fiscalerschreibswandung is surrounded by a shield which surrounds the Be fiscalerschreibswandung wound sheet metal strip is and extends between a closing element which projects radially from the peripheral wall in the bottom region, and a flange member which projects radially from the lid-side region of the peripheral wall.
  • EP 2 693 442 A1 discloses a container system for the final disposal of radioactive non-heat-generating waste.
  • the waste receiving container is made of heavy concrete and is surrounded by a receptacle, which in turn is made of normal concrete.
  • the receptacle is closed by a first lid on which a receptacle occlusive second lid is arranged.
  • a shield transport and storage container according to DE 41 35 066 C1 has a particular consisting of spheroidal graphite container shell with lid receptacle and bottom wall.
  • US 4,663,533 A is a storage and transport container for radioactive materials, which has a peripheral wall which consists of coaxially arranged cylindrical elements of different materials.
  • a container for radioactive substances according to DE 30 08 992 Al a container casing is wrapped with a metal winding, which has ⁇ - shielding function.
  • the metal winding may consist of wire, cable or metal strip.
  • the width of the metal strip is smaller by a multiple than the height of the container wall.
  • a variety of container types have been developed for the transport and storage - be it temporary storage or final disposal - of non-heat-generating radioactive materials. These include tanks made of steel materials and sandwich containers.
  • Containers made of steel materials with wall thicknesses in the range between 120 mm and 300 mm are quite expensive to manufacture.
  • Kugelgraphitgus s existing container which must be post-processed mechanically after casting.
  • the quality assurance of the cast monolithic container body by a required non-destructive testing method is particularly costly.
  • the container in sandwich construction ie consisting of an inner and outer shell made of steel with an intervening shielding layer, although due to the cost-effective materials are cheaper to produce than the previously described container made of steel.
  • the shielding layers which may consist of lead granules or concrete, have material-specific disadvantages: While the use of lead granules, while the density of steel can be achieved, so that the total wall thickness is equivalent to a steel container.
  • there are disadvantages due to the low melting point of lead so that additional fire protection measures are required because the containers must withstand accident fire over a period of 1 hour and a temperature of 800 ° C.
  • the wall thickness of a sandwich container When using concrete - even heavy concrete - densities are far below the density of steel, so that to achieve the same shielding the wall thickness of a sandwich container must be much larger than the wall thickness of a steel container. Thus, with the same outer dimensions, the usable inner volume drops significantly, ie. h., The ratio of volume of the radioactive content to the total volume of the container is much less favorable than the steel container. By maintaining the wall thickness of a steel container for the sandwich container, however, its shielding effect is lower and thus reduces the capacity for radioactive inventory.
  • the present invention is based on the object, a shielding container of the type mentioned in such a way that at low cost production, a sufficient shielding effect is ensured, so that the cost advantages of a sandwich container achieved, but their disadvantages avoided, while achieving the benefits of shielding steel tanks become.
  • the invention essentially provides that at least the outermost layer of the wound sheet-metal strip is sealed in a liquid-tight manner with respect to the closing element, the flange element and the layer running below the outermost layer.
  • the wound sheet metal strip forms the shield does not mean that the container itself or its peripheral wall is not already a Shielding function exercises. Rather, the strength of the peripheral wall can already be chosen so that a shield and thus a shielding container are present.
  • the shield extends between the closing element, which protrudes radially from the peripheral wall, ie transversely or perpendicular to the longitudinal axis of the container, and the flange element, which extends from the peripheral wall Lid-side region of the peripheral wall protrudes radially.
  • the flange element itself should be receptacle for the container lid.
  • the invention provides that the flange is connected to the outer surface of the peripheral wall, as welded.
  • bottom wall is connected to the inner surface of the peripheral wall, as welded, and protrudes beyond the end edge thereof.
  • the flange element and / or the bottom wall consists of a sheet metal such as steel or is a portion of such.
  • the container wall consists of a tube, in particular longitudinally welded tube, preferably made of sheet steel.
  • the invention proposes that on the peripheral wall immediately resting layer of the wound sheet metal strip at least partially connected to the peripheral wall, as welded, is.
  • the sheet-metal strip should be wound without tension or substantially without tension around the peripheral wall.
  • the width of the sheet metal strip substantially corresponds to the distance between the facing surfaces in the lid region extending flange element and extending in the bottom region end element, so that the metal strips basically only one above the other and not - as the prior art provides - both are arranged side by side and one above the other.
  • the invention is based on a self-inventive suggestion also by a shielding container for the transport and / or storage of radioactive materials, non-heat-generating substances, with Be disposer endeavorswandung, container bottom and container interior final container lid, wherein at least the Be fiscalerschreibswandung surrounded by a shield which is a sheet metal strip wound around the container peripheral wall and extends between a terminal member projecting radially from the peripheral wall in the bottom portion and a flange member projecting radially from the lid side portion of the peripheral wall, the width of the sheet metal band being the clearance between them facing surfaces of the flange and the end plate corresponds or substantially corresponds.
  • essentially corresponds means that between the edges of the sheet metal strip and the facing surface of the flange or the end element may optionally be a gap, which is filled by shielding material receiving elongations or required for welding.
  • a related container is of course combinable with the other features described.
  • the outermost layer can be sealed off from the layer covered by this by a longitudinal weld seam, or the outermost layer can be connected to the closure element and / or the flange element by a circumferential weld seam.
  • wall thickness D B of the sheet metal strip is 5 mm ⁇ D B ⁇ 10 mm and / or wall thickness D R of the peripheral wall formed from the tube is 20 mm ⁇ D R ⁇ 40 mm and / or the flange element and / or the end member consists of a portion of a sheet such as steel sheet, a thickness D s of 100 mm ⁇ D s ⁇ 300 mm, preferably 150 mm to 250 mm.
  • the fiction, contemporary steel container with wound steel shield thus avoids the disadvantages of the previously used or designed steel and sandwich container.
  • the steel container with wound shield consists of an inner container made of a preferably longitudinally welded tube made of sheet steel a wall thickness of z. B. 20 mm to 40 mm, the head side of a solid flange and the bottom side is welded to a solid floor.
  • Flange and bottom should each consist of a steel sheet or a portion of such a, which may have a thickness between 150 mm and 250 mm.
  • peripheral wall, the bottom and the existing of the wound sheet metal shield from each different, requirement-optimized materials can be produced.
  • the peripheral wall, so in particular the longitudinally welded pipe can be made of a Feinkornbaustahl with proven temperature properties to -40 ° C, the soil - as if.
  • the cover and the flange - can be made of a metal sheet or a forged part and the shield of relatively inexpensive Material exist.
  • the container is closed by a particular screwed lid, which can be sealed against the container body, and against the opening side extending flange, by a double seal system.
  • the lid closing may be provided a test opening for the tightness test of the seals.
  • further openings for example, to fillings, for draining the interior or for drying are available.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a shield, partially cut
  • FIG. 3 is a plan view of the shielding of FIG. 1,
  • Fig. 4 is a section along the line A-A in Fig. 1 in an enlarged
  • FIG. 5 shows a detail X of FIG. 1.
  • the figures to be taken from the invention shielding 10 for storage and transport of particular non-heat-generating radioactive substances consists of a peripheral wall 12, a container bottom 14 and a container lid 16 as basic elements.
  • the peripheral wall 12 is in particular a longitudinally-welded tube made of sheet steel with a wall thickness between 20 mm and 40 mm.
  • a flange 18 is attached to the peripheral wall 12, in particular by welding, which has an L-geometry in section, as a comparison of FIGS. 1 and 5 illustrates.
  • the flange 18 consists of a perpendicular to the container longitudinal axis 20 extending portion 21 and a perpendicular thereto and parallel to the longitudinal axis 20 extending upper portion 22, the radial extent, ie transversely or perpendicular to Longitudinal axis 20, less than that of the section 22 is.
  • a step 24, on which the container lid 16 rests as Fig. 5 illustrates.
  • the container lid 16 which in the exemplary embodiment on the outside extends in an aligned manner to the outer edge of the upper portion 22 of the flange 18, by a plurality of particular hexagon socket screws 28 with the flange 18, d. H. the lower portion 21, connected, as is apparent from Figs. 3 and 6.
  • the container lid 16 is sealed off from the flange 18 welded to the container circumferential wall 12 via a double seal 28, 30.
  • a test opening 34 in order to check the tightness can.
  • the main seal is the inner seal 30 because it seals against the interior of the container.
  • the seal 30 acts radially between the inner container, ie, the longitudinally welded tube 12 and the cover 16.
  • the outer seal also to be designated as an auxiliary seal 28 becomes Required test purposes, continues to act axially, but is moved inwards, so that more space for the screws 27 remains.
  • peripheral wall 12 of the container bottom 14 With the inside of the peripheral wall 12 of the container bottom 14 is connected, which is in particular made of a steel sheet of a thickness between 150 mm and 250 mm.
  • the container bottom 14 is welded to the peripheral wall 12, as the welds illustrate.
  • a radially projecting end plate 36 which has an annular geometry and runs perpendicular or substantially perpendicular to the container longitudinal axis 20, extends from the bottom-side edge region of the peripheral wall 12.
  • the end plate 36 is welded to the peripheral wall 12.
  • a sheet metal strip 38 is wound around the peripheral wall 12, which may preferably have a thickness between 5 mm and 10 mm.
  • the sheet metal strip 38 can be pulled off a sheet metal coil, wherein the width of the sheet metal strip 38 should be the clearance between the facing surfaces of the flange 18 and the end plate 36.
  • a plurality of plies are wrapped about the peripheral wall 12 to achieve the desired shielding effect.
  • the layers of the metal strip 38 thus form the peripheral shielding of the container 10 according to the invention. The more layers are wrapped, the greater the shielding effect.
  • the first layer ie the directly on the peripheral wall 12, ie the outer surface, resting position connected to this as is welded. This can be done by a longitudinal weld between the longitudinal end edge of the sheet metal strip 38 and the peripheral wall 12.
  • the thickness of the layers is selected such that their radial extent corresponds to that of the end plate 36 and the lower portion 20 of the flange 18, so that the outer surface of the outermost layer 40 is substantially flush with the end face of the flange 18 and end face of the End plate 36 runs.
  • the outermost ply 40 should then be connected to the underlying layer 42 by a longitudinal seam 44 by welding.
  • the outermost layer 40 should also be connected to the end plate 36 and the lower portion 20 of the flange 18 by a circumferential weld 46, 48, so that not only a fixation of the layers relative to the flange 18 and the end plate 36 takes place, but at the same time it is ensured that liquid or moisture can not penetrate between the layers.
  • the shield which is determined by the number of wound layers of the metal strip 38, constant over the entire height, so by changing the width of the metal strip 38, the radial extent, ie the thickness of the shield over the height of the container 10th vary, wherein in the area in which inside the container 10 inventory of particularly high radioactivity is located, a higher shield than in other areas can be reached.
  • the sheet-metal strip 38 come sheets of structural steels with lower material properties than for other components of the container 10 in question.
  • the peripheral wall 12 may consist of a sheet of fine grain steels with specified properties at low temperatures (- 40 ° C). Austenitic materials are possible.
  • the flange 18 and the lid 16 are also a sheet or a forging of fine grain steels with specified properties at low temperatures (- 40 ° C), in particular austenitic materials in question.
  • inner container peripheral wall 12 the components that define the interior of the container 10, ie in particular referred to as inner container peripheral wall 12, bottom 14, flange 18 and cover 16 of high quality fine grain structural steel with guaranteed toughness properties at - 40 ° C.
  • inner container peripheral wall 12 the components that define the interior of the container 10
  • bottom 14, flange 18 and cover 16 of high quality fine grain structural steel with guaranteed toughness properties at - 40 ° C.
  • the wound shielding a less valuable and thus cheaper structural steel or forged steel can be used. If the materials listed above are non-stainless steels, it goes without saying that it is also possible to produce the peripheral wall 12 forming the inner container, the base 14, the flange 18 and / or the cover 16 from stainless steel. In contrast, the wound shield should still consist of inexpensive structural steel.
  • Preferred dimensions of the container 10 are:

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Abstract

Abschirmbehälter für den Transport und/oder Lagerung von radioaktiven Stoffen Die Erfindung bezieht sich auf einen Abschirmbehälter (10) für radioaktive Stoffe mit Behälterumfangswandung (12), Behälterboden (14) und Behälterinnenraum abschließendem Behälterdeckel (16), wobei zumindest die Behälterumfangswandung von einer Abschirmung (38) umgeben ist. Um bei kostengünstiger Herstellung eine hinreichende Abschirmwirkung sicherzustellen, wird vorgeschlagen, dass die Abschirmung (38) ein um die Behälterumfangswandung (12) gewickeltes Blechband ist.

Description

ABSCHIRMBEHÄLTER FÜR DEN TRANSPORT UND/ODER DIE LAGERUNG
VON RADIOAKTIVEN STOFFEN
Die Erfindung bezieht sich auf einen Abschirmbehälter für den Transport und/oder die Lagerung von radioaktiven Stoffen, insbesondere von nicht-wärmeentwickelnden Stoffen, mit Behälterumfangswandung, Behälterboden und Behälterinnenraum abschließendem Behälterdeckel, wobei zumindest die Behälterumfangswandung von einer Abschirmung umgeben ist, die ein um die Behälterumfangswandung gewickeltes Blechband ist und sich zwischen einem Abschlusselement, das im Bodenbereich von der Umfangswandung radial abragt, und einem Flanschelement erstreckt, das vom deckelseitigen Bereich der Umfangswandung radial abragt.
Der EP 2 693 442 AI ist ein Behältersystem zur Endlagerung von radioaktiven nicht- wärmeentwickelnden Abfällen zu entnehmen. Der die Abfälle aufnehmende Behälter besteht aus Schwerbeton und wird von einem Aufnahmebehälter umgeben, der seinerseits aus Normalbeton hergestellt ist. Der Aufnahmebehälter wird von einem ersten Deckel verschlossen, auf dem ein den Aufnahmebehälter verschließender zweiter Deckel angeordnet ist.
Ein Abschirmtransport- und -lagerbehälter nach der DE 41 35 066 Cl weist einen insbesondere aus Kugelgraphit bestehenden Behältermantel mit Deckelaufnahme und Bodenwandung auf.
Gegenstand der US 4 663 533 A ist ein Lager- und Transportbehälter für radioaktive Materialien, der eine Umfangswandung aufweist, die aus koaxial zueinander angeordneten zylindrischen Elementen unterschiedlicher Materialien besteht. Bei einem Behälter für radioaktive Stoffe nach der DE 30 08 992 AI ist ein Behältermantel mit einer Metallwicklung umwickelt, die γ- Abschirmfunktion besitzt. Die Metallwicklung kann aus Draht, Kabel oder Metallband bestehen. Die Breite des Metallbandes ist dabei um ein Vielfaches kleiner als die Höhe der Behälterwandung.
Für den Transport und die Lagerung - sei es Zwischenlagerung, sei es Endlagerung - von nicht-wärmeentwickelnden radioaktiven Stoffen sind eine Vielzahl von Behältertypen entwickelt worden. Zu diesen gehören Behälter aus Stahlwerkstoffen und Sandwich-Behälter.
Behälter aus Stahlwerkstoffen mit Wanddicken im Bereich zwischen 120 mm und 300 mm sind recht teuer in der Herstellung. Es sind aus Kugelgraphitgus s bestehende Behälter bekannt, die nach dem Gießen mechanisch nachbearbeitet werden müssen. Dabei ist neben der Gießtechnik und der erforderlichen Nachbearbeitung die Qualitätssicherung des gegossenen monolithischen Behälterkörpers durch ein erforderliches zerstörungsfreies Prüfverfahren besonders kostenintensiv.
Alternative Herstellungsverfahren - wie Schmieden - konnten sich bisher nicht etablieren. Bei möglichem getrennten Schmieden von Behältermantel und -boden und der sodann erforderlichen Verbindung durch eine Schweißnaht ist der Aufwand für die Herstellung und Qualitätssicherung der Schweißnaht sehr hoch. Bei möglichem monolithischen Schmieden des aus Mantel und Boden bestehenden Behälterkörpers sind sehr große Schmiedepressen erforderlich und die Einhaltung der geforderten Werkstoffkennwerte ist schwierig.
Die Behälter in Sandwich-Konstruktion, also aus einer Innen- und Außenhülle aus Stahl mit einer dazwischen liegenden Abschirmschicht bestehend, sind zwar aufgrund der kostengünstigen Materialien günstiger herzustellen als die zuvor beschriebenen Behälter aus Stahl. Allerdings weisen die Abschirmschichten, die aus Bleigranulat oder Beton bestehen können, werkstoffspezifische Nachteile auf: Bei der Verwendung von Bleigranulat kann zwar die Dichte von Stahl erreicht werden, so dass die Gesamtwanddicke äquivalent zu einem Stahlbehälter ist. Allerdings ergeben sich Nachteile aufgrund des niedrigen Schmelzpunktes von Blei, so dass zusätzliche Feuerschutzmaßnahmen erforderlich sind, da die Behälter einem Unfallfeuer über einen Zeitraum von 1 Stunde und einer Temperatur von 800 °C widerstehen müssen.
Bei der Verwendung von Beton - auch von Schwerbeton - liegen Dichten weit unter der Dichte von Stahl, so dass zur Erzielung einer gleichen Abschirmwirkung die Wanddicke eines Sandwichbehälters weitaus größer als die Wanddicke eines Stahlbehälters sein muss. Somit sinkt bei gleichen Außenabmessungen das nutzbare Innenvolumen erheblich, d. h., das Verhältnis aus Volumen des radioaktiven Inhalts zum Gesamtvolumen des Gebindes ist weitaus ungünstiger als beim Stahlbehälter. Bei Beibehaltung der Wanddicke eines Stahlbehälters auch für den Sandwich-Behälter ist demgegenüber dessen Abschirmwirkung geringer und somit die Aufnahmekapazität für radioaktives Inventar reduziert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Abschirmbehälter der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass bei kostengünstiger Herstellung eine hinreichende Abschirmwirkung sichergestellt ist, so dass die kostengünstigen Vorteile eines Sandwichbehälters erreicht, jedoch deren Nachteile vermieden, gleichzeitig die Vorteile der Abschirmwirkung von Stahlbehältern erreicht werden.
Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung im Wesentlichen vor, dass zumindest die äußerste Lage des gewickelten Blechbands flüssigkeitsdicht gegenüber dem Abschlusselement, dem Flanschelement und der unterhalb der äußersten Lage verlaufender Lage abgeschlossen ist.
Das Merkmal, dass das gewickelte Blechband die Abschirmung bildet, bedeutet nicht, dass der Behälter selbst bzw. dessen Umfangswandung nicht bereits eine Abschirmfunktion ausübt. Vielmehr kann die Stärke der Umfangswandung bereits so gewählt werden, dass eine Abschirmung und somit ein Abschirmbehälter vorliegen.
Um einen konstruktiv einfachen Aufbau bei gleichzeitig sicherer Fixierung des Blechbandes sicherzustellen, ist vorgesehen, dass sich die Abschirmung zwischen dem Abschlusselement, das im Bodenbereich von der Umfangswandung radial, also quer bzw. senkrecht zur Längsachse des Behälters abragt, und dem Flanschelement erstreckt, das vom deckelseitigen Bereich der Umfangswandung radial abragt.
Das Flanschelement selbst sollte dabei Aufnahme für den Behälterdeckel sein.
Unabhängig hiervon sieht die Erfindung vor, dass das Flanschelement mit Außenfläche der Umfangswandung verbunden, wie verschweißt, ist.
Ferner besteht die Möglichkeit, dass die Bodenwandung mit Innenfläche der Umfangswandung verbunden, wie verschweißt, ist und über deren Stirnrand vorsteht.
Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass das Flanschelement und/oder die Bodenwandung aus einem Blech wie Stahlblech besteht bzw. ein Abschnitt eines solchen ist.
Um den Behältermantel kostengünstig herzustellen, ist vorgesehen, dass die Behälterwandung aus einem Rohr, insbesondere längsnahtgeschweißten Rohr, vorzugsweise aus Stahlblech, besteht.
Um ein problemloses Umwickeln der Behälterwandung zu ermöglichen, ohne dass ein Verrutschen des Blechbandes erfolgt, schlägt die Erfindung vor, dass auf der Umfangswandung unmittelbar aufliegende Lage des gewickelten Blechbands zumindest abschnittsweise mit der Umfangswandung verbunden, wie verschweißt, ist.
Dabei sollte das Blechband spannungslos oder im Wesentlichen spannungslos um die Umfangswandung gewickelt sein. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Breite des Blechbandes im Wesentlichen dem Abstand zwischen den einander zugewandten Flächen im Deckelbereich verlaufenden Flanschelements und des im Bodenbereich verlaufenden Abschlusselements entspricht, so dass die Blechbänder grundsätzlich ausschließlich übereinander und nicht - wie der Stand der Technik es vorsieht - sowohl nebeneinander als auch übereinander angeordnet sind. Hierdurch ist ein problemloses Umwickeln der Umfangswandung möglich, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, dass die erforderliche Abschirmung gewährleistet ist.
Daher zeichnet sich die Erfindung nach einem eigenerfinderischen Vorschlag auch aus durch einen Abschirmbehälter für den Transport und/oder die Lagerung von radioaktiven Stoffen, insbesondere von nicht-wärmeentwickelnden Stoffen, mit Behälterumfangswandung, Behälterboden und Behälterinnenraum abschließendem Behälterdeckel, wobei zumindest die Behälterumfangswandung von einer Abschirmung umgeben ist, die ein um die Behälterumfangswandung gewickeltes Blechband ist und sich zwischen einem Abschlusselement, das im Bodenbereich von der Umfangswandung radial abragt, und einem Flanschelement erstreckt, das vom deckelseitigen Bereich der Umfangswandung radial abragt, wobei die Breite des Blechbandes dem lichten Abstand zwischen den einander zugewandten Flächen des Flansches und des Abschlussbleches entspricht oder im Wesentlichen entspricht. Im Wesentlichen entspricht bedeutet dabei, dass zwischen den Rändern des Blechbandes und der zugewandten Fläche des Flanschelementes bzw. des Abschlusselementes gegebenenfalls ein Spalt verlaufen kann, der durch Längendehnungen aufnehmendes Abschirmmaterial aufgefüllt ist bzw. zum Schweißen benötigt wird.
Ein diesbezüglicher Behälter ist selbstverständlich mit den weiteren beschriebenen Merkmalen kombinierbar.
Um sicherzugehen, dass zwischen die Lagen Feuchtigkeit nicht eindringen kann, gleichzeitig ein einwandfreies Festlegen des Blechbandes erfolgt, ist erfindungs gemäß vorgesehen, dass zumindest die äußerste Lage des um die Umfangswandung gewickelten Blechbands flüssigkeitsdicht gegenüber dem Abschlusselement, dem Flanschelement und der unterhalb der äußersten Lage verlaufender Lage, insbesondere durch Schweißen, abgeschlossen ist. Dabei kann die äußerste Lage gegenüber der von dieser abgedeckten Lage durch eine Längs Schweißnaht abgedichtet bzw. die äußerste Lage mit dem Abschlusselement und/oder dem Flanschelement durch eine Rundschweißnaht verbunden sein.
Besteht die Möglichkeit, dass radiale Erstreckung der Abschirmung, also quer bzw. senrecht zur Längsachse des Behälters, zwischen dem Flanschelement und dem Abschlusselement konstant oder im Wesentlichen konstant ist, so sieht eine hervorzuhebende Weiterbildung vor, dass radiale Erstreckung, also Dicke der Abschirmung über Höhe des Behälters variiert. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, dass gezielt erhöhte Abschirmungen in den Bereichen erreichbar sind, in denen innerhalb des Behälters sich Bereiche des Inventars mit höchster Radioaktivität befinden.
Dimensionsmäßig sieht die Erfindung insbesondere vor, dass Wandstärke DB des Blechbandes 5 mm < DB < 10 mm beträgt und/oder Wandstärke DR der aus dem Rohr gebildeten Umfangswandung beträgt 20 mm < DR < 40 mm und/oder das Flanschelement und/oder das Abschlusselement aus einem Abschnitt eines Blechs, wie Stahlblechs, einer Dicke Ds mit 100 mm < Ds < 300 mm, vorzugsweise 150 mm bis 250 mm besteht.
Besteht grundsätzlich nur die Notwendigkeit, dass die unmittelbar auf der Umfangswandung vorhandene Lage mit ersterer verbunden wie verschweißt ist, so ist selbstverständlich auch die Möglichkeit gegeben, einzelne Lagen untereinander zu verbinden wie zu verschweißen. Dies kann z. B. punktuell während des Wickeins erfolgen.
Der erfindungs gemäße Stahlbehälter mit gewickelter Stahlabschirmung vermeidet folglich die Nachteile der bisher verwendeten bzw. konzipierten Stahl- und Sandwich- Behälter. Der Stahlbehälter mit gewickelter Abschirmung besteht aus einem Innenbehälter aus einem vorzugsweise längsnahtgeschweißten Rohr aus Stahlblech mit einer Wandstärke von z. B. 20 mm bis 40 mm, das kopfseitig an einen massiven Flansch und bodenseitig an einen massiven Boden angeschweißt wird. Flansch und Boden sollten jeweils aus einem Stahlblech bzw. einem Abschnitt eines solchen bestehen, das eine Stärke zwischen 150 mm und 250 mm aufweisen kann.
Durch die erfindungs gemäße Lehre ergibt sich der Vorteil, dass die Umfangswandung, der Boden und die aus dem gewickelten Blechband bestehende Abschirmung aus jeweils unterschiedlichen, anforderungsoptimierten Werkstoffen hergestellt werden können. Die Umfangswandung, also das insbesondere längsnahtgeschweißte Rohr kann aus einem Feinkornbaustahl mit nachgewiesenen Temperatureigenschaften bis -40 °C, der Boden - wie ggfs. auch der Deckel und der Flansch - können aus einem Blech oder aus einem Schmiedeteil gefertigt werden und die Abschirmung aus relativ kostengünstigem Werkstoff bestehen.
Der Behälter wird durch einen insbesondere verschraubten Deckel verschlossen, der gegenüber dem Behälterkörper, und zwar gegenüber dem öffnungsseitig verlaufenden Flansch, durch ein Doppeldichtungs System abgedichtet sein kann. In dem den Behälter schließenden Deckel kann eine Prüföffnung für die Dichtheitsprüfung der Dichtungen vorgesehen sein. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass im Deckel weitere Öffnungen, beispielsweise zu Befüllungen, zur Entwässerung des Innenraums oder zur Trocknung vorhanden sind.
Die einen Behälter bildende Behälterumfangswandung mit Boden und Flansch ist problemlos entsprechend dem Stand der Technik herstellbar.
Zwar ist es bekannt, Druckbehälter dadurch herzustellen, dass auf einen dünnwandigen Grundkörper - beispielsweise aus Stahl - Schichten aus faserverstärktem Kunststoff oder faserverstärkter Keramik aufgewickelt werden. Beispielhaft ist auf die WO 2007/128837 AI zu verweisen. Diesbezügliche Behälter können jedoch allein aufgrund der fehlenden Ab Schirmwirkung nicht zum Transport und Lagerung von radioaktiven Stoffen verwendet werden. Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen -für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Abschirmbehälters, teilweise geschnitten,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Abschirmbehälter gemäß Fig. 1,
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1 in vergrößerter
Darstellung und
Fig. 5 eine Einzelheit X der Fig. 1.
Der den Figuren zu entnehmende erfindungsgemäße Abschirmbehälter 10 zur Lagerung und den Transport von insbesondere nicht-wärmeentwickelnden radioaktiven Stoffen besteht aus einer Umfangswandung 12, einem Behälterboden 14 und einem Behälterdeckel 16 als Grundelemente. Die Umfangswandung 12 ist insbesondere ein längsnaht-geschweißtes Rohr aus Stahlblech mit einer Wandstärke zwischen 20 mm und 40 mm.
Deckelseitig ist an der Umfangswandung 12 ein Flansch 18 insbesondere durch Schweißen befestigt, der im Schnitt eine L-Geometrie aufweist, wie ein Vergleich der Fig. 1 und 5 verdeutlicht.
Der Flansch 18 besteht aus einem senkrecht zur Behälterlängsachse 20 verlaufenden Abschnitt 21 und einem senkrecht hierzu und parallel zur Längsachse 20 verlaufenden oberen Abschnitt 22, dessen radiale Erstreckung, also quer bzw. senkrecht zur Längsachse 20, geringer als die des Abschnitts 22 ist. Somit verläuft zwischen den Abschnitten 21, 22 eine Stufe 24, auf der der Behälterdeckel 16 aufliegt, wie die Fig. 5 verdeutlicht.
Der Fig. 5 ist auch zu entnehmen, dass der Flansch 18 am oberen Rand mit der Außenseite der Behälterwandung 12 verschweißt ist, wie die Schweißnaht 26 verdeutlicht.
Der Behälterdeckel 16, der im Ausführungsbeispiel außenseitig fluchtend zum äußeren Rand des oberen Abschnitts 22 des Flansches 18 verläuft, ist durch eine Vielzahl von insbesondere Innensechskant-Schrauben 28 mit dem Flansch 18, d. h. dem unteren Abschnitt 21, verbunden, wie sich auch aus den Fig. 3 und 6 ergibt.
Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, dass der Deckel 16 in den Flansch 18 eingesenkt ist, d. h., der obere Abschnitt 22 des Flansches 18 könnte über der Oberseite des Deckels 16 überstehen, z. B. mit einem Maß von 50 mm. Bei diesbezüglichen Konstruktionen hätte der über den Behälterdeckel 16 vorstehende Flanschbereich die Funktion eines Stoßdämpfers, d. h, Verformungen bei einem Fall in Richtung Deckelkante würden nur den Flanschbereich betreffen, jedoch nicht den Deckel 16 selbst.
Der Behälterdeckel 16 ist gegenüber dem mit der Behälterumfangswandung 12 verschweißten Flansch 18 über eine Doppeldichtung 28, 30 abgedichtet. Im Zwischenraum zwischen der Doppeldichtung 28, 30 die durch in nicht näher gekennzeichnete Nuten eingelassene O-Ringe gebildet werden kann, verläuft eine Prüföffnung 34, um die Dichtheit überprüfen zu können.
Zu der Doppeldichtung ist anzumerken, dass die Hauptdichtung die innere Dichtung 30 ist, da diese gegenüber dem Innenraum des Behälters dichtet. Die Dichtung 30 wirkt radial zwischen Innenbehälter, d. h. dem längsgeschweißten Rohr 12 und dem Deckel 16. Die äußere auch als Hilfsdichtung zu bezeichnende Dichtung 28 wird zu Prüfzwecken benötigt, wirkt weiterhin axial, wird jedoch nach innen verlegt, so dass mehr Platz für die Schrauben 27 verbleibt.
Mit der Innenseite der Umfangswandung 12 ist der Behälterboden 14 verbunden, der insbesondere auch aus einem Stahlblech einer Dicke zwischen 150 mm und 250 mm hergestellt ist. Der Behälterboden 14 ist mit der Umfangswandung 12 verschweißt, wie die Schweißnähte verdeutlichen.
Von dem bodenseitigen Randbereich der Umfangswandung 12 geht des Weiteren ein radial abragendes Abschlussblech 36 aus, das somit eine Kreisringgeometrie aufweist und senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Behälterlängsachse 20 verläuft. Das Abschlussblech 36 ist mit der Umfangswandung 12 verschweißt.
Um die erforderliche Abschirmwirkung im Bereich der Umfangswandung 12 sicherzustellen, ist erfindungs gemäß vorgesehen, dass um die Umfangswandung 12 ein Blechband 38 gewickelt ist, das eine Dicke vorzugsweise zwischen 5 mm und 10 mm aufweisen kann.
Das Blechband 38 kann von einem Blechcoil abgezogen werden, wobei die Breite des Blechbands 38 dem lichten Abstand zwischen den einander zugewandten Flächen des Flansches 18 und des Abschlussblechs 36 betragen sollte.
Wie die Fig. 1 und 2 verdeutlichen, sind eine Vielzahl von Lagen um die Umfangswandung 12 gewickelt, um die gewünschte Abschirmwirkung zu erzielen. Die Lagen des Blechbands 38 bilden somit die umfangsseitige Abschirmung des erfindungsgemäßen Behälters 10. Je mehr Lagen umwickelt sind, umso größer ist die Ab Schirmwirkung .
Um eine eindeutige Fixierung und damit das Vermeiden eines Verrutschens des Blechbands 38 beim insbesondere spannungslosen Umwickeln der Umfangswandung 12 zu vermeiden, ist vorgesehen, dass die erste Lage, also die unmittelbar auf der Umfangswandung 12, d. h. deren Außenfläche, aufliegende Lage mit dieser verbunden wie verschweißt ist. Dies kann durch eine Längs Schweißnaht zwischen Längs stirnrand des Blechbandes 38 und der Umfangswandung 12 erfolgen.
Sodann wird entsprechend der zu erzielenden Abschirmung eine gewünschte Anzahl von Lagen um die Behälterwandung 12 gewickelt.
Nach dem Ausführungsbeispiel ist die Dicke der Lagen derart gewählt, dass deren radiale Erstreckung der des Abschlussblechs 36 bzw. des unteren Abschnitts 20 des Flansches 18 entspricht, so dass die Außenfläche der äußersten Lage 40 weitgehend bündig zu der Stirnfläche von Flansch 18 bzw. Stirnfläche des Abschlussblechs 36 verläuft. Die äußerste Lage 40 sollte sodann mit der unter dieser verlaufenden Lage 42 über eine Längsnaht 44 durch Schweißen verbunden sein.
Die äußerste Lage 40 sollte des Weiteren mit dem Abschlussblech 36 bzw. dem unteren Abschnitt 20 des Flansches 18 durch eine Rundschweißnaht 46, 48 verbunden sein, so dass nicht nur eine Fixierung der Lagen gegenüber dem Flansch 18 bzw. dem Abschlussblech 36 erfolgt, sondern gleichzeitig sichergestellt ist, dass zwischen die Lagen Flüssigkeit bzw. Feuchtigkeit nicht eindringen kann.
Ist im Ausführungsbeispiel die Abschirmung, die durch die Anzahl der gewickelten Lagen des Blechbands 38 vorgegeben wird, über die gesamte Höhe konstant, so kann auch durch Veränderung der Breite des Blechbands 38 die radiale Erstreckung, also die Dicke der Abschirmung über die Höhe des Behälters 10 variieren, wobei in dem Bereich, in dem sich im Inneren des Behälters 10 Inventar besonders hoher Radioaktivität befindet, eine höhere Abschirmung als in anderen Bereichen erreichbar ist.
Weitere hervorzuhebende Merkmale, die die erfindungsgemäße Lehre auch kennzeichnen, sind folgende.
Für das Blechband 38 kommen Bleche aus Baustählen mit geringeren Werkstoffeigenschaften als für andere Bauteile des Behälters 10 in Frage. Der Behälterkörper, d. h. die Umfangswandung 12 kann aus einem Blech aus Feinkornbaustählen mit festgelegten Eigenschaften bei tiefen Temperaturen (- 40 °C) bestehen. Austenitische Werkstoffe kommen in Frage. Für den Boden 14, den Flansch 18 und den Deckel 16 kommen gleichfalls ein Blech oder ein Schmiedestück aus Feinkornbaustählen mit festgelegten Eigenschaften bei tiefen Temperaturen (- 40 °C), insbesondere austenitische Werkstoffe in Frage.
In der Regel ist zu sagen, dass die Bauteile, die den Innenraum des Behälters 10 begrenzen, also insbesondere die als Innenbehälter bezeichnete Umfangswandung 12, Boden 14, Flansch 18 und Deckel 16 aus höherwertigem Feinkornbaustahl bestehen mit gewährleisteten Zähigkeitseigenschaften bei - 40 °C. Für die gewickelte Abschirmung kann ein geringerwertiger und damit kostengünstiger Baustahl oder Schmiedestahl Verwendung finden. Handelt es sich bei den zuvor aufgeführten Materialien um Nicht-Edelstähle, so besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, die den Innenbehälter bildende Umfangswandung 12, den Boden 14, den Flansch 18 und/oder den Deckel 16 aus Edelstahl herzustellen. Demgegenüber sollte die gewickelte Abschirmung nach wie vor aus kostengünstigem Baustahl bestehen.
Bevorzugte Abmessungen des Behälters 10 sind:
Innendurchmes ser 500 mm bis 1200 mm,
Außendurchmesser 900 mm bis 1500 mm,
Höhe 1000 mm bis 2000 mm,
Breite des Blechbandes 800 mm bis 1750 mm.

Claims

Patentansprüche Abschirmbehälter für den Transport und/oder Lagerung von radioaktiven Stoffen
1. Abschirmbehälter (10) für den Transport und/oder die Lagerung von radioaktiven Stoffen, insbesondere von nicht-wärmeentwickelnden Stoffen, mit Behälterumfangswandung (12), Behälterboden (14) und Behälterinnenraum abschließendem Behälterdeckel (16), wobei zumindest die Behälterumfangswandung von einer Abschirmung umgeben ist, die ein um die Behälterumfangswandung (11) gewickeltes Blechband (38) ist und sich zwischen einem Abschlusselement (36), das im Bodenbereich von der Umfangswandung radial abragt, und einem Flanschelement (18) erstreckt, das vom deckelseitigen Bereich der Umfangswandung radial abragt,
dadurch gekennzeichnet ,
dass zumindest äußerste Lage (40) des gewickelten Blechbands (38) flüssigkeitsdicht gegenüber dem Abschlusselement (36), dem Flanschelement (18) und unterhalb der äußersten Lage verlaufender Lage (42) abgeschlossen ist.
2. Abschirmbehälter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet ,
dass die Behälterwandung (12) aus einem Rohr, insbesondere längsnahtgeschweißten Rohr, vorzugsweise aus Stahlblech, besteht.
3. Abschirmbehälter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet ,
dass die unmittelbar auf der Umfangswandung (12) aufliegende Lage des gewickelten Blechbands (38) zumindest abschnittsweise mit der Umfangswandung verbunden wie verschweißt ist.
4. Abschirmbehälter nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ,
dass die äußerste Lage (40) gegenüber der von dieser abgedeckten Lage (42) durch eine Längsschweißnaht abgedichtet ist.
5. Abschirmbehälter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet ,
dass die äußerste Lage (40) mit dem Abschlusselement (36) und/oder dem Flanschelement (18) durch eine Rundschweißnaht verbunden ist.
6. Abschirmbehälter nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet ,
dass Dicke der Abschirmung zwischen dem Flanschelement (18) und dem Abschlusselement (36) konstant oder im Wesentlichen konstant ist.
7. Abschirmbehälter nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet ,
dass Dicke der Abschirmung über Höhe des Behälters (10) variiert.
8. Abschirmbehälter nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet ,
dass die senkrecht zur Längsachse (20) des Behälters (10) verlaufende Erstreckung der Abschirmung zugewandten Fläche des Flanschelements (18) und/oder des Abschlusselements (36) gleich der Dicke der Abschirmung ist.
9. Abschirmbehälter nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet ,
dass Wandstärke DB des Blechbandes (38) 5 mm < DB < 10 mm beträgt und/oder Wandstärke DR der aus dem Rohr gebildeten Umfangswandung (12) beträgt 20 mm < DR < 40 mm und/oder das Flanschelement (18) und/oder das Abschlusselement (36) aus einem Abschnitt eines Blechs, wie Stahlblechs, einer Dicke Ds mit 100 mm < Ds < 300 mm besteht.
10. Abschirmbehälter nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ,
dass das Blechband 38) spannungslos oder im Wesentlichen spannungslos um die Umfangswandung (12) gewickelt ist.
11. Abschirmbehälter nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet ,
dass die Breite des Blechbandes (38) dem lichten Abstand zwischen den einander zuwandten Flächen des Flansches (18) und des Abschlussbleches (36) entspricht oder im Wesentlichen entspricht.
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