EP3582231A1 - Behälter zur aufnahme von radioaktiven abfallstoffen und behälteraggregat - Google Patents

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EP3582231A1
EP3582231A1 EP18178093.3A EP18178093A EP3582231A1 EP 3582231 A1 EP3582231 A1 EP 3582231A1 EP 18178093 A EP18178093 A EP 18178093A EP 3582231 A1 EP3582231 A1 EP 3582231A1
Authority
EP
European Patent Office
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container
lid
jacket
groove
elements
Prior art date
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Granted
Application number
EP18178093.3A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP3582231B1 (de
Inventor
Roland Hüggenberg
Berthold Klöhn
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GNS Gesellschaft fuer Nuklearservice mbH
Original Assignee
GNS Gesellschaft fuer Nuklearservice mbH
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Publication date
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Priority to ZA2019/03495A priority patent/ZA201903495B/en
Priority to KR1020190068876A priority patent/KR20190142222A/ko
Priority to CN201910508338.0A priority patent/CN110606269B/zh
Priority to US16/439,814 priority patent/US11398320B2/en
Priority to TW108120626A priority patent/TWI826465B/zh
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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
    • G21F5/008—Containers for fuel elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D43/00—Lids or covers for rigid or semi-rigid containers
    • B65D43/02—Removable lids or covers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D53/00—Sealing or packing elements; Sealings formed by liquid or plastics material
    • B65D53/02—Collars or rings
    • 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
    • G21F5/012—Fuel element racks in the containers
    • 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
    • G21F5/12—Closures for containers; Sealing arrangements

Definitions

  • the invention relates to a container for receiving radioactive waste materials, in particular for receiving spent fuel elements, with a container jacket, a container bottom connected to the container jacket and at least one container lid.
  • the invention further relates to a container assembly comprising a canister and a transport and / or storage container.
  • Containers of the type mentioned are known in practice in different embodiments. So canisters are known in particular for the transfer of spent fuel. These canisters are loaded with the spent fuel under water and then closed with a lid. These sealed canisters are then transferred to a transport and / or storage container. Due to the vertical handling of a canister when it is inserted into the transport and / or storage container, the load attachment point must be on the upper side of the canister lid and be designed for the load caused by the canister mass, the fuel element basket and the fuel elements. For this reason, a multi-layer, solid load-bearing weld seam between the canister lid and the canister jacket is provided as the load-bearing component of such a canister.
  • a welding ring is also implemented as a sealed weld seam.
  • the production and reproducibility of the welded connections must be ensured by an appropriate test.
  • the weld seams on the canisters must finally be opened again and the fuel elements must be reloaded.
  • the measures described are associated with considerable effort.
  • the invention is based on the technical problem of specifying a container of the type mentioned at the outset, in which the container can be closed with a nonetheless optimal sealing function in a relatively simple and inexpensive manner.
  • the invention is further based on the technical problem of specifying a corresponding container assembly.
  • the invention teaches a container for receiving radioactive waste, in particular for receiving spent fuel elements, - with a container jacket, one with the Container jacket connected container bottom and with at least one container lid, wherein the container shell has in its upper lid-side edge area distributed inside the container shell form-fitting elements, the container lid is provided on its outer edge with complementary form-locking elements distributed over its outer circumference and wherein the container lid is positively connected to the container shell due to the form-fitting interaction of its complementary form-locking elements with the form-fitting elements of the container shell is connectable or is connected and wherein the container lid is or can be connected to the container jacket without welding connection.
  • the container lid is positively connected to the container jacket in the closed state of the container due to the interlocking interaction of its complementary form-locking elements with the form-locking elements of the container jacket.
  • a carrier basket for receiving spent fuel elements is arranged in the container interior of the container according to the invention.
  • the container bottom and the container jacket are expediently connected to one another in one piece.
  • the container bottom and the container jacket of the container are connected to one another via at least one welded connection.
  • the container according to the invention is a canister which is loaded with the fuel elements and is subsequently introduced into a transport and / or storage container.
  • the canister is underwater with the Load the fuel assemblies and close them with the container lid.
  • the canister is then transferred to the transport and / or storage container by means of a transfer container and inserted there into the transport and / or storage container.
  • the container is a transport and / or storage container and the container cover is then the primary cover of the transport and / or storage container, the primary cover being equipped with the complementary form-locking elements.
  • a form-fitting connection between the container lid and the container jacket is realized, this connection being designed without weld connections.
  • the container lid is transferred from an open position into a locking position by twisting.
  • the rotation can expediently also be reversed from the locking position into the open position. Accordingly, the container can also be opened again in a simple manner. It is recommended that the twist of the container lid from the open position to the locking position and vice versa should be as small as possible.
  • At least three, preferably at least four, preferably at least five and very preferably at least six, form-locking elements on the inside of the container are expediently distributed over the inner circumference of the container shell.
  • a particularly recommended embodiment of the invention is characterized in that at least eight, expediently at least ten and preferably at least twelve interlocking elements on the inside of the container are arranged distributed over the inner circumference of the container jacket.
  • At least eight, preferably at least ten and particularly preferably at least twelve complementary positive locking elements are provided distributed over the outer circumference of the container lid. It is within the scope of the invention that the number of form-fitting elements on the inner circumference of the container shell corresponds to the number of complementary form-fitting elements on the outer circumference of the container lid.
  • a very preferred embodiment of the invention is characterized in that the positive locking elements and / or the complementary positive locking elements are designed in the form of brackets or in the form of cantilevered brackets. These cantilevered brackets can either be welded on or machined out of the appropriate container material.
  • either the positive locking elements or the complementary positive locking elements are designed in the form of brackets. It has proven itself within the scope of the invention that the form-fit elements on the inside of the container distributed over the inner circumference of the container are designed as brackets or as projecting brackets.
  • the brackets are then preferably either welded to the upper lid-side edge region of the container casing on the inside of the container or mechanically worked out of the container casing material. It is recommended that the brackets are rectangular or essentially rectangular in plan view. According to one embodiment variant, the brackets are rectangular with rounded corners. It is within the scope of the invention that such a bracket can be positively fitted into a groove described below and in particular into a groove section of such a groove.
  • a particularly recommended embodiment of the invention is characterized in that the positive locking elements and / or the complementary positive locking elements are designed in the form of grooves.
  • the interlocking elements or the complementary interlocking elements are designed in the form of grooves.
  • the complementary positive locking elements distributed over the outer circumference of the container lid are in the form of grooves.
  • a preferred embodiment is characterized in that a groove has at least two groove sections arranged perpendicularly or essentially perpendicularly to one another.
  • At least one groove section or a groove section of each groove is expediently arranged parallel or substantially parallel to the longitudinal axis L of the container and at least one further groove section or a further groove section is arranged perpendicularly or substantially perpendicularly to the longitudinal axis L of the container.
  • An L-shaped or an essentially L-shaped configuration of the grooves is particularly preferred in the context of the invention.
  • an L-groove section is expediently oriented parallel or substantially parallel to the container axis L and an L-groove section is arranged perpendicularly or substantially perpendicular to the container axis L of the container.
  • a groove section or an L-groove section is designed as a tangential groove section.
  • Tangential groove section means a groove section which, in the case of a container lid which is round or circular in cross section, would form a tangent or approximately a tangent with respect to the round or circular container lid when it was extended.
  • the L-groove section oriented perpendicularly or essentially perpendicularly to the longitudinal axis L of the container is expediently designed as a tangential groove section.
  • the information perpendicular to the longitudinal axis L of the container and parallel to the longitudinal axis L of the container also relates in particular to the locking position of the container with the container lid already inserted. - It is recommended that the L-groove section arranged parallel to the longitudinal axis L of the container is open towards the underside of the lid, so that - as described further below - these L-groove sections can be pushed onto the brackets protruding from the inside of the container casing.
  • both the L-groove section oriented parallel to the longitudinal axis L of the container and also perpendicular to the longitudinal axis L of the container are designed to be closed towards the upper side of the container, with a groove stop edge or groove stop surface on the cover side being realized here.
  • a recommended embodiment of the invention is characterized in that a plurality of complementary form-locking elements in the form of grooves are arranged distributed over the outer circumference of the container lid, preferably at least eight, preferably at least ten and very preferably at least twelve grooves. It is recommended that in this embodiment the container jacket has a plurality of form-fit elements distributed over its inner circumference in the form of brackets - in particular in the form of rectangular brackets. At least eight, preferably at least ten and preferably at least twelve form-fitting elements or brackets are expediently provided on the inner circumference of the container shell. It is within the scope of the invention that the number of form-fitting elements on the container jacket corresponds to the number of complementary form-fitting elements on the container lid.
  • the interlocking elements arranged on the inside of the container are expediently arranged distributed uniformly over the inner circumference of the container, preferably with the same or essentially the same spacing from one another. It is recommended that the on the outer edge of the Complementary positive locking elements provided container lid are arranged evenly distributed over the outer circumference of the container lid, and are preferably arranged at the same or substantially the same distances from each other.
  • the complementary form-locking elements distributed over the outer circumference of the container lid are preferably L-shaped grooves and that an L-groove section is expediently oriented parallel to the longitudinal axis L of the container, this L-groove section preferably being designed to be open towards the underside of the container.
  • the container lid is inserted into the container jacket with the proviso that the grooves distributed over the outer periphery of the container lid, in particular the L-groove sections, which are distributed over the outer periphery of the container lid and are oriented parallel to the longitudinal axis L of the container, each on the Console arranged inside the container can be pushed on.
  • the brackets each come into contact with the top-sided groove stop edge or groove stop surface of the parallel L-groove sections of the container lid.
  • the brackets present on the inner circumference of the container shell each come into engagement with an L-groove section arranged perpendicular to the longitudinal axis L of the container.
  • the container lid is in its locking position.
  • the number of interlocking elements and complementary interlocking elements is preferably selected such that the angle of rotation when the container lid is transferred from the open position to the locking position is as small as possible and is preferably less than 25 °, preferably less than 20 ° and very preferably less than 15 °.
  • the container lid is supported on the container in the axial direction or in the direction of the longitudinal axis L of the container in a functionally reliable manner, and a load attachment point on the container lid can thus be effectively realized.
  • the groove stop edges or groove stop surfaces on the container side are provided on both L-groove sections of the L-shaped grooves.
  • a very recommended embodiment of the invention is characterized in that the grooves, preferably the grooves arranged on the outer circumference of the container lid, each have at least one groove region, the groove base of which is tapered towards the inside of the container and towards the bottom of the container.
  • the grooves preferably the grooves arranged on the outer circumference of the container lid, each have at least one groove region, the groove base of which is tapered towards the inside of the container and towards the bottom of the container.
  • at least the L-groove section oriented perpendicular to the longitudinal axis L of the container has a groove base on the container bottom side, which is bevelled towards the inside of the container and towards the container bottom.
  • the consoles arranged on the inner circumference of the container shell have complementary bevels. This configuration with the inclined surfaces ensures that when the container or the container lid is raised in the locking position, the forces acting radially on the container shell can be reduced, so that widening of the container shell is avoided.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that, in the locked position of the container, at least one sealing groove running around the circumference of the container is provided between the container lid and the container shell on the container side.
  • the sealing groove is preferably arranged between the upper edge of the container casing and the outer edge of the container cover, the container cover or the outer edge of the container cover preferably having a groove recess on the upper side. It has proven useful that the groove recess base of this groove recess is conically beveled towards the container jacket.
  • At least one seal or at least one sealing ring is expediently arranged or inserted in the sealing groove. It is within the scope of the invention that the at least one seal runs around the circumference of the container.
  • the at least one seal or the at least one sealing ring is designed as a metal seal and / or as an elastomer seal.
  • the container is a canister which can be transferred into a transport and / or storage container
  • at least one elastomer seal can be inserted into the sealing groove first after the canister has been loaded with the fuel elements.
  • the elastomer seal can be removed and afterwards at least one metal seal can expediently be used for the seal between the container lid and the container jacket. If the container lid is a primary lid of a transport and / or storage container, at least one metal seal is preferably used as the seal.
  • a metal seal used in the context of the invention has an inner band made of at least one metal and at least one jacket surrounding the inner band from at least one metal.
  • a metal seal or such a metal sealing ring is expediently equipped with an inner band made of at least one metal - preferably made of a nickel alloy or a nickel-based alloy - and with an inner jacket made of at least one metal and with at least one outer jacket made of at least one metal arranged above it.
  • the inner jacket expediently consists of steel and preferably of stainless steel.
  • An embodiment of the invention is characterized in that the outer jacket consists or essentially consists of a metal from the group "aluminum, silver, gold".
  • Such a metal seal or such a metal sealing ring has proven particularly useful in combination with the interlocking measures according to the invention.
  • At least one pressing element in the locked state or in the locked position of the container, at least one pressing element, in particular at least one pressing ring, is placed on the container lid.
  • the pressing element or the pressing ring expediently presses the at least one seal arranged in the sealing groove.
  • This pressing results in an excellent sealing function.
  • the pressing element or the pressing ring is fixed by screwing to the container, in particular to the container lid.
  • the pressing element or the pressing ring expediently runs around the circumference of the container or the container lid.
  • the pressing element or the pressing ring has a groove extension on the container lid side, which engages in the sealing groove for pressing the seal.
  • this groove extension runs around the circumference of the container like the sealing groove. It is recommended that the groove extension has a conical bevel at its lower seal-side end, which is directed backwards and upwards towards the container jacket.
  • This bevel enables with the preferably provided bevel on the groove recess base of the groove recess or the sealing groove a particularly effective pressing of the seal and thus a very reliable radial seal between the container lid and container shell.
  • the invention also relates to a container assembly with a container according to the invention, the container being a canister loaded with spent fuel elements, which is accommodated in a transport and / or storage container, which can be closed or is closed with at least one primary cover and which is expediently can also be closed or is closed with a secondary cover arranged above the primary cover.
  • the canister is expediently loaded with the spent fuel elements under water, the fuel elements being received by a carrier basket arranged in the canister.
  • the canister is then preferably transferred to the transport and / or storage container by means of a transfer container and introduced into the transport and / or storage container.
  • the transport and / or storage container is then preferably closed with the primary cover and the secondary cover and supplied to an intermediate storage or final storage.
  • the container according to the invention is already a transport and / or storage container, the container cover being the primary cover of the transport and / or storage container.
  • the primary cover is expediently fixed in a form-fitting manner to the container jacket of the transport and / or storage container using the measures according to the invention.
  • the transport and / or storage container is expediently closed with an additional secondary cover after the form-fitting application of the primary cover.
  • the Secondary lid is preferably fixed to the container via screw connections.
  • the invention is based on the finding that the container according to the invention can be closed in a functionally reliable and simple manner by means of the interlocking measures according to the invention without a welded connection. If the container according to the invention is a canister for transferring the spent fuel elements, a simple locking mechanism can be implemented without a load-bearing weld seam, which nonetheless ensures that the canister is optimally load-bearing during the corresponding operations.
  • the container lid offers an effective load attachment point even with larger masses to be transported and with higher loads. Due to the lack of a load-bearing weld seam, an expensive country-specific process qualification of the welding process by experts is not necessary. It should be emphasized that the container or canister can simply be closed and opened again without any problems.
  • any closing and opening of the container is easily possible. This is particularly advantageous if the canister is not intended for temporary storage or final storage.
  • the container lid designed according to the invention can still be used without restriction. Rather, the handling is simplified, the handling time is reduced and the handling risk is minimized. It should also be emphasized that, in comparison to the conventional canisters, no significant changes to the canister body are required to implement the measures according to the invention.
  • the container is a transport and / or storage container and the container cover is the primary cover of this container
  • complex screw connections can be used the primary cover with cover screws. This means that no inertia forces have to be removed via the cover screws.
  • the load-bearing cross sections can be significantly increased compared to the screw connection.
  • the outer diameter of the primary cover can be reduced, and with it the outer diameter of the secondary cover. This has the advantage that a greater residual wall thickness of the container body or container shell is possible in the lid area. Among other things, this increases the stability in the event of a lateral impact of the container.
  • seals in the sealing groove between the container lid and the container jacket in a container according to the invention are also particularly advantageous.
  • a seal change is possible here without dismantling the container lid.
  • the state of compression of the seal is advantageously independent of the locking of the container lid. Because of the radial sealing in the measures according to the invention, there is no impairment of the tightness due to transverse displacements.
  • the figures show a container 1 according to the invention for receiving radioactive waste materials, preferably and in the exemplary embodiment for receiving spent fuel elements 2.
  • the container 1 has a container jacket 3, a container bottom 4 connected to the container jacket 3 and a container lid 5.
  • a support basket 11 is preferably arranged and in the exemplary embodiment according to the figures for receiving the spent fuel elements 2.
  • the container bottom 4 and the container jacket 3 may be integrally connected to one another in the exemplary embodiment.
  • the container shell 3 has in its upper lid-side edge area 6 distributed inside the container inner form-locking elements 7 distributed over the inner circumference of the container shell 3 and the container lid 5 is provided on its outer edge with complementary form-locking elements 9 distributed over its outer periphery.
  • the container lid 5 is positively connected to the container jacket 3 due to the interlocking interaction of its complementary form-locking elements 9 with the form-locking elements 7 of the container jacket 3. there the connection between the container lid 5 and the container jacket 3 according to the invention is weld-free.
  • the form-fitting elements 7 on the inside or on the inner circumference of the container jacket 3 are designed as projecting brackets 12, preferably and in the exemplary embodiment in the form of rectangular brackets 12 in plan view.
  • L-shaped grooves 13 recommendably and in the exemplary embodiment have an L oriented parallel to the longitudinal axis L of the container Groove section 20 and an L-groove section 21 arranged perpendicular thereto or perpendicular to the longitudinal axis L of the container.
  • the latter L-groove sections 21 are, as it were, designed as tangential L-groove sections 21 with respect to the container lid circumference.
  • the L-groove sections 20 parallel to the longitudinal axis L of the container are designed to be open toward the underside of the container lid, so that the brackets 12 can be inserted here.
  • the projecting brackets 12 of the container shell 3 are for engagement in the grooves 13 of the container lid 5 set up.
  • the container lid 5 is expediently first inserted into the container jacket 3, so that the brackets 12 engage in the grooves 13 and in particular in the L-groove sections 20 arranged parallel to the longitudinal axis L of the container.
  • the brackets 12 come to rest on groove stop edges 15 of the grooves 13.
  • the container lid 5 is rotated so that the brackets 12 come into engagement with the L-groove sections 21 arranged perpendicular to the longitudinal axis L of the container. It is within the scope of the invention that the brackets 12 abut the groove stop edges 15 on the container side, so that the container lid 5 is held captively on the container 1 in the axial direction of the container 1.
  • the grooves 13 have groove regions 16, which are designed to be chamfered towards the container interior 10 and towards the container bottom 4 ( Fig. 3 ).
  • the assigned consoles 12 have complementary bevels.
  • at least the bottom of the groove on the container bottom side of the L-groove section 21 of the grooves 13, which is perpendicular to the longitudinal axis L of the container, is provided with a corresponding bevel.
  • the brackets 12 each have a complementary bevel. When the brackets 12 engage in the L-groove sections 21, it can thus be prevented that the container jacket 3 is expanded due to the loads when the container 1 is handled vertically.
  • a sealing groove 17 is provided around the circumference of the container 1 between the container lid 5 and the upper edge of the container shell 3.
  • Sealing groove 17 has a circumferential groove recess 25 running around its circumference or outer circumference.
  • At least one seal 18 is arranged in the sealing groove 17, which is preferred and in the exemplary embodiment is designed as a sealing ring or O-sealing ring. This seal 18 is expediently a metal seal.
  • the top groove recess 25 of the container lid 5 has a conically chamfered groove recess bottom 26 which is conically chamfered towards the container jacket 3 and downwards.
  • the seal 18 or the sealing ring expediently lies on this beveled groove recess base 26.
  • a compression ring 19 is placed on the container lid 5, which presses the seal 18 arranged in the sealing groove 17.
  • the compression ring 19 is fixed to the container lid 5 by screwing. It is also within the scope of the invention that the pressing ring 19 runs around the circumference of the container 1 or the container lid 5.
  • the pressing ring 19 has on its outer edge a downwardly projecting groove extension 27 on the container lid side, which expediently comes into direct contact with the seal 18.
  • this groove extension 27 of the compression ring 19 on the container lid side has a conical beveled surface 28 on the underside, which is preferred and in the exemplary embodiment is beveled back and forth towards the container jacket 3. Due to this arrangement, an effective compression of the seal 18 takes place and an optimal radial seal is achieved. It is recommended, moreover, that an anti-rotation device is provided between the compression ring 19 and the container jacket 3, which is expediently in the form of feather keys or not shown in the figures Wedges or similar elements are realized, which are inserted into corresponding grooves of the compression ring 19 on the one hand and the container casing 3 on the other.
  • Fig. 4 shows a seal 18 used according to the preferred embodiment and in the exemplary embodiment, which is designed as recommended and in the exemplary embodiment as a metal seal.
  • This metal seal expediently and in the exemplary embodiment has an inner band 22 made of at least one metal, this inner band 22 preferably and in the exemplary embodiment consists or essentially consists of a nickel alloy or a nickel-based alloy.
  • the seal 18 shown has an inner casing 23, which preferably consists of stainless steel or essentially consists of it, and an outer casing 24, which preferably and in the exemplary embodiment consists of aluminum or consists essentially of it.
  • This outer jacket 24 could also consist of silver or gold.

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Abstract

Behälter zur Aufnahme von radioaktiven Abfallstoffen, insbesondere zur Aufnahme von abgebrannten Brennelementen, mit einem Behältermantel, einem Behälterboden und einem Behälterdeckel. Der Behältermantel weist in seinem oberen deckelseitigen Randbereich über den Innenumfang des Behältermantels verteilte behälterinnenseitige Formschlusselemente auf. Der Behälterdeckel ist an seinem Außenrand mit über seinen Außenumfang verteilten Komplementärformschlusselementen versehen. Der Behälterdeckel ist aufgrund von Formschlusswechselwirkung seiner Komplementärformschlusselemente mit den Formschlusselementen des Behältermantels formschlüssig mit dem Behältermantel verbunden. Der Behälterdeckel ist schweißverbindungsfrei mit dem Behältermantel verbunden.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Aufnahme von radioaktiven Abfallstoffen, insbesondere zur Aufnahme von abgebrannten Brennelementen, - mit einem Behältermantel, einem mit dem Behältermantel verbundenen Behälterboden und zumindest einem Behälterdeckel. Die Erfindung betrifft fernerhin ein Behälteraggregat aus einem Kanister und einem Transport- und/oder Lagerbehälter.
  • Behälter der eingangs genannten Art sind aus der Praxis in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. So sind insbesondere Kanister für die Überführung von abgebrannten Brennelementen bekannt. Diese Kanister werden unter Wasser mit den abgebrannten Brennelementen beladen und dann mit einem Deckel verschlossen. Diese verschlossenen Kanister werden anschließend in einen Transport- und/oder Lagerbehälter überführt. Aufgrund der vertikalen Handhabung eines Kanisters beim Einführen in den Transport- und/oder Lagerbehälter muss sich der Lastanschlagpunkt an der Kanisterdeckeloberseite befinden und für die Belastung durch die Kanistermasse, den Brennelementtragkorb und die Brennelemente ausgelegt sein. Aus diesem Grunde wird als lasttragende Komponente eines solchen Kanisters eine mehrlagige, massive tragende Schweißnaht zwischen Kanisterdeckel und Kanistermantel vorgesehen. Zusätzlich wird auch ein Schweißring als Dichtschweißnaht realisiert. Die Herstellung und Reproduzierbarkeit der Schweißverbindungen muss durch eine entsprechende Prüfung abgesichert werden. Dazu gibt es unterschiedliche nationale Bestimmungen. In Ländern, in denen die Kanister nicht zur Zwischenlagerung oder Endlagerung verwendet werden können, müssen die Schweißnähte an den Kanistern schließlich wieder geöffnet werden und es muss eine Umladung der Brennelemente erfolgen. Im Ergebnis sind die beschriebenen Maßnahmen mit nicht unerheblichem Aufwand verbunden.
  • Weiterhin ist es bekannt, Transport- und/oder Lagerbehälter zunächst mit einem Primärdeckel und anschließend mit einem Sekundärdeckel zu versehen. Der Primärdeckel wird nach Beladung eines Behälters unter Zwischenschaltung von Metalldichtungen mittels Deckelschrauben fixiert. Die Deckelschrauben müssen dabei die auf den Deckel wirkenden Trägheitskräfte - die durch die Deckelmasse, die Tragkorbmasse und die Masse der Brennelemente verursacht werden - abtragen. Um die Abdichtung und Verpressung der Metalldichtungen zu gewährleisten ist eine elastische Belastung der Schrauben erforderlich und die Schrauben werden neben der reinen Zugbelastung zusätzlich auf Biegung beansprucht. Aufgrund der hohen belasteten Massen und Beschleunigungen ist eine relativ große Anzahl von Deckelschrauben erforderlich. Die Anzahl der Deckelschrauben ist aufgrund des notwendigen Einbauraumes für die Schraubenköpfe konstruktiv begrenzt und damit ist auch der tragende Querschnitt der Schrauben limitiert. Es versteht sich, dass mit steigender Schraubenanzahl der Abfertigungsaufwand zunimmt. - Die bekannten Maßnahmen haben sich grundsätzlich bewährt. Nichtsdestoweniger sind sie verhältnismäßig aufwendig.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, einen Behälter der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem auf relativ einfache und wenig aufwendige Weise ein Verschließen des Behälters mit nichtsdestoweniger optimaler Dichtungsfunktion ermöglicht wird. Der Erfindung liegt fernerhin das technische Problem zugrunde, ein entsprechendes Behälteraggregat anzugeben.
  • Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung einen Behälter zur Aufnahme von radioaktiven Abfallstoffen, insbesondere zur Aufnahme von abgebrannten Brennelementen, - mit einem Behältermantel, einem mit dem Behältermantel verbundenen Behälterboden und mit zumindest einem Behälterdeckel,
    wobei der Behältermantel in seinem oberen deckelseitigen Randbereich über den Innenumfang des Behältermantels verteilte behälterinnenseitige Formschlusselemente aufweist, wobei der Behälterdeckel an seinem Außenrand mit über seinen Außenumfang verteilten Komplementärformschlusselementen versehen ist und wobei der Behälterdeckel aufgrund von Formschlusswechselwirkung seiner Komplementärformschlusselemente mit den Formschlusselementen des Behältermantels formschlüssig mit dem Behältermantel verbindbar ist bzw. verbunden ist und wobei der Behälterdeckel schweißverbindungsfrei mit dem Behältermantel verbindbar ist bzw. verbunden ist.
  • Es liegt somit im Rahmen der Erfindung, dass der Behälterdeckel im verschlossenen Zustand des Behälters aufgrund der Formschlusswechselwirkung seiner Komplementärformschlusselemente mit den Formschlusselementen des Behältermantels formschlüssig mit dem Behältermantel verbunden ist. - Weiterhin liegt es im Rahmen der Erfindung, dass in dem Behälterinnenraum des erfindungsgemäßen Behälters ein Tragkorb für die Aufnahme von abgebrannten Brennelementen angeordnet ist. Zweckmäßigerweise sind der Behälterboden und der Behältermantel einstückig miteinander verbunden. Gemäß einer anderen Alternative der Erfindung sind der Behälterboden und der Behältermantel des Behälters über zumindest eine Schweißverbindung miteinander verbunden.
  • Nach einer sehr bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Behälter um einen Kanister, der mit den Brennelementen beladen wird und anschließend in einen Transport- und/oder Lagerbehälter eingeführt wird. In der Regel wird der Kanister unter Wasser mit den Brennelementen beladen und mit dem Behälterdeckel verschlossen. Anschließend wird der Kanister mittels eines Überführungsbehälters zu dem Transport- und/oder Lagerbehälter überführt und dort in den Transport- und/oder Lagerbehälter eingeführt. - Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Behälter ein Transport- und/oder Lagerbehälter und bei dem Behälterdeckel handelt es sich dann um den Primärdeckel des Transport- und/oder Lagerbehälters, wobei der Primärdeckel mit den Komplementärformschlusselementen ausgestattet ist.
  • Erfindungsgemäß wird eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Behälterdeckel und dem Behältermantel realisiert, wobei diese Verbindung schweißverbindungsfrei ausgebildet ist. Es liegt dabei im Rahmen der Erfindung, dass der Behälterdeckel durch Verdrehung von einer Öffnungsposition in eine Verriegelungsposition überführt wird. Zweckmäßigerweise kann die Verdrehung auch wieder umgekehrt von der Verriegelungsposition in die Öffnungsposition erfolgen. Dementsprechend kann der Behälter auf einfache Weise auch wieder geöffnet werden. Es empfiehlt sich, dass die Verdrehung des Behälterdeckels von der Öffnungsposition in die Verriegelungsposition und umgekehrt über einen möglichst kleinen Winkel erfolgt.
  • Zur Realisierung der Formschlussverbindung zwischen Behälterdeckel und Behältermantel sind zweckmäßigerweise mindestens drei, vorzugweise mindestens vier, bevorzugt mindestens fünf und sehr bevorzugt mindestens sechs behälterinnenseitige Formschlusselemente über den Innenumfang des Behältermantels verteilt vorgesehen. Eine besonders empfohlene Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens acht, zweckmäßigerweise mindestens zehn und bevorzugt mindestens zwölf behälterinnenseitige Formschlusselemente über den Innenumfang des Behältermantels verteilt angeordnet sind. - Zweckmäßigerweise sind mindestens drei, vorzugsweise mindestens vier, bevorzugt mindestens fünf und sehr bevorzugt mindestens sechs Komplementärformschlusselemente über den Außenumfang des Behälterdeckels verteilt angeordnet. Besonders bevorzugt ist im Rahmen der Erfindung, dass mindestens acht, vorzugsweise mindestens zehn und besonders bevorzugt mindestens zwölf Komplementärformschlusselemente über den Außenumfang des Behälterdeckels verteilt vorgesehen sind. - Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Anzahl der Formschlusselemente an dem Innenumfang des Behältermantels der Anzahl der Komplementärformschlusselemente an dem Außenumfang des Behälterdeckels entspricht.
  • Eine sehr bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusselemente und/oder die Komplementärformschlusselemente in Form von Konsolen bzw. in Form von vorkragenden Konsolen ausgebildet sind. Diese vorkragenden Konsolen können entweder angeschweißt sein oder mechanisch aus dem entsprechenden Behältermaterial herausgearbeitet werden. Zweckmäßigerweise sind entweder die Formschlusselemente oder die Komplementärformschlusselemente in Form von Konsolen ausgebildet. Es hat sich im Rahmen der Erfindung bewährt, dass die über den Innenumfang des Behälters verteilten behälterinnenseitigen Formschlusselemente als Konsolen bzw. als vorkragende Konsolen ausgebildet sind. Die Konsolen sind dann vorzugsweise entweder an dem oberen deckelseitigen Randbereich des Behältermantels behälterinnenseitig angeschweißt oder aus dem Behältermantelmaterial mechanisch herausgearbeitet. Empfohlenermaßen sind die Konsolen in der Draufsicht rechteckförmig bzw. im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet. Gemäß einer Ausführungsvariante sind die Konsolen rechteckförmig mit abgerundeten Ecken ausgeführt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass eine solche Konsole in eine nachfolgend beschriebene Nut und insbesondere in einen Nutabschnitt einer solchen Nut formschlüssig eingepasst werden kann.
  • Eine besonders empfohlene Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusselemente und/oder die Komplementärformschlusselemente in Form von Nuten ausgebildet sind. Zweckmäßigerweise sind entweder die Formschlusselemente oder die Komplementärformschlusselemente in Form von Nuten ausgeführt. Es hat sich im Rahmen der Erfindung bewährt, dass die über den Außenumfang des Behälterdeckels verteilten Komplementärformschlusselemente in Form von Nuten ausgebildet sind. Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass eine Nut zumindest zwei senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnete Nutabschnitte aufweist. Dabei ist zweckmäßigerweise zumindest ein Nutabschnitt bzw. ein Nutabschnitt jeder Nut parallel bzw. im Wesentlichen parallel zur Längsachse L des Behälters angeordnet und zumindest ein weiterer Nutabschnitt bzw. ein weiterer Nutabschnitt ist senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse L des Behälters angeordnet. Besonders bevorzugt ist im Rahmen der Erfindung eine L-förmige bzw. eine im Wesentlichen L-förmige Ausgestaltung der Nuten. Dabei ist zweckmäßigerweise ein L-Nutabschnitt parallel bzw. im Wesentlichen parallel zur Behälterachse L orientiert und ein L-Nutabschnitt senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zur Behälterachse L des Behälters angeordnet. Besonders empfohlen ist im Rahmen der Erfindung, dass ein Nutabschnitt bzw. ein L-Nutabschnitt als tangentialer Nutabschnitt ausgebildet ist. Tangentialer Nutabschnitt meint dabei einen Nutabschnitt, der bei im Querschnitt rundem bzw. kreisförmigem Behälterdeckel bei seiner Verlängerung eine Tangente bzw. in etwa eine Tangente bezüglich des runden bzw. kreisförmigen Behälterdeckels bilden würde. Zweckmäßigerweise ist der senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zur Behälterlängsachse L orientierte L-Nutabschnitt als tangentialer Nutabschnitt ausgeführt.
  • Die Angaben senkrecht zur Behälterlängsachse L und parallel zur Behälterlängsachse L beziehen sich im Übrigen insbesondere auf die Verriegelungsposition des Behälters mit bereits eingesetztem Behälterdeckel. - Es empfiehlt sich, dass der parallel zur Behälterlängsachse L angeordnete L-Nutabschnitt zur Deckelunterseite hin offen ausgebildet ist, so dass - wie weiter unten noch beschrieben - diese L-Nutabschnitte auf die aus der Behältermantelinnenseite vorkragenden Konsolen aufgeschoben werden können. Vorzugsweise ist sowohl der parallel zur Behälterlängsachse L als auch der senkrecht zur Behälterlängsachse L orientiere L-Nutabschnitt zur Behälteroberseite hin abgeschlossen ausgebildet, wobei hier eine deckeloberseitige Nutanschlagkante bzw. Nutanschlagfläche realisiert ist.
  • Eine empfohlene Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von in Form von Nuten ausgebildeten Komplementärformschlusselementen über den Außenumfang des Behälterdeckels verteilt angeordnet sind, und zwar vorzugsweise mindestens acht, bevorzugt mindestens zehn und sehr bevorzugt mindestens zwölf Nuten. Es empfiehlt sich, dass bei dieser Ausführungsform der Behältermantel eine Mehrzahl über seinen Innenumfang verteilten Formschlusselementen in Form von Konsolen - insbesondere in Form von rechteckförmigen Konsolen - aufweist. Zweckmäßigerweise sind zumindest acht, vorzugsweise zumindest zehn und bevorzugt zumindest zwölf Formschlusselemente bzw. Konsolen an dem Innenumfang des Behältermantels vorhanden. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Anzahl der Formschlusselemente am Behältermantel der Anzahl der Komplementärformschlusselemente am Behälterdeckel entspricht. Zweckmäßigerweise sind die behälterinnenseitig am Behältermantel angeordneten Formschlusselemente gleichmäßig über den Innenumfang des Behältermantels verteilt angeordnet, und zwar vorzugsweise mit gleichen bzw. im Wesentlichen gleichen Abständen zueinander angeordnet. Es empfiehlt sich, dass die an dem Außenrand des Behälterdeckels vorgesehenen Komplementärformschlusselemente gleichmäßig über den Außenumfang des Behälterdeckels verteilt angeordnet sind, und zwar vorzugsweise mit gleichen bzw. im Wesentlichen gleichen Abständen zueinander angeordnet sind.
  • Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass die über den Außenumfang des Behälterdeckels verteilten Komplementärformschlusselemente bevorzugt L-förmige Nuten sind und dass zweckmäßigerweise ein L-Nutabschnitt parallel zur Behälterlängsachse L orientiert ist, wobei dieser L-Nutabschnitt empfohlenermaßen zur Behälterunterseite hin offen ausgebildet ist. Zum Verschließen des Behälters mit dem Behälterdeckel wird der Behälterdeckel mit der Maßgabe in den Behältermantel eingesetzt, dass die über den Außenumfang des Behälterdeckels verteilten Nuten, insbesondere die über den Außenumfang des Behälterdeckels verteilten, parallel zur Behälterlängsachse L orientierten L-Nutabschnitte jeweils auf eine an der Behälterinnenseite angeordnete Konsole aufgeschoben werden. Die Konsolen kommen jeweils zur Anlage an der oberseitigen Nutanschlagkante bzw. Nutanschlagfläche der parallelen L-Nutabschnitte des Behälterdeckels. Durch Verdrehung des Behälterdeckels gelangen dann die am Innenumfang des Behältermantels vorhandenen Konsolen jeweils in Eingriff mit einem senkrecht zur Behälterlängsachse L angeordneten L-Nutabschnitt. Wenn die Stege in Eingriff bzw. vollständig in Eingriff mit diesem letztgenannten L-Nutabschnitt sind, befindet sich der Behälterdeckel in seiner Verriegelungsposition. Vorzugsweise ist die Anzahl der Formschlusselemente und Komplementärformschlusselemente so ausgewählt, dass der Verdrehwinkel bei der Überführung des Behälterdeckels von der Öffnungsposition in die Verriegelungsposition möglichst gering ist und vorzugsweise kleiner 25°, bevorzugt kleiner 20° und sehr bevorzugt kleiner 15° ist.
  • Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Konsolen - insbesondere die am Innenumfang des Behältermantels angeordneten Konsolen - in der Verriegelungsposition des Behälters jeweils an einer behälteroberseitigen Nutanschlagkante bzw. Nutanschlagfläche einer Nut, vorzugsweise einer L-förmigen Nut anliegen. Auf diese Weise stützt sich der Behälterdeckel in axialer Richtung bzw. in Richtung der Behälterlängsachse L des Behälters funktionssicher an dem Behälter ab und somit ist ein Lastanschlagspunkt an dem Behälterdeckel effektiv realisierbar. Empfohlenermaßen sind die behälteroberseitigen Nutanschlagkanten bzw. Nutanschlagflächen an beiden L-Nutabschnitten der L-förmigen Nuten vorgesehen.
  • Eine sehr empfohlene Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten, vorzugsweise die am Außenumfang des Behälterdeckels angeordneten Nuten jeweils zumindest einen Nutenbereich aufweisen, dessen behälterbodenseitiger Nutgrund zur Behälterinnenseite und zum Behälterboden hin abgeschrägt ausgebildet ist. Empfohlenermaßen weist bei L-förmig ausgebildeten Nuten zumindest der senkrecht zur Behälterlängsachse L orientierte L-Nutabschnitt einen behälterbodenseitigen Nutgrund auf, der zur Behälterinnenseite und zum Behälterboden hin abgeschrägt ausgeführt ist. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die am Innenumfang des Behältermantels angeordneten Konsolen komplementäre Abschrägungen aufweisen. Durch diese Ausgestaltung mit den Schrägflächen wird gewährleistet, dass beim Anheben des Behälters bzw. des Behälterdeckels in der Verriegelungsposition die radial auf den Behältermantel wirkenden Kräfte reduziert werden können, so dass eine Aufweitung des Behältermantels vermieden wird.
  • Erfindungsgemäß erfolgt eine formschlüssige Verbindung zwischen Behälterdeckel und Behältermantel. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass zusätzlich Dichtungsmaßnahmen für eine funktionssichere Abdichtung zwischen Behälterdeckel und Behältermantel realisiert werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Verriegelungsposition des Behälters behälteroberseitig zwischen Behälterdeckel und Behältermantel zumindest eine über den Umfang des Behälters umlaufende Dichtungsnut vorgesehen ist. Empfohlenermaßen ist die Dichtungsnut zwischen dem oberen Rand des Behältermantels und dem Außenrand des Behälterdeckels angeordnet, wobei der Behälterdeckel bzw. der Außenrand des Behälterdeckels vorzugsweise eine oberseitige Nutausnehmung aufweist. Es hat sich bewährt, dass der Nutausnehmungsgrund dieser Nutausnehmung zum Behältermantel hin konisch abgeschrägt ausgebildet ist. Zweckmäßigerweise ist in der Dichtungsnut zumindest eine Dichtung bzw. zumindest ein Dichtungsring angeordnet bzw. eingelegt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die zumindest eine Dichtung über den Umfang des Behälters umläuft.
  • Es empfiehlt sich, dass die zumindest eine Dichtung bzw. der zumindest eine Dichtungsring als Metalldichtung und/oder als Elastomerdichtung ausgebildet ist. Im Rahmen der Ausführungsform, bei der der Behälter ein in einen Transport- und/oder Lagerbehälter überführbarer Kanister ist, kann zunächst nach Beladung des Kanisters mit den Brennelementen unter Wasser zumindest eine Elastomerdichtung in die Dichtungsnut eingesetzt werden. Bei der weiteren Handhabung kann die Elastomerdichtung entfernt werden und danach kann zweckmäßigerweise zumindest eine Metalldichtung für die Dichtung zwischen Behälterdeckel und Behältermantel verwendet werden. - Wenn der Behälterdeckel ein Primärdeckel eines Transport- und/oder Lagerbehälters ist, wird als Dichtung vorzugsweise zumindest eine Metalldichtung eingesetzt.
  • Eine im Rahmen der Erfindung eingesetzte Metalldichtung weist nach besonders empfohlener Ausführungsform der Erfindung ein Innenband aus zumindest einem Metall auf sowie zumindest einen das Innenband umgebenden Mantel aus zumindest einem Metall. Zweckmäßigerweise ist eine solche Metalldichtung bzw. ein solcher Metalldichtungsring mit einem Innenband aus zumindest einem Metall - vorzugsweise aus einer Nickellegierung bzw. aus einer Nickelbasislegierung - sowie mit einem Innenmantel aus zumindest einem Metall und mit zumindest einem darüber angeordneten Außenmantel aus zumindest einem Metall ausgestattet. Der Innenmantel besteht zweckmäßigerweise aus Stahl und bevorzugt aus Edelstahl. Eine Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel aus einem Metall aus der Gruppe "Aluminium, Silber, Gold" besteht bzw. im Wesentlichen besteht. Eine solche Metalldichtung bzw. ein solcher Metalldichtungsring hat sich in Kombination mit den erfindungsgemäßen Formschlussmaßnahmen ganz besonders bewährt.
  • Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass im verriegelten Zustand bzw. in der Verriegelungsposition des Behälters zumindest ein Verpresselement, insbesondere zumindest ein Verpressring auf den Behälterdeckel aufgesetzt ist. Zweckmäßigerweise verpresst das Verpresselement bzw. der Verpressring die in der Dichtungsnut angeordnete zumindest eine Dichtung. Durch diese Verpressung ergibt sich eine hervorragende Dichtfunktion. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung wird das Verpresselement bzw. der Verpressring durch Verschrauben an dem Behälter, insbesondere an dem Behälterdeckel fixiert. Zweckmäßigerweise läuft das Verpresselement bzw. läuft der Verpressring über den Umfang des Behälters bzw. des Behälterdeckels um. Nach empfohlener Ausführungsform der Erfindung weist das Verpresselement bzw. der Verpressring einen behälterdeckelseitigen Nutfortsatz auf, der zur Verpressung der Dichtung in die Dichtungsnut eingreift. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass dieser Nutfortsatz wie die Dichtungsnut über den Umfang des Behälters umläuft. Empfohlenermaßen weist der Nutfortsatz an seinem unteren dichtungsseitigen Ende eine konische Abschrägung auf, die zum Behältermantel hin und nach oben gerichtet ist. Diese Abschrägung ermöglicht mit der bevorzugt vorgesehenen Abschrägung am Nutausnehmungsgrund der Nutausnehmung bzw. der Dichtungsnut eine besonders effektive Verpressung der Dichtung und somit eine sehr funktionssichere radiale Abdichtung zwischen Behälterdeckel und Behältermantel.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch ein Behälteraggregat, mit einem erfindungsgemäßen Behälter, wobei der Behälter ein mit abgebrannten Brennelementen beladener Kanister ist, der in einem Transport- und/oder Lagerbehälter aufgenommen ist, der mit zumindest einem Primärdeckel verschließbar ist bzw. verschlossen ist und der zweckmäßigerweise zusätzlich mit einem über dem Primärdeckel angeordneten Sekundärdeckel verschließbar ist bzw. verschlossen ist. Der Kanister wird zweckmäßigerweise unter Wasser mit den abgebrannten Brennelementen beladen, wobei die Brennelemente von einem in dem Kanister angeordneten Tragkorb aufgenommen werden. Danach wird der Kanister vorzugsweise mittels eines Überführungsbehälters zu dem Transport- und/oder Lagerbehälter überführt und in den Transport- und/oder Lagerbehälter eingeführt. Anschließend wird der Transport- und/oder Lagerbehälter bevorzugt mit dem Primärdeckel und dem Sekundärdeckel verschlossen und einer Zwischenlagerung oder Endlagerung zugeführt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Behälter bereits um einen Transport- und/oder Lagerbehälter, wobei der Behälterdeckel der Primärdeckel des Transport- und/oder Lagerbehälters ist. Zweckmäßigerweise wird der Primärdeckel mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen formschlüssig an dem Behältermantel des Transport- und/oder Lagerbehälters fixiert. Der Transport- und/oder Lagerbehälter wird nach dem formschlüssigen Aufbringen des Primärdeckels zweckmäßigerweise mit einem zusätzlichen Sekundärdeckel verschlossen. Der Sekundärdeckel ist dabei vorzugsweise über Schraubverbindungen an dem Behälter fixiert.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der erfindungsgemäße Behälter durch die erfindungsgemäßen Formschlussmaßnahmen ohne Schweißverbindung auf einfache und wenig aufwendige Weise funktionssicher verschließbar ist. - Wenn der erfindungsgemäße Behälter ein Kanister zur Überführung der abgebrannten Brennelemente ist, kann ein einfacher Verschlussmechanismus ohne tragende Schweißnaht verwirklicht werden, der nichtsdestoweniger problemlos eine optimale Tragfähigkeit des Kanisters bei den entsprechenden Handhabungen gewährleistet. Der Behälterdeckel bietet einen effektiven Lastanschlagspunkt auch bei größeren zu transportierenden Massen und bei höheren Belastungen. Aufgrund des Fehlens einer tragenden Schweißnaht erübrigt sich eine aufwendige länderspezifische Verfahrensqualifikation des Schweißverfahrens durch Gutachter. Hervorzuheben ist, dass der Behälter bzw. der Kanister einfach verschlossen und problemlos auch wieder geöffnet werden kann. Grundsätzlich ist ein beliebiges Verschließen und Öffnen des Behälters ohne weiteres möglich. Das ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Kanister nicht für eine Zwischenlagerung oder Endlagerung vorgesehen ist. Bei der Beladung eines Kanisters unter Wasser kann der erfindungsgemäß ausgestaltete Behälterdeckel nach wie vor uneingeschränkt verwendet werden. Vielmehr wird die Abfertigung vereinfacht, die Abfertigungszeit verringert und das Abfertigungsrisiko minimiert. Hervorzuheben ist auch, dass im Vergleich zu den herkömmlichen Kanistern für die Realisierung der erfindungsgemäßen Maßnahmen keine wesentlichen Änderungen am Kanisterkörper erforderlich sind.
  • Wenn der Behälter ein Transport- und/oder Lagerbehälter ist und der Behälterdeckel der Primärdeckel dieses Behälters ist, kann auf aufwendige Verschraubungen des Primärdeckels mit Deckelschrauben verzichtet werden. Somit ist kein Abtragen von Trägheitskräften über die Deckelschrauben erforderlich. Die tragenden Querschnitte können bei Realisierung der erfindungsgemäßen Maßnahmen gegenüber der Verschraubung deutlich erhöht werden. Im Übrigen kann der Außendurchmesser des Primärdeckels reduziert werden und damit auch der Außendurchmesser des Sekundärdeckels. Das hat den Vorteil, dass eine größere Restwanddicke des Behälterkörpers bzw. Behältermantels im Deckelbereich möglich ist. Dadurch wird unter anderem die Stabilität bei einem seitlichen Aufprall des Behälters erhöht.
  • Von besonderem Vorteil ist auch der Einsatz einer Dichtung in der Dichtungsnut zwischen Behälterdeckel und Behältermantel bei einem erfindungsgemäßen Behälter. Ein Dichtungswechsel ist hier ohne Demontage des Behälterdeckels möglich. Der Verpressungszustand der Dichtung ist in vorteilhafter Weise unabhängig von der Verriegelung des Behälterdeckels. Aufgrund der radialen Abdichtung bei den erfindungsgemäßen Maßnahmen finden keine Beeinträchtigungen der Dichtheit durch Querverschiebungen statt.
  • Im Ergebnis bieten die erfindungsgemäßen Maßnahmen einen alternativen Kanisterverschluss bzw. Behälterverschluss, der einerseits die gleichen Vorteile mit sich bringt wie die bisher aus dem Stand der Technik bekannten Verschlüsse - insbesondere mechanische Stabilität und Dichtheit -, der andererseits demgegenüber aber zusätzliche beachtliche Vorteile aufweist. - Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
    • Fig. 1A
    eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Behälters,
    Fig. 1B
    ausschnittsweise eine perspektivische Explosionsdarstellung nach Fig. 1A,
    Fig. 2
    eine Draufsicht auf einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Behälter in der Verriegelungsposition,
    Fig. 3
    eine Seitenansicht des Behälters im Schnitt und
    Fig. 4
    eine Dichtung für den erfindungsgemäßen Behälter im Schnitt.
  • Die Figuren zeigen einen erfindungsgemäßen Behälter 1 zur Aufnahme von radioaktiven Abfallstoffen, und zwar vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel zur Aufnahme von abgebrannten Brennelementen 2. Der Behälter 1 weist einen Behältermantel 3, einen mit dem Behältermantel 3 verbundenen Behälterboden 4 und einen Behälterdeckel 5 auf. In dem Behälterinnenraum 10 des Behälters 1 ist bevorzugt und im Ausführungsbeispiel nach den Figuren ein Tragkorb 11 zur Aufnahme der abgebrannten Brennelemente 2 angeordnet. Der Behälterboden 4 und der Behältermantel 3 mögen im Ausführungsbeispiel einstückig miteinander verbunden sein.
  • Erfindungsgemäß weist der Behältermantel 3 in seinem oberen deckelseitigen Randbereich 6 über den Innenumfang des Behältermantels 3 verteilte behälterinnenseitige Formschlusselemente 7 auf und der Behälterdeckel 5 ist an seinem Außenrand mit über seinen Außenumfang verteilten Komplementärformschlusselementen 9 versehen. In der Verriegelungsposition des Behälters 1 ist der Behälterdeckel 5 aufgrund der Formschlusswechselwirkung seiner Komplementärformschlusselemente 9 mit den Formschlusselementen 7 des Behältermantels 3 formschlüssig mit dem Behältermantel 3 verbunden. Dabei ist die Verbindung zwischen Behälterdeckel 5 und Behältermantel 3 erfindungsgemäß schweißverbindungsfrei.
  • Eine Mehrzahl von Formschlusselementen 7 - bevorzugt und im Ausführungsbeispiel mindestens zwölf Formschlusselemente 7 - ist über den Innenumfang des Behältermantels 3 verteilt vorgesehen. Dementsprechend ist auch eine Mehrzahl von Komplementärformschlusselementen 9 - vorzugsweise zumindest zwölf Komplementärformschlusselemente 9 - über den Außenumfang des Behälterdeckels 5 verteilt angeordnet. Bevorzugt und im Ausführungsbeispiel sind die an der Innenseite bzw. am Innenumfang des Behältermantels 3 verteilten behälterinnenseitigen Formschlusselemente 7 als vorkragende Konsolen 12 ausgebildet, und zwar bevorzugt und im Ausführungsbeispiel in Form von in der Draufsicht rechteckförmigen Konsolen 12. Empfohlenermaßen und im Ausführungsbeispiel sind die an dem Außenrand 8 des Behälterdeckels 5 über seinen Außenumfang verteilten Komplementärformschlusselemente 9 als Nuten 13 ausgebildet, und zwar bevorzugt und im Ausführungsbeispiel in Form von L-förmigen Nuten 13. Dabei weisen die L-förmigen Nuten 13 empfohlenermaßen und im Ausführungsbeispiel einen parallel zur Behälterlängsachse L orientierten L-Nutabschnitt 20 auf sowie einen dazu senkrecht angeordneten bzw. einen senkrecht zur Behälterlängsachse L angeordneten L-Nutabschnitt 21 auf. Die letztgenannten L-Nutabschnitte 21 sind bezüglich des Behälterdeckelumfangs gleichsam als tangentiale L-Nutabschnitte 21 ausgeführt. Vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel sind die zur Behälterlängsachse L parallelen L-Nutabschnitte 20 zur Behälterdeckelunterseite hin offen ausgebildet, so dass die Konsolen 12 hier eingeführt werden können.
  • Für eine Überführung des Behälters 1 bzw. des Behälterdeckels 5 von einer Öffnungsposition in die Verriegelungsposition sind die vorkragenden Konsolen 12 des Behältermantels 3 für einen Eingriff in die Nuten 13 des Behälterdeckels 5 eingerichtet. Zweckmäßigerweise wird der Behälterdeckel 5 zunächst in den Behältermantel 3 eingesetzt, so dass die Konsolen 12 in die Nuten 13 und dabei insbesondere in die parallel zur Behälterlängsachse L angeordneten L-Nutabschnitte 20 eingreifen. Dabei kommen die Konsolen 12 an Nutanschlagkanten 15 der Nuten 13 zur Anlage. Dann wird der Behälterdeckel 5 verdreht, so dass die Konsolen 12 jeweils in Eingriff mit den senkrecht zur Behälterlängsachse L angeordneten L-Nutabschnitten 21 kommen. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Konsolen 12 hier an den behälteroberseitigen Nutanschlagkanten 15 anliegen, so dass der Behälterdeckel 5 in axialer Richtung des Behälters 1 unverlierbar an dem Behälter 1 gehalten ist.
  • Besonders bevorzugt und im Ausführungsbeispiel weisen die Nuten 13 Nutenbereiche 16 auf, die zum Behälterinnenraum 10 hin und zum Behälterboden 4 hin abgeschrägt ausgebildet sind (Fig. 3). Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die zugeordneten Konsolen 12 komplementäre Abschrägungen aufweisen. Zweckmäßigerweise und im Ausführungsbeispiel ist zumindest jeweils der behälterbodenseitige Nutgrund des zur Behälterlängsachse L senkrechten L-Nutabschnittes 21 der Nuten 13 mit einer entsprechenden Abschrägung versehen. Die Konsolen 12 weisen jeweils eine komplementäre Abschrägung auf. Bei Eingriff der Konsolen 12 in die L-Nutabschnitte 21 kann so verhindert werden, dass bei einer vertikalen Handhabung des Behälters 1 der Behältermantel 3 aufgrund der Lasten aufgeweitet wird.
  • Insbesondere in den Figuren 3 und 4 ist erkennbar, dass bevorzugt und im Ausführungsbeispiel in der Verriegelungsposition des Behälters 1 behälteroberseitig zwischen Behälterdeckel 5 und dem oberen Rand des Behältermantels 3 eine über den Umfang des Behälters 1 umlaufende Dichtungsnut 17 vorgesehen ist. Empfohlenermaßen und im Ausführungsbeispiel weist der Behälterdeckel 5 zur Realisierung dieser Dichtungsnut 17 eine über seinen Umfang bzw. Außenumfang umlaufende oberseitige Nutausnehmung 25 auf. In der Dichtungsnut 17 ist zumindest eine Dichtung 18 angeordnet, die bevorzugt und im Ausführungsbeispiel als Dichtungsring bzw. O-Dichtungsring ausgebildet ist Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dieser Dichtung 18 um eine Metalldichtung. - Vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel weist die oberseitige Nutausnehmung 25 des Behälterdeckels 5 einen konisch abgeschrägten Nutausnehmungsgrund 26 auf, der zum Behältermantel 3 hin und nach unten hin konisch abgeschrägt ist. Auf diesem abgeschrägten Nutausnehmungsgrund 26 liegt zweckmäßigerweise die Dichtung 18 bzw. der Dichtungsring auf.
  • Gemäß bevorzugter Ausführungsform und im Ausführungsbeispiel ist in der Verriegelungsposition des Behälters 1 ein Verpressring 19 auf den Behälterdeckel 5 aufgesetzt, der die in der Dichtungsnut 17 angeordnete Dichtung 18 verpresst. Zweckmäßigerweise und im Ausführungsbeispiel ist der Verpressring 19 durch Verschraubungen an dem Behälterdeckel 5 fixiert. Es liegt im Übrigen im Rahmen der Erfindung, dass der Verpressring 19 über den Umfang des Behälters 1 bzw. des Behälterdeckels 5 umläuft. Empfohlenermaßen und im Ausführungsbeispiel weist der Verpressring 19 an seinem Außenrand einen nach unten vorkragenden behälterdeckelseitigen Nutfortsatz 27 auf, der zweckmäßigerweise unmittelbar in Kontakt mit der Dichtung 18 kommt. Vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel weist dieser behälterdeckelseitige Nutfortsatz 27 des Verpressringes 19 eine unterseitige konisch abgeschrägte Fläche 28 auf, die bevorzugt und im Ausführungsbeispiel zum Behältermantel 3 hin und nach oben hin abgeschrägt ist. Aufgrund dieser Anordnung findet eine effektive Verpressung der Dichtung 18 statt und es wird eine optimale radiale Abdichtung erreicht. Es empfiehlt sich im Übrigen, dass eine Verdrehsicherung zwischen dem Verpressring 19 und dem Behältermantel 3 vorgesehen ist, die zweckmäßigerweise in Form von in den Figuren nicht dargestellten Passfedern oder Keilen oder dergleichen Elementen realisiert ist, die in entsprechende Nuten des Verpressringes 19 einerseits und des Behältermantels 3 andererseits eingesetzt sind.
  • In der Fig. 4 ist eine nach bevorzugter Ausführungsform und im Ausführungsbeispiel eingesetzte Dichtung 18 dargestellt, die empfohlenermaßen und im Ausführungsbeispiel als Metalldichtung ausgeführt ist. Diese Metalldichtung weist zweckmäßigerweise und im Ausführungsbeispiel ein Innenband 22 aus zumindest einem Metall auf, wobei dieses Innenband 22 bevorzugt und im Ausführungsbeispiel aus einer Nickellegierung bzw. aus einer Nickelbasislegierung besteht bzw. im Wesentlichen besteht. Außerdem weist die in der Fig. 4 dargestellte Dichtung 18 einen Innenmantel 23 auf, der bevorzugt aus Edelstahl besteht bzw. im Wesentlichen besteht sowie einen Außenmantel 24 auf, der bevorzugt und im Ausführungsbeispiel aus Aluminium besteht bzw. im Wesentlichen besteht. Dieser Außenmantel 24 könnte auch aus Silber oder Gold bestehen.

Claims (15)

  1. Behälter (1) zur Aufnahme von radioaktiven Abfallstoffen, insbesondere zur Aufnahme von abgebrannten Brennelementen (2) - mit einem Behältermantel (3), einem mit dem Behältermantel (3) verbundenen Behälterboden (4) und mit zumindest einem Behälterdeckel (5) -, wobei der Behältermantel (3) in seinem oberen deckelseitigen Randbereich (6) über den Innenumfang des Behältermantels (3) verteilte behälterinnenseitige Formschlusselemente (7) aufweist, wobei der Behälterdeckel (5) an seinem Außenrand (8) mit über seinen Außenumfang verteilten Komplementärformschlusselementen (9) versehen ist und wobei der Behälterdeckel (5) aufgrund von Formschlusswechselwirkung seiner Komplementärformschlusselemente (9) mit den Formschlusselementen (7) des Behältermantels (3) formschlüssig mit dem Behältermantel (3) verbindbar ist bzw. verbunden ist und wobei der Behälterdeckel (5) schweißverbindungsfrei mit dem Behältermantel (3) verbindbar ist bzw. verbunden ist.
  2. Behälter nach Anspruch 1, wobei in dem Behälterinnenraum (10) des Behälters (1) ein Tragkorb (11) zur Aufnahme von abgebrannten Brennelementen (2) angeordnet ist.
  3. Behälter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Behälterboden (4) und der Behältermantel (3) einstückig miteinander verbunden sind oder über zumindest eine Schweißverbindung miteinander verbunden sind.
  4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens drei, vorzugsweise mindestens vier und bevorzugt mindestens fünf behälterinnenseitige Formschlusselemente (7) über den Innenumfang des Behältermantels verteilt vorgesehen sind.
  5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mindestens drei, vorzugsweise mindestens vier und bevorzugt mindestens fünf Komplementärformschlusselemente (9) über den Außenumfang des Behälterdeckels (5) verteilt angeordnet sind.
  6. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Formschlusselemente (7) und/oder die Komplementärformschlusselemente (9) in Form von Nuten (13) ausgebildet sind, vorzugsweise als Nuten (13) mit zumindest zwei senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordneten Nutabschnitten (20, 21) ausgebildet sind und insbesondere als L-förmige bzw. als im Wesentlichen L-förmige Nuten (13) ausgebildet sind.
  7. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Komplementärformschlusselemente (9) und/oder die Formschlusselemente (7) als vorkragende Konsolen (12) ausgebildet sind, die für einen Eingriff in die Nuten (13) eingerichtet sind.
  8. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Nuten (13) bezüglich des Behälterumfangs jeweils einen tangentialen Nutabschnitt (21) aufweisen, der jeweils einen Eingriffsabschnitt für eine Konsole (12) bildet.
  9. Behälter nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Konsolen (12) in der Verriegelungsposition des Behälters (1) jeweils an einer behälteroberseitigen Nutanschlagkante (15) bzw. an einer behälteroberseitigen Nutanschlagfläche anliegen, so dass der Behälterdeckel (5) in axialer Richtung des Behälters (1) an dem Behälter (1) gehalten ist und ein Lastanschlagspunkt an dem Behälterdeckel (5) realisierbar ist.
  10. Behälter nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Nuten (13) zumindest Nutenbereiche (16) aufweisen, die zum Behälterinnenraum (10) und zum Behälterboden (4) hin abgeschrägt ausgebildet sind und wobei die Konsolen (12) vorzugsweise komplementäre Abschrägungen aufweisen.
  11. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei in der Verriegelungsposition des Behälters (1) behälteroberseitig zwischen Behälterdeckel (5) und Behältermantel (3) zumindest eine über den Umfang des Behälters (1) umlaufende Dichtungsnut (17) vorgesehen ist und wobei in der Dichtungsnut (17) zumindest eine Dichtung (18) angeordnet ist.
  12. Behälter nach Anspruch 11, wobei die zumindest eine Dichtung (18) als Metalldichtung und/oder als Elastomerdichtung ausgebildet ist.
  13. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei in der Verriegelungsposition des Behälters (1) ein Verpresselement, insbesondere ein Verpressring (19) auf den Behälterdeckel (5) aufgesetzt ist und wobei das Verpresselement bzw. der Verpressring (19) die in der Dichtungsnut (17) angeordnete zumindest eine Dichtung (18) verpresst.
  14. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Behälter (1) ein Transport- und/oder Lagerbehälter ist, wobei der Behälterdeckel (5) der Primärdeckel des Transport- und/oder Lagerbehälters ist und wobei der Behälter (1) zusätzlich mit einem oberhalb des Primärdeckels angeordnetem Sekundärdeckel verschließbar ist bzw. verschlossen ist und wobei der Sekundärdeckel vorzugsweise durch Schraubverbindungen an dem Behälter (1) fixiert ist.
  15. Behälteraggregat mit einem Behälter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Behälter (1) ein mit abgebrannten Brennelementen (2) beladener Kanister ist, der in einem Transport- und/oder Lagerbehälter aufgenommen ist, der mit zumindest einem Primärdeckel verschließbar ist bzw. verschlossen ist und der zweckmäßigerweise zusätzlich mit einem über dem Primärdeckel angeordneten Sekundärdeckel verschließbar ist bzw. verschlossen ist.
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