SE433144B - Anordning for att lagra utbrenda kernreaktorbrensleelement och sett att driva denna anordning - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 no' 7811884-1 2 avklingningsbassänger i enlighet med vad som är praxis inom reaktortekníken förses med redundanta drift-, mät- och övervak- ningssystem, vilket med tiden skulle leda till ett utomordentligt stort och dyrbart tekniskt uppbåd. Dessutom skulle genom bort- förande av eftersönderfallsvärmet och rening av bassängvattnet förbruka betydande mängder elektrisk energi och alstra svagt radioaktivt avfall.

Till grund för uppfinningen ligger uppgiften att möjliggöra lagring av i ökad utsträckning alstrade utbrända kärnreaktor- bränsleelement utan ökning av antalet och/eller omfånget av existerande vattenfyllda avklingningsbassänger.

För lösandet av denna uppgift är en anordning av det inled- ningsvis nämnda slaget kännetecknad av att bassängen är koordine- rad med en torkningsanordning för torkning av de ur denna bassäng uttagna bestrålade bränsleelementen och en avskärmad torrlag- ringskammare med ett torrlagringsutrymme för långtidslagring av de bestrålade bränsleelementen, vilken pà insidan är försedd med en uppbärande struktur för de bestrålade bränsleelementen och uppvisar en torrlagringsutrymmet gastätt omslutande strålninge- skärm med en strålnings- och gastätt förslutbar insättnings- och uttagningsöppning, varjämte i strålningsskärmen kylrör med ett kylmedel är inbäddade._ Med en sådan anordning kan en accelererad genomgång av ur en kärnreaktor uttagna bestrålade bränsleelement uppnås med de redan existerande vattenfyllda avklingningsbassängerna. Den tid de utbrända bränsleelementen befinner sig i avklingningsbassängerna kan förkortas ned till en tiondel av det hittillsvarande värdet.

För långtidsförvaringen av de utbrända bränsleelementen används torrlagringskammaren, i vilken det reducerade återstående efter- sönderfallsvärmet kan bortföras genom strålning och genom konvek- tion i den i torrlagringskammarens torrlagringsutrymme inneslutna gasvolymen uteslutande inne i torrlagringskamrarna utan att att de utbrända bränsleelementens integritet störes. Torrlagrings- kamrarna kan vid plötsligt, till följd av ökad alstring av ut- brända bränsleelement uppkommande behov när så erfordras betyd- ligt snabbare och med mindre uppbåd, d.v.s. med lägre kostnader, åstadkommas resp. utökas och kan drivas enklare och störninga- säkrare än ytterligare vattenfyllda avklingningsbassänger.

Speciellt har de utbrända bränsleelementen i torrlagrings- kammaren ingen som helst kontakt med den omgivande luften, så att 10 15 20 25 30 35 H0 _radíoaktiva partiklar ej kan komma ut i omgivningen. 781188lr~1 3 det utan användning av dyrbara filteranordningar är säkerställt att från de utbrända bränsleelementen eventuellt avsöndrade Vidare kan avgivníngen av radioaktiva partiklar från de utbrända bränsleele- menten i torrlagringskamrarna speciellt effektivt övervakas.

Slutligen kan tack vare värmebortföringen genom kylmedlet i de i torrlagringskammarens strålningsskärm inbäddade kylrören en stor mängd utbrända bränsleelement lagras i en enda torrlagringskam- mare utan att värmeaokumulering uppstår, så att endast ett be- gränsat uppbàd av struktur- och avskärmningsmaterial erfordras för torrlagringskammaren.

Anordningen enligt uppfinningen drives med fördel så att de ur kärnreaktorn uttagna bränsleelementen lagras i vattenbassänger för minskning av deras eftersönderfallseffekt till ett värde tom tillåter torr kylning och därefter torkas i torkanordningen och slutligen undanlagras i torrlagringskammaren.

Genom franska offentliggjorda patentansökningen 2 276 66N är visserligen en lagringsanordning för utbrända bränsleelement från en natriumkyld snabb bridreaktor känd, vilken uppvisar en torr- lagringskammare för behållare vari ett utbränt bränsleelement befinner sig i ett natriumbad, medelst vilket bränsleelementen kyls. Denna lagringsanordning uppvisar dock ingen särskild med kylmedel fylld avklingningsbassäng för de ur bridreaktorn uttagna utbrända bränsleelementen, utan sådana utbrända bränsleelement förlagras först under en tid av ungefär 9 månader i själva brid- reaktorn i närheten av dennas biologiska skärm där dess efter- sönderfallsvärme får avklinga till dess att de under 1 till 3 månader undanlagras isen av nämnda natriumbehållare i torrlag- ríngskammaren och i anslutning därtill tillsammans med natrium- behållarna i en särskild transportbehållare, som uppvisar en biologisk skärm och utåt ledande kanaler för kylgas, transporte- ras till upparbetningsanläggningen. Bridreaktorns biologiska skärm uppvisar ett styrrör i vilket ett bränsleelement med behål- lare efter utbränning kan dras in och där det kan kylas. Torr- lagringskammaren har visserligen en strâlningsskärm med inbäddade kylslangar, men denna strålningsskärm omsluter ej torrlagrings- utrymmet gastätt, utan i torrlagringsutrymmet kyls behållaren med det utbrända bränsleelementen genom tvångsgenomspolning med gas, vilken strömmar utifrån genom torrlagringskammaren och åter strömmar ut samt före utloppet måste genomgå dyrbara fílteran- 10 15 j skrider, så att efter en viss tidpunkt Vattenkylning i enlighet med 20 25 35 40 78118844 e H läggningar, då det skall säkerställas att från de utbrända brânsleelementen härrörande radioaktiva partiklar ej kommer ut.- En konvektionscírkulation kan ej komma till stånd i torrlag- - ringskammaren. I Från en kärnreaktor uttagna utbrända bränsleelement 2 lagras först i en vattenfylld avklingningsbassäng, som för detta ändamål är försedd med en ej_visad inre bärande struk- tur, vilken på grund av sin geometriska form och/eller medelst ínlagrade absorberande material med säkerhet förhindrar att de lagrade bränsleelementen kan nå en kritisk nivå. Vattnet i bas- sängen är på ej visat sätt försett med reningsanordningar och kyl- anordningar. Härigenom bortföres de i början mycket stora efter- -sönderfallsvärmemängderna, vilka i förekommande fall även kan an- vändas för andra tekniska ändamål. Detta avgivna efter-sönderfalls- värme från bränsleelementen avtar allteftersom lagringstiden fort- uppfinningen ej längre erfordras. j Det bör här observeras att bränsleelementen 2 även kan vara försedda med s.k. lagerhylsor resp. -kapslar när de placeras i la- gerbassängen 4. Efter det att efter-sönderfallsvärmet avklingat till ett genom torrkylning bortförbart värde uttages bränsleelementen ge- nom fjärrmanövrering, exempelvis medelst krananläggningen 8/81 eller med en ej visad manipuleringsanläggníng, ett i taget, från lagerbas- sängen 4 och insättes i torkanordningen 5. Genom det resterande efter-sönderfallsvärmet samt medelst via ledningen 52 tillförda och genom ledningen 53 bortförda gaser, exempelvis luft eller kväve, torkas bränsleelementen så att vidhäftande bassängvatten bortföres.

Därefter uttages de efter avtagande av locket 51 från detta torkrum 5 och föres likaledes genom fjärrmanövrering till en utåt avgränsad förpackningsstation 6. Där insättas de i hylsor 3 vilka gastätt tillslutes medelst ett lock 31. Det inre utrymmet fylles lämpligen med en inert gas. Därpå föres de sålunda förpackade bränsleelementen 2 fortfarande medelst fjärrmanövrering in i torrlagret 7. Där insät- tes hylsorna 3 med de insatta bränsleelementen 2 i en bärande struk- tur 35 som kan vara uppbyggd på samma sätt som den i bränsleelement- -lagringsbassängen H befintliga. Denna struktur har till uppgift att mekaniskt hålla fast de insatta bränsleelementhylsorna 3 och att förhindra att anordningen blir kritisk. När även efter-sönderfalls- värmet från dessa insatta bränsleelement har blivit så ringa att ingen vattenkylning längre erfordras, år deras Padi0êkfíVê Strålniflg 10 115 20 25 m 35 UO 7811884-1 § dock fortfarande så avsevärd att torrlagerrummet måste omges med en strålningsavskärmning 71. I denna skärm är kylrör 72 inbäddade, ge- nom vilka ett kylmedel strömmar via anslutningsstutsarna 78 och 7§.

Genom i torrlagrets inre uppkommande naturliga konvektion upptas I värmet från bränsleelementen och detta avges till avskärmningen 71.

Avskärmningens 71 innervägg kan därvid vara försedd med ytförstoran- de element, exempelvis flänsar och liknande, så att värmeövergången underlättas. ' Dessutom kan via ledningen 76 en kylgas införas i lagerrummet och åter bortföras genom ledningen 77. Dessa värmebärare, sålunda cantingen det genom kylslangarna 72 strömmande kylmediet eller denna kylgas, kan vidare utnyttjas för uppvärmning av torkanordningen 5, så att endast en del därav måste släppas ut och där eventuellt även' kan användas såsom processvärme.

För införandet av bränsleelementen i torrlagret kan exempelvis 'slussar vara anordnade eller också, såsom visas i figuren, ett dub- 'belvridlock 74/73 av det slag som är välkänt inom kärnkraftverkstek- niken. Pâ detta lock 73 kan även dessutom en fläkt 75 vara anordnad för förbättrad cirkulation av gasvolymen och därmed förbättrad kyl- ning av bränsleelementhylsorna 3.

Tillslutningen av denna torrlagerbehållare 7 måste självfallet vara gastätt utförd, och strálningsavskärmningen 71 är även försedd med ett yttre tätningsskikt för att förhindra yttre kontamination genom eventuellt skadade hylsor 3.

Givetvis är även detta torrlager och självfallet även mel- lanstationen för genomförande av sättet enligt uppfinningen för- sedda med övervakningsanordningen av i och för sig känt slag, så att eventuellt uppträdande störningar i god tid kan upptäckas och åtgärdas.

Självfallet är även andra konstruktiva utföringsmöjligheter tänkbara. Exempelvis kan det yttre tätningsskiktet och avskärm- ningen vara så anordnade att det från bränsleelementet med natur- lig konvektion till ytterstrukturen förda värmet medelst värme- ledning föres genom dessa och bortföres genom naturlig konvektion.

Claims (7)

7811884-1 6 PATENTKRAV

1. Anordning för att lagra utbrända kärnreaktor-bränsleelement "med en bassäng för upptagande av de ur en kärnreaktor uttagna be- strålade bränsleelementen, k ä n n e t e c k n a d av att med bassängen (Ä) är koordinerad en torkningsanordning (5) för torkning av de ur denna bassäng (U) uttagna bestrålade bränsleelementen (2) och en avskärmad torrlagringskammare (7) med ett torrlagringsutrymme för långtidslagring av de bestrålade bränsleelementen (2), vilken pà insidan är försedd med en uppbärande struktur (35) för de bestrålade bränsleelementen (2) och vilken uppvisar en torrlagríngsutrymmet gastätt omslutande strålningsskärm (71) med en strålnings- och gastätt förslutbar insättnings- och uttagningsöppning, och att i strålningsskärmen (71) kylrör (72) med ett kylmedel är inbäddade.

2. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att strålningsskärmen (71) uppvisar invändigt ytförstorande elment i torrlagringsutrymmet.

3. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e'c k n a d av att insättnings- och uttagningsöppningen är förslutbar med ett dubbel- vridlock (73/73)-

4. H. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e o k n a d av att i torrlagringskammaren (7) en ventilator (75) är anordnad för att förstärka den naturliga konvektíonen i den i torrlagringsutrymmet befintliga gasvolymen. _ (

5. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att bassängen (4) dessutom är tillordnad en förpackningsstation (6) för kapsling av de torkade, bestrálade bränsleelementen (2) i gastäta kapslar (3).

6. Sätt att driva en anordning enligt kravet 1, k ä n n e - t e c k n a d av att de ur kärnreaktorn uttagna bränsleelementen (2) lagras i bassängen (U) till dess att deras eftersönderfalls- effekt har sjunkit till ett genom torrkylning bortförbart värde och därefter i torkníngsanordningen (5) torkas och slutligen ställs undan i torrlagringskammaren (7). I

7. Sätt enligt kravet 6, k ä n n e t e c k n a t av att de bestrålade bränsleelementen (2) efter torkningen i torkningsanord- ningen (5) gastätt kapslas på förpackningsstationen (6) och i kaps- larna (3) undanställes i torrlagringskammaren (7). 781188læ-1 ëëgyandrag Uppfinningen avser ett sätt och en anordning för att förvara bestrålade bränsleelement före deras upparbetning. Enligt uppfin- ningen lagras bränsleelementen (2) först på konventionellt sätt i en vattenfylld avklingningsbassäng (H) och överföres därpå efter ytterligare sänkning av efter-sönderfallseffekten ett genom torr- kylning bortförbart värde till en torkningsanordning (5), Varefter de överföras till ett avskärmat torrlager (7).