SE435328B - Transportbehallare for torr inneslutning av radioaktiva material - Google Patents

Description

7812937- 6 införes materialet i en öppen ände hos behållare, placeras ett lock över den öppna änden och låses detta på plats, så att en ringformig tätning erhålles, renas behållarens inre i området för den ringformiga.tätningen genom att en gas tvingas in via en reningspassage, som innehåller en första tillslutningsven- til, medan vätska tappas ut ur behållaren via en_avtappnings- passage, vilken innehåller en andra tillslutningsventil, var- efter den ringformiga tätningensintegritet kontrolleras genom anbringning av tryck i det inre av behållaren via den ena av passagerna, medan den andra passagen är sluten och medan om- rådet för den ringformiga tätningen utanför behållaren är ned- sänkt i en vätska, så att eventuella läckor avslöjas av bubb- lor i vätskan. Därefter avlägsnas helt den i behållaren kvar- varande vätskan och ersättes med en torr gas. Tillslutnings- ventilerna är båda slutna och huvliknande, sedan reningstäck- tätningar placerats över renings- och avtappningspassagernas ytterändar och lästs vid behållarens ytteryta för bildande av ytterligare tätningar, som omsluter passagerna.

De täckande tätningarnas integritet testas genom att tryck anbringas på ett ringformigt område mellan två koncent- riska, ringliknande tätningselement, vilka är anordnade mellan varje täcktätninq och behållarytan, samt genom att eventuella ändringar i trycket noteras. I Viktigare särdrag av uppfinningen har skisserats ovan för underlättande av förståelsen. En enda, exemplifierande utföringsform av uppfinningen förklaras utförligare i det föl- jande med hänvisning till bifogade ritningar. Beskrivningen skall även anses innefatta ekvivalenta arrangemang inom ramen för uppfinningen.

Fig. 1 är en snittvy, som med vissa delar bortskurna visar ett bränslekärl eller en bränslebehâllare enligt uppfin- ningen, fig. 2 är en schematisk sidovy, som visar införandet av kärnbränslestavar i kärlet enligt fig. 1, fig. 3-6 är schematiska sidovyer, som visar tillslut- ningen, tätningen, reningen och testningen av kärlet enligt fig. 1, sedan i detta införts kärnbränslestavar, 7812937-(5 fig. 7 är en delsidovy, som i större skala visar detal- jer hos en locktätning, reningspassager och efter reningen ianspråktagna tätningsorgan för kärlet enligt fig. 1, fig.8 är en planvy från planet 8-8 i fig. 1, fig. 9 är en delsnittvy, som i större skala och mer i detalj visar det efter reningen ianspråktagna tätningsorganet 'enligt fig. 7, och fig. 10 är en totalsidovy av ett bränslekärl enligt uppfinningen monterat på en lastvagn för transport. _ Bränslekärlet_eller -behållaren enligt fig. 1 utgöres av en kannisterliknande anordning, vilken är bildad av en kropp 10 av rostfritt stål och öppen vid den ena änden samt sluten vid den motsatta änden. Kroppen 10 innefattar ett inre hölje 12 och ett omslutande yttre hölje 14, vilka är samman- byggda med varandra vid kroppens 10 öppna ände via en massiv, ringformig krage 16 av rostfritt stål. Såsom anges av de va- randra korsande snittmarkeringslinjerna i fig. 1 intages ut- rymmet mellan det inre och det yttre höljzt 12, 14 av ett inre skärmande skikt 18 av uran och ett yttre skärmande skikt 20 av bly. Det skärmande blyskiktet 20 avslutas, innan det når an- ordningens slutna ände, och utrymmet mellan höljena 12 och 14 vid den slutna änden skärmas med uran. Skikten 18 och 20 er- bjuder tillräcklig skärmning för uppfàngande av väsentligen all den strålning, som avgår från det i kärlet befintliga ra- dioaktiva materialet. En vattenmantel 22 av rostfritt stål omsluter ytterhöljet 14, och denna mantel är fylld med kyl- vatten 24, som absorberar det värme, som alstras i kärlets inre, liksom eventuell strålning, som lyckas passera genom de skärmande skikten 18 och 20. En ringformig expansionstank 26 är monterad på vattenmanteln 22 och tjänar att upptaga varje expansion hos kylvattnet 24, då detta upphettas.

Kroppens 10 öppna ände är försedd med ett inre lock 28, likaledes av rostfritt stål, vilket vilar på en ringformig klack 30 på kragen 16 av rostfritt stål. Inre lockskruvar 32 sträcker sig genom locket 23 och är íngängade i kragen 16 för låsning av locket på plats. En ringformig tätning 34 sträcker sig kring kroppens 10 öppna ände, där den möter locket 28, så 7812937-6 att kärlets inre hermetiskt tillslutes, när locket låses på plats. Själva locket 28 är försett med en inre kärna 36 av lämpligt strålningsabsorberande material, exempelvis uran. En avtappningspassage 38 och en reningspassage 40 bildar genom- gångar, vilka sträcker sig genom det inre lockets 28 del av rostfritt stål. Reningspassagen 40 avslutas.vid_lockets 28 inneryta. Avloppspassagen.38 är emellertid medelst_en kopp- ling 42 förbunden med en avtappningsledning 44, vilken sträck- er sig nedåt innanför samt mynnar vid kroppens 10 slutna ände.

Avtappnings- och reningspassagernas 38 och 40 ytterändar sträcker sig in i tillhörande lockplattor 46 och 48, vilka är svetsade vid det inre lockets 28 ytteryta. Huvliknande, för anbringning efter rening avsedda locktätningar 50 och 52 är skruvade över lockplattornas 46 och 48 övre yta. Såsom fram- går av fig. 1 avslutas avtappningspassagen 38 vid en avtapp- ningsventilanslutning 54, vilken är inpassad i lockplattan 46 och övertäckes av locktätningen 50. Reningspassagen 40 av- slutas likaledes vid en liknande reningsventilanslutning 55 (fig. 9), vilken övertäckes av locktätningen 52. Ventilan- slutningarna 54 och 55 tillåter snabb koppling av en fluid- ledning till resp. passager 38 och 40 och öppnar passagerna för fluidförbindelse med ledningen, då den anslutes på detta sätt. Å andra sidan tillsluter, då ledningen frikopplas från ventilanslutningen, denna tillhörande passage, så att fluider- na icke kan strömma in i eller ut ur det inre av kärlet. Ven- tilanslutningarna 54 och 55 betecknas "snabbventilkopplingar" och kan exempelvis vara av samma konstruktion som de kopp- lingar, vilka försäljes av Snap-Tite Inc. of Union City, iPennsylvania, USA, under beskrivningen “E Series Quick- Disconnect Couplings". _ ' Av fig. 1 framgår, att kroppens 10 ringformiga krage 16 sträcker sig i längdriktningen från klacken 30 till ett ställe utanför det inre locket 28 och utanför locktätningarna 50 och 52. Genom detta arrangemang bildas ett hålrum 56 ovanför och kring det inre lockets 28 periferi och liknande den ringformi- ga tätningen 34. En avtappningspassage 58 sträcker sig utåt från bottnen av hålrummet 56 till en avtappningsventil 60, som 7-81129 37-* 6 är monterad i kragens 16 sida. Avtappningsventilen 60 kan även utgöras av en snabbkopplingsventil liknande ventilanslut- ningarna 54 och 55. En hylsa 62 skjuter ut från kragen 16 och omsluter avtappningsventilen 60, och ett avtappningslock 63 är skruvat vid hylsan för att omsluta avtappningsventilen.

En bränslestavkorg 64 är placerad i kroppen 10 och är skild från det inre locket 28 genom ett distanselement 66.

Genom detta arrangemang hålles bränslestavarna (vilka bäres i korgen 64) centrerade i kärlet under transport.

Det inre locket 28 och locktätningarna 50 och 52 inne- slutes medelst ett yttre lock 68 av rostfritt stål, vilket är skruvat vid kragens 16 yttersta ändyta.

Flänsliknande,-ringformiga, stötuppfångande kragar 70 och 72 är monterade på vardera änden av kärlet för att skydda detta från stötar vid kollision eller icke avsett fall. Dessa kragar är framställda av en kärna 74 av balsaträ och ett yttre överdrag 76 av aluminium. Förutom kragarna 70 och 72 är stöt- uppfångande huvar 78 och 80 av liknande k nstruktion anordnade på kärlets ändar för att skydda kärlet mo' stötar i ändrikt- ningarna. Kragarna 70 och 72 och huvarna 78 och 80 ingår icke i uppfinningen och beskrives därför icke närmare här.

Så när som på arrangemangen för tätning efter rening innefattande plattorna 46 och 48 och locktätningarna 50 och 52 är den ovan beskrivna kärlkonstruktionen i överensstämmelse med tidigare känd teknik. De nya särdragen enligt föreliggande uppfinning ligger i arrangemangen för tätning efter rening och testningen därav såsom kommer att förklaras utförligare nedan.

Bränslekärlet laddas med radioaktiva bränslestavar på det i fig. 2 schematiskt visade sättet. Såsom visas i denna figur lagras bränslestavar 82 från en kärnreaktor (icke visad) temporärt i en bränslebassäng 84. Bassängen 84 utgöres av en vattentank av ett djup av ca. 12 m. Bränslestavarna 82 har en längd av ungefär 4,5 m. Såsom framgår av fig. 2 placeras kärl- kroppen 10 vertikalt på dammens 84 botten maddenöppna änden vänd uppåt. Bränslestavarna 82 överföres därefter, medan de är nedsänkta, i bränslestavkorgen 64 i kärlet. Därefter passas det inre lodret 28 på den ringformiga klacken 30, så att kär- 1212937-6 let tillslutes. Därefter avlägsnas kärlet från bassängen.

Lockbultarna 32 införes därefter och åtdrages såsom visas i fig. 3, så det inre locket låses på plats och den ringformiga tätningen 34 fullbordas. Sedan locket 28 låsts på plats, tes- tas den ringformiga tätningen 34, medan kärlet befinner sig' utanför men nära intill dammen 84. Före utförandet av detta tätningstest renas kärlets område innanför och intill den 4 ringformiga tätningen 34 från vatten, som ersättes med luft.

Denna delreningsoperation, som visas i fig. 4, utföres genom att man först öppnar avtappningsventilanslutningen 54 och kopplar reningsventilanslutningen 55 till en tryckluftkälla (icke visad). Luften försätter det inre av kärlet under tryck och driver upp vattnet genom avtappningsledningen 44, avtapp- ningspassagen samt ut genom avtappningsventilanordningen 54.

Efter delreningen stänges avtappningsventilen 60, och hål- rummet 56 fylles med demineralíserat vatten. Avtappningsven- tilanslutningen 55 förblir öppen, till dess tillräcklig mängd vatten avlägsnats från det inre av kärlet för friläggning av hela den ringformiga tätningens 34 område inuti kärlet för tryckluft såsom visas i fig. 4. Därefter stänges avtappnings- ventilanslutningen 54, och tillförseln av luft till renings- ventilanslutningen 55 fortsättes, till dess trycket i kärlet byggts upp till något på förhand bestämt värde, exempelvis 1 kp/cm2. Reningsventilanslutningen 55 stänges därefter.

Om något läckage skulle förekomma genom den ringformi- ga tätningen34, kommer den i kärlet instängda tryckluften att gå uppåt genom läckan och in i det vattenfyllda hålrummet 56 ovanför locket 28 och lätt bli synlig i form av bubblor i hål- rummet.

^Lämpligen är ventilanslutningarna 54 och 55 nedsänkta i det vattenfyllda hålrummet 56 under testningen av tätningen 34, så att eventuellt läckage, som kan ske genom dessa ventil- anslutningar, likaledes detekteras. Det är möjligt, att icke detekterat läckage av luft genom den ena av eller båda ventil- anslutningarna 54 och 55 kan vara tillräckligt stort för att förhindra att gas passerar genom en liten läcka i den ringfor- miga tätningen 34. Genom att tillförsäkra att.det icke före- 7312937-6 kommer något läckage genom ventilanslutningarna 54 och 55 kan man sålunda tillförlitligt pröva den ringformiga tätningens 34 integritet.

Om något läckage påträffas i den ringformiga tätningen 34 eller i en av ventilanslutningarna 54 och 55, kan locket 28 avlägsnas och ersättas, innan kärlet avlägsnas från bassängen.

Om å andra sidan inget läckage påträffas, kan kärlet befrias från återstoden av vattnet genom att avtappningsventilanslut- ningen 54 öppnas och genom att man fortsätter att införa tryckluft i kärlet via ledningsventilanslutningen 55, så att luften undantränger och tvingar ut det återstående vattnet genom avtappningsventilanslutningen. Under denna tid är av- tappningsventilen 60 likaledes öppen, så att vatten kan avgå från hålrummet 56.

Sedan kärlet evakuerats enligt ovan, sköljes det med demineraliserat vatten, så att eventuellt lösta, radioaktiva partiklar avlägsnas. Denna sköljning utföres genom att demine- raliserat vatten tillföres reningsventilanslutningen 55, medan avtappningsventilanslutningen 54 förblir öppen. Under eller efter denna sköljningsoperation kan kärlets yttre spolas med demineraliserat vatten för avlägsnande av eventuellt löst radioaktivt damm eller avfall.

Sedan sköljningsoperationen slutförts renas kärlets inre åter från vätska såsom visas i fig. 5. Vid denna opera- tion tillföres luft till reningsventilanslutningen 55 för av- drivning av vatten genom avtappningsventilanslutningen 54.

Därefter stänges reningsventilanslutningen 55 och undertryck anbringas vid avtappningsventilanslutningen 54 för avlägsnan- de av de sista spåren av vatten från kärlets inre. Avtapp- ningsventilanslutningen 54 stänges därefter och helium införes genom reningsventilanslutningen 55. I detta fall insläppes emellertid heliumgas endast i den mån det inre av kärlet däri- genom bringas att nå atmosfärstrycket. Även om såsom beskrivits avtappnings- och reningsven- tilanslutníngarna 54 och 55 underkastas ett läckagetest vid den tidpunkt, då den ringformiga tätningen 34 testas, kan man icke lita till detta läckagetest för tillförsäkrande av inte- 7181293746 griteten av den tätning dessa två ventilanslutningar erbjuder, sedan sköljnings-, renings- och heliumpåfyllningsoperationerna utförts. Skälet härtill är, att sköljnings~, renings- och heliumpåfyllningsoperationerna kräver, att såväl avtappnings- som reningsventilanslutningarna 54 och 55 öppnas och stänges efter det ovan beskrivna testet av den ringformiga tätningen 34. Detta öppnande och stängande möjliggör nytt läckage genom avtappnings- och reningsventilerna 54 och 55. För tillför- säkrande gentemot varje sådant läckage är de för utnyttjande efter reningen avsedda locktätningarna anordnade att sträcka sig över varje ventilanslutning 54 och 55 och att låsas vid kärlet för bildande av en periferiell fluidtät tätning kring varje ventilanslutning. Locktätningarna 50 och 52 installeras och tätas såsom visas i fig. 6. Såsom visas av denna figur installeras tätningarna 50 och 52 genom att de skruvas vid lockets 28 ytteryta, så att de omsluter avtappnings- och re- ningsventilanslutningarna 54 och 55 och tätar kring dessa mot lockets ytteryta. Tätningarna 50 och 52 testas genom att tryck- luft tillföras en anslutning 88 på vardera locktätningen och genom att medelst en tryckmätare 90 eventuella tryckändringar över en tidsperiod efter tryckanbringningen övervakas.

Fig. 7-9 visar locktätningarnas 50 och 52 detaljer, det sätt på vilket de installeras och det sätt, på vilket de testas. Såsom framgår av dessa figurer innefattar varje lock- tätning en central, ihålig del 100, som är öppen nedtill och sluten upptill och som passar över ventilanslutningarna 54 och 55, samt en ringformig flänsdel 102, vilken sträcker sig utåt fråncdencentrala delens 100 nedre del och vilken ligger plant mot tillhörande lockplatta 46 eller 48. Flänsdelen 102 är försedd med en serie skruvhål kring sin periferi. Locktät- ningsskruvar 104 sträcker sig genom dessa hål och är ingängade i lockplattorna 46 och 48 för låsning av locktätningarna 50 och 52 vid plattorna 46 och 48. Flänsdelens 102 underyta är försedd med ett par koncentriska inre och yttre O-ringtät- ningselement 106 och 108, vilka klämmes mellan varje locktät~ nings 50 och 52 flänsdel 102 och plattornas 46 och 48 övre yta.

O-ringstätningselementen bildar tillsammans med flänsdelarna 7801-2937-*6 102 och plattorna 46 och 48 en obruten tätning, som helt om- sluter ventilanslutningarna 54 och 55 och tätar dessa gentemot kärlets yttre.

Det inre O-ringstätningselementet 106 är framställt av metall, lämpligen en legering såsom “Inconel X" för att kunna motstå icke endast de temperaturer, vilka normalt påträffas under transport och förvaring av kärlet utan även de högre temperaturer, som kan nås vid en eventuell olyckshändelse.

Det yttre 0-ringstätningselementet 108 kan utgöras av något konventionellt O-ringstätningselastomermaterial. Det yttre tätningselementet 108 avses icke vidmakthålla tät- ning under förvaring och transport utan utnyttjas istället enbart för testning av det inre 0-ringstätningselementet 106 såsom förklaras nedan.

En testkanal 110 är anordnad i var och en av locktät- ningarnas 50 och 52 flänsdel 102. Denna testkanal sträcker sig från anslutningen 88 vid flänsdelens övre yta och nedåt till dess undre yta vid ett ställe mellan den inre och den yttre tätningen 106 och 108. Flänsdelen 102 kan även vara försedd med ett cirkulårt urtag 111 (fig. 7) omkring sin nedre yta mellanwdetinre och det yttre O-ringstätningselementet 106 och 108, så att testkanalen 110 är i fullständig fluidförbindelse med hela området mellan elementen 106 och 108. En tryckledning 112 är förbunden med anslutningen 88 och sträcker sig upp till tryckmätaren 90. En T-anslutning 114 är anordnad i tryckled- ningen 112 och att mottaga tryckluft från en yttre källa (icke visad).

Vid utförandet av ett trycktest för locktätningarna 50 och 52 tillföres tryckluft via T-anslutningen 114, tryckled- ningen 112, anslutningen 88 och testkanalen 110 till området 111 mellan det inre och det yttre O-ringstätningselementet 106 och 108. Om läckage förekommer genom endera av eller båda O- ringstätningselementen, faller trycket i ledningen 112, vilket detekteras av tryckmätaren 90. I detta fall kan ifrågavarande locktätning 50 eller 52 avlägsnas och dess O-ringstätningsele- ment 106 och 108 ersättas, eller kan om så erfordras hela locktätningen ersättas. Om å andra sidan båda 0-ringstätnings- 7e129z7-6 io 'elementen är fria från läckor, förblir mätarens 90 tryckut- slag oföränderligt. Vid denna punkt har integriteten av den tätning, som kärlet erbjuder, tillförsäkrats, och de bränsle- stavar, vilka införts i kärlet, isoleras därefter från omgiv- ningen. Följaktligen blir, om en temperaturstegring sker i kärlets inre, varje därmed förbunden tryckökning så liten som 0 möjlig.

De yttre 0-ringstätningselementen 108 utnyttjas icke för tätning av locktätningarnas 50 och 52 inre. I stället- tjänar dessa yttre O-ringstätningselement endast att hålla dettryCkf som anbragts på det ringformiga utrymmet 111 mellan ”elementen 106 och 108 under testningen av locktätningarna.

Sedan denna testning slutförts, har de yttre 0-ringstätnings- elementen 108 ingen ytterligare funktion. : Sedan kärlet laddats, tillslutíts, renats och trycktä- tats enligt ovan, installeras det yttre locket 68, de stöt- uppfångande kragarna 70 och 72 och de stötuppfângande huvarna 78 och 80. Kärlet monteras därefter i horisontell ställning på ett fordon exempelvis en vagn 116, såsom visas i fig. 10, för transport. _ I Det torde framgå, att kärlkonstruktionen och den här beskrivna testningstekniken tillåter inneslutning av radio- aktiva material i en torr atmosfär på ett enkelt men tillför- litligt sätt. Vidare kan integriteten av den hermetiska till- slutning, som åstadkommes genom dessa arrangemang, faststäl- las med hög grad av säkerhet. Man inser vidare, att de här be- skrivna tätnings- och trycktätningsarrangemangen lätt kan an- 7 passas för användning för kärl, som är konstruerade för att transportera radioaktiva material på järnvägsvagnar.

De beskrivna och visade utförandena kan på många sätt modifieras och varieras inom ramen för uppfinningen.

Claims (7)

7812937- 6 1 1 PATENTKRAV

1. Transportbehållare för torr inneslutning av radioaktiva material i form av en kannisterliknande kropp (10), som är öppen vid den ena änden för mottagande av radioaktiva material, som skall transporteras, ett strålning absorberande material (18, 20), som understödjes av kroppen för omslutande av dess inre, ett borttagbart lock (28), som är så format, att det passar över och tillsluter nämnda ände av kroppen och bildar en ringformig tätning (34) därmed, och organ (32) för låsning av locket vid kroppen vid nämnda ände för bildande av ett gas- tätt kärl för de radioaktiva materialen, k ä n n e t e c k- n a d av att en fluidreningsanordning för reglering av be- tingelserna hos atmosfären inuti kärlet innefattar fluidpas- sager (38, 40), som sträcker sig in i kärlet och kommunicerar mellan dettas inre och yttre, en fluidströmningsreglerings- ventil (54, 55), som är anordnad längs passagen vid kärlets utsida, samt tätningsorgan för utnyttjande efter reningen och innefattande en locktätning (50, 52), som sträcker sig över ventilen och är låst vid kärlet, samt en periferiell fluidtät tätning (46, 48), som omsluter passagen och är låst mellan locktätningen och kärlet. '

2. Behållare enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k- n a d av att fluidpassagen innefattar en reningspassage (40) och en avtappningspassage (38), vilka båda sträcker sig genom locket (28), varjämte nämnda, för utnyttjande efter reningen avsedda tätningsorgan (50, 52) är låst vid lockets (28) ytter- yta.

3. Behållare enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k- n a d av att nämnda för utnyttjande efter reningen avsedda tätningsorgan (50, 52) innefattar en ihålig, central del (100), som är sluten upptill och öppen nedtill för att passa över nämnda fluidpassageorgans (38, 40) ytterände samt en ringfor- mig flänsdel (102), som ligger plant mot en ytteryta på kärlet (10).

4. Behållare enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k- n a d av att nämnda för utnyttjande efter reningen avsedda tätningsorgan (50, 52) innefattar ett par koncentriska, ring- formiga tätníngselement (106, 108), som är placerade för att _ 78.1 ßïïaó 12 klämmas mellan den ringformiga flänsens (102) underyta och kärlets (10) ytteryta, varjämte en_testpassage (110) sträcker sig genom flänsen till området för dess underyta mellan tät- ningselementen.

5. Éehållare enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k- n a dø av att det innersta av de ringformiga tätningselemen- ten (106) består av värmebeständigt material, samt att det yttersta av de ringformiga tätningselementen (108) består av en elastomer. ' '

6. Behållare enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k- n a d av att nämnda för utnyttjande efter reningen avsedda tätningsorgan (50, 52) är låst vid kärlet medelst en serie skruvar (104), som sträcker sig genom flänsdelen (102) och är fördelade periferiellt omkring denna utanför de ringformiga tätningselementen (106, 108).

7. Behållare enligt patentkravet 1, k ä n n e't e c k- n a d av att nämnda kropp (10) med sitt hålrum är i förbin- delse med den ringformiga tätningens (34) yttre område, samt att fluidpassagen (38, 40) avslutas i hålrummet.