SE513129C2 - Förvaringsbehållare för lagring av riskmaterial - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 35 .cerat kylbehov föreligger i mànga fall, 513 129 _ 2 _ slag, eller vid andra lagringssystem för temporär lagring eller slutförvaring av riskmaterialet.

Den genom WO96/21392 kända förvaringsbehàllaren innefattar ett i betongkroppen ingjutet ledningssystem för självcirkula- tion av en som kylmedel tjänande vätska, vanligen vatten, som omger en i förvaringsrummet insatt kapsel innehållande risk- materialet. Detta ledningssystem transporterar värme från förvaringsrummet till de yttre delarna av betongkroppen, så att värmet kan överföras till ett betongkroppen omgivande medium, ex.vis en vattenmassa i vilken förvaringsbehállaren är nedsänkt. Förvaringsbehàllaren skall då vara placerad så på förvaringsstället, att den intar ett vertikalt läge eller i vart fall har relativt liten lutning mot vertikallinjen, detta för att självcirkulationen hos vätskan och därmed bort- transporten av värme fràn förvaringsrummet skall bli så effektiv som möjligt.

Den kända förvaringsbehàllarens ledningssystem medför att betongkroppens ytterdiameter blir stor, vilket i sin tur medför att förvaringsbehållaren tar stort utrymme i anspråk vid transport. I praktiken torde det bli svårt eller rent av omöjligt att transportera behållare av det kända slaget pà järnväg eller ett annat markbundet transportmedel.

Till grund för uppfinningen ligger uppgiften att anvisa en förvaringsbehállare för det inledningsvis angivna ändamålet vilken lämpar sig för användning i fall där ett behov av kyl- ning visserligen föreligger men kan fyllas med en kylanord- ning som inte behöver fylla så högt ställda krav att särskil- da medel erfordras för att bortföra värme från förvarings- rummet till utsidan pà förvaringsbehàllaren. Ett sådant redu- t.ex. vid transport eller korttidsförvaring av enstaka bränslestavar.

Uppfinningen utgår från en förvaringsbehállare av det genom WO96/21392 kända slaget, nämligen en förvaringsbehállare inne- fattande en làngsträckt, i huvudsak cylindrisk betongkropp M1 m4* lO 15 20 25 30 35 513 129 _3_ med ett till upptagande av riskavfallet och en detta omgiv- ande kylvätska tjänande, tillslutbart, långsträckt förva- ringsrum, som över större delen av sin längdutsträckning är i huvudsak cylindriskt och koncentriskt med betongkroppen.

Kännetecknande för förvaringsbehållaren enligt uppfinningen är främst att det utanför åtminstone en av ändarna på den i huvudsak cylindriska delen av förvaringsrummet finns ett expansionsrum för kylvätskan och att expansionsrummet i varje axialplan sträcker sig i betongkroppens tvärriktning förbi den tänkta förlängningen av den nämnda delen.

Den uppfinningsenliga utformningen av förvaringsbehållaren gör det möjligt att nöja sig med att låta vätskan i förva- ringsrummet uppehålla sig i detta, dvs. att undvara ett kanalsystem i vilken vätskan strömmar mellan förvaringsrummet och det yttre partiet av betongkroppen. För att kylningen ändå skall bli tillräckligt god ombesörjs genom den angivna utformningen av expansionsutrymmet att vätskan alltid helt utfyller den cylindriska delen av förvaringsrummet, dvs. den del av förvaringsrummet där det värmeutvecklande riskmateri- alet finns, detta oavsett vilken orientering förvarings- behållaren intar.

Förvaringsbehållaren enligt uppfinningen behöver således inte som de kända behållarna nödvändigtvis vara placerad i verti- kalt eller nära vertikalt läge under den egentliga förvarings- tiden (som kan vara åtskilliga år även vid temporär förva- ring), utan den kan vara placerad i det läge som passar bäst i varje enskilt fall. Genom att den cylindriska delen av förvaringsrummet alltid är helt fylld med vätskan säkerställs att en god värmeöverföring från riskmaterialet till den omgi- vande delen av betongkroppen föreligger, oavsett vilket läge förvaringsbehàllaren intar.

Genom att betongkroppen kan dimensioneras för en lägre strål- ningsbelastning i det fall då det är fråga om kärnbränsle, kan den vidare utföras med förhållandevis liten diameter, 10 15 20 25 30 35 513 129 -4_ exempelvis 120 cm. Detta öppnar en möjlighet att transportera tvâ förvaringsbehàllare liggande sida vid sida pä en vanlig järnvägsvagn.

En som exempel vald utföringsform av förvaringsbehàllaren enligt uppfinningen beskrivs närmare nedan med hänvisning till de bifogade ritningarna.

Fig. 1 visar i perspektiv och axiellt snitt en i enlighet med uppfinningen utförd förvaringsbehàllare.

Fig. 2 visar det övre partiet av förvaringsbehàllaren i fig. 1 i större skala.

Fig. 3 visar ett snitt längs linjen III-III i fig. 2.

Den på ritningarna visade förvaringsbehållaren, som är all- mänt betecknad med 10, är väsentligen utformad som en rak, cirkulär cylinder, vars axellinje är betecknad med C. Förva- ringsbehàllaren utgörs av en ihålig betongkropp 11, som vid varje ändyta har en rund ändplatta 12, av vilka den ena, den övre, har ett centrumhàl 12A. Ãndplattorna 12 tjänar dels som skydd för betongkroppens ändytor, dels som förankringsställen för en axiell stàlarmering A. Betongkroppens 11 mantelyta är omlindad med en förspänd tràdarmering B, som förspänner be- tongen radiellt. Åndplattorna 14 kan även skjuta ut ett stycke förbi mantelytan på betongkroppen.

Ett på axellinjen C centrerat hálrum 13 i betongkroppen ll inrymmer ett innerkärl, allmänt betecknat med 14, vilket bildar ett förvaringsrum E som inrymmer en hermetiskt till- sluten metallkapsel K, exempelvis av koppar, innehållande det riskmaterial, t.ex. en eller flera kärnbränslestavar, som skall förvaras.

Betongkroppen 11 är bildad genom foglös kringgjutning av innerkärlet 14 med betong, och formen på hálrummet 13 i 'ï '-1 lO 15 20 25 30 35 513 129 _ 5 _ betongkroppen 11 motsvarar således exakt den utvändiga formen på innerkärlet 14.

Betongkroppen 11, vars längd (höjd) och diameter kan vara exempelvis 6 meter resp. 1,2 meter, är med fördel gjuten av malmbetong, dvs. betong med ballast bestående huvudsakligen av järnmalm, som har god förmåga att absorbera radioaktiv strålning.

Innerkärlet 14 kan vara gjort av exempelvis metall eller plast i ett enda stycke (frånsett det nedan nämnda locket) eller flera delar som är förenade med varandra. Det är cir- kulärcylindriskt över större delen av sin längd och har en diameter som är ca hälften av den utvändiga diametern på betongkroppen 11. Vid både den övre och den undre änden över- går den cylindriska delen i ett par utvidgningar 15 resp. 16.

Den undre utvidgningen 15 är gjord i ett stycke med den cylindriska delens mantel 17 eller fogfritt förenad med denna. Den övre utvidgningen 16 är upptill försedd med ett pàskruvat eller fastskruvat eller på annat sätt fastsatt lock 18, som är avtätat mot den uppåt vända öppningen på den öv- riga kärldelen på lämpligt sätt.

Utvidgningarna 15 och 16 utgör inte enbart axiella fortsätt- ningar av den cirkulärcylindriska manteln 17 på innerkärlet 14 utan sträcker sig i varje axialplan även radiellt förbi eller utanför den tänkta axiella förlängningen av insidan på den cylindriska delen eller manteln 17.

Utformningen och dimensioneringen av utvidgningarna är sådan, att när det förvaringsrum E som utvidgningarna 15, 16, man- teln 17 och locket 18 bildar i innerkärlet 14 fylls till en förutbestämd grad med vatten eller en annan vätska tjänande som kylvätska kommer kapseln K att oberoende av betongkrop- pens 11 orientering eller läge vara helt omgiven av vätskan, samtidigt som det återstår ett expansionsutrymme för vätskan.

Härigenom säkerställs att kapseln K på varje punkt alltid är 10 15 20 25 30 35 513 129 _ 6 _ i kontakt med vätskan, som kan omlagras väsentligen fritt inuti innerkärlet 14.

Expansionsutrymmet i innerkärlet 14 har lämpligen en volym som vid normal temperatur (rumstemperatur) och fyllnadsgrad i förvaringsutrymmet E är minst ca 2 procent av volymen hos det senare. Företrädesvis är expansionsutrymmets volym emellertid större, t.ex.4-6 procent av volymen hos förvaringsutrymmet E Vid bàde den undre och den övre änden av innerkärlet 14 finns i utvidgningarna 15 resp. 16 en distanskropp 19 resp. 20, som stöder mot den yttre änden av innerkärlet och den närliggande änden på kapseln K för att hålla denna axiellt centrerad inuti den cirkulärcylindriska manteln 17 på innerkärlet. Dis- tanskropparna 19 och 20 är utformade pà sådant sätt, att de inte väsentligt hindrar omlagringen av vätskan i innerkärlet 14.

Kapseln K centreras i tvärled i innerkärlets cylindriska man- tel 17 av ett antal längsgående flänsar eller skenor 21, som ligger i radiella plan, se fig. 3. Flänsarna eller skenorna 21 kan i likhet med distanskropparna 19 och 20 bestà exempel- vis av rostfritt stål. De kanaler 22 som de bildar utanför kapseln K står i öppen förbindelse med utrymmena i utvidg- ningarna 15, 16 och underlättar därigenom omlagring av väts- kan i förvaringsrummet E. Omlagringen av vätskan underlättas även av öppningar som är upptagna i skenorna 21 såsom visas i fig. 2 och/eller i de lister på insidan av innerkärlet i vilka skenorna är anbringade.

När kapseln K skall inneslutas i sin förvaringsbehållare pla- ceras den först i det i vertikalt läge orienterade innerkär- let 14, som sedan fylls till brädden med kylvätskan. Både innerkärlet 14, kapseln K och kylvätskan har därvid en förut- bestämd temperatur. Locket 18 anbringas därefter. Locket 18 är något kupat, så att det kvarstår ett luftfyllt utrymme mellan vattenytan och undersidan på locket.

(I Jx lO 15 20 513 129 _7_ Innerkärlet 14 placeras sedan företrädesvis stående i en be- tonggjutform, i vilken den axiella trådarmeringen A placeras och förspänns. Sedan betongen har gjutits och fått härda, kapas armeringstrádarna, varefter radialarmeringen B lindas runt betongkroppen. Eventuellt kan sedan ett skyddsskikt anbringas kring radialarmeringen. I samband med gjutningen av betongkroppen 11 förses denna även med anordningar som under- lättar lyftning och annan hantering av betongkroppen.

Om kapseln K vid något tillfälle i framtiden behöver tas ut ur sin förvaringsbehàllare 10, borras betongkroppen ll upp vid den övre änden. Uppborrningen kan ske pá sådant sätt att locket 18 kan tas upp utan att skadas. Alternativt kan även locket genomborras över en så stor del, att kapseln K kan tas ut ur innerkärlet.

Förvaringsbehállaren 10 kan vara försedd med anordningar inrymda ex.vis i en av ändplattorna 12, som gör det möjligt att pà avstånd, ex.vis från en satellit, identifiera och övervaka behållaren 10 eller kapseln K.

Claims (5)

lO 15 20 25 30 35 513 129 Patentkrav

1. Förvaringsbehàllare (10) för riskmaterial, i synnerhet värmeutvecklande riskmaterial, innefattande en långsträckt, i huvudsak cylindrisk betongkropp (11) med ett till upptagande av riskavfallet och en detta omgivande kylvätska tjänande, tillslutbart, làngsträckt förvaringsrum (E), som över större delen av sin längdutsträckning är i huvudsak cylindriskt och koncentriskt med betongkroppen, kännetecknad av att det utan- för åtminstone en av ändarna på den i huvudsak cylindriska delen av förvaringsrummet (E) finns ett expansionsrum (15, 16) för kylvätskan och att expansionsrummet (15, 16) i varje axialplan sträcker sig radiellt förbi den tänkta axiella för- längningen av insidan den nämnda delen av förvaringsrummet.

2. Förvaringsbehállare enligt patentkrav 1, kännetecknad av ett i betongkroppen (11) inneslutet, hermetiskt tillslutet innerkärl (14), vars inre utgör förvaringsrummet (E).

3. Förvaringsbehållare enligt patentkrav 2, kännetecknad av att innerkärlet (14) har en cylindrisk mantel (17) som bildar den cylindriska delen av förvaringsrummet (E) och som vid åtminstone den ena änden övergår i en expansionsrummet bil- dande utvidgning (15, 16).

4. Förvaringsbehállare enligt patentkrav 2 eller 3, känne- tecknad av att innerkärlet (14) har ett vid den ena änden av kärlet anbringat lock (18), som begränsar en del av expan- sionsrummet.

5. Förvaringsbehállare enligt minst ett av patentkrav 2-4, kännetecknad av att innerkärlet (14) inom den del (17) därav som bildar förvaringsrummets (E) cylindriska del är försett med ett flertal i omkretsled fördelade, inàtriktade, axiellt làngsträckta skenor eller flänsar (21), vilkas innerkanter ligger pà en tänkt, med betongkroppen koncentrisk cylinderyta och mellan sig bildar kanaler (22) som kommunicerar med ex- pansionsrummet eller -rummen (15, 16).