SE518948C2 - Anordning för förvaring av riskmaterial - Google Patents

Description

ovala 518 9248 ø ø u - en vid stigningsriktningen för den ena gruppens armeringselement år motsatt stig- ningsriktningen för den andra gruppens armeringselement. Armeringselementen kan utgöras av stänger, kablar, linor eller trådar.

Med denna utformning av anordningen har betongkroppen en mycket effektiv och tillverkningstekniskt förmånlig armering.

En utföringsform av anordningen enligt uppfinningen utmärks av att betong- kroppen år försedd med gavelstycken, lämpligen stål, ivilka armeringselemen- ten år förankrade.

Gavelstyckena ger en möjlighet att enkelt och effektivt ansluta armeringsele- menten till spånndon och åstadkomma en önskad fördelning av spännkraften på betongkroppens åndytor och vid lyftning av anordningen föra in krafterna i betongkroppen via armeringselementen.

Vidare kan de användas för förankring av lyfthjâlpmedel, såsom ex.vis lyftöglor eller andra fästen för anslutning av lyftkrokar, lyftok eller liknande till anord- ningen.

Uppfinningen förklaras närmare nedan med hänvisning till de bifogade schema- tiska ritningarna, som visar en endast som exempel given utföringsform av an- ordningen enligt uppfinningen.

Fig. 1 år en perspektivisk snittbild av en förvaringsanordning med åtta förva- ringskarnrar avsedda att inrymma ex.vis var sin kårnbrånsleenhet, varvid an- ordningen visas i ett axiellt diametralt snitt.

Fig 2 är en bild av ett gavelstycke i anordningen, visat i diametralt snitt, och en till detta ansluten armering.

Fig. 3 år en perspektivbild av gavelstycket i fig. 2 med till detta ansluten arme- ring och gjutformdelar, varvid gavelstycket och formdelarna visas i diametralt axiellt snitt. annas 518 948 3 Fig. 4 visar anordningen i fig. 1 i ett horisontellt tvärsnitt.

Fig. 5 är en är en perspektivbild som i större skala och mer detaljerat visar det parti av anordningen som visas längst upp till höger i fig. 1.

Fig. 6 är en snittbild som visar ett förankringsdon för ett armeringselement, var- vid snittet är lagt i den cylinderyta som markeras av en båglinje VI-VI i fig. 5.

Fig. 7 visar i axiellt snitt en modifierad utföringsform av förvaringsanordningen enligt uppfinningen.

Fig. 8 är en perspektivisk snittbild av det övre partiet av förvaringsanordningen i ñg. 7.

Den i ñg. 1-6 visade förvaringsanordningen, fortsättningsvis även benämnd "kapsel" och betecknad med 10, år tänkt att användas främst för förvaring av riskmaterial i form av utbrända men fortfarande aktiva och värmeproducerande kärnbränsleelement i avvaktan på upparbetning eller andra åtgärder, varvid för- varingstiden kan vara från något eller några år upp till åtskilliga decennier. Fi- gurerna visar kapseln 10 i användning, dvs. i tillslutet tillstånd och inrymman- de kärnbränsleelementen, som dock ej är inritade. Kärnbrånsleelementen förut- sätts här vara samlade till bränsleenheter, exempelvis bränslepatroner eller knippen av brånslestavar.

Kapseln 10 har i stort sett formen av en rak cirkulär cylinder med en axiellt genomgående central cirkulärcylindrisk passage 11. Huvuddelen av utrymmet i cylindern upptas av en betongkropp 12, som också har formen av en rak cirku- lär cylinder med en central cirkulärcylindrisk passage.

Betongkroppen 12 omges på den cylindriska utsidan av ett cirkulärcylindriskt skal 13, och dess centrala passage är beklädd med ett cirkulärcylindriskt cent- rumrör 14. Skalet 13 och centrumröret 14 utgör kvarsittande delar av den gjut- form i vilken betongkroppen 12 är uten. Som kommer att framgå av det följan- narin 518 9448 de år det lämpligt att de är orda av ett material med god vårmeledningsförrnå- ga, t.ex. metall, lämpligen stàl. Ãndarna på betongkroppen 12 täcks av ett cirkulårt undre gavelstycke 15 och ett liknande övre gavelstycke 16. Gavelstyckena 15 och 16, som kommer att be- skrivas utförligt nedan, är orda av stålplåt och utgör på samma sätt som ska- let 13 och centrumröret 14 kvarsittande utformdelar.

Betongkroppen 12 är försedd med en spännarmering, allmänt betecknad med 17, som är förankrad i gavelstyckena 15, 16 och förspänner betongkroppen tre- dimensionellt, dvs. axiellt och radiellt i alla riktningar. Armeringen 17 , som även den kommer att beskrivas utförligt nedan, är placerad intill den cirkulärcylind- riska ytterytan på betongkroppen.

Ett antal slutna cirkulärcylindriska förvaringskärl, allmänt betecknade med 18, vilka är herrnetiskt slutna och bildar ett flerdelat förvaríngsutrymme i form av förvaringskamrar innehållande de förvarande bränsleenhetema (ej visade), är fogfritt inutnai betongkroppen 12. Förvaringskärlen 18 år i den visade utför- ingsformen åtta till antalet och placerade med sina centrumlinjer på en tänkt cirkulärcylindrisk yta som är koncentrisk med betongkroppen. Som framgår av ritningsfigurerna, se särskilt fig. 1 och 4, är avståndet mellan förvaringskärlen och centrumröret 14 avsevärt mindre än avståndet mellan förvaringskärlen och skalet 13. De av förvaringskärlen 18 bildade förvaringskamrarna är fyllda med ett flytande kylmedel, t.ex. vatten.

Kylmedlet i varje förvaringskårl cirkulerar genom egenkonvektion (terrnosifon- verkan) i en sluten kylmedelskrets innefattande ett rör 19, som vid sina ändar kommunicerar med det inre av förvaringskärlet vid dettas undre och övre ände och som till största delen ligger inom det radiellt yttre partiet av betongkroppen 12. Kylmedlet transporterar således bort en del av det i förvaringskärlet produ- cerade värmet utåt till detta parti av betongkroppen, varifrån värmet kan avgå till omgivande luft eller vatten. Ytterligare värme avgår inåt till den centrala pas- sagen 1 1 och kan bortföras från detta till omgivningen genom att luft eller vat- ten i passagen strömmar uppåt genom denna. :vara 518 94.3 5 . _... .. . .... ..

Den utanför själva förvaringskärlet 18 belägna delen av kylmedelskretsen inne- fattar även ett expansionskärl 20 intill kårlets övre ände.

Gavelstyckena 15 och 16 är i huvudsak lika: I den följande beskrivningen av deras utformning representeras de i första hand av det övre gavelstycket 16.

Båda gavelstyckena 15, 16 tjänar dels som botten och tak i den utform i vilken betongkroppen 12 gjuts, dels som förankring för betongkroppens armering och dels som skydd för den färdiga betongkroppens ändar. Åtminstone det övre ga- velstycket kan dessutom tjäna som arbetsplattform vid uttagning av innehållet i förvaringskärlen. Sådan uttagning innefattar bland annat bortarbetning av den betong som ligger mitt över förvaringskärlen, sä att dessas övre ändar kan öpp- naS .

Som framgår av ritningsfigurerna består gavelstycket 16 i huvudsak av en övre eller yttre plåt 2 1 och en undre eller inre plåt 22. I den färdiga kapseln 10 är de båda plåtarna förenade med varandra på lämpligt sätt, ex.vis genom svetsning och mellanrummet mellan dem är helt eller delvis fyllt med betong. Mellanrum- met mellan plåtarria kan med fördel även inrymma utifrån åtkomlig utrustning för övervakning och signalering, t.ex. utrustning för temperatur- och aktivitets- mätning, läckagedetektering osv. och för kommunikation med övervaknings- stationer.

Båda plåtarna 21, 22 år cirkulära och har ett centralt hål med i stort sett sam- ma diameter som den centrala passagen 11. Vid såväl innerkanten som ytter- kanten har plåtarna en nedåtriktad cirkulärcylindrisk fläns 23 resp. 24 på den yttre plåten och 25 resp. 26 på den inre plåten 22. Flänsarna 23 och 24 på den yttre plåten 2 1 griper över flänsarna 25 resp. 26 på den inre plåten 22. Den övre änden på skalet 13 skjuter därvid in mellan de yttre flänsarna 23 och 25, och på motsvarande sätt skjuter den övre änden på centrumröret 14 in mellan de inre flånsania 24, 26.

På det yttre partiet av den inre plåten 22 ligger en runtomgående stålskena 27, som tjänar som förankring för två grupper av runt om jämnt fördelade arme- ringselement (stänger, kablar, linor eller trådar) 28, 29 ingående i den ovan- nämnda stälarmeringen 17 och som medel för införing av spännkrafterna i be- »unna 518 9486 n n o Q en tongkroppen 12. Skenan 27 utgör dessutom förankring för ett flertal runt om fördelade anordningar (ej visade) för tillkoppling av lyfthjälpmedel för lyftning av hela kapseln.

I skenan 27 finns för varje armeringselement 28, 29 ett säte 30 för ett förank- ringsdon, som visas i ñg. 5 och 6 och där representeras av en mutter 31 och en tillhörande underlåggsbricka 32. Dessa förankringsdon är åtkomliga genom en krans av hål 33 i den yttre plåten 21.

Mittpartiet av den yttre plåten 21 är försånkt och uppvisar ett antal öppningar 34, en mitt över varje förvaringskärl 18. I den inre plåten finns en motsvarande öppning 35. Genom dessa öppningar införs bränsleenheterna i de upptill öppna förvaringskärlen 18 innan betongkroppen 12 bildas genom utning av betong.

Intill öppningarna 34 har den övre plåten 21 även hjälpmedel, i fig. 2 symboliskt markerade av punkter 36, för montering av lämpliga verktyg som kan användas för bortarbetning av betongen under öppningarna när innehållet i förvarings- kärlen skall göras åtkomligt efter det att kapseln har färdigställts, ex.vis när bränsleenhetema skall tas ut för att underkastas upparbetning.

I det övre gavelstycket 16 finns också en krans av hål 37 avsedda för genomfö- ring av utrör genom vilka betong införs i det utrymme som avgränsas av skalet 13, centrumröret 14 och gavelstyckena 15, 16.

Det undre gavelstycket 15 kan vara i huvudsak likt det övre gavelstycket 16, men det kan också vara modifierat åtminstone på så sätt att det inte har öpp- ningar motsvarande öppningarna 34, 35 och 37 i det övre gavelstycket.

Den närmare utformningen av spännarmeringen 17 framgår av fig. 2-6. Utmär- kande för armeringen 17 är att armeringselementen 28, 29 sträcker sig längs en spiral, nämligen en cylindrisk skruvlinje, mellan gavelstyckena 15 och 16. Ar- meringselementen 28 i den ena gruppen ligger därvid på en tänkt cylinderyta något närmare skalet 13 än den andra gruppens armeringselement 29, som också ligger på en tänkt cylinderyta och har en stigningsriktning som år motsatt stigningsriktningen för armeringselementen i den första gruppen. De båda cy- »arna 518 9 4 8 §II= §II§ . '* " i* linderytorna är koncentriska med skalet 13 och centrumröret 14. Stigningsvin- keln är lämpligen ca 45° och vid åtminstone vissa av de ställen där armerings- elementen korsar varandra är de lämpligen förbundna med varandra medelst lämpliga naj- eller kopplingselement (ej visade).

Av skäl som framgår närmare av det följande är det lämpligt att varje armerings- element 28, 28 omges av ett kabel- eller foderrör (ej visat på ritningarna).

Tillverkningen av den visade kapseln kan ske på olika sätt, beroende på detalj- utformningen av kapseln, den avsedda användningen, tillgänglig tillverknings- utrustning osv. Den härefter följande beskrivningen av ett tillverkningsförfaran- de är att betrakta som ett belysande exempel, varvid tillverkningen sker i mer eller mindre direkt anslutning till införingen av bränsleelementen i förvarings- kärlen 18. De huvudsakliga momenten i det beskrivna tillverkningsförfarandet torde dock kunna betraktas som generellt tillämpbara och lämpliga i de flesta fall. Ordningsföljden mellan en del av de olika momenten kan också variera.

Till att börja med placeras det undre gavelstycket 15 på ett underlag. Detta ga- velstycke är därvid i allt väsentligt färdigt, dvs. utfyllt med redan hårdnad be- tong i mellanrummet mellan plåtarna, så att det kan ta upp belastningen från den senare pålagda betongmassa som skall bilda betongkroppen. Alternativt kan det undre gavelstycket 15 fortfarande sakna betongfyllning, men det måste då ha lämpliga stöd mellan plåtarna, så att trycket från den ovanför liggande betongmassan inte deformerar gavelstycket.

Förvaringskärlen 18 med sina kylvätskerör monteras därefter. De är lämpligen förenade till en enhet som kan sättas på plats och hållas i avsett läge medelst lämpliga hjâlpanordningar. Vidare anbringas skalet 13 och centrumröret 14 på den undre gavelplattan 15.

Armeringen 17 kan monteras före eller efter det att skalet 13 anbringas på det undre gavelstycket 15. Eventuellt kan armeringselementen 28, 29 med foderrör i förväg sammansättas till en enhet (armeringskorg) som kan lyftas på plats och anslutas till det undre gavelstycket. Denna enhet kan därvid vara ansluten till ø||aø 8 .... .. det övre gavelstycket 16 eller också kan detta anslutas till armeringen efter det att denna har satts på plats.

När de delar som skall utgöra utform för betongkroppen 12 har anbringats och den av förvaringskärlen 18 bildade enheten har fixerats, fylls förvarings- kärlen med kylvätska (ex.vis vatten) till en förutbestämd nivå. Förvaringskärlen är i detta läge Öppna vid sin övre ände. Därefter införs bränsleelementen i förva- ringskärlen, som invändigt har en lämplig "inredning" som håller bränsleele- menten i ett bestämt läge. Förvaringskärlen försluts sedan hermetiskt med ett lock eller annat lämpligt tillslutningsorgan. De nyssnämnda arbetsoperationer- na utförs genom öppningarna 34, 35 i det övre gavelstycket 16.

Gjutningen av betongen sker sedan genom att ett flertal utrör (ej visade) införs genom hålen 37 så långt att de mynnar i närheten av det undre gavelstycket 15.

Betong matas in genom utrören och i takt med att betongnivån stiger höjs utrören, så att deras munstycken hela tiden ligger något under betongytan.

Om det övre gavelstycket 16 inte i förväg fyllts med betong eller fyllts ofullstän- digt, införs betong i mellanrummet mellan den yttre plåten 21 och den inre plå- ten 22. Detta sker lämpligen en tid efter fyllningen av utrymmet mellan skalet 13, centrumröret 14 och gavelstyckena 15, 16, ex.vis när betongen i detta ut- rymme har fått hårdna ca ett dygn. Dock undantas tills vidare utrymmet vid ytterpartiet av gavelstyckena, dvs. det utrymme där skenan 27 ligger, eftersom förankringsdonen 31, 32 fortfarande måste vara åtkomliga, så att armerings- elementen kan spännas.

Insättningen av bränsleenhetema i förvaringskärlen 18 och utningen av be- tongen som skall bilda betongkroppen 12 kan med fördel utföras med utrymmet som avgränsas av skalet 13, centrumröret 14 och gavelstyckena 15, 16 fyllt med vatten. Bränsleenheterna får därigenom effektiv kylning hela tiden.

När betongkroppen 12 har fått hårdna en viss lämplig tid, ex.vis 4 dygn, spänns armeringselementen 28, 29 Därvid används lämpligen domkrafter, som ansluts till armeringselementen på vanligt sätt genom öppningarna 33 i den yttre plåten :rann 518 93,8 2 1 och motsvarande öppningar i det undre gavelstycket 15. Eventuellt behövlig kompletterande efterspänning av armeringen kan utföras efter ytterligare en tid.

Därefter kan utrymmet vid skenan 27 och förankringsdonen fyllas med betong.

Den ovannämnda inneslutningen av armeringselementen 28, 29 i foderrör, som kan vara fyllda med ett lämpligt Smörjmedel, säkerställer att spännkraften Över- förs hela vägen mellan gavelstyckena. När armeringselementen är färdigspända kan betong injekteras i mellanrummet mellan foderrören och armeringselemen- ten.

Så snart betongen har hårdnat tillräckligt för att medge transport av kapseln 10 kan denna förflyttas till och ställas upp på ett lagringsställe i fria luften eller un- der tak eller i vatten. Därvid ett flertal liknande kapslar 10 staplas med den centrala passagema ll bildande ett schakt i vilket luft eller vatten strömmar uppåt under egenkonvektion (skorstensverkan) orsakad av det värme som transporteras från förvaringskärlen och genom betongen och centrumröret 14 och/ eller under påverkan från fläktar eller pumpar. Värme som transporteras radiellt utåt från förvaringskärlen 18 till utsidan på kapseln 10 med hjälp av kylmedlet bortförs av luft eller vatten som kommer i kontakt med skalet 13.

När kapseln 10 är klar, kan det försänkta partiet av det övre gavelstycket 16 för- ses med en ringformig täckplatta av stål.

Den i fig. 7 och 8 visade förvaringsanordningen 40, även den fortsättningsvis benämnd kapsel, är i första hand avsedd att användas för relativt kortvarig för- varing av riskmaterial, i synnerhet under transport av kärnbränsleenheter, ex- empelvis i samband med omflyttning av kärnbränsleenheter från lagringsbas- sänger till ett lager för långvarig förvaring.

Kapseln 40 skiljer sig från kapseln 10 i fig. 1-6 i bl.a. genom att betongkroppens 4 1 centrala hålrum, som i detta fall är betecknat med 42, inte är axiellt genom- gående, utan sträcker sig från den övre änden avkapseln ned till en nivå som ligger ett stycke ovanför undersidan på betongkroppen 41. Hålrummet 42 är in- klätt med ett uppåt öppet förvaringskårl 43 avsett att utgöra förvaringskarnmare för en kärnbränsleenhet B, och eftersom förvaringen är avsedd att vara kortva- rig kan det utvecklade värmet upptas av betongkroppen. Om emellertid särskild »unna 518 948 10 kylning skulle vara behövlig, kan kapseln vara utformad med ett antal runt om förvaringskärlet 43 fördelade genomgående axiella kanaler, genom vilka luft eller vatten kan strömma uppåt genom egenkonvektion för att transportera bort värme som leds utåt från förvaringskärlet 43.

Förslutningen av förvaringskärlet 43 är sådan, att kärlet lätt kan öppnas för uttagning av bränsleenheten B. En ej i detalj visad förslutningsanordning är in- ritad i fig. 7 och betecknad med 44.

En annan skillnad mellan kapseln 10 och kapseln 40 är att de båda gavelstyck- ena 47 och 48 är utformade på ett armat sätt.

Liksom i den föregående utföringsformen är de båda gavelstyckena 47, 48 i hu- vudsak lika, frånsett att det undre gavelstycket 47 saknar den centrala öpp- ningen.

Det övre gavelstycket 48 har således en yttre eller övre plåt 49 och en inre eller undre plåt 50. Dessa plåtar har nedåtriktade cirkulårcylindriska flänsar, 51, 52 på den yttre plåten 49 och 53, 54 på den inre plåten 50, för samma ändamål som i ñg. 1-6. Flänsar motsvarande flånsarna 51, 52 finns på plåtarna i det undre gavelstycket 47.

Intill sin ytterkant har varje gavelstycke 47, 48 en runtomgående försänkning 55, där den yttre plåten 49 ligger an mot den inre plåten 50. I den av försänk- ningen 55 bildade ringformiga, utåt öppna rännan ligger en runtomgående stål- skena 56, som på samma sätt som i den föregående utföringsformen tjänar som förankring för en av två grupper av armeringselement 57, 58 bildad spännarme- ring 59, som är utförd och verkar på samma sätt som armeringen 17 i ñg. 1-6.

Försänkningen 55 täcks av en i efterhand pàlagd ringskiva 60. Ãven den för- sänkning som finns i centrumpartiet kan vara täckt av en platta (ej visad), som anbringas efter det att förvaringskårlet 43 har förslutits.

För utning av betong i det utrymme som avgränsas av skalet 61, kärlet 43 och de båda gavelstyckena 48, 49 finns ett antal öppningar 62 (fig. 8) i det övre ga- v-aiu 518 ñ48 velstycket 48. Dessa öppningar kan även användas för gjutning av betong i de öppna utrymmena mellan den yttre och den inre plåten efter utningen av den betong som skall bilda betongkroppen 41.

Ytterligare en skillnad består i att betongkroppen 41 på sin utsida har en me- tallmantel 63 som sträcker sig över och ett stycke förbi, både uppåt och nedåt, det avsnitt av förvaringskärlet 43 som år avsett att upptas av kärnbrånsleenhe- ten B. Manteln 63, som lämpligen består av stål, har en betydande våggtjocklek, ex.vis 10 cm. Den tjänar till att komplettera det strålningsskydd som den in- nanförliggande delen av betongkroppen 41 utgör. Betongkroppens diameter kan därför vara avsevärt mindre än i det fall då betongkroppen ensam skall bilda strålskyddet.

Det i förvaringsrummet insatta brânsleelementet B vilar på en fot 64, som stö- der mot förvaringsrummets 42 botten, och det hålls centrerat i förvaringskam- maren av ett flertal runt om fördelade radiella flänsar 65, som fasthålls på insi- dan av kärlet 43.

Claims (7)

n u | ø no u 51 8 9 4 8 ~ - Lzf a' 12 Patentkrav

1. Anordning för förvaring av riskmaterial, särskilt värmeutvecklande risk- material, såsom radioaktivt bränsle för kårnreaktorer, innefattande en väsentligen cylindrisk, medelst en spännarmering tredimensionellt arme- rad betongkropp (l2,4l) med ett i axiell led långsträckt förvaringsutrym- me ( 18,43) för riskmaterialet, kännetecknad av att spånnarmeringen (17,59) har i spirallinjeform kring förvaringsutrymmet löpande armerings- element (28,29,57,58), som år anordnade i betongkroppen (l2,4l) intill dennas yttersida.

2. Anordning enligt patentkrav l, kännetecknad av att armeringselementen (28,29,57,58) år anordnade i två grupper, den ena innanför den andra, varvid stigningsriktningen för den ena gruppens armeringselement år motsatt stigningsriktningen för den andra gruppens armeringselement.

3. Anordning enligt patentkrav l eller 2, kännetecknad av att betongkrop- pen âr försedd med gavelstycken (l5,16,47,48) av metall, i vilka arme- ringselementen (28,29,59,58) år förankrade.

4. Anordning enligt patentkrav 3, kännetecknad av att varje gavelstycke (l5,16,47,48) bildas av en inre plåt (22,50) anliggande mot betongkroppen (l2,4l) och en yttre plåt (2l,49), som åtminstone över större delen av ga- velstycket har ett mellanrum till den inre plåten, varvid mellanrummet fö- reträdesvis år åtminstone delvis utfyllt med betong.

5. Anordning enligt patentkrav 3 eller 4, kännetecknad av att varje gavel- stycke (l5,16,47,48) innefattar en utmed ytterkanten på betongkroppens (12,4 1) ändyta förlöpande skena (27,56) i vilken armeringselementen (28, 29,57,58) år förankrade.

6. Anordning enligt patentkrav 5, kännetecknad av att skenan (27,56) ligger i en utmed gavelstyckets ytterkant förlöpande försânkning (55). o o | | nn 518 948 13

7. Anordning enligt patentkrav 4 och 6, kännetecknad av att försånkningen (55) år utformad i den yttre plåten (21,49) och att dess botten anligger mot den inre plåten (22,50).