DE1178153B - Abgeschirmter Behaelter fuer die voruebergehende Lagerung von Brennstoffelementen fuer Kernreaktoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: G 21

Deutsche KL: 21 g - 21/32

Nummer: 1178153

Aktenzeichen: U 8018 VIII c / 21 g

Anmeldetag: 12. Mai 1961

Auslegetag: 17. September 1964

Die Erfindung bezieht sich auf abgeschirmte Behälter für die vorübergehende Lagerung von Brennstoffelementen für Kernreaktoren, bestehend aus zwei aufrecht stehenden, rohrförmigen, ineinanderpassenden Bauteilen, von denen das äußere unten geschlossen und oben offen und das innere unten offen und oben geschlossen ist, wobei die Brennstoffelemente von einer in das innere Bauteil passenden, herausnehmbaren Aufnahmevorrichtung aufgenommen werden.

Derartige Behälter werden verwendet, um die bestrahlten Brennstoffelemente in ein Kühlbassin (gewöhnlich dicht bei der Reaktoranlage) zu transportieren, wo die Brennstoffelemente unter Wasser bleiben können, bis ihre Aktivität auf ein Niveau abgesunken ist, welches einer Aufbereitungsanlage für Brennstoffelemente zulässig ist.

Eine der bekannten Arten von abgeschirmten Behältern (welche auf S. 73, Vol. 14, der Druckschrift »Proceedings of the International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy«, Genf, 1956, beschrieben ist) weist einen topfartigen Behälter aus Abschirmmaterial auf, in dessen oberes, offenes Ende ein dichtsitzendes Verschlußteil aus ähnlichem Material paßt, das oben geschlossen und unten offen ist. Nach dem Eintreffen am Kühlbassin wird ein solcher abgeschirmter Behälter auf den Grund des Bassins hinabgelassen, wo — unter dem abschirmenden Schutz, den das Bassinwasser darstellt — das Verschlußteil des abgeschirmten Behälters abgenommen wird, die Brennstoffelemente in lotrechter Richtung aus einem abnehmbaren Lagerbehälter in dem abgeschirmten Behälter herausgenommen und auf dem Grund des Bassins abgelagert werden, worauf der leere abgeschirmte Behälter zur weiteren Ver-Wendung aus dem Bassin herausgehoben wird.

Diese Art des abgeschirmten Behälters ist, obwohl sie zur Verwendung beim Transport von bestrahlten Brennstoffelementen in Kühlbassins von ziemlicher Tiefe geeignet ist, für die Verwendung bei solchen Brennstoffelementen ungeeignet, welche aus Schiffsreaktoren herausgenommen werden, in denen das Kühlbassin die Form eines mit Wasser gefüllten Tanks im Bauch eines Kahns hat, welcher sich, an der Längsseite des Schiffes befindet.

Die Wassertiefe im Tank des Lastkahns kann, verglichen mit derjenigen, welche bei einem Kühlbassin an Land zur Verfügung steht, verhältnismäßig klein sein, und daher ist es Zweck der Erfindung, einen zur Verwendung unter derartigen Bedingungen geeigneten Behälter zu schaffen.

Dies wird bei einem abgeschirmten Behälter der Abgeschirmter Behälter für die vorübergehende
Lagerung von Brennstoffelementen für
Kernreaktoren

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority,

London

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,

Siegen, Eiserner Str. 227

Als Erfinder benannt:
David John Ashcroft, London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 24. Mai 1960 (18 367)

genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß sich im oberen Ende des inneren Bauteils eine verschließbare Öffnung zur Längsbeschickung der Aufnahmevorrichtung mit Brennstoffelementen befindet und daß ferner in der Wand des äußeren Bauteils mindestens eine öffnung angebracht ist, die durch Anheben oder Absenken des inneren Bauteils geöffnet bzw. geschlossen werden kann und durch die die Aufnahmevorrichtung seitlich aus dem Behälter entnommen oder in ihn eingebracht werden kann.

Es wird also von einem Konstruktionsprinzip Gebrauch gemacht, wie es in ähnlicher Weise aus der USA.-Patentschrift 2 866 905 bei einem abgeschirmten Behälter einer Bestrahlungseinrichtung bekannt ist, bei der eine öffnung in der Wand eines äußeren Bauteils durch Verdrehen des ebenfalls mit einer Öffnung versehenen inneren Bauteils geöffnet und geschlossen werden kann.

Die Erfindung schafft einen abgeschirmten Behälter, bei dem Brennstoffelemente einzeln von oben in den Behälter eingeführt werden können, ohne daß die Seitenwand desselben geöffnet werden muß, und bei dem eine Anzahl von Brennstoffelementen zusammen seitwärts nach dem Öffnen dieser Seitenwand weggenommen werden karin.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebeTtdeo. Zeichnungen näher erläutert, und zwar zeigt

409 687/226

F i g. 1 eine Seitenansicht,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie H-II von Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III von Fig. 1, während i>

F i g. 4 ein vergrößertes Einzelteil darstellt.

Gemäß den Fig. 1,2 und 3 weist ein abgeschirmter Behälter 1 zur vorübergehenden Lagerung von bestrahlten Brennstoffelementen für Kernreaktoren einen ersten, aufrecht'stehenden rohrförmigen äußeren Bauteil 2 mit einem offenen oberen Ende 3 und einem geschlossenen unteren Ende 4 auf, ferner einander gegenüberliegende Zugangsöffnungen 5 von solcher Größe, daß ein Herausnehmen einer lösbaren, Brennstoffelemente haltenden Aufnahmevorrichtung 9 in seitlicher Richtung möglich ist, sowie einen zweiten rohrförmigen inneren Bauteil 6 mit einem offenen unteren Ende 7 und einem verschließbaren oberen Ende 8, wobei sich der Bauteil 6 mit dem Bauteil 2 ergänzt bzw. die Bauteile ineinanderpassen. Eine Einfuhröffnung 27 für Brennstoffelemente ist im Ende 8 vorgesehen.

Die Aufnahmevorrichtung 9 für die Brennstoffelemente ist von zylindrischer Form mit neun Längsabteilungen 10, welche sich in gleichen Abständen voneinander befinden und je ein einziges Kernbrennstoffelement aufnehmen können. Die Aufnahmevorrichtung 9 ist um ihre Achse drehbar, wobei das untere Ende der Aufnahmevorrichtung von einer Achse oder einem Zapfen 11 gehalten wird, welche bzw. welcher sich vom Ende 4 des Bauteils 2 aus erstreckt, und mit Spielraum im unteren Ende eines Rohrs 12 untergebracht, welches sich entlang der Achse befindet. Das obere Ende der Aufnahmevorrichtung 9 wird durch eine Kupplungsmuffe 13 gehalten, welche sich vdm Ende 8 des Bauteils 6 aus erstreckt, so daß sie einen Zapfen 14 umfaßt, welcher im oberen Ende des Rohrs 12 befestigt ist. Der Zapfen 11 hat eine Grundfläche 15, welche durch einen Lagerring 17 von einem Wulst 16 in Abstand gehalten wird.

Die obere und die untere Abschirmung des Behälters 1 wird durch die Enden 4 bzw. 8 der Bauteile 2 bzw. 6 und die seitliche Abschirmung durch die Wandung des Bauteils 6 geschaffen. Die Enden 4 und 8 werden durch Bleiplatten 18 bzw. 19 gebildet, welche in Gehäusen 20 bzw. 21 aus Flußstahl oder Schmiedeeisen eingeschlossen sind. Die Wände des Bauteils 6 werden durch einen Hohlzylinder 22 aus Blei gebildet, welcher von einem Gehäuse 23 aus Flußstahl umschlossen ist. Die Wände des Bauteils 2 werden durch Stahlplatten 24 gebildet.

Der Bauteil 6 wird durch den Bauteil 2 gehalten, wobei der Rand 25 des unteren Endes 7 des Bauteils 6 von der oberen Fläche des Endes 4 des Bauteils 2 mittels eines Gummiverschlußringes 26 im Abstand gehalten wird. Der Gummiverschlußring 26 hält Wasser in einer Kammer 47 zurück, welche durch die Innenwand des Zylinders 22 gebildet wird. Das Wasser stellt ein Kühlmittel für die in der Aufnahmevorrichtung 9 vorhandenen Brennstoffelemente dar. Benachbarte Flächen des Randes 25 und des Endstücks 4 sind abgestuft, um einen Strahlungsfänger darzustellen.

Im oberen Ende 8 des inneren Bauteils 6 ist ein abgeschirmtes Ventil 28 in einer Aussparung 29 beweglich angeordnet, um die Öffnung 27, wenn nötig, abschließen zu können, wobei das Ventil durch Drehung eines Ventilzapfens 30 durch einen Zapfenantriebsmechanismus 31 betätigt wird. Die Kupplungsmuffe 13 ist am unteren Ende der in einem Buchsenlager 33 drehbaren Welle 32 angebracht, welche im Endstück 8 des Bauteils 6 untergebracht ist. Ein Zahnrad 34 mit großem Durchmesser, welches auf der Welle 32 angebracht ist, steht mit einem Zahnrad 35 mit kleinem Durchmesser im Eingriff, das an einer in einem Buchsenlager 37 drehbaren Welle 36 angebracht ist, welche ebenfalls im Endstück 8 untergebracht ist. Das obere Ende der Welle 36 erstreckt sich durch das Endstück 8 hindurch und ist durch eine Dichtung oder einen Flansch 38 dicht damit verbunden. Das Rad 34 weist die neunfache Zahnzahl wie das Rad 35 auf, so daß eine Ganzumdrehung der Welle 36 eine Neuntelumdrehung der Welle 32 und damit — über die Kupplungsmuffe 13 — der Aufnahmevorrichtung 9 zur Folge hat. Die Drehung der Welle 36 bewirkt daher, daß die Abteilungen 10 der Aufnahmevorrichtung nacheinander unter die öffnung 27 zu liegen kommen, wobei jede vollständige Umdrehung der Welle 36 zur Folge hat, daß eine andere Abteilung 10 mit der Öffnung 27 in Flucht gebracht wird.

Revolverartig drehbare Aufnahmevorrichtungen für Brennstoffelemente sind sowohl bei Kernreaktoren als auch bei Abschirmbehältern bereits bekannt.

Die Platten 24 des Bauteils 2 sind durch Längsrippen 39 und Hubösen, -äugen oder -ansätze40 verstärkt, welche an die Platten geschweißt sind. Das stück 8 des Bauteils 6 weist Hubösen 41 auf. Klammern 42 am Endstück 3 des Bauteils 2 halten drehbar angebrachte Klammern 43, welche die Bauteile 2 und 6 zusammenklammern.

Das obere Ende des Zapfens 14 (s. F i g. 4) trägt drei in radialer Richtung vorstehende Fixierstifte 44, und das untere Ende der Kupplungsmuffe 13 hat drei Längsschlitze 45 zum Aufnehmen der Stifte 44. Die Schlitze 45 haben konisch zulaufende Seiten 46, um das Fixieren der Stifte 44 zu erleichtern.

Wird ein Behälter 1 nach den F i g. 1, 2 und 3 in einer geschlossenen Reaktorabteilung eines Schiffsreaktors verwendet, so sind die Abteilungen 10 der Aufnahmevorrichtung 9 zunächst von Brennstoffelementen leer, während das abgeschirmte Ventil 28 offen ist. Eine Beschickungsmaschine wird verwendet, um bestrahlte Brennstoffelemente dem Reaktor zu entnehmen; dann wird die Beschickungsmaschine über die Einfuhröffnung 27 gebracht, und die bestrahlten Brennstoffelemente werden nacheinander in die Aufnahmevorrichtung 9 eingebracht, die über die Welle 36 revolverartig gedreht wird, nachdem ein Brennstoffelement eingeführt worden ist. Wenn die Aufnahmevorrichtung 9 voll ist, wird das Ventil 28 geschlossen und die Beschickungsmaschine entfernt. Dann wird ein Kran verwendet, um den Behälter 1 aus dem Reaktorabteil des Schiffes durch eine Luftschleuse heraus zu entfernen und den Behälter 1 in einen mit Wasser gefüllten Tank im Schiffsbauch eines Lastkahns an der Längsseite des Schiffes hinabzulassen. Die Hubösen 40, welche an dem Bauteil 2 befestigt sind, werden für diesen Zweck verwendet. Wenn der Wasserspiegel des Lastkahntanks sich in Höhe der ösen 40 befindet, wird im Hinablassen des Behälters 1 innegehalten, und es werden die Klammern 43 gelöst. Das Hinablassen des Behälters 1 wird dann fortgesetzt, bis der Behälter auf dem

Grund des Tanks aufliegt. Unter Verwendung von Fernbedienungsanlagen wird der Kran von den Ösen 40 gelöst und dann mit den Ösen 41 am Endstück 8 des Bauteils 6 verbunden. Der Kran wird dann verwendet, um den Bauteil 6 aus dem Inneren des Bauteils 2 zu entfernen, wobei die Aufnahmevorrichtung 9 zurückbleibt. Ein Greifer wird darauf benutzt, um das obere Ende des Zapfens 14 der Aufnahmevorrichtung 9 zu greifen und sie von dem Zapfen 11 wegzuheben, welcher ihr unteres Ende fixiert. Die Aufnahmevorrichtung wird daraufhin seitlich durch eine der Öffnungen 5 herausgenommen und auf dem Boden des Tanks abgesetzt. Die ösen 40 werden dann wieder mit dem Kran verkuppelt, und der Bauteil 2 wird aus dem Tank herausgenommen. Die Aufnahmevorrichtung 9 wird dann durch eine andere ersetzt und der Behälter 1 durch Einführen des Bauteils 6 in den Bauteil 2 wieder zusammengebaut. Die Klammern 43 werden wieder in ihrer Stellung befestigt, und der Behälter 1 wird dann mit Wasser gefüllt und steht zur weiteren Verwendung bereit.

Es ist ersichtlich, daß die Sicherheit bei der Behandlung des Brennstoffelements groß ist. Beim Herausbringen aus einem geschlossenen Reaktorabteil in die Außenluft oder ins Freie bedient man sich einer Luftschleuse. Während sie im Freien befördert werden> sind sie im Behälter dicht eingeschlossen, so daß sie der Atmosphäre nicht ausgesetzt und nie in der Lage sind, radioaktive Verunreinigung oder Verseuchung zu verbreiten. Der Behälter kann unter Wasser, wo die Wassertiefe die Behältertiefe nicht wesentlich überschreitet, geöffnet und geschlossen werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Abgeschirmter Behälter für die vorübergehende Lagerung von Brennstoffelementen, bestehend aus zwei aufrecht stehenden, rohrförmigen, ineinanderpassenden Bauteilen, von denen das äußere unten geschlossen und oben offen und das innere unten offen und oben geschlossen ist, wobei die Brennstoffelemente von einer in das innere Bauteil passenden, herausnehmbaren Aufnahmevorrichtung aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß sich im oberen Ende (8) des inneren Bauteils (6) eine verschließbare Öffnung (27) zur Längsbeschickung der Aufnahmevorrichtung (9) mit Brennstoffelementen befindet, und daß ferner in der Wand des äußeren Bauteils (2) mindestens eine Öffnung (5) angebracht ist, die durch Anheben oder Absenken des inneren Bauteils (6) geöffnet bzw. geschlossen werden kann und durch die die Aufnahmevorrichtung (9) seitlich aus dem Behälter (1) entnommen oder in ihn eingebracht werden kann.

2. Abgeschirmter Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Wand des inneren Bauteils (6) keine Durchlässe aufweist und in ihrer Stärke für eine ausreichende Abschirmung bemessen ist und daß die untere Endfläche (25) dieser Wand auf einem Dichtungsring (26) am geschlossenen unteren Ende (4) des äußeren Bauteils (2) ruht und so eine Kammer (47) bildet, welche die Aufnahmevorrichtung (9) aufnimmt und mit Wasser zu füllen ist.

3. Abgeschirmter Behälter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung (9) in mehrere Kammern (10) zur Aufnahme je eines Brennstoffelements unterteilt und drehbar gelagert ist, so daß durch Drehung revolverähnlich immer eine Kammer (10) mit der Einfüllöffnung (27) zum Fluchten gebracht werden kann.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 055 703,
228;

deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 772 105;

USA.-Patentschriften Nr. 2514 909, 2 866 905;

»Proc. of the Int. Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy«, Bd. 14, 1956, S. 73.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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