DE19929100C2 - Lagerbehälter für abgebrannte Brennelementekugeln - Google Patents
Lagerbehälter für abgebrannte BrennelementekugelnInfo
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- G21F5/008—Containers for fuel elements
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Description
Die Erfindung betrifft einen Lagerbehälter für abgebrannte Brennelementekugeln.
Der derzeitige Stand der Technik der Lagerung abgebrannter Brennelementekugeln sieht
vor, Behälter von z. B. zylindrischer Form von oben mit den abgebrannten Brennelemente
kugeln mit dem Durchmesser d zu befüllen, anschließend zu verschließen und zu lagern.
Üblicherweise beträgt der Durchmesser z. B. d = 60 mm.
Dabei ist es problematisch, daß zu Beginn der Befüllung die Brennelementekugeln in den
noch leeren Behälter, also über die gesamte Behälterhöhe (z. B. 10 m), auf den Behälterbo
den fallen. Hierbei wird die zulässige Aufprallgeschwindigkeit (ca. 6 m/s) weit überschrit
ten, so daß es zum Brennelementebruch und zur Freisetzung von Coated Particles kommen
kann. Die an den Behältern von Zeit zu Zeit durchzuführenden Wartungsarbeiten und wie
derkehrenden Prüfungen werden dadurch unnötig erschwert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, unter Vermeidung der aus dem Stand der
Technik bekannten Nachteile einen Behälter zu schaffen, bei dessen Befüllung die Aufprall
geschwindigkeit der einzufüllenden Brennelementekugeln verringert und damit die zulässi
gen Grenzwerte der Belastung unterschritten werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Lagerbehälter für abgebrannte Brennele
mentekugeln mit innerhalb des Behälters angeordneten Einbauten gelöst, bei dem die Ein
bauten zur Reduzierung der Aufprallgeschwindigkeit der einzufüllenden Brennelementeku
geln gemäß den nebengeordneten Ansprüchen 1, 4 und 6 ausgebildet sind. Hierdurch wird auch bei leerem Behälter sichergestellt, daß eine vor
her definierte maximale Aufprallgeschwindigkeit nicht überschritten wird und die Kugeln
"sanft" eingefüllt werden. Innerhalb dieser konstruktiven Grundkonzeption sind verschiede
ne Varianten möglich.
Eine Variante sieht vor, daß die Einbauten zur Reduzierung der Aufprallgeschwindigkeit der
einzufüllenden Brennelementekugel eine um einen Winkel β zur Horizontalen geneigte,
schraubenlinienförmige Umlaufschiene umfaßt. Diese Umlaufschiene kann prinzipiell an
verschiedenen Stellen des Behälterinnenraumes angeordnet sein. Bevorzugt wird die Befesti
gung der Schiene an der Innenwand des Behälters. Sie ist außerdem radial nach innen um
den Winkel β leicht geneigt Durch die Zentrifugalkraft als Folge der Umfangsgeschwindig
keit der Brennelementekugel wird letztere an die Innenwand gedrückt und rollt auf der
Schiene bis zum aktuellen Füllstand, wird abgebremst und fällt von der Schiene.
Die Breite b der Umlaufschiene ist variabel und kann in einer bevorzugten Ausführungsform
etwa dem Brennelementekugeldurchmesser entsprechen.
Eine weitere Variante sieht vor, daß die Einbauten eine schraubenlinienförmige Umlauf
schiene umfassen, deren Breite etwa dem Behälterradius entspricht. Hierdurch ergibt sich
ein nach Art einer Förderschnecke ausgebildeter Einbau.
Diese Ausführungsform kann bevorzugt auch an der Außenwand eines im Zentrum des Be
hälters angeordneten vertikalen Absaugrohrs befestigt sein. Letzteres dient der Behälterent
leerung und ist auf der Behälterlängsachse angeordnet. Unter Absaugrohr wird dabei gege
benenfalls auch ein das eigentliche Absaugrohr umschließendes, dem Luftaustausch dienen
des Führungsrohr verstanden.
Eine völlig andere und ebenfalls bevorzugte Variante der Einbauten zur Reduzierung der
Aufprallgeschwindigkeit der einzufüllenden Brennelementekugeln sieht mehrere vertikal
übereinander angeordnete, zur Mittelachse und zur Innenwandung des Behälters jeweils mit
einem Spalt von der Breite s < 3d beabstandete Kegelbleche vor. Damit die Brennelemen
tekugeln immer wieder auf die Kegelbleche zurückgeführt werden, sind mehrere an der
Mittelachse und der Innenwandung des Behälters angeordnete Umlenkbleche vorgesehen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand derzeit bevorzugter Ausführungsformen unter Be
zugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren beschrieben, die Folgendes zeigen:
Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfindungs
gemäßen Behälters;
Fig. 2 zeigt im Längsschnitt eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen Behälters; und
Fig. 3 zeigt im Längsschnitt eine dritte bevorzugte Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen Behälters.
Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht der Behälter 1 aus einem im wesentlichen zylindrischen
Mittelteil 2, an dessen Oberseite sich ein Deckel 3 befindet. In dem Deckel 3 ist eine Öff
nung 4 zum Einfüllen der Brennelementekugeln 5 vorgesehen. An der Unterseite des zylin
drischen Abschnittes 2 des Behälters 1 befindet sich ein kegelstumpfförmiger Boden 6, auf
welchem sich die Brennelementekugeln 5 sammeln.
Weiter erkennbar ist noch ein Absaugrohr 7, welches an der Mittelachse des Behälters 1 ange
ordnet ist und zur Absaugung der Brennelementekugeln 5 dient, die sich am tiefsten Punkt des
kegelstumpfförmigen Bodens 6 angesammelt haben.
Innerhalb des Behälters 1 ist eine an der Innenwand des Behälters 1 angeordnete, zur horizon
talen geneigte, schraubenlinienförmige Umlaufschiene 8 angeordnet, die sich im wesentlichen
über den gesamten zylindrischen Abschnitt 2 erstreckt. Die Breite b der Umlaufschiene 8 ent
spricht dabei in etwa dem Durchmesser der Brennelementekugeln 5, also z. B. 60 mm. Die
Steigung h der Umlaufschiene 8 muß experimentell so bestimmt werden, daß die maximal
zulässige Aufprallgeschwindigkeit der Brennelementekugeln 5 nach Verlassen der Umlauf
schiene 8 an ihrem unteren Endpunkt nicht überschritten wird. Ebenso muß der Innennei
gungswinkel β experimentell bestimmt werden.
Beim Einfüllen der Brennelementekugeln 5 durch die Öffnung 4 gelangen diese also auf die
Umlaufschiene 8, werden aufgrund der Schwerkraft zunächst beschleunigt, bis alle auftreten
den Kräfte, insbesondere die Hangabtriebskraft, die Zentrifugalkräfte sowie die Reibungskräfte
zwischen Brennelementekugel 5 und Schiene 8 bzw. Brennelementekugel 5 und Wandung des
Behälters 1 ein Gleichgewicht bilden und die Brennelementekugeln 5 mit konstanter Ge
schwindigkeit auf der Umlaufschiene 8 entlangrollen. Am tiefsten Punkt der Umlaufschiene 8
treten die Brennelementekugeln 5 aus und fallen auf den Behälterboden 6. Mit zunehmender
Befüllung des Behälters 1 mit Brennelementekugeln 5 ist es dann auch möglich, daß Bren
nelementekugeln 5 von bereits am aktuellen Füllstand befindlichen Brennelementekugeln 5
abgebremst werden und schon vorher die Umlaufschiene 8 verlassen bzw. gegebenenfalls auch
auf dieser liegenbleiben.
In Fig. 2 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Im Gegen
satz zu der Umlaufschiene 8 aus Fig. 1 erstreckt sich die hier dargestellte Umlaufschiene 9
nach Art einer Förderschnecke über den gesamten Behälterradius in seinem zylindrischen Teil
2. Die Befestigung der Umlaufschiene 9 erfolgt an der Innenwand des Behälters 1 und/oder
der Außenwand des Absaugrohres 7. Bevorzugt ist es, die Umlaufschiene 9 an dem Absaug
rohr 7 zu befestigen, da diese dann zusammen mit dem Absaugrohr 7 nach Entfernung des
Behälterdeckels 3 aus dem Behälter 1 leicht entfernbar ist. Das optimale Steigungsmaß h der
Umlaufschiene 9 muß experimentell ermittelt werden.
In Fig. 3 ist eine weitere Variante von Einbauten zur Reduzierung der Aufprallgeschwindig
keit der einzufüllenden Brennelementekugeln 5 dargestellt. Bei dieser Variante sind an dem
Absaugrohr 7 in regelmäßigen Abständen im wesentlichen kegelförmige bzw. kegelstumpf
förmige Bleche 10 angeordnet. Diese sind so konstruiert, daß zentral zum Absaugrohr 7 und
zwischen Kegelblech 10 und der Wandung des zylindrischen Abschnittes 2 des Behälters 1 ein
Spalt von z. B. s = 200 mm bei Brennelementekugeldurchmesser d = 60 mm verbleibt. An der
Behälterinnenwand und an dem Absaugrohr 7 sind jeweils Umlenkbleche 11 und 12 darge
stellt, die den genannten Spalt überdecken. Dadurch wird verhindert, daß Brennelementeku
geln 5 über die gesamte Behälterhöhe durch die Spalten fallen. Wegen der vom Behälterzen
trum gerichteten Neigung der Kegelbleche 10 kann sich kein stabiler Ring aus Brennelemente
kugeln 5 bilden, so daß ein Brückenbildungseffekt, der den Abfluß der Brennelementekugeln
behindern könnte, wirksam vermieden wird.
Anzumerken ist, daß die Umlenkbleche 11 und 12 der Übersichtlichkeit halber nur im unteren
Bereich des Behälters 1 dargestellt sind. Die Kegelbleche 10 liegen lose auf radial angeordne
ten Konsolen, die an der Behälterinnenwand befestigt sind. Dies ist in der Fig. 3 der Über
sichtlichkeit halber nicht dargestellt. Das Teilungsmaß t, d. h. der Abstand zwischen den ein
zelnen Kegelblechen 10 in vertikaler Richtung und der Neigungswinkel α der Kegelbleche 10
muß so bemessen sein, daß die zulässige Aufprallgeschwindigkeit von z. B. 6 m/s deutlich
unterschritten wird. Möglich sind z. B. t = 1000 mm und α = 30°, wobei die genauen Werte
jeweils experimentell ermittelt werden sollten. Die Umlenkbleche befinden sich jeweils in der
Nähe der Mitte zwischen den Kegelblechen.
1
Behälter
2
Mittelteil, zylindrisch
3
Behälterdeckel
4
Öffnung zum Befüllen
5
Brennelementekugeln
6
Boden, kegelstumpfförmig
7
Absaugrohr
8
Umlaufschiene, schraubenlinienförmig
9
Umlaufschiene, förderschneckenartig
10
Kegelblech
11
Umlenkblech
12
Umlenkblech
Claims (6)
1. Lagerbehälter für abgebrannte Brennelementekugeln, mit innerhalb des Behälters ange
ordneten Einbauten
dadurch gekennzeichnet, daß
die Einbauten zur Reduzierung der Aufprallgeschwindigkeit der einzufüllenden Bren
nelementekugeln eine zur Horizontalen um einen Winkel β geneigte, schraubenlinien
förmige Umlaufschiene (8) umfassen.
2. Lagerbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufschiene (8) an
der Innenwand des Behälters (1) befestigt ist.
3. Lagerbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der
Umlaufschiene (8) etwa dem Brennelementekugeldurchmesser entspricht.
4. Lagerbehälter für abgebrannte Brennelementekugeln, mit innerhalb des Behälters ange
ordneten Einbauten,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Einbauten zur Reduzierung der Aufprallgeschwindigkeit der einzufüllenden Bren
nelementekugeln eine schraubenlinienförmige Umlaufschiene (8) umfassen, deren Breite
etwa dem Behälterradius entspricht.
5. Lagerbehälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufschiene (9) an
der Außenwand eines im Zentrum des Behälters (1) angeordneten vertikalen Absaug
rohrs (7) befestigt ist.
6. Lagerbehälter für abgebrannte Brennelementekugeln, mit innerhalb des Behälters ange
ordneten Einbauten,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Einbauten zur Reduzierung der Aufprallgeschwindigkeit der einzufüllenden Bren
nelementekugeln mehrere vertikal übereinander angeordnete, zur Mittelachse und zur
Innenwandung des Behälters (1) jeweils mit einem Spalt beabstandete Kegelbleche (10)
und mehrere an der Mittelachse und der Innenwandung des Behälters (1) angeordnete
Umlenkbleche (11, 12) umfassen.
Priority Applications (2)
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DE19929100A DE19929100C2 (de) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | Lagerbehälter für abgebrannte Brennelementekugeln |
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DE19929100A1 DE19929100A1 (de) | 2001-01-04 |
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ZA (1) | ZA200003160B (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104952501A (zh) * | 2015-05-25 | 2015-09-30 | 中国核电工程有限公司 | 一种球形核燃料元件贮存容器 |
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DE3904113A1 (de) * | 1989-02-11 | 1990-08-16 | Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum entleeren eines mit abgebrannten kugelfoermigen brennelementen gefuellten kannenartigen lagerbehaelters |
DE8911183U1 (de) * | 1989-09-19 | 1991-01-24 | INTERATOM GmbH, 5060 Bergisch Gladbach | Vorrichtung zum Entleeren von Kannen für kugelförmige Brennelemente |
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1999
- 1999-06-24 DE DE19929100A patent/DE19929100C2/de not_active Expired - Fee Related
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- 2000-06-23 ZA ZA200003160A patent/ZA200003160B/xx unknown
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