DE2359114A1

DE2359114A1 - Transporteinrichtung fuer radioaktives material

Info

Publication number: DE2359114A1
Application number: DE2359114A
Authority: DE
Inventors: Max Dipl Ing Heller; Erich Kaetscher; Robert Weber
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1973-11-27
Filing date: 1973-11-27
Publication date: 1975-05-28

Description

23591U

KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, den 26. NOV. 1973

Werner-von-Siemens-Str.

VPA 73/9472 Sm/Hgr

Transporteinrichtung für radioaktives Material

Die Erfindung betrifft eine Transporteinrichtung für radioaktives Material, die aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist. Solche zusammengesetzten Transporteinrichtungen sind zum Beispiel in der britischen Patentschrift 973 448 angegeben und umfassen ein hermetisch verschließbares inneres Bleigefäß, das in einem Hartholzkasten eingeschlossen ist. Dieser wiederum ist· mit Abstand von einer äußeren Stahlhülse umschlossen, deren n_Uerschnitt in Anpassung an die Form des Hartholzkastens etwa quadratisch ist. Der nutzbare Transportraum hat jedoch nur einen Durchmesser von etwa 3 cm bei . einer Länge von 10 cm. Er ist also nur für den Transport von Proben gedacht.

Ganz andere Abmessungen sind dagegen für den Transport von Brennelementen von Kernreaktoren erforderlich, die bekanntlich Längen von mehreren Metern und Querschnittsabmessungen von 20 cm und mehr aufweisen. Für solche Abmessungen des radioaktiven Materials soll als Aufgabe, die sich die Erfinder gestellt haben, ein für den Transport von unbestrahlten Uran-Brennelementen geeigneter Transportbehälter, der den Vorschriften gemäß als sogenannter Α-Behälter ausgebildet ist, mit geringem Aufwand verbessert werden, damit er auch für den Transport von unbestrahlten Plutonium-Elementen geeignet ist. Hierfür sind die wesentlich strengeren Vorschriften der Typ-B-Klassifikation zu erfüllen.

Die Erfindung besteht darin, daß ein mechanisch fester Transportbehälter füp^Brennelemente von Kernreaktoren in einem doppelwandigen Schutzbehälter eingeschlossen ist, dessen Wände aus Blech bestehen und dessen Zwischenraum mit einem Material zur Wärmeisolierung gefüllt ist. Mit einem solchen

509822/0530 - 2 -

• - 2 - VPA 73/9472

doppelwandigen Schutzbehälter gelingt es, den mechanisch festen Transportbehälter, der den Anforderungen der Typ-AKlassifikation entspricht, zu einem Transportbehälter des B-Typs zu ertüchtigen. Deshalb wird kein eigener Behälter dafür benötigt. Vielmehr wird der große Kapitalaufwand verringert, der für den Transport von Brennelementen erforderlich ist. Außerdem wird durch die vergrößerte Ersetzbarkeit der Behälter die Auslastung.verbessert.

Vorzugsweise wird ein zylindrischer Transportbehälter von einem geradflächigen Schutzbehälter umschlossen. Ein solcher geradflächiger Schutzbehälter läßt sich relativ leicht aus dünnen Blechwänden herstellen, wobei das Material zur Wärmeisolierung leicht in den Zwischenraum eingebracht werden kann. Als Material zur Wärmeisolierung kommen die aus der Isoliertechnik bekannten feuerunempfindlichen Werkstoffe wie Steinwolle, Asbest usw. in Frage. Das Blech soll jedoch möglichst zäh sein, damit es sich in einem Temperaturbereich von etwa +7O⁰C bis -4O⁰C plastisch verformen kann, bevor Risse auftreten, die die Dichtigkeit und Festigkeit des Schutzbehält.ers beeinträchtigen*

Der Zwischenraum zwischen Transport- und Schutzbehälter enthält zweckmäßig Versteifungen. Bei der vorstehend erwähnten Ausführung mit einem zylindrischen Transportbehälter und einem geradflächigen Schutzbehälter können diese Versteifungen besonders für den Fall, daß der Schutzbehälter einen quadratischen Querschnitt hat, die Zwickel in den Ecken des Schutzbehälters ausfüllen. Auf diese Weise läßt sich eine gleichmäßige hohe Festigkeit erreichen.

Wie gefunden wurde, kann der Schutzbehälter an seinen Enden vier vertikale Träger aufweisen, die die Oberseite des Schutzbehälters geringfügig überragen. Mit solchen Trägern können Transporteinrichtungen nach der Erfindung gestapelt werden, ohne daß die Blechwände des Schutzbehälters selbst Kräfte aufzunehmen haben. Ferner kann man längs der Kanten

S09822/053Q

- 3 - VPA 73/9472

mindestens an der Unterseite des Schutzbehälters horizontale Träger vorsehen, die mit den vertikalen Trägern verbunden sind. Solche Träger ergeben die zum.Aufstellen gut geeigneten Füße, die ohne direkte Beanspruchung der dünnwandigen Bleche das Gewicht der Transporteinrichtung und der Brennelemente aufnehmen können. An solchen Trägern können auch Transportmittel angreifen, zum Beispiel die Seile von Hebezeugen oder die Tragarme von Gabelstaplern.

Die Oberseite des Schutzbehälters sollte lösbar als Deckel ausgebildet sein, um ein leichtes Be- oder Entladen zu ermöglichen. Im Interesse einer großen Festigkeit ist es aber auch denkbar, daß man nur die im Verhältnis wesentlich kleinere Stirnseite als lösbaren Deckel vorsieht.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei ist in der Zeichnung in einer Seitenansicht (Fig. l) und einem Querschnitt (Fig. 2) eine Transporteinrichtung nach der Erfindung dargestellt, von der in Fig. 3 eine Einzelheit in größerem Maßstab gezeichnet ist.

Wie Fig. 1 und 2 zeigen, umfaßt die Transporteinrichtung einen inneren zylindrischen, mechanisch festen Transportbehälter 1 für Brennelemente, der mit Füßen 2 und 3 abstellbar ist. Der Transportbehälter 1 besteht aus einem Unterteil 4 und einem Deckel 5. Die Teilfuge 6 zwischen beiden kann bei Bedarf gasdicht verschließbar ausgeführt werden. Im Transportbehälter 1 sind ein öder zwei Brennelemente untergebracht. Vorzugsweise handelt es sich um Brennelemente für Leichtwasserreaktoren, die angereichertes Uran als Brennstoff enthalten. Der Transportbehälter 1, der einen Durchmesser von zum Beispiel 1000 mm und eine Länge^ von 4000 bis 4500mm aufweist, muß aus diesem Grunde der A-Klassifikation entsprechen, die zum Beispiel in den Regulations for the Safe Transport of Radioactive Materials der IAEA festgelegt ist. Im Rahmen dieser Vorschriften ist er für sich verwendbar.

S09822/0530 - 4 -

- 4 - VPA 73/9472

Der Transportbehälter ist von einem doppelwand!gen Schutzbehälter 10 eingeschlossen, der geradflächige Wände und einen quadratischen Querschnitt aufweist. Der Schutzbehälter 10 ist aus dünnwandigen Blechtafeln 11, 12 hergestellt, die in einem Abstand von 60 mm parallel zueinander liegen. Der Abstand kann durch dünne U-Profile 14 gewahrt sein, die zwischen die Tafeln 11, 12 gelegt, geklebt oder geschweißt sind. Die Bleche 11 und 12 sind aus möglichst kaltzähem, duktilem Stahl hergestellt, um große Verformungen zu ermöglichen, bevor ein Brechen oder Reißen eintritt. Geeignet ist zum Beispiel St 37-2 nach DIN 1541. Außerdem sollen möglichst dünnwandige Blech- und Profilquerschnitte vorgesehen werden. Durch die Verformbarkeit soll im vorgeschriebenen Temperaturbereich von -40⁰C bis +70⁰C ein Sprödbruch der Bauteile vermieden werden.

Der Zwischenraum 13 enthält zwischen den Wänden 11, 12 eine hochtemperaturfeste Isolierung. Das Isoliermaterial im Zwischenraum 13 ist beispielsweise dicht gestopfte Steinwolle. Es kommen auch Asbestfasern oder andere Isoliermittel in Frage, die Temperaturen von -40⁰C bis zu ca. 80O⁰C aushalten, wobei die hohen Temperaturen im Hinblick auf die Feuerfestigkeit eine besondere Rolle spielen.

Wie man sieht, ist längs der Unterkanten des Schutzbehälters 10 auf beiden Längsseiten je ein U-Eisen 15 und 16 angebracht, das eine mechanisch feste Aufstellmöglichkeit ergibt. Die horizontalen U-Eisen 15, 16 können durch quer dazu verlaufende, über den Boden des Schutzbehälters 10 verteilte U-Eisen 19 von gleichem Profil verbunden sein. An den U-Eisen 15, 16 sind über die Länge des Schutzbehälters 10 verteilt, und zwar in der Nähe der Enden, vier vertikale Träger 17 und 18 angebracht, die, wie die Fig, I und 2 zeigen, etwa um ihre Breite über die Oberseite 20 des Schutzbehälters 10 hinausragen. Oberhalb der Oberseite 20 des Schutzbehälters sind Transportösen 21 und 22 in den Trägern 17 und angebracht.

S09822/Ö530

- 5 - VPA 73/9472

Die Träger 17 und 18 sind jeweils nur etwa einen Meter von den Stirnwänden 23 und 24 entfernt. Sie ergeben zusammen mit den U-Eisen 15 und 16 eine Stapelmöglichkeit für die Transporteinrichtung, bei der der Schutzbehälter 10 mit seinen dünnwandigen Blechtafeln 11, 12 nicht belastet wird.

Die Oberseite 20 des Schutzbehälters ist als lösbarer Deckel 30 ausgebildet. Zu diesem Zweck sind in Buchsen 25, die in das Blech der Wände 11, 12 eingesetzt sind, Schrauben 26 eingeschraubt, die in Hülsen 27 des Deckels 30 eingesetzt sind. Der Deckel kann mithin nach dem Lösen der Schrauben 26 in voller Größe abgehoben werden. Durch ein Winkeleisen 31, das sich über die ganze Oberseite 20 des Schutzbehälters 10 erstreckt, ist der Deckel 30 mechanisch festgelegt und geführt. Ein dachähnlicher Vorsprung 32 deckt den Spalt zwischen dem Winkeleisen 31 und dem Deckel 30 ab.

Wie schon erwähnt, sind die Blechwände 11 und 12 des ■Schutzbehälters 10 in Abständen durch die U-Profile 14 als Stützen miteinander verbunden. Die Stützen 14 können über die gesamte Querschnittsfläche der Wände 11, 12 gehen, so daß man quasi eine Schottung des Zwischenraumes 13 erhält.. Sie können aber auch gelocht sein, um die Wärmeleitfähigkeit zu verringern.

Im Inneren des Schutzbehälters 10 sind die vertikalen und die horizontalen Wände durch Versteifungen 35 und 36 verbunden, die eine Art Knotenbleche bilden. Weitere Versteifungen 37 können im Inneren des Schutzbehälters den Stirnwänden zugeordnet sein, wie Fig. 1 näher erkennen läßt. Auch der Deckel 20 kann mit Versteifungen 38 versehen sein. Zusammengenommen sind die Versteifungen der Kontur des Transportbehälters 1 angepaßt, der damit im Schutzbehälter 10 gut festgelegt ist.

Die aus dem Transportbehälter 1 und dem Schutzbehälter 10

S09822/0S30 " ⁶ "

- 6 - VPA 73/9472

zusammengesetzte Transporteinrichtung kann nach der Klassifikation B zum Transport von unbestrahlten Plutonium-Brennelementen für Kernreaktoren verwendet werden. Der dafür zusätzliche zum Transportbehälter 1 notwendige Schutzbehälter 10 ist einfach aufgebaut. Er steht der selbständigen Verwendung des Transportbehälters 1 nicht entgegen.

7 Patentansprüche
3 Figuren

509822/0S30 " ⁷ "

Claims

- 7 - VPA 73/9472

Pat entansprüche

l'.j Transporteinrichtung für radioaktives Material, die aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein mechanisch fester Transportbehälter (1) für Brennelemente von Kernreaktoren in einem doppelwandigen Schutzbehälter (10) eingeschlossen ist, dessen Wände (11, 12) aus Blech bestehen und dessen Zwischenraum (13) mit einem Material zur Wärmeisolierung gefüllt ist.
2. Transporteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer Transportbehälter (l) von einem geradflächigen Schutzbehälter (10) umschlossen ist.
3. Transporteinrichtung nach Anspruch 2„ dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen Transport- und Schutzbehälter Versteifungen (35 bis 38) enhält.
4. Transporteinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen quadratischen Querschnitt des Schutzbehälters (10). '
5. Transporteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzbehälter (10) an seinen vier Enden vertikale Träger (17, 18) aufweist, die die Oberseite .(20) des Schutzbehälters (10) geringfügig überragen.
6. Transporteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß längs der Kanten mindestens an der Unterseite des Schutzbehälters (10) horizontale Träger (15,16) vorgesehen sind, mit denen die vertikalen Träger (17,18) verbunden sind.
7. Transporteinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite des Schutzbehälters (10) lösbar als Deckel (30) ausgebildet ist.

■ 509822/0530