DE2732546C2

DE2732546C2 - Vorrichtung zum Auflösen von Kernbrennstoffen

Info

Publication number: DE2732546C2
Application number: DE2732546A
Authority: DE
Inventors: Karl-Ludwig Dipl.-Chem. Dr. 7521 Neuthard Huppert; Horst Dipl.-Chem. Dr. 6457 Maintal Vietzke
Original assignee: Nukem GmbH
Current assignee: Nukem GmbH
Priority date: 1977-07-19
Filing date: 1977-07-19
Publication date: 1982-11-04
Also published as: BR7803108A; DE2732546A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit kritikalitätssicherer Tiefe zum Auflösen von Kernbrennstoffen, vorzugsweise zum Auflösen von zerkleinerten, abgebrannten Brennelementen, die sich in Siebkörben befinden und im Kreislauf mit heißer Salpetersäure gelöst werden, wobei die Brennstoffhüllrohrabschnitte in den Siebkörben ungelöst zurückbleiben. Unter Tiefe versteht man hierbei den Abstand zwischen den zwei größten gegenüberliegenden Behälterwandungen.

Es ist bekannt, bei der Kernbrennstoffverarbeitung Rachtanks oder Zylinder in sicherer Geometrie zu verwenden. Besonders bei der Wiederaufarbeitung von abgebrannten Brennelementen, wo man nur fernbedient in heißen Zellen arbeiten kann, benutzt man Löseanlagen mit thermischem Zwangsumlauf des Lösungsmittels, um Pumpen und Ventile zu vermeiden. Deshalb so bestehen die meisten Auflösevorrichtungen für Kernbrennstoffe in den heutigen Wiederaufarbeitungsanlagen aus einem Flachlagertank mit sicherer Tiefe und einem Rundzylinder mit sicherem Durchmesser, in dem sich ein Siebkorb mit den zerkleinerten Brennstäben befindet und wo die eigentliche Auflösung der Kernbrennstoffe erfolgt Dieser Rundzylinder befindet sich aus Sicherheitsgründen in mindestens 60 cm Abstand vom eigentlichen Flachtank. Durch Beheizung der Außenwand des Rundzylinders und der heftigen Reaktion der Salpetersäure mit dem UO2-Brennstoff wird eine starke Aufwärtsströmung erzeugt Über ein Überlaufrohr gelangt die hochgeführte Lösung oben in den Flachlagertank, der Nachschub an frischer Säure fließt über ein Verbindungsrohr am Boden vom Flachlagertank zum Rundzylinder mit Siebkorb. Begrenzt durch die enge Zylindergeometrie lassen sich mit diesem System aber nur Chargengrößen von maximal 500 kg Brennstoff pro Auflösung erreichen, da die Zylinder nicht beliebig hoch gebaut werden können.

Die gleichen Nachteile weist auch eine Auflöseetnrichtung für Kernbrennstoffe auf (DE-AS 12 96 281), bei der der zylindrische Auflösungsbehälter über Leitungen mit zinem Sammeltank verbunden ist

Für große Wiederaufarbeitungsanlagen, wie sie zur Zeit geplant werden, werden mindestens doppelt so große Chargengrößen angestrebt Für solche Großanlagen gibt es bisher noch keine brauchbaren und kritikalitätssichcren Auflösevorrichtungen für die aus abgebrannten Brennelementen stammenden Kernbrennstoffe.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Auflösen von Kernbrennstoffen mit sicherer Geometrie für Chargengrößen von 1—2 t zu schaffen, die allen Erfordernissen einer sicher und zuverlässig zu betreibenden Wiederaufarbeitungsanlage gerecht wird. Weiterhin sollte die Vorrichtung möglichst kompakt sein, um eine Heißzellenbreite von 5 m wegen der Fernbedienung möglichst nicht zu überschreiten.

Diese Aufgabe wurde mit einer Vorrichtung gelöst, die aus einem stehendem Rachlagertank und einem Auflöseteil besteht, der die Siebkörbe zur Aufnahme der zerkleinerten Brennelemente enthält, wobei erfindungsgemäß als Auflöseteil ein oder zwei Auflösetanks mit geringerer Tiefe als der Lagertank an den seitlichen Schmalseiten des Lagertanks befestigt sind, wobei dieser mit einem gegen den oder die Auflösetanks geneigten Boden versehen ist und mit dem oder den Auflösetanks über eine untere öffnung und obere öffnung verbunden ist.

Der große Lagertank hat z. B. bei einem Anreicherungsgrad von max. 4% U-235 für Uranylnitratlösungen eine Tiefe (Abstand zwischen den beiden großen Behälterwandungen) von 210 mm. Für die sehr viel dichteren, festen Brennstababschnitte (Pelletdichte 10 g/cm³) ist dagegen nur eine Tiefe von höchstens 130 mm erlaubt Bei sicherer Tiefe darf man aber die Rachtanks unmittelbar aneinander setzen, wenn man dafür sorgt, daß kein festes UO₂ in den nur für Lösungen zugelassenen Lagertank kommen kann. Deshalb benötigt der Lagertank ein starkes Bodengefälle zu den seitlichen Lösetanks, die wiederum nach unten verlängert werden müssen, um evtL herabrieselndes UCVPulver aufzunehmen. Vorteilhafterweise ist daher in diesem unteren Teil der beiden Lösetanks neben dem Hauptzulauf an konzentrierter Salpetersäure ganz am Boden ein kleiner HNOj-Bypass vorgesehen, durch den die Ansammlung eines UC^-Feststoffsumpfes mit Sicherheit vermieden und ein ungehinderter Austrag der Lösung gewährleistet wird.

Während die Tiefe des Lagertanks in üblicher Weise durch Abstandsbolzen (Ankerbolzen) garantiert werden kann, müssen die seitlichen Lösetanks innen völlig glatt sein, damit die Siebkörbe mit den nicht ausgelösten Brennstabhülsen anschließend herausgezogen und entleert werden können. Hier wird die Tiefe und Stabilität der Seitenwände vorteilhafterweise durch aufgeschweißte U-Träger-Bandagen gewährleistet, die im Abstand von 30—50 cm ein äußeres Stützskelett bilden. Zwischen diesen U-Trägern sind Heiztaschen mit freiliegenden Schweißnähten aufgesetzt, die miteinander über den Träger mit Rohrbogen verbunden sind. Durch Heizen dieser Taschen mit Heizdampf wird das Prinzip der Zwangsumwälzung ebenfalls erfüllt.

In der Abbildung wird eine beispielhafte Ausfüh-

rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch näher dargestellt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus hinein Flachlagertank (1) und zwei an den seitlichen Schmalseiten dieses Lagertanks (1) angebrachten Auflösetanks (2), die am oberen und unteren Ende mit diesem über öffnungen (3, 4) verbunden sind. Diese Auflösetanks (2) enthalten die entsprechend geformten Siebkörbe (5), in denen sich die zerkleinerten Brennelemente befinden. Der Boden (6) des Lagertanks (1) ist

gegen die Auflösetanks (2) geneigt, so daß eventuell herabrieselndes Kernbrennstoffpulver durch die untere öffnung (4) in die Auflösetanks (2) zurückfällt und durch im Bypass am Anschlußstutzen (7) zugeführte Salpetersäure aufgelöst wird, so daß die Kernbrennstofflösung ungehindert über den Austrag (8) abgeführt werden kann. Die Tiefe und Stabilität der Auflösetanks (2) wird durch Frofilbandagen (9) gewährleistet, zwischen denen sich durch Rohrbögen (10) verbundene Heiztaschen (11) befinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Auflösen von Kernbrennstoffen, vorzugsweise zum Auflösen von zerkleinerten, abgebrannten Brennelementen, bestehend aus einem stehenden Flachlagertank und einem Auflöseteil mit herausziehbaren, die zerkleinerten Brennelemente bzw. den aufzulösenden Kernbrennstoff enthaltenden Siebkörben, dadurch gekennzeichnet, daß als Auflöseteil ein oder zwei Auflösetanks (2) mit geringerer Tiefe als der Lagertank (1) an den seitlichen Schmalseiten des Lagertanks (1) befestigt sind, wobei dieser mit einem gegen den oder die Auflösetanks (2) geneigten Boden (6) versehen ist und mit dem oder den is Auflösetanks (2) über eine untere öffnung (4) und obere Offnungen (3) verbunden ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflösetanks (2) auf der Innenseite glatt sind und die Stabilität der Seitenwände durch aufgeschweißte Profilbandagen (9) gewährleistet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Profilbandagen (9) mit Rohrbögen (10) untereinander verbündene Heiztaschen (11) befinden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich am Austrag (8) der Auflösetanks (2) ein Zuführungsanschluß (7) für Salpetersäure befindet.