DE2929467C2 - Lagergebäude für abgebrannte Kernreaktorbrennelemente - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Lagergebäude nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Lagergebäude ist aus den Seiten 401 bis 403 aus »Atomwirtschaft«, September 1978, bekannt. Die Lagerbüchsen selbst sind dort im Lagergestell vertikal nebeneinander angeordnet, während die Wärmeableiteinrichtungen durch Öffnungen in der Wand des Lagerraums für Zu- und Abluft gebildet sind, die im Lagerraum einen Durchzug von Außenluft wie in einem Kamin bewirken.

Beim bekannten Lagergebäude ist die Höhe des Freiraums über den Lagergestellen im gesamten Lagerraum durch die Länge der einzulagernden Kernreaktorbrennelemente bestimmt, da die Lagerbüchsen mit den abge- brannten Brennelementen vertikal aufgerichtet sein müssen, damit sie mit dem Transportgerät im Lagergestell des Lagerraums angeordnet werden können. Deshalb hat das bekannte Lagergebäude sehr viel umbauten Raum, der nicht zum Lagern von abgebrannten Kernreaktorbrennelementen genutzt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Bauvolumen eines Lagergebäudes der eingangs erwähnten Art optimal für die Lagerung abgebrannter Kernreaktorbrennelemente zu nutzen, wobei auch eine gute und störungsfreie Kühlung der eingelagerten Kernreaktorbrennelemente gewährleistet sein solL

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Ein solches Lagergebäude benötigt nur eine ^inZige Entladezelle mit einer, verglichen mit dem Lagerraum, sehr kleinen Grundfläche, in der die zunächst vertikal angeordneten Lagerbüchsen mit den abgebrannten Kernreaktorbrennelementen nacheinander in die Horizontale geschwenkt werden, in der sie vom Transportgerät übernommen werden. In einem Freiraum des Lagerraums sind die Lagerbüchsen mit den abgebrannten Kernreaktorbrennelementen horizontal angeordnet, und der umbaute Raum des Lagergebäudes kann daher optimal gering gestaltet sein. Die horizontale Lagerung der Lagerbüchsen mit den abgebrannten Kernreaktorbrennelementen im Lagerraum bewirkt ferner einen ständigen Strömungsabriß in der im Lagerraum umgewälzten Luft an den Lagerbüchsen, so daß eine turbulente Strömung und damit auch ein guter Wärmeübergang von den Lagerbüchsen an die Luft gesichert ist. Von einem guten Wärmeübergang von den abgebrannten Kernreaktorbrennelementen in den Lagerbüchsen sorgen die aus gut Wärme leitenden Stoffen oder Gasen bestehenden Füllstoffe in den Lagerbüchsen.

Dieses Lagergebäude kann in vorteilhafter Weise entsprechend den Patentansprüchen 2 bis 5 weitergebildet sein.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines in den F i g. 1 bis 3 dargestellten, Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei F i g. 1 einen Horizontalschnitt durch das Lagergebäude in Höhe des ersten Obergeschosses und die F i g. 2 und 3 Vertikalschniue entlang der Linien H-II und III-III von Fig. 1 zeigen. Der Aufbau des Lagergebäudes ist mit Hilfe der Bewegung eines eingelieferten Brennelementes über ve«chieaene vorbereitende Stationen bis zum eigentlichen Lagerraum beschrieben, in dem eine Trockenlagerung erfolgt.

Das über Schienen oder Straße ankommende einzulagernde Brennelement befindet sich in einem Transportbehälter 1 und wird über die Eingangsschleuse 2 in das Gebäude eingebracht. Mittels einer Krananlage 3 wird der Transportbehälter 1 aufgerichtet und durch eine Schleusenöffnung 4 auf die Bedienungsebene 41 gehoben. Anschließend «vird der Behälter durch eine öffnung 5 dieser Bedienungsebene 41 in einen hängenden Transportwagen 6 eingesetzt Dieser fährt sodann in die Entladeposition 7 unter die Entladezelle 8. Dort wird zunächst der Deckel des Transportbehälters 1 geöffnet — evtl. erst nach zusätzlicher Abkühlung desselben bzw. Druckentlastung des Innenraumes — und der Inhalt in Gestalt eines oder mehrerer Brennelemente 9 mittels nicht dargestellter maschineller Einrichtungen entnommen. Der nunmehr leere Transportbehälter 1 wird dann auf dem gleichen Wege zurücktransportiert und nach evtl. Dekontamination in einer speziellen Dekontaminationseinrichtung 10 nach Verlassen der Eingangsschleuse 2 wieder auf sein Transportmittel verladen.

Da die Brennelemente auf ihrer Außenseite kontaminiert sein können und evtl. auch leichte Schaden aufweisen, werden sie vor ihrer Lagerung in Lagerbüchsen 12 luftdicht verpackt. Diese werden dem Büchsenlager 11 entnommen und in den Stationen 13 in die darunter fahrenden Transporteinrichtungen 14 eingesetzt. Diese

fahren sodann mit den eingesetzten Lagerbüchsen 12 in die Stationen 15 der Entladezelle 8, wo die Brennelemente 9 in die Lagerbüchsen 12 eingesetzt werden. Der Leerraum in den Lagerbüchsen wird dabei mit einem gut wärmeleitenden Granulat wie Grafit, dem auch Absorbermaterial beigegeben sein kann, oder mit einem Gas gefüllt Anschließend werden die Büchsen in dieser Station gasdicht verschlossen und auf ihre Dichtigkeit nach an sich bekannten Methoden geprüft Nach diesem Arbeitsgang werden die Büchsen 12 mit den eingeschlossenen Brennelementen in die Entladezelle 8 gehoben und auf einen Rollgang 16 gelegt mit dessen Hilfe sie in den eigentlichen Lagerraum 17 ausgeschleust werden. Hier übernimmt eine horizontal und vertikal, also in Koordinaten verfahrbare Transporteinrichtung 18 die Lagerbüchsen 12 und legt sie in der jeweiligen Lagerposition der Lagergestelle 19 ab. Diese Lagergestelle sind so aufgebaut daß sie einen nur oben und unten offenen Block bilden, so daß die sich aus den Brennelementen entwickelnde Wärme über die Buchsen der Umluft mitteilt die nun durch den Block der Lagergestelle 19 in den freien Raum nach oben aufsteigt Aus diesem freien Raum 20 strömt die Luft in die Zwischenräume 21 zwischen der Gebäudewand und dem Lagergestell 19 wieder nach unten, wobei sie die aus den Brennelementen aufgenommene Wärme an die in diesen Raum 21 hineinragenden Wärmerohre 22 abführt Diese Wärmerohre durchdringen die Wände des Lagergebäudes und geben die aufgenommene Wärme an die Umluft außerhalb desselben ab. Die im Raum 21 abgekühlte Innenluft strömt anschließend im natürlichen Kreislauf wieder durch die Lagergestelle und führt somit die Nachzerfallswärme der Brennelemente ab, ohne daß dazu zusätzliche Energie aufgewendet werden müßte. Anstelle der Wärmerohre könnten selbstverständlich auch Wärmetauscher mit einem geschlossenen thermischen Flüssigkeitsumwälzsystem bzw. einem Verdampfungs- und Kondensationssystem mit innerhalb und außerhalb der Gebäudewand angeordneten Wärmetauscherflächen vorgesehen sein.

Für den Fall eines teilweisen Ausfalles von Wärmeableiteinrichtungen 22, seien es nun Wärmerohre oder Wärmetauscher, sind zur Aufrechterhaltung der Luftumwälzung über die noch intakten Wärmeleiteinrichiungcii LuiiiOhruiigskanäie 23 und 24 in der Decken- und Bodenregion 25 der Lagerräume 17 vorgesehen, die normalerweise durch Klappen verschlossen sind. Je nach der im Schadensfall benötigten Umwälzrichtung werden diese Klappen dann geöffnet, um die Luftumwälzung im gesamten Lagerraum 17 sicherzustellen. Dies ist möglich, da die Wärmeableiteinrichtungen 22 in redundanter Weise überdimensioniert sind.

Das gesamte Lagergebäude ist dabei derartig stabil aufgebaut, daß es auch größten Belastungen von außerhalb, etwa z. B. einem Flugzeugabsturz, standhalten kann. Ähnlich wie bei Kernkraftwerken ist auch eine doppelte Betonummantelung möglich bzw. eine ganz oder teilweise unterirdische Bauweise. Bei letzterer wäre es dann lediglich notwendig, die wärmeableitenden Einrichtungen in das Innere von Luftabzugskaminen einzubauen, wie sie im Prinzip bereits auch in der DE-OS 28 23 376 vorgeschlagen worden sind.

Abschließend sei erwähnt, daß die langgestreckten Lagerbüchsen den jeweils aufzunehmenden Brennelementen entsprechend dimensioniert sind. So könnten beispielsweise auch kugelförmige Brennelemente, wie sie für gasgekühlte Kernreaktoren Verwendung finden, darin in einer Grafitschüttung untergebracht werden oder auch Glaszylinder, wie sie bei der Konditionierung hochaktiver Abfälle aus der Wiederaufbereitung entstehen. Durch die Art der Verpackung in luftdichten Büchsen ist dabei eine Kontamination des eigentlichen Lagerraumes praktisch ausgeschlossen, die wärmeableitenden Einrichtungen stellen aufgrund ihrer bekannten Konstruktion außerdem einen doppelten Abschluß nach außen dar, so daß auch von dieser Seite eine Kontamination der Umgebung mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann. Wenn es auch selbstverständlich ist so sei trotzdem nochmals darauf hingewiesen, daß die Lagerung der Brennelemente geometnsch so vorgesehen ist daß keine kritische Masse entstehen kann. Dies wird ebenfalls in bekannter Weise zusätzlich noch dadurch sichergestellt daß in ausreichendem Maße neutronenabsorbierende Materialien Verwendung finden, einmal für die Lagergestelle selbst und zum anderen auch für die wärmeableitende Füllung der Brennelementbüchsen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Lagergebäude mit gasdichten, zusätzliche gut wärmeleitende Füllstoffe oder Gase enthaltenden langgestreckten Lagerbüchsen für abgebrannte Kernreaktorbrennelemente, welches gegen Einwirkungen von außen gesichert ist und welches Einrichtungen zur fernbedienten Entnahme der angelieferten Brennelemente aus Transportbehältern und zum Einschließen dieser Brennelemente in die Lagerbüchsen, einen Lagerraum mit einem Lagergestell für die Lagerbüchsen sowie ein in horizontalen und vertikalen Koordinaten verfahrbares Transportgerät zum Anordnen der Lagerbüchsen im Lagerge- stell und in den Außenwänden angebrachte Wärmeableiteinrichtungen aufweist, durch die eine natürliche Luftumwälzung im Lagerraum bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbüchsen (12) »sn Lagergestell (19) in horizontaler La- ge stapelbar sind.

2. Lagergebäude nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeableiteinrichtungen (22) aus Wärmerohren bestehen.

3. Lagergebäude nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmfableiteinrichtungen (22) aus Wärmetauschern mit einem geschlossenen thermischen Flüssigkeitsumwälzsystem bzw. einem Verdampfungs- und Kondensationssystem bestehen.

4. Lagergebäude nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichn::, daß die Wärmeableiteinrichtungen (22) mehrfach redundant vorgesehen sind und außerhalb des Gebäudes durch Naturzug gekühlt werden.

5. Lagergebäude nach einem der Ansprüche 2, bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall eines teilweisen Ausfalles von Wärmeableiteinrichtungen (22) zur Aufrechterhaltung der Luftumwälzung über die noch intakten Wärmeableiteinrichtungen abschließbare Luftführungskanäle (23) und (24) in der Boden- und Deckenregion des Lagerraumes (17) vorgesehen sind.