DE2942092A1

DE2942092A1 - Vorrichtung fuer die aufbewahrung von radioaktiven abfallstoffen, insbesondere von bestrahlten kernreaktorbrennelementen

Info

Publication number: DE2942092A1
Application number: DE19792942092
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. 4030 Ratingen Finkbeiner; Wolfgang von Dipl.-Ing. 4650 Gelsenkirchen Heesen; Ing.(grad.) Peter Quaaßdorff; Wilhelm Dr.-Ing. 4300 Essen Wick
Original assignee: Steag Kernenergie GmbH
Current assignee: Steag Kernenergie GmbH
Priority date: 1979-10-18
Filing date: 1979-10-18
Publication date: 1981-04-30
Also published as: DE2942092C2

Description

Vorrichtung für die Aufbewahrung von radioaktiven
Abfallstoffen, insbes. von bestrahlten Kernreaktorbrennelementen Vorrichtung für die Aufbewahrung von radioaktiven Abfallstoffen, insbes. von bestrahlten Kernreaktorbrennelementen, - mit einem Innenbehälter, einem Graphitmantel und einem metallischen Außenbehälter, wobei der Innenbehälter und der Außenbehälter jeweils durch einen Deckel verschlossen sind.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-OS 24 18 518) besteht der Graphitmantel aus zerkleinertem Graphit, der vom Außenbehälter um den Innenbehälter herum gehalten wird. Dieser Graphitmantel dient als Neutronenabschirmung bei einer längeren Zwischenlagerung der Vorrichtung im Freien. In die Endlagerung z. B. in einer Hartfelsmine gelangt nur der mit den radioaktiven Abfallstoffen, insbes. den bestrahlten Kernreaktorbrennelementen gefüllte metallische Innenbehälter. Dieser besitzt aber keine für geologische Zeiträume ausreichende Korrosionsbeständigkeit. Das gilt insbes.
dann, wenn die Endlagerung in einer Steinsalzformation erfolgen soll, wo Wassereinbrücke und damit das Entstehen einer korrosiven Umgebung nicht ausgeschlossen werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, radioaktive Abfallstoffe und insbes. bestrahlte Kernreaktorbrennelemente unmittelbar einer Endlagerung mit korrosiver Umgebung zu zu führen und dabei auch über geologische Zeiträume eine Kontamination der Biosphäre zu unterbinden.
Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs geschilderten Art dadurch, daß zum Zwecke der Verwendung als Endlagerbehälter in korrosiver Umgebung der Graphitmantel als Korrosionsschutzbehälter ausgebildet und dazu als gas- und flüssig keitsdichter Behälter mit eingesetzter Verschlußvorrichtung ausgeführt ist, daß die Verschlußvorrichtung zwei gas- und flUssigkeitsdichte Graphitdeckel aufweist, die mit konischen Dichtflächen in entsprechenden Aufnahmen des Behälters gehalten sind, und daß der Außenbehälter mit Manipulationshilfsmitteln versehen ist.
Graphit gehört zu den chemisch beständigsten Materialien und kann daher einen durch Korrosion praktisch unzerstörbaren Schutz für den Innenbehälter bilden, wenn der Graphitmantel in der beschriebenen Weise für Luft und Flüssigkeiten undurchlässig gemacht wird.
Hinzukommt, daß Graphit ein guter Wärmeleiter ist, d. h. der Korrosionsschutzmantel die Zerfallswärme aus dem Innenbehälter schnell nach außen ableitet, so daß keine Diffusion radioaktiver Bestandteile von innen nach außen auftreten kann. Außerdem ist geeigneter Graphit handelsüblich und verhältnismäßig billig zu beschaffen.
Für die weitere Ausgestaltung bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten. So ist nach einer bevorzugten Ausführungsform der Innenbehälter im Metall und mit aufgeschweißtem Deckel ausgeführt. Der Innenbehälter kann aber auch aus Graphit bestehen. Im übrigen kann der Innenbehälter mit dem Behälter verbunden sein. Das kann z. B. durch Kleben erreicht werden. Ist der Innenbehälter ebenfalls aus Graphit gefertigt, kann dieser sogar einstückig mit dem Behälter ausgeführt werden. Ohne weiteres kann der Innenbehälter als Wabenkörper ausgebildet sein, in dessen Waben z. B. die Brennelemente bündelweise einsetzbar sind und zwar auch zusammen mit Stäben aus einer neutronenabsorbierenden Substanz (Bor). Vorteilhafter ist es jedoch, wenn der Innenbehälter Zusatzbohrungen aufweist, die mit einer neutronenabsorbierenden Substanz versetzt, d. h. gleichsam imprägniert ist. Zur Verbesserung der Gas- und Flüssigkeitsdichtigkeit empfiehlt es sich, den Behälter und die Graphitdeckel des Korrosionsschutzbehälters mit pyrolytisch aufgebrachtem Kohlenstoff und/oder Siliziumkarbid zu beschichten. Um ein einwandfreies, voneinander unabhängiges Halten der Graphitdeckel in den zugeordneten Aufnahmen des Behälters zu gewährleisten, sollten die beiden Graphitdeckel mit zwar geringem, aber endlichem Abstand übereinander in den Aufnahmen des Behälters gehalten sein. Dieses Halten kann am einfachsten durch ein Verschrauben der Graphitdeckel mit dem Behälter bewerkstelligt werden. Zweckmäßigerweise werden dabei den Graphitdeckeln und dem Behälter Graphitdichtungen zwischengeschaltet.
Die Graphitdeckel können aber genauso gut mit dem Behälter verklebt werden, wobei das verwendete Klebemittel so eingestellt bzw.
nachbehandelt werden sollte, daß es gleiche Korrosionsbeständigkeit wie der Korrosionsschutzbehälter aufweist. Der einen mechanischen Schutz für den Korrosionsschutzbehälter darstellende metallische Außenmantel mit dem Manipulationsmittel sollte nach Möglichkeit noch äußere Kühlrippen aufweisen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert; es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 3 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Vorrichtung.
Die in den Figuren dargestellten Vorrichtungen dienen der Endlagerung von radioaktiven Abfallstoffen, insbes. von bestrahlten Kernreaktorbrennelementen, und zwar in korrosiver Umgebung. In ihrem grundsätzlichen Aufbau besteht jede Vorrichtung aus einem Innenbehälter 1, einem Graphitdeckel und einem metallischen Außenbehälter 2, wobei der Innenbehälter 1 und der Außenbehälter 2 jeweils durch einen Deckel 3 bzw. 4 verschlossen sind. Der Graphitmantel liegt zwischen dem Innenbehälter 1 und dem Außenmantel 2 und ist als Korrosionsschutzbehälter 5, 6, 7 ausgebildet.
Dazu ist er als gas- und flüssigkeitsdichter Behälter 5 mit eingesetzter Verschlußvorrichtung 6, 7 ausgeführt. Die Verschlußvorrichtung 6, 7 ihrerseits weist zwei gas- und flüssigkeitsdichte Graphitdeckel 6 bzw. 7 auf, die mit konischen Dichtflächen 8 in entsprechenden Aufnahmen 9 des Behälters 5 gehalten sind. Insbes.
in Fig. 1 erkennt man, daß der Außenbehälter 2 mit vorkragenden Manipulationshilfsmitteln lo in Form von Augen für Kranhaken versehen ist.
Der Innenbehälter 1 ist in Metall und mit aufgeschweißtem Deckel 3 ausgeführt. Er könnte aber auch aus Graphit bestehen und mit dem Behälter 5 ein Stück bilden, was jedoch nicht dargestellt ist.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 besitzt der Innenbehälter 1 außen und innen Quadergestalt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 besitzt der Innenbehälter 1 außen Kreiszylindergestalt, ist er im übrigen als Wabenkörper mit Zusatzbohrungen 11 ausgebildet, die mit einer neutronenabsorbierenden Substanz gefüllt sind. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die neutronenabsorbierende Substanz gleichmäßig im Graphit des Korrosionsschutzbehälters 5, 6, 7 verteilt, was folglich in den Fig. 1 und 2 nicht erkennbar ist. Letzteres gilt auch für die Maßnahmen, daß der Behälter 5 und die Graphitdeckel 6 und 7 mit pyrolytisch aufgebrachtem Kohlenstoff und/oder Siliziumkarbid beschichtet sind. Wie Fig. 1 zeigt, sind die beiden Graphitdeckel 6 und 7 mit Abstand übereinander in den Aufnahmen 9 des Behälters 5 gehalten und zwar durch Aufschrauben. Die entsprechenden Gewinde 12 im Bereich der konischen Dichtflächen 8 sind in der Fig. 1 angedeutet. Das gleiche gilt für Graphitdichtungen 13, die den Graphitdeckeln 6 und 7 sowie dem Behälter 5 neben den konischen Teilen der Aufnahmen 9 zwischengeschaltet sind. Der metallische Außenbehälter 2 weist neben den Manipulationshilfsmitteln lo noch äußere Kühlrippen auf.
Endzulagernde Brennstäbe werden ggf. in Tragekörben oder Köchern gebündelt in den Innenbehälter 1 eingesetzt, woraufhin der zugeordnete Deckel 3 aufgesetzt und rundum verschweißt wird. Dieser dicht verschlossene, an sich für die Endlagerung nicht hinreichend korrosionsbeständige metallische Innenbehälter 1 wird dann in den Behälter 5 aus Graphit eingesetzt, in den anschließend die Graphit deckel 6 und 7 nacheinander eingeschraubt werden. Hieran anschließehd wird der Korrosionsschutzbehälter 5, 6, 7 in den metallischen Außent behälter 2 eingesetzt und mit dem zugehörigen Deckel 4 verschweißt.
Abschließend wird die Vorrichtung der Endlagerung zugeführt. Leerseite

Claims

Ansprüche: 1. Vorrichtung für die Aufbewahrung von radioaktiven Abfallstoffen insbes. von bestrahlten Kernreaktorbrennelementen, - mit einem Innenbehälter, einem Graphitmantel und einem metallischen Außenbehälter, wobei der Innenbehälter und der Außenbehälter jeweils durch einen Deckel verschlossen sind, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß zum Zwecke der Verwendung als Endlagerbehälter in korrosiver Umgebung der Graphitmantel als Korrosionsschutzbehälter (5-7) ausgebildet und dazu als gas- und flüssigkeitsdichter Behälter (5) mit eingesetzter Verschlußvorrichtung (6, 7) ausgerührt ist, daß die Verschlußvorrichtung (6, 7 zwei gas- und flüssigkeitsdichte Graphitdeckel (6 bzw.7) aufweist, die mit konischen Dichtflächen (8) in entsprechenden Aufnahmen (9) des Behälters (5) gehalten sind, und daß der Außenbehälter (2) mit Manipulationshilfsmitteln (lo) versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (1) in Metall und mit aufgeschweißtem Deckel (3) aus1 geführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (1) aus Graphit besteht.

4. Vorrichtung nach einem der AnsprUche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (1) mit dem Behälter (5) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (1) als Wabenkörper ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (1) Zusatzbohrungen (11) aufweist, die mit einer neutronenabsorbierenden Substanz gefüllt sind.

7 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Graphit des Korrosionsschutzbehälters (5-7) mit einer neutronenabsorbierenden Substanz versetzt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (5) und die Graphitdeckel (6 und 7) des Korrosionsschutzbehälters (5-7) mit pyrolytisch aufgebrachtem jKohlenstoff und/oder Siliziumkarbid beschichtet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Graphitdeckel (6 und 7) mit Abstand Ubereinander in den Aufnahmen (9) des Behälters (5) gehalten sind.

lo. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitdeckel (6 und 7) mit dem Behälter (5) verschraubt sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß den Graphitdeckeln (6 und 7) und dem Behälter (5) Graphitdichtungen (13) zwischengeschaltet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitdeckel (6 und 7) mit dem Behälter (5) verklebt sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenbehälter (2) äußere Kühlrippen (14) aufweist.