DE2952168A1

DE2952168A1 - Transport- und/oder lagerbehaelter fuer radioaktive stoffe

Info

Publication number: DE2952168A1
Application number: DE19792952168
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Chem. Dr. Karl-Gerhard 6450 Hanau Hackstein; Hans-Günther Dipl.-Ing. 6456 Langenselbold Knackstedt
Original assignee: Transnuklear GmbH
Current assignee: Transnuklear GmbH
Priority date: 1979-12-22
Filing date: 1979-12-22
Publication date: 1981-07-02
Also published as: DE2952168C2

Description

Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe
Gegenstand der Erfindung ist ein Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe, insbesondere für abgebrannte Brennelemente aus Kernreaktoren, im wesentlichen bestehend aus einem auf der inneren Oberfläche mit vertikalen Profilen versehenen Außenbehälter und einem auf der äußeren Oberfläche mit vertikalen Profilen versehenen Innenbehälter mit rundem oder eckigem Querschnitt.
Radioaktive Stoffe, insbesondere abgebrannte Brennelemente aus Kernreaktoren, geben neben Gamma- und Neutronenstrahlung auch nennenswerte Nachwärme ab. Behälter, die zum Transport und/oder zur Lagerung derartiger Stoffe eingesetzt werden, müssen daher die Radioaktivität des eingebrachten Gutes sicher einschließen und die erzeugte Nachwärme sicher nach außen ableiten. Dieses ist in strengen Tests so nachzuweisen, daß auch bei extremen Unfallsituationen die Sicherheit gewährleistet ist.
Es sind Behälter bekannt, bestehend aus einem dickwandigen metallischen Außenbehälter, der die erforderliche mechanische Festigkeit und die Abschirmung der radioaktiven Strahluna sicherstellt, und aus einem inneren Behälter bzw. aus einer inneren Behälterauskleidung, die den inneren Einschluß des radioaktiven Materials unter den Gesichtspunkten Korrosion, Oberflächenrauhigkeit und Diffusion zusätzlich garantiert. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch generell bei der Abfuhr der Nachwärme.
Zur Verbesserung der Wärmeabfuhr sind u.a. wärmeleitende Profile zwischen den Außen- und den Innenbehältern vorgeschlagen worden.
Nachteilig ist jedoch die immer noch nicht voll ausreichende Wärmeableitung bei nur gering abgekühlten bestrahlten Brennelementen. Das Befüllen mit Wasser zum gleichen Zweck ist in der DE-PS 2157 133 beschrieben. Ungünstig dabei ist jedoch, daß der Außenbehälter als Druckbehälter angelegt werden muß.
Im DE-GM 78 19 282 ist ein Innenbehälter bekanntgeworden, der als "verlorene Schalung" an den Außenbehältern angegossen ist.
Nachteilig ist, daß diese verlorene Schalung bei Beschädigung zwar repariert, jedoch nicht ausgetauscht werden kann.
Im DE-GM 77 28 331 ist ferner ein Behälter beschrieben, der innen oder auch außenseitig mit einer metallischen Diffusionssperrschicht versehen ist. Diese Auskleidungen, die die Funktion von Innenbehältern nicht übernehmen können, haben überdies jedoch den entscheidenden Nachteil, daß sie mit dem Grundkörper gut verbunden sind und bei einer Beschädigung, wie sie sehr leicht erfolgen kann, schlecht kontrolliert, schwer repariert sowie nicht entfernt bzw. nicht ausgewechselt werden können.
Außerdem sind Transport- und/oder Lagerbehälter bekanntgeworden, bei denen der Innenbehälter durch entsprechende vertikale Profile auf der inneren Oberfläche des Außenbehälters und der äußeren Oberfläche des Innenbehälters im Außenbehälter fixiert ist.
Es war daher Aufgabe der Erfindung, einen Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe, insbesondere für abgebrannte Brennelemente aus Kernreaktoren, im wesentlichen bestehend aus einem auf der inneren Oberfläche mit vertikalen Profilen versehenen Außenbehälter und einem auf der äußeren Oberfläche mit vertikalen Profilen versehenen Innenbehälter mit rundem oder eckigem Querschnitt, zu finden, der die beschriebenen Nachteile vermeidet, insbesondere den sicheren Einschluß des radioaktiven Materials gewährleistet, die Nachwärme sicher abführt und eine wenig aufwendige Austauschbarkeit des Innenbehälters ermöglicht.
Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch yelöst, daß die Profile des Innenbehälters in Form von Sicken ausgebildet sind und der Innenbehälter wärmeschlüssig und demontabel am Außenbehälter angedrückt ist. Vorteilhafterweise besitzt der Innenbehälter zusätzlich radial umlaufende Sicken und der Außenbehälter auf der inneren Oberfläche zusätzlich radial umlaufende Nuten.
Die Abbildungen 1 bis V zeigen schematisch beispielhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Transport- und/oder Lagerbehälters. Dabei ist in Abb. Ia der Innenbehälter im noch nicht angedrückten Zustand dargestellt, in Abb. Ib und in Abb. II im angedrückten Zustand. Abb. III zeigt ein Innenbehälterdetail, Abb. IV eine weitere Ausführungsform eines Innenbehälters und Abb. V einen Behälterausschnitt mit radial umlaufenden Sicken und Nuten.
Ein mit Kühlrippen (2) versehener Außenbehälter (1) weist einen quadratischen Innenraum (6) zur Aufnahme eines Innenbehälters (4) auf. Die Innenseite des Außenbehälters (1) enthält Längsprofile in Gestalt von Nuten (3). Diese Nuten können je nach Herstellungsart des Außenbehälers fallweise eingeformt oder nachträglich durch Bearbeitung hergestellt sein. Der Innenbehälter (4) besitzt Längssicken (5), die in die Nuten (3) des Außenbehälters passen, und ist aus verformbarem Material hergestellt. Nach Füllen z.B. mit öl wird der Innenbehälter (4) über eine Hydraulikpumpe wärmeschlüssig und demontabel an die Innenwand des Außenbehälters angedrückt, wobei der Spalt (7) verschwindet bzw. minimiert wird. Die Ausbildung der Längssicken (5) ist dabei so gewählt, daß sie als Materialdepot bei der Verformung des Innenbehälters (4) während des Andrückens an den Außenbehälter (1) dienen. Es ist jedoch auch möglich, entsprechend der Materialwahl den Innenbehälter in den Außenbehälter auf bekannte Weise aufzuschrumpfen, beispielsweise durch vorübergehende starke Unterkühlung. Ferner ist ein Andrücken durch Explosionsverformung möglich, wobei die Explosionsverformung so dosiert ist, daß keine unlösbare Plattierungsbindung zwischen Außen- und Innenbehälter erfolgt. Durch das Andrücken des Innenbehälters und durch die in den Längsnuten (3) befindlichen Längssicken (5) wird der Innenbehälter fixiert. Es ist besonders vorteilhaft, den Außenbehälter (1) mit radial umlaufenden Nuten (8) und den Innenbehälter (4) mit radial umlaufenden Sicken (9) auszustatten, insbesondere nahe am jeweils oberen Behälterrand. Die umlaufenden Sicken (9) dienen vorzugsweise dem Auffangen thermischer Spannungen durch elastische Verformung.
Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von korrosionsbeständigem Innenbehältermaterial herausgestellt.
Bei gelegentlich unvermeidlicher Beschädigung während des Füll-und Entleerungsvorgangs kann der angedrückte Innenbehälter (4) bequem demontiert, stückweise entfernt und anschließend ein neuer Innenbehälter eingesetzt und angedrückt werden.
Der Innenbehälter besteht beispielsweise aus ca. 10 mm starkem Bleche. Je nach Materialwahl sind jedoch auch andere Wandstärken möglich. Gegenüber dem Innenmaß des Außenbehälters (1) wird das Außenmaß des Innenbehälters mit einem geringen Untermaß von beispielsweise 3-4 mm gefertigt. Das Untermaß wird auf die beschriebene Weise aufgeweitet. Das Untermaß ist auf alle Fälle so gewählt, daß umlaufende Sicken (9) vor dem Aufweiten in den Behälter (1) passen.
Es liegt im Bereich der vorliegenden Erfindung, daß die Innenbehälter fallweise eckige oder runde Querschnitte bei entsprechender Gestaltung der Außenbehälter aufweisen. Weiterhin kann die Anzahl der Längsnuten (3) und Längssicken (5) auf jeweils eine reduziert sein.
In manchen Fällen hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn sich zwischen Außenbehälter (1) und dem anzudrückenden Innenbehälter (4) weiteres strahlenabschirmendes und/oder wärmeleitendes Material befindet.
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Claims

Patentansprüche 1. Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe, insbesondere für abgebrannte Brennelemente aus Kernreaktoren, im wesentlichen bestehend aus einem auf der inneren Oberfläche mit vertikalen Profilen versehenen Außenbehälter und einem auf der äußeren Oberfläche mit vertikalen Profilen versehenen Innenbehälter mit rundem oder eckigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile des Innenbehälters (4) in Form von Sicken (5) ausgebildet sind und der Innenbehälter (4) wärmeschlüssig und demontabel an den Außenbehälter (1) angedrückt ist.
2. Transport- und/oder Lagerbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (4) zusätzlich radial umlaufende Sicken (9) besitzt.
3. Transport- und/oder Lagerbehälter nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenbehälter (1) auf der inneren Oberfläche zusätzlich radial umlaufende Nuten (8) aufweist.
4. Transport- und/der Lagerbehälter nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (4) aus korrosionsbeständigem Material besteht.
5. Transport- und/oder Lagerbehälter nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Außenbehälter (1) und dem Innenbehälter (4) weiteres strahlenabschirmendes und/oder wärmeleitendes Material befindet.