DE3028424C2 - Stoßdämpfer - Google Patents

Description

a) zwischen Innenteil (3) und Außenteil (2) ein steifes Jrjienrohr (4) aus Metall angeordnet ist, das eine Wandstärke von 10 bis 30 mm besitzt, wobei das Innenrohr (4) das Behälterende (6) teilweise umschließt und der das Behälterende (6) nicht umschließende Teil des Innenrohrs (4) die Querdehnung des Dämpfungsmaterials bei axialem Stoß weitgehend behindert und die entstehenden Zugkräfte ate Kammerwände (9,10) des Außenteils (2) bei schräger Stoßrichtung aufnimmt.

b) das Innenrohr (4) mit der Innenabdeckung (7) so verbunden ist. daß bei einer Stoßbelastung in axialer oder schräger Stoßrichtung eine Relativverschiebung zwisck.-n Innenrohr (4) und Innenabdeckung (7·> ermöglicht wird,

c) die radialen Kammerwände (9) des Außcnteils (2) mit dem Außenmantel (11) und zumindest teilweise mit dem Innenrohr (4) verbunden sind, wobei eine radiale Kammerwand (10) etwa in Höhe der Innenabdeckung (7) am Innenrohr (4) befestigt ist. und

d) das Außenteil (2) am Behälter (21) seitlich mittels Klemmschrauben (17) befestigt ist, die in Längsnuten (18) auf der Behälteroberfläche eingreifen.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenteil (3) die Kammern zum Außenmantel (U) hin mit einem weichen Dämpfungsmaterial (15) und zur Innenabdeckung (7) hin mit einem härteren Dämpfungsmaterial (16) gefülk sind und daß im Außenteil (2) an der vorderen Stirnseite ein weiches Dämpfungsmateria! (15) und in den übrigen Kammern ein härteres Dämpfungsmaterial (15) eingebracht ist.

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die durch Blechwände (19) getrennten Kammern des Innenteils (3) unterschiedliche Höhe aufweisen.

4. Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Kammerwände (9, 10,19) aus Blech unterschiedlicher Dicke bestehen.

Gegensiand der Erfindung ist ein Stoßdämpfer für Behälter zum Transport und/oder zur Lagerung von radioaktivem Material, insbesondere von bestrahlten Brennelementen aus Kernreaktoren, bestehend aus einem zylinderförmigen, mit einer auf der Stirnseite des Behälters sich abstützenden Innenabdeckung und einem Außenmantel versehenen Innenteil und einem den Innenteil zumindest teilweise umgebenden, am Behälter befestigten und mit einem Außenmantel versehenen ringförmigen Außenteil, wobei Innenteil und Außenteil aus jeweils mehreren, mit Dämpfungsmaterial gefüllten, durch Wände getrennten, radial und axial angeordneten Kammern bestehen.

to Ein derartiger Stoßdämpfer ist aus der US-PS 38 86 368 bekannt.

Transport- und/oder Lagerbehälter müssen die Radioaktivität des eingebrachten Guts sicher einschließen, auch nach einer Unfallbeanspruchung, beispielsweise nach einem Behälterabsturz. Dementsprechend werden die Behälter ausgelegt und an den Behälterstirnseiten zumindest während der Handhabungs- und Transportphase zusätzlich mit Stoßdämpfern ausgestattet Bei einem Absturz bzw. Aufprall sollen die Stoßdämpfer möglichst viel Verformungsenergie aufnehmen, wobei eine schonende Stoßdämpfercharakteristik angestrebt wird, damit die Belastung für den Behälter und sein radioaktives Inventar gering bleibt.

Die bekannten Stoßdämpfer für Transportbehälter (DE-AS 26 50 417, DE-AS 28 30 305) haben meist einen ■ mehrschichtigen Avfbau normal zur Behälterachse. Die Schichten sind oft durch senkrecht stehende Bleche getrennt und haben zum Teil unterschiedliche Verformungscharakteristika. Es gibt aber auch Stoßdämpfer

jo mit mehrschichtigem Aufbau in radialer Richtung. Der Nachteil bekannter Stoßdämpfer besteht darin, daß sie nur für eine bestimmte Stoßrichtung optimal ausgelegt sind, d. h„ sie wirken je nach Aufprallrichtung unterschiedlich hart.

Ähnliche Stoßdämpfer sind auch in der US-PS 41 16 337 enthalten, die einen teleskopartigen Aufbau besitzen. Diese bekannten Stoßdämpfer weisen für unterschiedliche Fallrichtungen des Behälters stark abweichende Dämpfungscharakteristiken auf und sind daher nicht optimal. Bei einem Aufprall auf die Stoßdämpferkante wird weniger Dämpfungsmaterial aktiviert als bei einem axialen Aufprall.

Es war daher Aufgabe der Erfindung, einen Stoßdämpfer für Behälter zum Transport und/oder zur Lagerung von radioaktivem Material gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, der eine möglichst gleichmäßige, schonende Dämpfungscharakteristik für unterschiedliche Aufprallrichtungen aufweist und zudem einfach zu montieren ist.

Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß durch die Maßnahmen des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Stoßdämpfers ergeben sich durch die Maßnahmen der Unteransprüche.

Anhand der schematischen Abbildungen 1 bis IV wird eine beispielhafte Ausführungsform des Stoßdämpfers näher erläutert.

Auf das Behälterende (6) eines Transportbehälters (21) für bestrahlte Brennelemente, versehen mit Kühlrippen (20) und Trägzapfen (22), ist ein hutförmiger Stoßdämpfer (1) gesetzt. Der Stoßdämpfer (1) besteht aus einem Ringteil (2) und einem Innenteil (3). Zwischen dem Ringteil (2) und dem Innenteil (3) ist ein steifes Innenrohr (4) angeordnet, welches teilweise das Behalte terende (6) umschließt. Die Wanddicke des Innenrohres (4) beträgt — in Abhängigkeit von der Behältcrauslcgung — 10 bis 30 mm. Das Material des Innenrohres besteht aus Metall, beispielsweise aus Edelstahl. An das

steife Innenrohr (4) schließt sich ein schwächeres Distanzrohr (5) an, welches durch eine stirnseitige Abdekkung (12) eines Außenmantels (11) des Stoßdämpfers (I) abgedeckt ist. Die stimseitige Abdeckung (12) des Außenmantels (11) besteht aus Blech von z. B. 12 mm Stärke, während der übrige Außenmantel (11) beispielsweise nur eine Dicke von 5 bis 10 mm aufweist. Am Innenrohr (4) ist eine kräftige Innenabdeckung (7) mit einer Dicke von vorzugsweise ebenfalls tO bis 30 mm befestigt, und an der Innenabdeckung (7) zudem noch ein Zentrierring (8). Die Befestigung zwischen dem Innenrohr (4) und der Innenabdeckung (7) bzw. dem Zentrierring (8) ist so beschaffen, daß bei einer Stoßbelastung in axialer Richtung eine Relativverschiebung zwischen dem Innenrohr und der Innenabdeckung bzw. dem Zentrierring erfolgt Dadurch ist die außerhalb des Innenrohres (4) als Ringteil (2) ausgebildete Stoßdämpferzone praktisch nicht an der Dämpfung beteiligt In dem bei axialem Stoß wirksamen Innenteil (3) des Stoßdämpfers (1) baut sich während des Stoßvorganges ein dreidimensionaler Spannungszustand im Dämpfungsmaierial auf, das sich in den aus Blechwänden (19) gebildeten Kammern befindet. Durch das steife Innenrohr (4) wird jedoch die Querdehnung weitgehend behindert, wodurch das plastische Verformungsvermögen des Dämpfungsmaterials (15) des Innenteils (3) voll ausgenutzt ist und eine gute Stoßdämpfung bei axialem Stoß gewährleistet ist Das Dämpfungsmaterial in den Kammern besteht stirnseitig zum Außenmantel (11) hin aus einer dickeren Schicht mit weichem Dämpfungsmaterial (15), z. B. BaI-sa-Holz, der sich zur Innenabdeckung (7) hin härteres Dämpfungsmaterial (16), z. B. Hartholz, anschließt. Zusätzlich übernimmt das Dämpfungsmaterial auch eine gewisse Wärmeisolationsfunktion bei Behälterunfällen mit Bränden. Die Kammern können nach dem Honigwabenprinzip aufgebaut sein, z. B. mit Blechwänden (19) aus Leichtmetall. Besonders vorteilhaft ist es — je nach Auslegungsfall des Stoßdämpfers — die Blechwände (19) mit unterschiedlichen Blechdicken, gegebenenfalls auch rr^;t unterschiedlichem Material, auszustatten.

Eine weitere Optimierung der Dämpfung bei axialem Stoß kann im Bedarfsfall durch eine Auflagefläche (13) am Behälter (21), die in einem Knautschzonenabstand vom Behälterende (6) am Behälter (21) angeordnet ist, erreicht werden, indem nach einer Verformung des Innenteils (3) auch das Ringteil (2) di-rch Verformung an der Auflagerfläche (13) aktiviert wird. Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die Auflagerfläche (13) für das steife Innenrohr (4) und den Ringteil (2) durch die Stirnseite der Kühlrippen (2C) gebildet wird.

In manchen Fällen ist es besonders günstig, wenn das Innenteil (3) aus Kammein unterschiedlicher Höhe besteht. Dabei kann die umhüllende Kontur der unterschiedlich hoch stehenden Kammern z. B. auch einen parabolförmigen Querschnitt aufweisen.

Bei schräger Stoßrichtung, beispielsweise auf die Kante (14), wird überwiegend zunächst der Ringteil (2) belastet. Dabei wird ein dreiachsiger Spannungszustand durch senkrecht zur Behälterachse angeordnete, radiale Kammerwände (9, 10), die sich in verschiedenen Querschnittshorizonten befinden, und z. B. aus Ringblechen bestehen, erreicht. Die Kammerwände (9) sind mit dem Außenmantel (11) und zumindest teilweise mit dem Innenrohr (4) verbunden, wobei sich eine radiale Kammerwand (10) etwa in Höhe der Innenabdeckung (7) befindet und ebenfalls am Innenrohr (4) und am Außenmantel (11) befestigt is¹.. Dadurch wird die Querdehnung begrenzt, und ein Aufplatzen des Außenmantels (11) wird weitgehend vermieden. Durch die behinderte Querdehnung im deformierten Ringlei! (2) entstehen Zugkräfte in den ringförmigen Kammerwänden (9, W), die vom Innenrohr (4) aufgenommen werden. Nach ei-

■; ner gewissen Deformation der Aufprailkante (14) ist also wieder eine Kraft aufgebaut, die zu einer Relativverschiebung zwischen dem Innenrohr (4) und der Innenabdeckung (7) bzw. dem Zentrierring (8) führt, d. h. auch der Innenteil (3) ist wiederum an der Stoßdämpfung beteiligt, und im Bedarfsfall wird auch die Auflagerfläche (13) wirksam.

Die Kammerwände (9,10) im Ringteil (2) bilden Kammern, welche mit härterem Därnpfungsmaterial (16) gefüllt sind. Lediglich direkt hinter der vorderen Stirnseite des Ringteils (2) ist eine Schicht aus weicherem Dämpfungsmaterial (15) enthalten. Besonders vorteilhaft ist. Kammerwände (9, 10, 19) unterschiedlicher Dicke, je nach Äuslegungsziel, zu verwenden. Zweckmäßigerweise enthalten die Kammern des Ringteils (2) und des Innenteils (3) Versteifungen (23).

Die Fixierung des hutförmigen SL-.-iidämpfers (1) am Transportbehälter (21) übernimmt in radialer Richtung das steife Innenrohr (4) mit der Zentriereinrichtung (8). In axialer Richtung ist der Stoßdämpfer (1) am Transportbehälter seitlich mittels Klemmschrauben (17) befestigt, v. obei die Klemmschrauben (17) in Längsnuten (18), die sich auf der Behälteroberfläche befinden, eingreifen. Dadurch wird die Relativbewegung zwischen dem Innenrohr (4) und der Innenabdeckung (7) bzw. der Zentriereinrichtung (8) in einer Aufprallsituation nicht behindert. Damit wird auch zusätzlich die Montage des Stoßdämpfers (1) an das Behälterende (6) gegenüber der herkömmlichen Befestigungsmethode, den Stoßdämpfer stirnseitig in den Behälter einzuschrauben, vorteilhaft vereinfacht.

Der gesamte Stoßdämpfer ist als gasdichte Konstruktion aufgebaut und enthält im Außenmantel (11) Schmelzöffnungssicherungen, die in einer Unfallsituation mil Schadensfeuer wirksam werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Stoßdämpfer für Behälter zum Transport und/ oder zur Lagerung von radioaktivem Material, bestehend aus einem zylinderförmigen, mit einer auf der Stirnseite des Behälters sich abstützenden Innenabdeckung und einem Außenniantel versehenen Iimenteil und einem den Innenteil zumindest teilweise umgebenden, am Behälter befestigten und mit einem Außenmantel versehenen ringförmigen Außenteil, wobei lnnenteü und Außenteil aus jeweils mehreren, mit Dämpfungsmaterial gefüllten, durch Wände getrennten, radial und axial angeordneten Kammern bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß