DE3226986C2 - Verfahren zum Einkapseln von radioaktiven Bauteilen und Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Einkapseln von radioaktiven Bauteilen und Einrichtung zur Durchführung dieses VerfahrensInfo
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Abstract
Ein bis auf eine Beladeöffnung gasdicht verschlossener Behälter wird mit radioaktiven Bauteilen beladen, sodann wird über der Beladeöffnung unter Wasser eine mit Gas gefüllte Haube angeordnet, in deren auf der Unterseite befindliche Öffnung der Behälter mit der Beladeöffnung greift und mit der der Spiegel des diese Beladeöffnung umgebenden Wassers unter der Beladeöffnung verdrängt wird, anschließend wird unter der Haube eine Evakuiervorrichtung gasdicht an die Beladeöffnung des Behälters angekoppelt, mit der der Behälter innen vakuumgetrocknet wird, und nach diesem Vakuumtrocknen wird die Evakuiervorrichtung vor der Beladeöffnung abgekoppelt und diese Beladeöffnung unter der mit Gas gefüllten Haube mit einem Deckel gasdicht verschlossen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einkapseln von radioaktiven Bauteilen, insbesondere von bestrahlten
Kernreaktorbrennstäben, in einem Behälter, der unter Wasser mit den radioaktiven Bauteilen beladen wird,
bei dem ein Behälter verwendet wird, der bis auf eine Beladeöffnung nach dem Beladen des Behälters unter
Wasser eine mit Gas gefüllte Haube angeordnet wird, in deren auf der Unterseite befindliche Öffnung der Behälter
mit der Beladeöffnung greift und mit der der Spiegel des die Beladeöffnung umgebenden Wassers unter die
Beladeöffnung verdrängt wird und bei dem die Beladeöffnung gasdicht verschlossen wird.
Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 29 19 797 bekannt. Die mit Luft gefüllte Haube wird bei diesem
bekannten Verfahren in einem Wasserbecken auf den Behälter lose aufgelegt, so daß die Luft im Ringraum
zwischen der Haube und der Außenseite des Behälters ein Luftpolster bildet, das das Wasser im Behälter vom
Wasser im Wasserbecken sicher trennt und dadurch verhindert, daß radioaktive Partikel aus dem Wasser im
Behälter in das Wasser im Wasserbecken gelangen. Auf diese Weise kann der Behälter mit den radioaktiven
Bauteilen lange Zeit im Wasserbecken unter Wasser abgestellt sein, ohne daß es zu einer Kontaminierung
dieses Wassers kommen kann. Bei Herausnahme des Behälters bleibt die Haube lose auf dem Behälter aufgelegt
und soll so das Austreten von angesammeltem Spaltgas aus dem Behälter verhindern.
Soll der Behälter mit den radioaktiven Bauteilen jedoch z. B. außerhalb des Wasserbeckens abgestellt werden,
so muß in ihm befindliches Wasser ausgeleert und der Behälter innen getrocknet und schließlich zur weiteren
Lagerung der in ihm befindlichen radioaktiven Bauteile gasdicht verschlossen werden.
Für einen außerhalb des Wasserbeckens abgestellten Behälter sind wegen der in ihm befindlichen radioaktiven
Bauteile aber besondere Maßnehmen zum Abschirmen der radioaktiven Strahlung erforderlich, die das
Ausleeren des Wassers, das Trocknen und das gasdichte Verschließen des Behälters erheblich erschweren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche besonderen Abschirmmaßnahmen gegen radioaktive
Strahlung zu vermeiden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
daß anschließend an das Anordnen der Haube unter dieser eine Evakuierungsvorrichtung gasdicht
an die Bcladeöffnung des Behälters angekoppelt wird, mit der der Behälter innen vakuumgetrocknet
wird, und dal] nach diesem Vakuumtrocknen die Evakuierungsvorrichtung von der Beladcöffnung abgekoppelt
und diese Bcladeöffnung unter der mit Gas gefüllten Hiubc mit einem Deckel gasdicht verschlossen wird.
Sämtliche Arbeitsscheue am Behälter werden auf diese Weise ohne Behinderung unter dem im Wasserbecken
befindlichen Wasser durchgeführt, welches die radioaktive Strahlung abschirmt, die von Bauteilen ausgehl,
mit denen der Behälter beladen wird oder beladen
Eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist günstigerweise dadurch gekennzeichnet, daß auf dem
Boden eines Wasserbeckens eine Zylinderhülse mit vertikaler Längsachse als Aufnahmeschacht fü·- einen langgestreckten
Behälter und neben dieser Zylinderhülse eine vertikale Führungsstange für eine Haube angeordnet
sind und daß die Haube auf der Unterseite eine der Zylinderhülse zugewandte öffnung und innen einen
Drehteller mit vertikaler Drehachse aufweist, der auf seiner Unterseite mit einer Vorrichtung zum Evakuieren
und Austrocknen des Behälters und einer weiteren Vorrichtung zum gasdichten Anbringen eines Deckels
an der Beladeöffnung des Behälters versehen ist. Nachdem die mit Gas gefüllte Haube dieser Einrichtung über
der Beladeöffnung des Behälters angeordnet ist, kann dieser ohne weiteres Manipulieren unter der Haube sowohl
vakuumgetrocknet als auch anschließend gasdicht verschlossen werden.
Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert
F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Wasserbekken mit einer Einrichtung zur Durchführung des zu beschreibenden
Verfahrens mit einer Seitenansicht der Haube und der als Aufnahmeschacht dienenden Zylinderhülse.
F i g. 2 zeigt eine teilweise längsgeschnittene Vorderansicht von Haube und als Aufnahmeschacht dienender
Zylinderhülse nach Fig. 1.
F i g. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Haube nach Fig. 2.
F i g. 4 zeigt eine weitere teilweise längsgeschnittene Vorderansicht der Haube nach F i g. 2.
F i g. 5 zeigt eine zum Teil längsgeschnittene Vorderansicht einer Vorrichtung in der Haube nach F i g. 4.
Fig.6 zeigt eine zum Teil längsgeschnittene Seitenansicht
einer weiteren Vorrichtung in der Haube nach Fig. 2.
Die Einrichtung weist nach F i g. 1 in einem mit Wasser gefüllten Wasserbecken 2 ein Gittertragwerk auf,
von dem zwei vertikale Rohre 3 und 4 erkennbar sind. Mit ihren Oberenden reichen diese vertikalen Rohre 3
und 4 bis zu einer über dem Becken angebrachten Arbeitsbühne 5. Das Gittertragwerk mit den beiden vertikalen
Rohren 3 und 4 weist eine Bodenplatte 6 auf, die mit Standfüßen 7 auf dem Boden des Wasserbeckens 2
steht.
Das vertikale Rohr 4 des Gitlertragwerkes dient als
Führungsstange für die Haube 8, die ein diesem vertikalen Rohr 4 zugeordnetes Führungsteil 9 aufweist Oben
an der Haube 8 ist eine vertikale, zur Arbeitsbühne 5 geführte Zugstange 10 angebracht, mit der die Haube 8
mit Hilfe eines nicht dargestellten Kranes abgesenkt oder bis zur Arbeitsbühne 5 gehoben werden kann. Insbesondere
die untere Endstellung der Haube 8 ist durch einen Anschlagkörper 11 am vertikalen Rohr 4 gegeben.
Auf der Bodenplatte 6 ist neben dem Rohr 4 eine Zylinderhülse 12 mit vertikaler Längsachse 12a derart
angeordnet, daß sie mit ihrem Oberende in die öffnung Sa auf der Unterseite der Haube 8 greifen kann. Diese
Zylinderhülse 12 hat eine Doppelwand, deren Hohlraum zur Verringerung der Wärmeleitfähigkeit der Zylinderhülse
12 mit Gas, vorzugsweise nit Luft, gefüllt ist. Innerhalb dieser Zylinderhülse 12 ist am Boden ein Stiitzring
13 mit vertikaler Längsachse angeordnet, der seitlich Durchtrittsöffniingen 14 für Wasser aufweist. Auf
diesem Stützring 13 steht mit vertikaler Längsachse eine Adapterhülse 15 auf. in der sich ein mit bestrahlten
Kernreaktorbrennstäben oder Kernreaktorbrennelementen beladener langgestreckter Behälter 16 ebenfalls
mit vertikaler Längsachse befindet. Am vertikal oberen Ende der Zylinderhülse 12 befindet sich ein Kragen 51.
der ir.it nicht dargestellten Verbindungsteilen mit dem
Gittertragwerk, zu dem die beiden vertikalen Rohre 3 und 4 gehören, in Verbindung steht. Dieser Kragen 51
dient zur radialen Führung der Adapterhülse 15. Innerhalb
des Stützringes 13 sind am Boden elektrische Heizkörper 41 und ein Temperaturfühler 42 angeordnet.
Innerhalb der Haube 8. die eine an der Unterseite befindliche öffnung 8a aufweist, ist ein Druckluftzuführungsrohr
40 mit einem Niveauschalter angebracht, durch das Druckluft in die Haube 8 eingespeist werden
kann. Bei bis zum Anschlag 11 abgesenkter Haube 8 bewirkt die eingespeiste Druckluft unter Einwirkung
des Niveauschalters, daß sich der Wasserspiegel unterhalb des oberen Endes der Zylinderhülse 12 und damit
auch der Adapterhülse 15 und der Beladeöffnung am oberen Ende des sonst gasdicht verschlossenen langgestreckten
Behälters 16 befindet. Anstelle von Druckluft kann auch Kohlendioxid oder ein Inertgas, vorzugsweise
ein Edelgas, als Füllgas in die Haube 8 eingespeist werden.
Innerhalb der Haube 8 befindet sich ferner ein Drehteller 17 mit einer durch die Oberwand der Haube 8
geführten hohlen, gasdichten Nabe 18, die in einem an der Oberwand der Haube 8 angebrachten gas- und wasserdichten
Lager 19 mit vertikaler Drehachse drehbar gelagert ist.
Der Drehteller 17 kann mit Hilfe eines Schraubers 20
über ein Zahnradgetriebe und über die Nabe 18 um die Längsachse der Nabe 18 verdreht werden. Ferner ist
innerhalb der Haube 8 eine Klinke 21 zum Festklinken des Drehtellers 8 vorgesehen.
Auf der Unterseite des Drehtellers 17 ist sowohl eine in F i g. 2 und F i g. 6 dargestellte Vorrichtung zum gasdichten
Anbringen eines Deckels an der Beladeöffnung des Behälters 16 als auch mit Winkelabstand bezüglich
der Drehachse der Nabe 18 eine in Fig. 4 und Fig. 5
dargestellte weitere Vorrichtung zum Evakuieren und Austrocknen des Behälters 16 angebracht.
Wie insbesondere F i g. 5 zeigt, weist die Vorrichtung zum Evakuieren und Austrocknen des Behälters 16 einen
Kopf 22 auf, dem zwei vertikale Führungsstangen 23 zugeordnet sind, die an der Unterseite des Drehtellers
17 befestigt sind. An der Unterseite dieses Drehtellers 17 befindet sich ferner ein Hydraulikzylinder 24,
dessen Kolben 24,-f mit dem Kopf 22 gekoppelt ist. Am Kopf 22 sind ein Absaug- bzw. Unterdruckstutzen 25
und ein Druckluftzufuhrstutzen 27 vorgesehen. Außerdem sind an diesem Kopf 22 ein Druckaufnehmer 28
und ein Temperaturaufnehmer 23 für Dampfdruck und Dampftemperatur im Behälter 16 angebracht. Schließlich
sind noch am Kopf 22 Dichtungsringe 52 angebracht, die während des Evakuierens und Austrocknens
des Behälters 16 den auf die Beladeöffnung des Behälters 16 aufgesetzten Kopf 22 abdichten,
bo Wie insbesondere F i g. 6 zeigt, ist die Vorrichtung zum gasdichten Anbringen des Deckels 30 an der Beladeöffnung des Behälters 16 ebenfalls höhenverstellbar an einer auf der Unterseite des Drehtellers 17 angebrachten vertikalen Führungsstange 31 angeordnet. Zur t>5 Höhenverstellung ist noch ein Hydraulikzylinder 32 am Kopf 33 dieser Vorrichtung vorgesehen, dessen Kolben mit der Unterseite des Drehtellers t7 verbunden ist. Der Kopf 33 weist einen weiteren Druckzylinder 34 zum
bo Wie insbesondere F i g. 6 zeigt, ist die Vorrichtung zum gasdichten Anbringen des Deckels 30 an der Beladeöffnung des Behälters 16 ebenfalls höhenverstellbar an einer auf der Unterseite des Drehtellers 17 angebrachten vertikalen Führungsstange 31 angeordnet. Zur t>5 Höhenverstellung ist noch ein Hydraulikzylinder 32 am Kopf 33 dieser Vorrichtung vorgesehen, dessen Kolben mit der Unterseite des Drehtellers t7 verbunden ist. Der Kopf 33 weist einen weiteren Druckzylinder 34 zum
Betätigen des Greifers 35 für das am Deckel 30 des Behälters 16 angebrachte T-Stück 30a auf. Ferner ist am
Kopf 33 noch ein Schweißbrenner 36 mit zugeordneter Höhenverstellvorrichtung 37 und zugeordneter Vorrichtung
38 zum Vorschubantrieb um eine Vertikalachse zum Verschweißen des Deckels 30 mit dem Behälter
16 angebracht.
Nach dem Beladen des Behälters 16 beispielsweise mit bestrahlten Kernreaktorbrennstäben wird dieser
Behälter 16 zusammen mit der Adapterhülse 15 mit einem nicht dargestellten Kran unter Wasser in die Zylinderhülse
12 eingebracht. Sodann wird über der Zylinderhülse 12 die Haube 8 ebenfalls unter Wasser angeordnet,
die mit Luft gefüllt ist, so daß der Wasserspiegel in der Haube 8 bzw. in deren öffnung 8a auf der Unter-Seite
unter den Rand der in diese öffnung Sa greifenden Zylinderhülse 12 verdrängt wird.
Anschließend wird zum Austrocknen des Innenraumes
des Behälters 16 der Drehteller 17 so verdreht, daß entsprechend F i g. 4 der Kopf 22 der Vorrichtung zum
Evakuieren und Austrocknen auf die Beladeöffnung des Behälters 16 abgesenkt werden kann. Mit Hilfe der elektrischen
Heizkörper 41 wird das Wasser innerhalb der Adapterhülse 15 erwärmt. Dadurch wird auch der Behälter
16 und das in ihm befindliche Wasser gegenüber dem übrigen Beckenwasser erwärmt. Durch Anlegen
von Unterdruck an den Stutzen 25 wird der Sättigungszustand des Wassers im Behälter 16 unter den Zustand
des diesen Behälter 16 umgebenden Wassers abgesenkt. Das auftretende Temperaturgefälle zwischen dem den jo
Behälter 16 umgebenden Wasser und dem Wasser im Behälter 16 führt zum Wärmetransport in dem Behälter
16. Das Wasser in dem Behälter 16 verdampft. Der entstehende Dampf wird über den Stutzen 25 abgeführt
und kann in einer außen an der Haube 8 angebrachten, vom Wasser im Wasserbecken 2 gekühlten Kondensationskammer
44 wieder kondensiert werden.
Nachdem der gesamte Wasserinhalt des Behälters 16 verdampft ist steigt die Temperatur im Behälter 16 auf
die Temperatur des den Behälter 16 umgebenden Wassers an. Sie weicht damit sehr deutlich von der dem
Innendruck im Behälter 16 entsprechenden Sättigungstemperatur für Wasserdampf ab. Dies kann mit Hilfe
des Druckaufnehmers 28 und des Temperaturaufnehmers 23 sowie mit Hilfe des Temperaturfühlers 42 festgestellt
werden. Über den Druckluftzufuhrstutzen 27 und den Absaugstutzen 25 wird der Behälter 16 mehrfach
be- und entlüftet, um allen Restdampf aus dem Behälter 16 zu verdrängen.
Nach dem Abheben des Kopfes 22 der Vorrichtung zum Evakuieren und Austrocknen von der Beladeöffnung
des Behälters 16 wird der Drehteller 17 um die Drehachse der Hohlnabe 18 verdreht, bis der Kopf 33
der Vorrichtung zum gasdichten Anbringen des Deckels 30 am Behälter 16 abgesenkt, dieser Deckel 30 mit Hilfe
dieser Vorrichtung in die Beladeöffnung des Behälters 16 eingesetzt und mit diesem Behälter 16 gasdicht verschweißt
werden kann.
Hierauf wird die Haube 8 am Rohr 4 mit der Zugstange 10 hochgezogen und zur Seite geschwenkt, so daß bo
der mit dem Deckel 30 verschlossene Behälter 16 mit Hilfe des nicht dargesiellten Kranes unier Wasser aus
der Zylinderhülse 12 entnommen und zu einer Lagcrstelle transportiert werden kann.
65
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Verfahren zum Einkapseln von radioaktiven Bauteilen, insbesondere von bestrahlten Kernreaktorbrennstäben,
in einem Behälter, der unter Wasser mit den radioaktiven Bauteilen beladen wird, bei
dem ein Behälter verwendet wird, der bis auf eine Beladeöffnung gasdicht verschlossen ist, bei dem
über der Beladeöffnung nach dem Beladen des Behälters unter Wasser eine mit Gas gefüllte Haube
angeordnet wird, in deren auf der Unterseite befindliche Öffnung der Behälter mit der Beladeöffnung
greift und mit der der Spiegel des die Beladeöffnung umgebenden Wassers unter die Beladeöffnung verdrängt
wird und bei dem die Beladeöffnung gasdicht verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß anschließend an das Anordnen der Haube (8) unter dieser eine Evakuierungsvorrichtung gasdicht
an die Beladeöffnung des Behälters (16) angekoppelt wird, mit der der Behälter (16) innen vakuumgetrocknet
wird, und daß nach diesem Vakuumtrocknen die Evakuierungsvorrichtung von der Beladeöffnung
abgekoppelt und die Beladeöffnung unter der mit Gas gefüllten Haube (8) mit einem Dekkel
(30) gasdicht verschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Behälter (16) außen umgebende
Wasser während des Vakuumtrocknens beheizt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (16) nach dem Vakuumtrocknen
mit einem Füllgas gefüllt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllgas Luft und/oder Kohlendi- js
oxid verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß als Füllgas ein Inertgas verwendet
wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas ein Edelgas verwendet
wird.
7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß auf dem Boden eines Wasserbeckens (2) eine Zylinderhülse (12) mit vertikaler Längsachse
(\2a) als Aufnahmeschacht für einen langgestreckten Behälter (16) und neben dieser Zylinderhülse (12)
eine vertikale Führungsstange (4) für eine Haube (8) angeordnet sind und daC die Haube (8) auf der Unterseite
eine der Zylinderhülse (12) zugewandte Öffnung (Sa) und innen einen Drehteller (17) mit vertikaler
Drehachse aufweist, der auf seiner Unterseite mit einer Vorrichtung zum Evakuieren und Austrocknen
des Behälters und einer weiteren Vorrichtung zum gasdichten Anbringen eines Deckels (30)
an der Beladeöffnung des Behälters (16) versehen ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderhülse (12) eine Doppelwand
hat, deren Hohlraum mit Gas gefüllt ist. mi
9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zylinderhülse (12) eine Adapterhülse
(15) für den Behälter (16) enthalten ist, die mit vertikaler Längsachse auf einem Stützring (13) steht,
der sich ebenfalls mit vertikaler Längsachse in der tn
Zylinderhülse (12) befindet, der seitlich cine Durchtrittsöffnung (14) für Wasser aufweist und in dem ein
Heizkörper (41) zum Beheizen von Wasser angeord-
net ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Vorrichtung zur Überwachung des Evakuierens und des Austrocknens des Behälters
(16) ein Druck- (18) und ein Temperaturaufnehmer (19) zugeordnet sind.
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