DE3507503A1 - Container zum transport radioaktiver stoffe - Google Patents

Description

COKTADER ZUM TRAKSPORT"RADIOAKTIYER ST0JP3

Die Erfindung betrifft einen Container zua Transport radioaktiver Stoffe, der ait eines Gehäuse ausgebildet ist, das mit einea von allen Seiten geschlossenen, einer äußeren und einer inneren Platte bestehendes Gehäuse versehen ist, wobei die Platten voneinander räumlich abgetrennt angeordnet sind. Der erfindungsgenaue Container ist insbesondere bein Transport von Abfallprodukten der Atoaindustrie, ier ausgebrannten Brennstoffelemente und anderen ähnlichen Stoffe unter Berücksichtigung der hohen Sicherheitsanforderungen verwendbar.

Bei Nutzung radioaktiver Stoffe in technologischen Prozessen und zur Abholung von Reststrahlern oder entstandener radioaktiver Abfälle ist der Sinsatz von Containern zur Transport durchführung erforderlioh. Diese Container besitzen in Ab-

A 3206-1641/NB

hängigkeit von de*a Zustand, der Nuklidzusafimensetzung, der Menge und den weiteren Kenngrößen der Stoffe und Strahlung sehr vielfältige Bauforaen.

Zusätzlich unterliegen diese Container bei erforderlicher Einstufung in erhöhte Sicherheitskategorien hohen Anforderungen zur Gewährleistung der Sicherheit, die u.a. durch Tests nachzuweisen sind.

Die ^roße Verschiedenheit der Bedingungen führte zu vielfältigen Bauformen, ohne dass eine eindeutige Gruppenbildung möglich ist. Häufig wird die massive Bauweise angewendet, wo-, bei z.B. zur Verbesserung des '.YärmeüberganBS, des Korrosionsschutzes, der Strahlenabschirmung und zua Erzielen anderer Wirkungen zusätzliche Schichten aus unterschiedlichen Werkstoffen an der Innen- bzw. Aussenseite der Massiven Containerwand an- f geordnet sein können . *

Beispielsweise wird in der G3-PS 1 311 069 ein Transportbehälter beschrieben, dessen massive ".'.'and aus einem TTerkstoff hoher Dichte für die Abschirmung der Gammastrahlen und einer dünnen Schicht aus einea wasserstoffhaltigen Werkstoff für die Heutronenabschiraung besteht.

Die DB-OS 30 12 256 zeigt einen Transportbehälter ait einer massiven Strahlenabgchirawand, die sowohl innen als auch außen alt Schichten aus neutronenabsorbierenden sowie korrosionsbeständigen Werkstoffen uahüllt ist.

Die GB-PS 1 220 027, US-P3 3 731 102 und die DS-OS 28 17 193 stellen jeweils Transportbehälter für radioak*¹·"· Tea Material dar, bei denen die massive Strahlenabachiraschicht aus technologischen Gründen vor einem inneren und ei-

nea äußeren Mantel eines anderen Werkstoffes eingeschlossen wird, wobei keine Verbindung zwischen den einzelnen Schichten besteht.

In der DE-OS 3 04 758 wird ein Transportbehälter offenbart, diessen Wand aus mehreren ..lassiven Schichten unterschiedlicher 7/erkstoffe gebildet wird, wobei die '.ierkstoffe der Schichten von außen nach innen in der elektrochemischen Spannungsreihe immer edler werden. 3ei diesem 3ehälter besteht jeweils keine Verbindung zwischen den einzelnen Schichten.

Meist ergibt sich die massive Bauart bereits durch die notwendige Strahlenabschirmung für starke Strahler. Diese Container besitzen dann meist eine gute Durchstoßfestigkeit, haben aber schleahte Dämpfun^seibenschaften beim Unfall und sind teilweise empfindlich ge^en die Wirkung von ?euer.

Andere Bedingungen ergeben sich bei Containern für radioaktive Rückstände mit großem Volumen und mittlerem Strahlenpegel. Diese Container könnten aus Abschirmun^sgründen leichter gebaut, d.h. die Wände dünner dimensioniert .verden. Die geringen 7/anddicken solcher Container sind aber in hohem Maße durch ounktförmige 3elastung, wie mit der Fallprüfung auf einen Dorn festgelegt, durchstoßgefährdet, so daß die Möglichkeit der Reduzierung nicht auszunutzen ist und die massive Bauweise dennoch angewendet werden muß.

Die Herstellung von Transportbehältern massiver Bauweise ist mit einem hohen Einsatz wertvoller Materialien verbunden und erfordert aufwendige Fertigungsverfahren und -ausrüatungen.

Der Erfindung wurde der Zweck gestellt, einen Container

BAD ORIGINAL

zum Transport radioaktiver Stoffe zu schaffen, der neben einer materialsparenden und fertigungstechnisch einfachen Bauweise hohe Sicherheitsnoroati.te erfüllt.

Der Erfindung grundliegende Erkenntnis besteht darin, daß bei der Verwendung von Kunstharzen eine Bauweise ermöglicht wird, worin die Werkstoffe verbunden werden und daait wesentlich bei allen Ausführun&sforraen die Sicherheitsparameter verbessert werden können.

Die Aufgabe besteht daher in der Erarbeitung eines Containers, der hohe Durchstoßfestigkeit, ein gutes Energieadsorptionsverhalten, Beständigkeit gegen Feuerwirkung und eine ausreichende Strahlenabschirmung in sich vereint.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wurde ein zum Transport radioaktiver Stoffe vorgesehener Container erarbeitet, der ein , von allen Seiten geschlossenes, aus einem inneren 31ech und einem davon mit Abstand abgetrennten äußeren 31ech ausgebildetes Gehäuse aufweist, wobei erfindungSoeoiäß zwischen den äußeren und inneren Blechen eine als eine Mischung eines Kunstharzes und eines harten körnigen Füllstoffes bestehende und in plastischen Zustand eingegossene !Mittelschicht vorgesehen ist« Das verwendete Kunstharz ist zum Beispiel ein Kunststoff auf der 3asis von Phenolformaldehyd, Vinylchlorid oder Bpoxyd, und vorteilhaft wird sein Anteil in Höhe von 10 bis 30 Vol.56 ausgewählt, wobei der Restteil aus deji Füllstoff besteht, den zua Beispiel Quarzsand mit Körni&keit von 0,1 bis 0,4 ma bildet, wobei aa häufigsten die Fraktion 0,3 mn auftritt. Die Zusammensetzung der Mittelschicht /die Art und Menge sowohl des Kunstharzes als auch des Füllstoffes/ wird von

BADORIGiNAL

dea Verwendungszwecken des Containers abhängig ausgewählt. In plastischem Zustand wird der Stoff über entsprechend ausgebildete Öffnungen in den Raum zwischen den äußeren und inneren Blechen eingeführt und ausgehärtet. Nach Aushärtung sollen die Öffnungen geschlossen werden.

Ba iat zweckmäßig auf die die Mittelschicht grenzenden Oberflächen sowohl des äußeren als auch dea inneren 31echa einen Kunstharzfilm aufzutragen, dessen Grundstoff mit dem in der Mittelschicht verwendeten Kunstharz identisch oder kompatibel ist. Dadurch kann eine bessere Haftung zwischen der Mittelschicht und den Blechen gewährleistet werden und bei dünneren Blechen ergibt sich der Vorteil, daß ihre Permeabilität gegenüber verschiedenen Stoffen vermindert wird.

Es kann auch eine vorteilhafte Ausbildung sein, Elemente zur Sicherung des Abstandes der Bleche vorzusehen. Das ist insbesondere erwünscht bei den Blechen waagrechter Anordnung, wobei zuerst die Mischung der Mittelschicht auf das untere 31eche aufgegessen wird, die danach mit dem oberen 31ech bedeckt wird.

Es ist auch vorteilhaft, plattenartige senkrechte Elemente bei den senkrechten Teilen des Gehäuaea zu verwenden, wodurch darin Teile von kleineren Volumina entstehen und die Einführung der plastischen Masse der Mittelschicht, sowie die Verteilung deren erleichtert werden.

Die wesentlichen Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß durch die kombination von verschiedenen Kunstharzen und harten Füllstoffen,/wie z.B. Quarz, Borcarbid oder Metallkugeln/ eine große Variationabreite zur Verfügung atehen, wodurch sehr

BAD ORiGfNAL

τerachiedene strahlungsphyaikaliache, mechanische und fertigungatechnologische Anforderungen berücksichtigt und in Übereinstimmung gebracht werden können. Die Vorteile der Konstruktion bestehen weiterhin darin, daß durch die synthetisch entwickelte, innen an die Bleche anklebbare oder angeklebte Schicht eine Hülle hoher Festigkeit entsteht, die wesentlich bessere Eigenschaften aufweist, als eine äquivalente Stahlschicht gleicher Kasse. Des weiteren ist von Vorteil, daß der erfindungsgemäße Container gegenüber massiven Körpern bei höchsten Belastungen, -wie mit der 9 m-Pallprüfung festgelegt, deformationsfähi^er sind und die damit die Dichtheit und Unversehrtheit der Ladung besser schützen, ohne daß aufwendige Stoßabsorber zusätzlich erforderlich sind. Der Herateilungsaufwand der Container kann gegenüber anderen Bauarten erheblich gesenkt werden. Insgesamt werden in günstiger ',Yeise Ökonomische und sicherheit stechniache Vorteile kombiniert.

Die Erfindung wird weitera anhand von beispielsweise dargestellten Ausführungen näher dargestellt, wobei Bezug auf die beiliegende Zeichnung genommen wird. In der Zeichnung zeigt die einzige

Figur den Querschnitt des erfindungagemäßen Containers mit einem vergrößerten Ausschnitt seines landaufbaus.

Der erfindungsgemäße Container /Fig./ ist mit einen aus aller Seite geschlossenen Gehäuse ausgebildet, das aus einen Mantel 1, einen Deckel 2 und Boden 11 besteht, worin . der Deckel 2 und der Boden 11 durch Schrauben mit dem Mantel 1 verbunden sind· Die erwähnten Teile des Gehäuses sind aus einen inneren Blech 5 und einem äußeren 31ech 6 aufgebaut, die ei-

nen inneren Freiraum bestimmen, da in einoi Abstand voneinander angeordnet sind. Der Mantel 1 besitzt einen Bodenflansch 3 und einen oberen Plansch 4. Der Preiraum zwischen dem inneren Blech 5 und dem äußeren Blech 6 wird durch eine Mittelschicht 7 ausgefüllt, die aus einem Kunstharz-Füllstoff-Gemisch besteht und in plastischem Zustand eingegossen wird. Die Zusammensetzung dee Gemisches variiert in Abhängigkeit von dem Verwendungszweck des erfindungsgemäßen Containers.

Der Deckel 2 besteht aus zwei 31echscheiben 8, einem Ring der Mittelschicht 7, die zwischen den 31echscheiben 8 eingeschlossen ist. Eine der Blechscheiben 8 als unteres Blech daa innere Blech 5 und die andere als oberes Blech das äußere Blech 6 bildet. Der Boden 11 ist ähnlicherweise gestaltet.

Die Mittelschicht 7 wird unmittelbar oder durch einen . Kunstharzfila IO mit den inneren und äußeren 31echen 5,6 dauerhaft verklebt. Der Kunstharzfilm wird vorteilhaft aus demselben Kunstharz auf bekannte ""eise, z.3. durch Anstreichen oder Anspritzen aufgetragen, welches ia Kunstharz-Füllstoff-Gemisch benutzt wurde.

Die Auswahl der Schichtdicke und Stoffkomponenten des Kunstharz-Füllstoff-Seaisches für die Mittelschicht 7 wird durch Rechnungen aus den gegebenen Daten der Stoffe sowie den erforderlichen Parametern des Gehäuses des Containers bestimmt und praktisch durch Versuche an Modellen überprüft. Das Gemisch für die Mittelschicht 7 des Containers wird in den ermittelten Rezepturen auf bekannte Weise zusammengestellt, vermischt und in plastischem Zustand in die vorgegebenen Freiräume des Mantels 1, des Deckels 2 und des Bodens eingebracht. Ia Falle des

Mantels 1 kann das Einbringen auch durch senkrechte Platten erleichtert werden. Beim Deckel 2 und Boden 11 wird der plastische Stoff der Mittelschicht 7 auf das untere Blech aufgegossen und danach kann das obere Blech angeordnet werden. Zur Vermeidung des Ausdrückens der plastischen Mischung können Abstandsplatten verwendet werden. Die senkrechten Platten sowie die Abstandsplatten spielen unwesentliche Rolle in der Gewährleistung der mechanischen Festigkeit des Containers, müssen sie nicht unbedingt fähig sein, größere als das Gewicht des Blechs Belastungen zu tragen.

Die Mittelschicht 7 wird unmittelbar oder über den Kunstharzfilm 10 mit den Innenwänden verklebt und härtet sie mit einer von der Temperatur, and Zusammensetzung abhängigen Geschwindigkeit aus. Nötigenfalls kann die Aushärtung durch Wärmebehandlung /Erhöhung der Temperatur beschleunigt werden. Zum Einbringen des Stoffes der Mittelschicht 7 können Füllöffnungen vorgesehen werden, die nach Aushärtung mit einem zusätzlichen Ring oder Deckspachtel verblendet werden.

Die Auswahl des Kunstharzes und des harten körnigen Füllstoffes hängt immer von der bevorstehenden Aufgabe ab. Unter Verwendung einer Mittelschicht 7 zielgerichtet bestimmter Rezeptur und Dichte eowie durch innere und äußere Bleche 5_f 6 notwendiger Dichte sind mehrere Anforderungen, die an den Container gestellt werden, gleichzeitig erfüllbar. 3a ergibt sich als insbesondere vorteilhaft, daß relativ dünne Stahlbleche verarbeitet werden können, wobei die zusätzlichen Festigkeiten, die zur Verhinderung von Durchstoßverletzungen der inneren Wand benötigt werden, mit der Mittelschicht 7 aus Kunstharz-Füll-

stoff-Gemisch erzielbar sind, die deshalb besonders vorteilhaft ist, weil sie nicht nur eingefüllt, sondern zusätzlich alt den Innenflächen der sie umgebenden Wände verklebt ist. Auch Teilverletzungen des äußeren Stahlmantels bedeuten kein besonderes Problem, weil es wegen der Verklebung und Aushärtung des Gemisches nicht zun Verlust der Mittelschicht 7 über die Verletzungen kommen kann. Durch die Wahl verschiedener Kunstharze und Füllstoffen /Kiesarten/ ist es möglich, bewußt spezielle Strahlenarten /z,3. Neutronen/ vorzugsweise zu absorbieren und eine Dämmung bei Feuereinwirkung zu erreichen.

Hervorzuheben ist auch das verbesserte Bnergieabsorptionsverhalten z.B. bei der 9m-Fallprüfung, das zu einer Verringerung der Stoßkräfte und demzufolge zur stärkeren Schonung der Containerladung führt.

Der Fertigungsablauf wird positiv beeinflußt, weil das Einfüllen des plastischen Gemisches auch in komplizierten Formen erfolgen kann. Es ist auch vorteilhaft, daß der Llaterialaufwand für Stahl gesenkt wird. Das bedingt eine Verringerung der Hasse und davon beeinflußt auch der Transportkosten.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE

1. Container zua Transport radioaktiver Stoffe, der ein von allen Seiten geschlossenes, aus einem inneren Blech und einem davon mit Abstand abgetrennten äußeren Blech ausgebildetes Gehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den inneren 31ech /5/ und dem äußeren Blech /6/ ein als eine Mischung eines Kunstharzes und eines harten körnigen Füllstoffes bestehende und in plastischem Zustand eingegossene Mittelschicht /7/ torgesehen ist.

2. Container nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den die Mittelschicht /7/ abgrenzenden Oberflächen des inneren Blechs /5/ und des äußeren 31echs /6/ ein Kunstharzfila /10/ aufgetragen ist.

3. Container nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunstharzfila /10/ aus einem mit dea in der Mittelschicht /7/ verwendeten identisch oder kompatibilen Kunstharz ausgebildet ist. *

4. Container nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem inneren 31ech /5/ und dem äußeren 31ech /6/ Abstandsplatten vorgesehen sind.

5. Container nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse in seinen senkrechten Teilen zwischen dem inneren Blech /5/ und dem äußeren Blech /6/ Platten aufweist.

6. Container nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelschicht /7/ 10 bis 30 % Kunsthars enthält.