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Die Erfindung betrifft ein Behaltersystem zum
Transpor und zur Lagerung hoch radioaktiver Materialien.
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Entsprechend den IAEA SAFETY STANDARD
SERIES–Regulations
for the Safe Transport of Radioactive Material 1996 Edition (Revised)
Regulations No. TS-R-1 (ST-1 Revised) der INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY
AGENCY; VIENNA (Deutsche Fassung entsprechend BfS-ET-31/00) Juli
2000 Salzgitter werden an die sog. Typ B Behälter zum Transport und zur
Lagerung hochradioaktiver Stoffe sehr hohe Anforderungen gestellt.
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Diese Anforderungen sind in der englischen Fassung
ST-1, revised, im Detail festgeschrieben. Im wesentlichen sind somit
folgende mechanischen, thermischen und radiologischen Nachweise
zu erbringen:
Fallversuch aus 9 m
Höhe; Dornfallversuch;
Erhitzungsprüfung;
Wasserdrucktests sowie die Handlingsanforderungen und die Anforderungen
aus Analysen vorgekommener Störfälle.
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Nach den verkehrsrechtlichen Vorschriften, die
weltweit auf den IAEA Regulations basieren und die den Nachweis
der gefahrgutrechtlichen Vorschriften (nach GGVS/ADR, GGVS/RID,
GGVSee/JMDG) entsprechen sollen, sind der konstruktiven Auslegung
der Versandstücke
des Typs B (das sind die Behälter
mit einem radioaktiven Inventar oberhalb der Grenzwerte, bei deren
Freisetzung noch keine unzulässig
hohe Gefährdung
auftreten würde)
kumulierte mechanische, thermische und radiologische Prüfungen zugrunde
zu legen, die die Sicherheit der Behälter auch in schweren Unfällen sicherstellen.
Sie sind damit die einzige Kategorie von Gefahrgutverpackungen,
bei denen die Sicherheit gegen schwere Unfälle bei der Auslegung berücksichtigt
werden muss.
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Zu den mechanischen Prüfungen für Typ B-Versandstücke, die
herkömmlich
massive "Schwerbehälter" sind, gehört die Sequenz
9 m-Fall auf ein unnachgiebiges Fundament und der Fall aus 1 in
Höhe auf
einen Stahldorn, jeweils in der Position, in der am Behälter die
schwerwiegendsten Schäden hervorgerufen
werden, was bedeutet, dass für
jedes Prüfmuster
eine Vielzahl von Fallpositionen beachtet werden muss, da die schwerwiegendste
Beanspruchung für
unterschiedliche Behälterbauteile
oder – bereiche
jeweils bei verschiedenen Fallpositionen auftritt. Die an die Fallversuche
anschließende
thermische Prüfung
ist als 30-minütiger
Brandversuch mit vollständiger
Flammeneinhüllung
des Behälters durch
ein offen abbrennendes Heizölfeuer
definiert, welches den Behälter
allseitig mit mindestens 800°C beaufschlagt.
Diese in den IAEA-Regulations festgelegten Prüfanforderungen decken "reale" Unfallsituationen
(bis vor dem 11. September 2001) weitgehend mit hohen Sicherheitsreserven
ab.
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Bei mechanischen Prüfungen ist
sehr wesentlich, dass der Behälter
auf ein unnachgiebiges Fundament fällt, wie es in dieser Unnachgiebigkeit bei
wirklichen Unfällen
während
des Transportes nicht vorkommt. Da die Behältermasse multipliziert mit
der Aufprallverzögerung
die auf den Behälter
wirkende Stoßkraft
ergibt, wirkt beim Aufprall aus 9 m Höhe auf das unnachgiebige Fundament
eine Stoßkraft,
die bei einem realen nachgiebigeren Fundament erst bei wesentlich
höheren
Aufprallgeschwindigkeiten erreicht wird. Diese Feststellung, wie
auch die Bestätigung,
dass insbesondere die Typ B-Versandstücke, die für die Beförderung von abgebrannten Kernbrennstoffen
und hochradioaktiven Abfällen benutzt
werden, aufgrund ihrer massiven Bauweise über hohe Sicherheitsreserven
bei schweren Unfallwirkungen verfügen sollte, wird durch eine
Vielzahl von Untersuchungen gestützt.
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Darüber hinaus muss der Typ B Behälter den radiologischen
Anforderungen entsprechen. Auch diese Anforderungen sind explizit
in der ST-1 festgeschrieben.
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Auch kann das Behältersystem unter Fortfall dieser
Abschimschicht gegen ionisierende Strahlen z. B.
für andere
gefährliche
Stroffe genutzt werden.
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Des weiteren müssen sämtliche Handlingsanforderungen,
die beim Umschlag auf der Bahn, der Straße und dem Schiff auftreten,
Berücksichtigung
finden. Auch die Berücksichtigung
von Störfallanalysen
müssen
entsprechend den IAEA und landesspezifische Anforderungen belegt
werden.
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Die bisherigen Behälter, speziell
CASTOREN halten in verschiedener Hinsicht den Anforderungen der
IAEA und den geltenden deutschen Bestimmungen über sicheren Transport und
Lagerung nicht stand.
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Diese Behältertypen wurden überwiegend als
monolithische Objekte aus einem monolithischen Block Kugelgraphit-Gußstahl herausgedreht,
ausgehöhlt,
mit separaten Bohrlöchern
versehen und mit angedrehten Kühlrippen
ausgestattet, und sind zur Aufnahme der abgebrannten Brennelemente
unter Wasser im Abklingbecken (Nassbeladung), in denen die Brennelemente
zur Zwischenabkühlung
(min. 5 Jahre) lagern, vorgesehen.
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Somit wird der komplette, bearbeitete,
immer noch monolithisch dickwandige, zwischen 100 t
bis 150 t schwere Behälterblock
zur Aufnahme der abgebrannten Brennelemente total ins Abklingbeckenwasser
untergetaucht. Mit seiner dem mechanisch bearbeiteten Anthrazitguss
charakteristischen spröden
Oberfläche
muss eine Oberflächenbehandlung vorgenommen
werden.
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Hier, im kontaminierten Abklingbeckenwasser übernimmt
der Kugelgraphitblockbehälter
sowohl innen als auch außen
starke Kontaminationen auf. Daher ist eine sehr exakte Dekontamination
der Außenflächen erforderlich.
(1998 führte
die verbleibende Außenkontamination
zum totalen Handlingsverbot)
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Die geforderten Falltests nach IAEA
konnten bisher mit dem nackten Behälter nicht dargestellt werden.
Der gewählte
Werkstoff Kugelgraphit lässt derartig
aufzunehmende Kräfte
aus Masse multipliziert mit der Beschleunigung wegen des spröden Charakters
des Werkstoffes ohne zu zerbersten nicht zu. Der Nachweis konnte
entgegen den zwingenden Vorschriften daher nur rechnerisch (mit
einer erheblichen Fehlerquote) unrichtig bestimmt werden. Die tatsächlichen
Nachweise wurden mit Stoßdämpfern versehenen
Modellen rechnerisch und praktisch am Prollux- und dem sogenannten
Japan-CASTOR-Behälter
angeblich erbracht.
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Diese Nachweise mit dem Pollux- und
dem Japan-CASTROR-Behälter,
jeweils ausgerüstet
mit großdimensionierten
Kopf- und Fußstoßdämpfern ergaben
nur Resultate, die den Dämpfern
und nicht der Eigenfestigkeit der Behälter zuzuordnen sind.
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Es ergab folgende Erkenntnis: „Nur in
Kopf- und Fußstoßdämpfer eingebettete
CASTOR-Behälter
als integraler Bestandteil des Baumusters stellt ein Typ B-Behältersystem
dar."
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Der eigentliche Kugelgraphitbehälter wurde nie
einer echten Belastungsprobe unterzogen. Auch die Bedingungen des
Flammtests, min 800'C über min.
30 Minuten, wurden nicht erfüllt.
Bis heute liegt kein glaubwürdiger
Nachweis vor.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es daher, ein Behältersystem
der eingangs genannten Art zu schaffen, das den oben dargestellten
Anforderungen entsprechend den nationalen und internationalen Vorschriften
erfüllt
und die für
die Nachweise erforderlichen Versuche in der Weise unbeschadet überstehen,
dass die Freisetzung von Radioaktivität zuverlässig ausgeschlossen ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass das Behältersystem
aus einem Außenbehälter besteht,
der mindestens einen Innenbehälter
umschließt,
in dein das radioaktive Material angeordnet ist.
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Diese Ausführungsform hat den Vorteil,
dass sämtliche
von Außen
auf das Behältersystem
einwirkenden schädigenden
Einflüsse
vollständig
oder nahezu vollständig
von dem Außenbehälter aufgefangen
werden, so dass der Innenbehälter
seinerseits von diesen Einflüssen
nicht mehr erreicht wird oder aber diese sich jedenfalls nicht so
erheblich auf den Innenbehälter
auswirken können,
dass dieser einer erheblichen Beschädigungsgefahr ausgesetzt wird. Durch
die Auswahl entsprechend hoch fester Materialien und trotzdem bedingt
elastisch kann der Außenbehälter so
gestaltet werden, dass er selbst dann, wenn er selbst beschädigt oder
nahezu zerstört
wird, er sozusagen ein Opfergefäß für den eigentlichen Behälter dient,
der seinerseits vollständig
den Anforderungen der IAEA genügt.
So kann das Behältersystem
auch in der Weise gestaltet sein, dass es zur Sicherung der nicht
hinreichend nachgewiesenen Sicherheit handelsüblicher Castor-Behälter der
Weise beiträgt,
dass diese innerhalb eines erfindungsgemäßen Außenbehälters ohne Verwendung von Kopf- und
Stoßdämpfern sicher
transportiert und gelagert werden können.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den
beigefügten
Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
veranschaulicht ist. In den Zeichnungen zeigen:
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1:
Einen Längsschnitt
durch ein Behältersystem
mit einem Außenbehälter, einem
mittleren Behälter
und einem mittleren Behälter
und einem Innenbehälter;
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2:
einen Querschnitt durch ein Behältersystem
entlang der Linie II-II
in 1;
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3:
einen Längsschnitt
durch einen Außenbehälter in
Explosionsdarstellung;
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4:
einen Längsschnitt
durch einen mittleren Behälter;
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5:
einen Längsschnitt
durch einen mittleren Behälter
mit Innenbehälter;
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6:
eine Explosionsdarstellung eines mittleren Behälters und eines Innenbehälters im Längsschnitt
und
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7:
einen Längsschnitt
durch einen Außenbehälter mit
einem von ihm umschlossenen handelsüblichen Castor-Behälter.
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Ein erfindungsgemäßes Behältersystem besteht im wesentlichen
aus einem Außenbehälter 1,
in dem ein Innenbehälter 2 angeordnet
ist, der im wesentlichen von einem mittleren Behälter 3 umschlossen
ist.
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Der Außenbehälter 1 besteht aus
einem Zylinder 4, dessen Mantel 5 aus vorgespanntem Stahl-Schleuderbeton
besteht. Ferner ist er mit einem Deckel 6 und einer Bodenplatte 7 versehen,
die aus Stahlbeton bestehen, vorzugsweise ebenfalls aus vorgespanntem
Stahl-Schleuderbeton mit Boroxyd versetzt zur zusätzlichen
Moderierung von Neutronen, die aus im Innenbehälter 2 angeordneten
radioaktiven Materialien herrühren.
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Der Außenbehälter 1 weist in seinem
Innenraum 8 an der Innenfläche 9 sowie am Deckel 6 und der
Bodenplatte 7 nach innen gerichtete Federelemente 10, 11 auf
Diese Federelemente 10, 11 sind vorzugsweise mit
(nicht dargestellten) Stoßdämpfern versehen,
wie sie beispielsweise in Eisenbahnwagen-Puffern Verwendung finden.
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Die am Mantel 5 angeordneten
Federelemente 10 sind rotationssymmetrisch über die
Innenfläche 9 verteilt
und eine Vielzahl von Federelementen 10 ist in Längsrichtung
des Mantels 5 neben- bzw. übereinander angeordnet.
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Die am Deckel 6 und der
Bodenplatte 7 angeordneten Federelemente 11 sind
jeweils gleichmäßig über den
Deckel 6 und die Bodenplatte 7 verteilt. Sie weisen
vergleichsweise größere Federwege
und größere Spannkraft
auf als die an der Innenfläche 9 des
Mantels 5 vorgesehenen Federelemente 10.
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Jedes Federelement 10, 11 ist
mit einer (nicht dargestellten) Vorspanneinrichtung versehen, die
es in Außenrichtung
des Außenbehälters 1 vorspannend
beaufschlagt. Dabei können
die Vorspanneinrichtungen aus Gewindebolzen bestehen, die den Mantel 5 und
den Deckel G und die Bodenplatte 7 durchdringen und mit
einem Innengewinde in einer Pressscheibe in Eingriff stehen, die
das jeweilige Federelement 10, 11 in Richtung
auf den Innenraum 8 begrenzt.
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Der Innenbehälter 2 ist im wesentlichen
von dem mittleren Behälter 3 umgeben,
an dessen Mantel 12 und dessen Deckel 13 und Bodenplatte 14 die Federelemente 9, 10 sich
federnd abstützen.
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Dabei besteht der Mantel 12 des
mittleren Behälters 3 aus
vorgespanntem Stahl-Schleuderbeton.
Auch der Deckel 13 und die Bodenplatte 14 bestehen
aus Stahlbeton, vorzugsweise aus vorgespanntem Stahl-Schleuderbeton
mit Boroxyd versetzt zur zusätzlichen
Moderierung von Neutronen, die aus im Innenbehälter 2 angeordneten
radioaktiven Materialien herrühren.
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Der mittlere Behälter 3 weist an seiner
inneren Mantelfläche 15 und
seinem Deckel 13 und seiner Bodenplatte 14 jeweils
an ihren Innenflächen 18, 17 Schichten
aus Polyethylen 18, 19, 20 auf die zur Moderierung
von Neutronen dienen, die aus radioaktiven Materialen herrühren, die
im Innenbehälter 2 angeordnet
sind.
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Der Innenbehälter 2 ist ebenfalls
ein Zylinder, der doppelwandig ausgebildet ist und aus Edelstahl besteht.
Zwischen den Innenwandungen 21 und den Außenwandungen 22 seines
Mantels 23, seines Deckels 24 und seiner Bodenplatte 25 sind
Zwischenräume 26, 27, 28 ausgebildet,
in denen ein gamma- und neutronenstrahlenabschirmender Absorber 29 vorgesehen
ist. Dabei umschließt
der Absorber 29 den Innenraum 30 im wesentlichen
so vollständig, dass
kein gamma- und neutronenstrahlendurchlassendes Strahlenfenster
verbleibt. Der Absorber 29 kann aus abgereichertes Uran
(Uranoxyd) oder ähnlichen
Materialien bestehen.
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Der Innenbehälter 30 ist sowohl
an den Innenflächen 31 der
Innenwandungen 21 sowie an den Außenflächen 32 der Außenwandungen 22 mit
besonders glatten Oberflächen
versehen.
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Der Innenbehälter 2 weist an seiner
seinem Deckel 24 zugewandten Oberseite 33 einen
Ringflansch 34 auf, der den Innenbehälter 2 überkragt und
in seinen radialen Außenabmessungen
der Außenfläche 35 des
mittleren Behälters 3 angepasst
ist, so dass die radiale äußere Oberfläche 36 mit
der Außenfläche 35 des
mittleren Behälters 3 fluchtet.
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Der Innenbehälter 2 weist benachbart
und innerhalb des Ringflansches 34 einen Befestigungsring 37 auf,
der einen Ringspalt zwischen der Innenwandung 21 und der
Außenwandung 22 des
Innenbehälters 2 verschließt. Der
Befestigungsring 37 ist mit Gewindebohrungen 38 zur
Aufnahme von Befestigungsbolzen 39 versehen, die den Deckel 24 des Innenbehälters 2 festlegend
durchdringen.
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Oberhalb des Deckels 24 des
Innenbehälters 2 ist
ein Zwischendeckel 40 vorgesehen, der mit Hilfe von Gewindebolzen 41 an
dem Ringflansch 34 befestigt ist und der an seiner Unterseite 42 die
ihm benachbarte Schicht aus Polyethylen (13) überdeckt.
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Der Mantel 5, der Deckel 6 und
die Bodenplatte 7 des Außenbehälters 1 sowie der
Mantel 12, der Deckel 13 und die Bodenplatte 14 des
mittleren Behälters 3 jeweils
von Leerrohren 43, 44 durchdrungen sind, in denen
Befestigungselemente zum Verspannen und dichten Verschließen des
Außenbehälters 1 und
des mittleren Behälters 3 angeordnet
sind. Die Befestigungselemente 45, 46 bestehen
aus Zugankern.
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Der Außenbehälter 1 ist benachbart
zu seiner Bodenplatte 7 mit Luftanlassöffnungen 47 und benachbart
zu seinem Deckel 6 mit Luftauslassöffnungen 48 versehen,
die jeweils in einer Mehrzahl radialsymmetrisch über seinen Mantel 5 verteilt
sind. Die Lufteinlassöffnungen 47 und
die Luftauslassöffnungen 48 sind
verschließbar.
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An Stelle des hier darstellten Innenbehälters 2 mit
den Abschirmungen und dem mittleren Behälter kann im Innenraum 8 des
Außenbehälters 1 auch
ein handelsüblicher
Castor-Behälter 49 angeordnet
sein und damit einen monolithischen Innenbehälter 50 ausbilden.
Die dem CASTOR eigenen Strahlenfenster werden im Innenraum 8 des
Außenbehälters 1 durch
Schichten aus Polythylen verdeckt.
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Der für die Innenbehälter 2 verwendete
Edelstahl wird sowohl an seinen Innenwandungen 21 als auch
an seinen Außenwandungen 22 besonders glatt
hergestellt, um eine etwaige Kontamination so gering wie möglich zu
halten bzw. um eine Dekontamination so leicht wie möglich zu
gestalten. Die Innenwandungen 21 und die Außenwandungen 22 sind
dabei vorzugsweise maximal 40 mm stark.
Die in den Zwischenräumen 26, 27, 28 vorgesehenen Absorber 29 bestehen
im wesentlichen aus angereichertes Uran (Uranoxyd) oder ähnlichen
Baustoffen, die die speziellen Eigenschaften der Gamma- und Neutronenabschirmung
nicht nur aus der Masse des Werkstoffes sondern vorzugsweise auch
aus der Werkstoffeigenschaft absorbierend erfüllen.
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Die Schichten
18,
19,
20 aus
Polyethylen
18,
19,
20 haben ausschließlich die
Aufgabe der Neutronenabschirmung. Im Gegensatz zu herkömmlichen Behältern handelt
es sich hierbei ebenfalls um einen geschlossenen Behälter. Durch
die Aufnahme des Innenbehälters
2 in
dein mittleren Behälter
3 entsteht ein
weiterer all umfassender Abschirmbehälter mit einem allzusammenhaltenden
Corona-Effekt aus vorgespanntem Stahl-Schleuderbeton, wie er beispielsweise
in der
DE 199 19 703
C2 sehr anschaulich beschrieben ist. Die Verwendung von
vorgespannten Stahl-Schleuderbeton führt zu außerordentlich festen, verwindungssteifen
und dabei vergleichsweise leichten Baukörpern, die jedenfalls bei geringerem Gewicht
wesentlich bessere mechanische Eigenschaften als Kugelgraphit-Gußstahl aufweisen.
Auch die Abschirmleistung ist mindestens ebenbürtig. Hinzu kommt, dass vorgespannter
Stahl-Schleuderbeton eine höchst
homogene glatte äußere Oberfläche aufweist,
die ohne eine Farbbeschichtung auskommt und die auch gegebenenfalls
ohne großen
Aufwand dekontaminiert werden kann.
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Der Innenbehälter 2 und der mittlere
Behälter 3 weisen
im wesentlichen alle erforderlichen Merkmale auf, um für sich genommnen
schon einem Versandstück
nach den IAEA-Bestimmungen zu erfüllen. Um jedoch sicherzustellen,
die mechanischen, thermischen und radiologischen Anforderungen auch in
den geforderten Testsituationen (Unfalltest, Falltest, Brandtest)
zu erfüllen,
wird der Innenbehälter 2 und
der mittlere Behälter 3 in
dem ebenfalls aus vorgespanntem Stahl-Schleuderbeton hergestellten
Außenbehälter eingebracht,
der in seiner Dimensionierung so groß gestaltet ist, dass er den
Innenbehälter 2 und
den mittleren Behälter 3 frei
schwebend aufnehmen kann.
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Dies wird durch die vorgespannten
Federelemente 10, 11 bewerkstelligt, die sich
an dem mittleren Behälter 3 aus
allen Richtungen abstützen.
Die aus den genau bemessenen Vorspannfreiräumen erforderlichen Energieverzerrungswege
können
von den Federwegen der Federelemente 10, 11 proportional aus
den Lastfällen
verzehrt und in (gedämpfte)
Bewegung umgesetzt werden.
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Die dabei rotationssymmetrisch über den Mantel 5 des
Außenbehälters 1 und
in Längsrichtung des
Außenbehälters 1 nebeneinander
angeordneten Federelemente 10 sind durch ihre Vorspannung
so ausgelegt, dass die Masse des Innenbehälters 2 mit dem mittleren
Behälter 3 (ca.
80 t) bei horizontaler Lagerung seine
mittelpositionsorientierte Lage nur geringfügig verschiebt. Auch in vertikaler
Stellung des Außenbehälters 1 werden
die darauf angepassten Federelemente 11 am Deckel 6 und
der Bodenplatte 7 so ausgelegt, dass sie keine wesentliche
Verlagerung des Innenbehälters 2 zulassen.
Die jeweilige Federvorspannung ist in jedem Fall so stark, dass das
Eigengewicht des Innenbehälters 2 mit
dem mittleren Behälter 3 nicht
verlagernd wirken.
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Das erfindungsgemäße Behältersystem wird wie folgt eingesetzt:
Nachdem
sämtliche
Federelemente 10, 11 mit ihren Spannelementen 10, 11 soweit
vorgespannt werden, dass sie den Mantel 12, den Deckel 13 und
die Bodenplatte 14 des mittleren Behälters 3 freigeben,
wird dieser aus dem Außenbehälter 1 herausgehoben. Nachdem
der Deckel 13 des mittleren Behälters 3, der Zwischendeckel 40 und
der Deckel 24 des Innenbehälters 2 entfernt worden
sind, wird der mittlere Behälter 3 mit
dem Innenbehälter 2 in
das Abklingbecken des Atomkraftwerkes abgesenkt und dort wird der
Innenraum 30 des Innenbehälters 2 mit den abgebrannten
Brennelementen beladen (Nassbeladung).
Nachdem die Beladung
abgeschlossen ist, wird der mittlere Behälter 3 gemeinsam mit
dem Innenbehälter 2 aus
dem Abklingbecken herausgehoben und die Verbindung zwischen Innenbehälter 2 mit
dem mittleren Behälter 3 in
der Weise gelöst,
dass der Innenbehälter 2 aus
dem mittleren Behälter 3 herausgehoben wird
und in einen weiteren mittleren Behälter 3 eingesenkt
wird. Dies hat den Vorteil, dass die an dem erstverwandten mittleren
Behälter 3 verbliebene
Radioaktivität
nicht entfernt werden muss, sondern lediglich diejenigen Bereiche
des Ringflansches 34, die unmittelbar im Abklingbecken
mit dem radioaktiv belasteten Wasser in Verbindung gebracht worden
sind. Zur Beladung eines weiteren Innenbehälters 2 kann der erstverwandte mittlere
Behälter 3 wiederum
mit dem Innenbehälter 2 verbunden
und in das Abklingbecken gesenkt werden.
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Nachdem der Innenbehälter 2 und
der mittlere Behälter 3 in
den Innenraum 8 des Außenbehälters 1 eingebracht
ist, wird der Deckel 6 geschlossen. Daraufhin werden die
Federelemente 10, 11 jeweils aufeinander abgestimmt
und in der Weise entspannt, dass die Spannelemente herausgedreht
werden und die an ihrer Stelle verbleibenden Öffnungen mit entsprechend angepassten
Verschlussstopfen versehen werden. Der in dieser Weise mit radioaktivem
Material bestückte
Außenbehälter ist
aufgrund der diversen Abschirmungsmaßnahmen auch ohne jegliche
Kontamination außen
vollständig
strahlungsfrei.
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Da abgebrannte Brennelemente noch
sehr lange Zeit nach ihrer Nutzung erhebliche Wärmestrahlen absondern, besteht
für lange
Zeit eine erhebliche thermische Belastung ihrer Umgebung. Dies führt beispielsweise
dazu, dass der Innenbehälter 2 und
der mittlere Behälter 3 Temperaturen
von 300–500°C aufweisen.
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Um diese Wärmeenergie nutzen zu können, ist
der Außenbehälter 1 benachbart
seiner Bodenplatte 7 mit Lufteinlassöffnungen 47 versehen,
denen korrespondierende Luftauslassöffnungen 48 nahe des
Deckels 6 vorgesehen sind. Hierdurch wird durch theriische
Auswirkungen (Schwerkraftprinzip) ein Kühleffekt des mittleren Behälters 3 und
des Innenbehälters 2 erzielt,
wodurch sich die einströmende Luft
erwärmt
und nach Austritt aus den Luftauslassöffnungen 48 zur Gewinnung
von Wärmeenergie
verwendet werden kann, so dass eine aufwendige Kühlung und Belüftung des
Lagers derartiger Behältersysteme
vermieden werden kann. Berechnungen haben ergeben, dass pro Behältersystem
mit einer Wärmeenergieausbeute
von ca. 20 kw gerechnet werden kann.
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Da der mittlere Behälter 3 und
der Innenbehälter 2 frei
schwebend über
die Federelemente 10, 11 in dein Außenbehälter 1 gelagert
sind, wird auch zuverlässig
eine Übertragung
der Wärmeenergie
an die Wandungen des Außenbehälters 1 vermieden.
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Die Lufteinlassungsöffnungen 47 und
Luftauslassöffnungen 48 sind
verschließbar
ausgebildet, um im Falle eines möglichen
Brandes oder für
einen Unterwassertest den Innenraum 8 des Außenbehälters 1 wirkungsvoll
abzuschirmen.
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Das Behältersysteme ist durch die Verwendung
der hoch festen Materialien und die federnde Aufhängung und
damit mechanische Abschirmung des radioaktiven Materials im Innenbehälter 2 und mittleren
Behälter 3 gegen
jegliche Form mechanischer Einwirkungen von Außen geschützt. Ein im Wege des Fallversuches
auf den Außenbehälter 1 einwirkender
Schlag oder eine Abfolge von Schlägen wird von diesem ohne größere Beschädigungen
aufgenommen, dies insbesondere deshalb, weil lediglich zunächst seine
eigene Masse dieser Einwirkung ausgesetzt ist, während der mittlere Behälter 3 und der
Innenbehälter 2 lediglich
in gedämpfte
Bewegungen im Innenraum 8 versetzt werden. Dies geht sogar soweit,
dass das Behältersystem
auch unversehrt einen Flugzeugabsturz überstehen kann. Es ist so stark
dimensioniert, dass es den vorgegebenen Lastfall von 1 t
aus 300 m sek.2 stand
hält. Auch
der Herabfall von Deckenkonstruktionen einer Lagerhalle, der einem
Flugzeugabsturz nahe kommt, hält
das Behältersysteme
stand. Damit können
die nicht hinreichend stabil konstruierten Decken in den genehmigten
Zwischenlagern Gorleben, Ahaus und Rugenow weiter genutzt werden.
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Auch gegen einen umhüllenden
Brand ist das Behältersystem
hinreichend geschützt.
Nach den IAEA-Regeln muss ein Behälter mindestens einer 800°C total umhüllende Flammeneinwirkung über eine
Einwirkungszeit von mindestens 30 min. aushalten.
Das erfindungsgemäße System
hält mindestens
3 Stunden bei einer Umgebungstemperatur von 1000°C stand (New York-Erfordernis).
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Bereits der Innenbehälter 2 mit
dem mittleren Behälter 3 erbringen
alle radiologischen Anforderungen, speziell durch die abgebrannten
Kernbrennstoffe. Das abgereicherte Uran (Uranoxyd) usw. entfalten eine
Abschirmkraft, so dass die außerhalb
des Innenbehälters 2 bereits
gemessene Aktivität
deutlich niedriger ist als vorgeschrieben.
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Das Behältersystem ist auch optimal
gegen die Einwirkung von panzerbrechenden Geschossen geschützt, wie
dies vor dem Hintergrund terroristischer Aktivitäten zu fordern ist. Für den Fall,
dass ein panzerbrechendes Geschoss auf den Außenbehälter 1 einwirkt, fängt dieser
bereits die Geschossenergie wegen seiner hohen Festigkeit vollständig ab.
Selbst für
den Fall, dass ein panzerbrechendes Geschoss ein kleines Loch in
den Außenbehälter 1 schlagen und
die üblicherweise
durch eine Hohlladung erzeugte Heißgas-Druckwelle in den Innenraum 8 des
Außenbehälters 1 eindringen
sollte, würde
sich dieses Gas in den Innenraum 8 gleichmäßig verteilen
und ebenfalls gleichmäßig von
Außen
auf den mittleren Behälter 3 und
den Ringflansch 34 des Innenbehälters 2 einwirken,
ohne dort irgendwelchen Schaden anrichten zu können.
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Der kurzfristige sich aufbauende Überdruck entweicht
auch durch die Lufteinlass- 47 und Luftauslassöffnungen 48.
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Die zuvor geschilderten Vorzüge des Behältersystems
können
auch ausgenutzt werden, um die nach den bisher geltenden Vorschriften
nicht bzw. nicht mehr zulässigen
Castor-Behälter 49 weiter
verwenden zu können.
Diese müssten
ansonsten ausgemustert werden, wodurch angesichts der vergleichsweise
hohen Stückzahl
bereits existierender Behälter
ein erheblicher volkswirtschaftlicher Schaden entstünde. Deswegen
ist der Außenbehälter 1 in seinen
Abmessungen auch so gestaltet, dass er einen entsprechenden Castor
aufnehmen und abfedern und dabei die bisher verwendeten Transport-Handlings-
und Lagereinrichtungen auch dafür weiter
nutzen kann.