DE2459697A1

DE2459697A1 - Behaelter fuer den transport von bestrahlten materialien

Info

Publication number: DE2459697A1
Application number: DE19742459697
Authority: DE
Inventors: Paul Raymond Heylen; Jean Van Impe; Henri Lecerf
Original assignee: E N I ELECTRISCHE NIJVERHEIDS; Belgonucleaire SA; Centre dEtude de lEnergie Nucleaire CEN
Current assignee: E N I ELECTRISCHE NIJVERHEIDS; Belgonucleaire SA; Centre dEtude de lEnergie Nucleaire CEN
Priority date: 1973-12-17
Filing date: 1974-12-17
Publication date: 1975-06-26
Also published as: FR2254860A1; FR2254860B3

Description

DR. MÜLLER-BORE DIPL-ING. GROENiNG DIPL-OHEM. DR. DEUFEL DIPL-CHEM. DR. SCHÖN Dir L-F !IYS. F! ERTE L .

PATENTANWÄLTE <- H <3 Ό Q v3 /

Il DEL

CENTRE D'ETÜDE DE L¹EKERGIE NUCLEAIRE, C.E.N.

Schaerbeek, Belgien

E.N.I.-ELECTRISCHE NIJVERHEIDS-INSTALLATIES, S.A.

Aartselaar, Belgien

BELGOKUCLEAIRE, S.A., Ixelles, Belgien

Behälter für den Transport von bestrahlten Materialien

Bei den bekannten Behältern für den Transport von bestrahlten Materialien, insbesondere von bestrahlten Kernbrennstoff-Bauelementen oder radioaktiven Abfällen, wird die Desaktivierungswärme mittels eines gasförmigen, festen oder flüssigen Wärmeträgers bzw. wärmeabführenden Mediums abtransportiert,

Die als wärmeabführendes Medium verwendeten Gase, insbesondere Luft oder Helium, haben einen ziemlich schlechten Wärmeübergang, so daß die Wärme quasi nur durch Strahlung abgeführt wird.

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Die als wärmeabführendes Medium verwendeten Feststoffe, insbesondere Blei, "Filling Alloy" bzw. Füllegierung oder Granulat eines gut wärmeleitenden Metalls, haben einen schlechten axialen Wärmeübergang infolge des Fehlens der Konvektion.

Bei Flüssigkeiten hat man Wasser, flüssiges Ncitriurn und eine organische Flüssigkeit als wärmeabführendes Element vorgeschlagen, das in Behältern für den Transport der bestrahlten Werkstoffe verwendet wird.

Die Verwendung von Wasser hat als Hauptnachteil die Temperaturbegrenzung von 1oo°C bei Atmosphärendruck.

Die Verwendung von flüssigem Natrium als wärmeabführendes Medium bringt die Gefahr heftiger Reaktionen mit sich, insbesondere die Brandgefahr im Falle eines Entweichens, des Eintauchens in Wasser oder des Kontaktes mit Luft.

Außerdem ergeben sich aus den Gesetzen der verschiedenen Länder Probleme hinsichtlich des gleichzeitigen Transports von bestrahlten Werkstoffen und von Natrium.

Die Nachteile der Verwendung einer organischen Flüssigkeit als wärmeabführendes Medium in einem Behälter der beschriebenen Art ergeben sich aus der ziemlich niedrigen Leitfähigkeit dieser Flüssigkeit, ihrer Beeinträchtigung durch ionisierende Strahlung und ihrer thermischen Instabilität.

Durch den Einsatz von Wärmeübertragungssalzen, die sogenannten Heat Transfer Salts "HTS", d. h. von eutektischen Mischungen alkalischer Nitrate und Nitrite, deren mittlere Schmelztemperatur die Größenordnung von 14o°C hat, als wärmeabführendes

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Fluid in einem Behälter für den Transport von bestrahlten Werkstoffen werden die vorstehenden Nachteile beseitigt. Die bekannten Behälter eignen sich jedoch nicht für die Verwendung dieser HTS-Salze als wärmeabführende Flüssigkeit.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen Behälter zu schaffen, in welchem die HTS-Salze als wärmeabführendes Fluid verwendet werden können.

Der erfindungsgemäße Behälter ist im wesentlichen, jedoch nicht ausschließlich, für den Transport von in schnellen, natriumgekühlten Reaktoren bestrahlten Kernbrennstoffkonstruktionselementen bzw. Brennelementen bestimmt.

Bei diesem Verwendungszweck ist ein guter axialer Wärmeübergang infolge des Vorhandenseins einer mittleren Zone mit hohem "burn-up" , ct. h. mit einem hohen Abbrandprozentsatz vorhanden.

Der erfindungsgemäße Behälter hat Einrichtungen, die einen guten Wärmeübergang sowohl in axialer Richtung als auch in Querrichtung ermöglichen.

Für diesen Zweck hat der erfindungsgemäße Behälter eine Hülle, wenigstens ein Rohr für die bestrahlten Werkstoffe und ein wärmeabführendes Fluid im Inneren dieser Hülle, wenigstens eine biologische Gammaabschirmung, welche die Hülle umgibt, und wenigstens eine Neutronenabschirmung, welche die biologische Gammaabschirmung umgibt, wobei das Rohr wenigstens teilweise von einem gut wärmeleitenden Metallblock umgeben ist, der in Kontakt mit dem Rohr einerseits und mit der Innenwand der Hülle andererseits steht.

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Die Hülle erstreckt sich vorzugsweise im wesentlichen längs einer Hauptachse, wobei mehrere Rohre in einem gleichen Abstand um diese Achse und in gleichen Abständen zueinander angeordnet sein können.

Bei einer speziellen Aue; führungs form der Erfindung sind die Rohre von Metallblöcken umgeben, die miteinander und mit der Innenwand derart in Kontakt stehen, daß die Innenwand mit den Blöcken auf ihrer ganzen Oberfläche in Kontakt steht.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein weiteres Rohr von kleinerem Querschnitt mit seinen beiden Enden mit dem vorstehend genannten Rohr verbunden, wobei das weitere Rohr völlig von dem gut wärmeleitenden Metallblock umgeben ist.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung, die vorzugsweise verwendet wird, besteht die biologische Gammaabschirmung aus Blöcken, zwischen denen sich gut wärmeleitende Bänder bzw. Streifen befinden, die sich von der Außenwand der Hülle bis zu dem Blech erstrecken, welches die Trennung zwischen der biologischen Gammaabschirmung und der Neutronenabschirmung bildet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Neutronenabschirmung aus borhaltigem Wasser, das zwischen einem äußeren Blech, dem die Trennung mit der biologischen Gammaabschirmung bildenden Blech, einem Boden und einer oberen Wand enthalten ist.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des vorstehend beschriebenen Behälters.

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Erfindungsgemäß werden in eine Hülle Baugruppen eingeführt, die aus Rohren und Metallblöcken bestehen. Zwischen diese Baugruppen wird ein Hartlotmetall eingeführt. Dann wird das Ganze bis zu einer Temperatur erhitzt, die über der Schmelztemperatur der Hartlotlegierung liegt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden in die Hülle aus den Rohren und Metallblöcken bestehende Baugruppen eingeführt, wobei die Rohre eine wärmeabführende Flüssigkeit bzw. einen flüssigen Wärmeträger aufweisen.

Vorzugsweise werden in die Hülle Baugruppen eingeführt, deren "Rohre ebenfalls ein Heizelement aufweisen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zwischen die Baugruppen, während das Härtlotmetall bereits geschmolzen ist, ein Stab eingeführt, dessen Abmessungen denen eines zwischen den Baugruppen freibleibenden Raums entsprechen, wobei der Stab das geschmolzene Metall zwischen die Baugruppen und die Wand der Hülle drückt.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Axialschnitt durch eine Hälfte einer Ausführungsform eines Behälters für den Transport von bestrahlten Werkstoffen.

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die Hälfte von Fig. 1. Fig. 3 zeigt vergrößert eine Einzelheit von Fig. 1.

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Der in den Figuren gezeigte Behälter ist für den Transport von bestrahlten Kernbrennstoff-Bauelementen bzw. -montagestücken bzw. Brennelementen bestimmt.

Der Behälter hat eine zylinderförmige Hülle 1, die aus einem Boden und einer Zylinderwand besteht. Diese Hülle besteht aus rostfreiem Stahl, der auf beiden Seiten verkupfert ist. Während des Transports ist der Behälter auf seinem Oberteil, wie nachstehend noch näher erläutert wird, verschlossen.

Im Inneren der Hülle 1 können sechs Kernbrennstoffmontagestücke bzw. -elemente 2 angeordnet werden, von denen jedes in einem perforierten Korb 3 aus rostfreiem Stahl enthalten ist.

Jeder der Körbe 3 ist in einem Rohr 4 aus rostfreiem Stahl angeordnet. Die Körbe 3 werden in den Rohren 4 durch rohrfeste Halterungen 5 und durch Spannringe 6 in einer stabilen Lage gehalten, die in die Innengewindeabschnitte der Rohre 4 eingeschraubt sind.

Nach dem Einbringen eines Korbes 3 mit seinem darin auf die nachstehend beschriebene Weise gehaltenen Element 2 in ein Rohr 4 bis zu der Stelle, an der der untere Teil des Korbes 3 an den rohrfesten Halterungen 5 aufliegt, wird der Spannring 6 in das Rohr soweit eingeschraubt, bis er auf dem oberen Rand des Korbes 3 aufliegt und diesen in einer stabilen Lage in dem Rohr 4 hält.

Die Brennstoffmontagestücke -elemente 2 werden im Inneren der Körbe 3 durch Halterungen 7 und 8 in einer stabilen Lage gehalten, die mit den Körben ein Stück bilden und ins Innere der Körbe ragende Vorspx-ünge sind.

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Die Halterurigen 8 stehen nur für eine Führung des Elementes 2.während seines Einführens in den Korb 3 und während seines Entleerens vor. Die Halterungen 8 nehmen nur einen relativ kleinen Teil des Ringquerschnitts ein, der zwischen dem Element 2 und der Wand des Korbes 3 freibleibt. Die Halterungen 7 dienen im Gegensatz dazu einem doppelten Zweck. Sie stützen das Element 2 ab und bewirken eine Aufteilung des Stroms des wärmeabführenden Fluids. Dieser Strom teilt sich zwischen dem Inneren des Elementes und dem Äußeren des Elementes auf. So bildet das Innere des Elementes 2 einen ersten Kanal zwischen dem unteren Teil des Korbes 3 unter dem Element 2 und dem oberen Teil des Korbes 3 über diesem Element. Ein zweiter Kanal wird durch den Raum gebildet, der zwischen dem Element 2 und der Wand des Korbes 3 frei bleibt. Dieser zweite Kanal ist teilweise von den Halterungen 7 verschlossen. Die Abmessungen der Halterungen 7 und ihre geometrische Anordnung bestimmen demzufolge die Verteilung des Stroms des wärmeabführenden Fluids zwischen.dem unteren Teil des Elementes 2 und dem Raum, der sich außerhalb des Elementes befindet. Der obere Teil des Elementes 2 wird in einem Sitz 9 gehalten, der nach unten von einer Stahlplatte· 1o vorsteht. Eine Feder 11 übt auf die Stahlplatte 1o eine nach unten wirkende Kraft aus. Die Feder 11 drückt andererseits auf einen Ring 12, der in den Innenraum eines Mantels 13 vorsteht, der an dem Deckel 14 befestigt ist, der seinerseits das Rohr 4 an seinem oberen Ende verschließt. Ein abnehmbarer Ring 15 ermöglicht die Montage der Feder 11 und der Platte 1o im Inneren des Mantels 13 und verhindert ein Austreten der Stahlplatte 1o aus dem Mantel 13.

An jedes Rohr 4 ist ein weiteres Rohr 16 aufgeschweißt, das ebenfalls aus rostfreiem Stahl besteht und dessen Querschnitt geringer ist als der des Rohres 4. Die Rohre 4 und 16 sind bei ihrem Einsatz im Behälter mit einem wärmeabführenden Fluid gefüllt. Dieses wärmeabführende Fluid 1st beispielsweise ein

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HTS-Salz. Es ist äußerst wichtig, daß der Gradient in Richtung der Hauptachse 18 des Behälters so niedrig wie möglich ist. Dar. Rohr 16 gestattet den übergang des wärmeren wärmeabführenden Fluids bzw. Wärmetransportfluids, welches sich in dem oberen Teil des Rohres 4 befindet, zum unteren kälteren Teil dieses Rohres hin. Die aus einem Rohr 4 und einem Rohr 16 bestehende Baueinheit wirkt so als Thermosiphon, wobei sich in der Baueinheit ein Konvektionsstrom ausbildet. Die Temperatur des wärmeabführenden Fluids wird auf diese Weise durch Umwälzung homogenisiert.

Die Innenfläche des Deckels 14 trägt einen Balg 19, der in den Mantel 13 und somit in das Rohr 4 nach unten ragt, über eine Öffnung 2o in dem Deckel 14 steht das Innere des Balges 19 mit einem Sicherheitsventil 21 in Verbindung, das sich zum Außenraum des Rohres 4 öffnet, wenn der Druck im Inneren des Balges 19 einen vorher festgelegten Wert überschreitet. Wenn der Druck im Inneren des Rohres 4 zunimmt und einen gefährlichen Wert erreicht, wird der Balg 19 komprimiert und der Druck des in dem Balg enthaltenen Gases überschreitet den öffnungsdruck des Sicherheitsventils 21, welches öffnet. Das in dem Balg enthaltene Gas geht dann in die Expansionskammer 22. Im Falle des Reißens der Brennelementhüllen können sich die freigesetzten Spaltgase oder die in dem Rohr während der Beladung eingeschlossenen Gase ausdehnen, ohne daß die Expansionskammer 22 verseucht bzw. kontaminiert wird. Die gegebenenfalls in dem Rohr 4 vorhandenen Spaltgase bleiben in diesem Rohr. Es ist also lediglich der Inhalt des Balges 19, der über die öffnung 2o und das Sicherheitsventil 21 in die Expansionskammer 22 entweicht.

Der Innenraum des Rohres 4 steht ebenfalls mit der Expansionskammer 22 über ein Ventil 23 in Verbindung, welches vor dem Entleeren des Elementes 2 eine überprüfung gestattet, ob Spaltgase in dem Rohr 4 vorhanden sind.

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Es genügt für diesen Zweck, das Ventil 23 mit einem radioaktiven Detektor zu verbinden und das Ventil bzw. den Schieber zu öffnen.

Wenn in dem Rohr 4 Spaltgas vorhanden ist, kann dieses Gas entfernt werden, indem das Rohr 4 mit einem Inertgas gespült wird. Es genügt dabei, das Ventil 23, welches offen ist, mit einer mit Inertgas gefüllten Einrichtung zu verbinden und diese Einrichtung Druckänderungen auszusetzen, so daß das Inertgas der Einrichtung allmählich in das Rohr 4 eintritt und dieses über das Ventil 23 entleert wird.

Bei der gezeigten Ausführungsform ist ein einziges Ventil 23 auf dem Deckel 14 montiert. Auf dem Deckel können auch zwei Ventile 23 angeordnet werden. Dadurch kann ein Inertgasfluß durch das Rohr 4 erzeugt werden, der'in das Rohr durch eines der Ventile eintritt und das Rohr durch das andere Ventil verläßt.

Das dichte Verschließen des Rohres 4 durch den Deckel 14 ist durch eine Dichtung 24 und durch Bolzen 25 gewährleistet, die den Deckel 14 fest auf dem Rohr 4 halten und die Dichtung 24 zusammendrücken.

Die Temperatur des wärmeabführenden Fluids 17 wird nicht nur durch die Thermosiphonumwälzung durch die Rohre 4 und 16 homogenisiert, sondern auch durch die Wärmeleitung in den Kupferblöcken 26, welche jede aus den Rohren 4 und 16 bestehende Baugruppe umgeben.

Diese Temperaturhomogenisierung über der ganzen wärmeabführenden Flüssigkeit, die sich in der aus den Rohren 4 und 16 bestehenden Baueinheit befindet, verhindert die Verfestigung des den flüssigen Wärmeträger bildenden Salzes in dem unteren Teil der Baueinheit. Dadurch wird die Ausbildung von Pfropfen aus festem Salz verhindert.

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Das Anbringen eines Kupferblocks 26 an einer aus den Rohren 4 und 16 bestehenden Baueinheit kann durch Verlöten mehrerer Kupferblöcke oder durch "Plasmasprühen" oder durch Vergießen von Kupfer nach einer spanabhebenden Bearbeitung erfolgen.

Während dieser Montage wird in den Kupferblock parallel zur Hauptachse 18 ein elektrisches Heizelement 27 eingeschlossen.

Die Rohre 4 sind im gleichen Abstand um die Hauptachse 18 der Hülle 1 und in gleichen Abständen zueinander angeordnet. Die Kupferblöcke, d. h. die guten Wärmeleiter, umgeben die Rohre 4 und 16 vollständig. Jede aus einem Block 26, einem Rohr 4 und einem Rohr 16 bestehende Baueinheit bildet ein Zylinderviertel, das, wenn es zusammengesetzt ist, im Inneren der Hülle 1 installiert werden kann. Einen ausgezeichneten Kon- · takt zv/ischen den Kupferblöcken 26 und der Innenwand der Hülle 1 erhält man dadurch, daß zwischen den beiden Wänden eine Metallegierung vorgesehen wird, deren Schmelztemperatur bei etwa 55o°C liegt, beispielsweise eine Legierung auf der Basis von Silber, Cadmium, Kupfer oder Zink.

Das Vorhandensein dieser Legierung zwischen den Kupferblöcken 26 und der Innenwand der Hülle 1 kann auf die folgende Weise erreicht werden.

Die von den Kupferblöcken 26 und den Rohren 4 und 16 gebildeten Baueinheiten werden in der Hülle 1 angeordnet.

Die Rohre 4 und 16 sind mit Salz gefüllt. Die Kupferblöcke 26 sind mit ihren Heizelementen 27 versehen. Man führt außerdem zusätzliche Heizelemente ein, was in den Figuren nicht gezeigt ist, und zwar an den Stellen, die für die Brennelemente vorgesehen sind. Zu diesem Zeitpunkt sind die Brennelemente noch nicht in die Rohre 4 eingeführt.

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Die Wände der Blöcke 26 auf der Seite der Achse 18 begrenzen einen freien Raum. In diesen freien Raum wird eine metallische Lot- bzw. Hartlotlegierung eingebracht.

Dadurch, daß die Heizelemente 27 und die an den für die Elemente vorgesehenen Stellen eingeführten Heizstäbe aktiviert werden, wird die metallische Lotlegierung zum Schmelzen gebracht. Dieses Schmelzen wird indirekt durch die Beheizung des flüssigen Wärmeträgers, der sich in den Rohren 4 und 16 befindet, auf eine Temperatur erreicht, die über dem Schmelzpunkt der Lotlegierung liegt. Wenn die Lotlegierung geschmolzen ist, wird in den Mittelraum, der zwischen den Blöcken 26 freibleibt, ein Kupferstab eingeführt, dessen Querschnitt dem dieses freien Raums entspricht. Diesen Stab läßt man allmählich absinken. Die Lotlegierung tritt dadurch zwischen die Blöcke 26 sowie zwischen die Blöcke und die Innenwand der Hülle 1 ein. Die überschüssige Legierungsmenge wird oben entfernt. Schließlich wird die Wand der Hülle 1 gekühlt. Die sich verfestigende Legierung bildet dann ein Lot.

Wenn eine oder mehrere der von einem Block 26, einem Rohr 4 und einem Rohr 16 gebildeten Baugruppen aus der Hülle 1 entfernt werden sollen, ist diese Demontage durch Schmelzen der das Lot bildenden Metallegierung möglich. Zu diesem Zweck werden die Elemente 27 sowie die zusätzlichen Heizelemente, die in die geschmolzenen Salze an der für die Brennelemente bestimmten Stelle eingetaucht werden, erneut erhitzt.

Die Blöcke 26 haben schließlich mit der Innenwand der Hülle 1 auf der ganzen Oberfläche dieser Hülle Kontakt. Der elektrische Anschluß der Heizelemente 27 erfolgt über Kabel 28. Diese Kabel 28 sind ausgehend von dem Heizelement 27 durch eine Nut in der Oberseite des Blocks 26 geführt, in welchem sich das Heizelement 27 befindet. Von da aus gehen die Kabel 28 durch einen

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Kanal in dem Ring aus rostfreiem Stahl 29. Das Außenende des Kanals hat für die Kabel einen dichten, an sich bekannten Anschluß, der im einzelnen nicht gezeigt ist.

Die Hülle 1 ist von einem Deckel verschlossen, der aus Blöcken 3o aus mit U 235 abgereichertem Uran besteht. Diese Blöcke 3o sind konzentrisch. Sie bilden eine biologische Gammaabschirmung. Sie werden von einem verkupferten Blech 31 aus rostfreiem Stahl abgedeckt. Zwischen den Blöcken sind Kupferstreifen angeordnet. Die Streifen stehen mit dem verkupferten Blech 31 aus rostfreiem Stahl in Kontakt, welches die Anordnung der Blöcke vollständig umschließt. Die Kupferstreifen 32 ermöglichen einen Wärmedurchgang durch den Deckel, der im Oberteil des Behälters die biologische Kammerabschirmung bildet. Eine Dichtung 33 und Bolzen 34 gewährleisten die Abdichtung zwischen dem Deckel, der von den Blöcken 3o, den Streifen 32 und dem Blech 31 einerseits und dem mit der Hülle 1 einen Körper bildenden Ring andererseits gebildet wird.

Auf dem Behälter ist weiterhin ein zweiter Deckel vorgesehen. Er besteht aus einem Blech aus rostfreiem Stahl und ist mit borhaltigem Wasser 36 füllbar und entleerbar. Das borhaltige Wasser bildet die Neutronenabschirmung und einen Brandschutz. Das Sicherheitsventil 37 in dem Blech schützt gegen einen überdruck. Die Abdichtung zwischen diesem zweiten Deckel und dem mit der.Hülle 1 einen Körper bildenden Ring 29 wird durch eine Dichtung 38 und durch Bolzen 39 gewährleistet. Auf der Außenwand des zweiten Deckels sind Kühlrippen 4o befestigt, welche gleichzeitig einen Schutz gegen Stöße bilden.

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Die Expansionskammer 22 kann mit einem Detektor für Radioaktivität durch einen Kanal 41 in Verbindung gesetzt v/erden. Dieser Kanal ist normalerweise von einem schematisch gezeigten abdichtenden Ventil 42 verschlossen. Vor dem Entleeren , wird dieses Ventil 42 mit einem Detektor für Radioaktivität verbunden. Wenn der Detektor für Radioaktivität feststellt, daß Spaltgase in der Ei-qjansionskammcr 22 vorhanden sind, wird diese Kammer mit Inertgas gespült. Die Spülung erfolgt durch Einführen des Inertgases über einen der Kanäle 41 und durch Entfernen dieses Gases durch einen anderen dieser Kanäle, so daß ein Strom durch die Kammer 22 herbeigeführt wird.

Der Ring 29 hat außer den Kanälen für den Durchgang der elektrischen Kabel 28 und den vorstehend beschriebenen Kanälen 41 noch Kanäle 43, die normalerweise von einem schematiscb gezeigten dichten Ventil 44 verschlossen sind. Diese Kanäle ermöglichen das Einführen und Entfernen von Wasser nach dem öffnen der abdichtenden Ventile, um gegebenenfalls eine Salzmenge zu lösen, die in die Expansionskammer 22 gelangt ist. Dieses Salz wird also mit dem Wasser, in dem es sich auflöst, abgeführt.

Um die Hülle herum sind an der Außenseite Kupferbänder 45 angeschweißt, welche die Wärme durch die biologische Gammaabschirmung 46 hindurchlassen, die von konzentrischen verkupferten, mit U 235 abgereicherten Uran gebildet werden. Diese Bänder 45 erstrecken sich von der Außenwand der Hülle 1 bis zu dem verkupftern Stahlblech 47, welches die Trennung zwischen der biologischen Gamraaabschirmung 46 und der Neutronenabschirmung 48 bildet. Diese Bänder 45 sind sowohl an der Außenwand der Hülle 1 als auch an dem Blech 47 angeschweißt. Das verkupferte Stahlblech 47 ist auf seiner

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Innenseite, d. h. auf der zn den Blöcken 46 gerichteten Fläche mit einer Zinn-Blei-Legierung überzogen. Die Montage diese« Bleches erfolgt durch Erwärmen des Bleches geringfügig über die Schmelztemperatur der Zinn-Blei-Legierung. Das Blech 47 wird dadurch einerseits mit dem Blechüberzug aus Kupfer und andererseits mit dem Kupfer der Bänder 45 und mit dem Kupfer verlötet, welches die Blöcke 46 aus mit U 235 abgereichertem Uran bedeckt.

Die Neutronenabschirmung 48 besteht aus borhaltigem Wasser, welches zwischen dem Blech 47 und dem Blech 49 aus rostfreiem Stahl enthalten ist. Der Raum zwischen diesen beiden Blechen wird durch Federn 5o konstantgehalten, die an dem Blech 47 angeschweißt sind. Diese Federn dienen bei einem Unfall als Dämpfungsglieder.

Das borhaltige Wasser der Neutronenabschirmung 48 bildet auch einen Feuerschutz.

Der das borhaltige Wasser der Neutronenabschirmung 48 haltende Raum ist auf der Unterseite von dem Boden 52 und auf der Oberseite von der oberen Wand 53 begrenzt. Ein Sicherheitsventil 51 in dem die obere Wand 53 bildendem Blech schützt vor einem Überdruck. Wie aus den Figuren 1 und 2 zu ersehen ist, erstrecken sich die Federn 5o in Richtung der Hauptachse 18.

Die Neutronenabschirmung setzt sich unter dem horizontalen Teil der biologischen Gammaabschirmung fort, die von den Uranblöcken 46 gebildet wird. Das Blech 47, welches die biologische Gammaabschirmung umgibt, erstreckt sich auch in den unteren Teil des Behälters.

Öffnungen 54 stellen eine Verbindung zwischen dem vertikalen

Teil 48 der Neutronenabschirmung und dem horizontalen Teil

55 her, der die Neutronenabschirmung auf der Behälterunterseite bildet. 509826/0764

Auf der seitlichen Außenfläche des Bleches 49 sind einerseits Stege 56 aus gut wärmeleitendem Metall, beispielsweise aus Kupfer, für die Abführung von Wärme an die Luft und andererseits Halter 57 für den Schutzmantel 58 gegenüber Stoßen angeschweißt. Auf dem Boden 52, der die horizontale Verlängerung des Bleches 49 bildet, sind Kühlrippen 59 angeschweißt, die ebenfalls einen Schutz gegen Stöße bilden.

Obwohl der vorstehende Eehälter, wie erwähnt, für den Transport von bestrahlten Kernbrennstoffbauteilen bzw. -brennelementen bestimmt ist, betrifft die Erfindung auch Behälter für den Transport anderer bestrahlter Werkstoffe, insbesondere von radioaktiven Abfällen.

Für ein Hauptrohr 4 können mehrere sekundäre Rohre 16 vorgesehen werden.

Die beiden Flächen der Hülle 1 müssen nicht notwendigerweise verkupfert sein, sie können auch mit einer Legierung aus Aluminium und Kupfer oder aus Aluminium und Silicium überzogen sein.

Die Blöcke 26 können auch aus einem anderen Metall als Kupfer bestehen, wenn dieses Metall gut wärmeleitend ist. So eignen sich für die Blöcke auch Aluminium und Legierungen aus Aluminium und Kupfer.

Öie gut wärmeleitenden Blöcke 26 können mit mehreren Heizelementen 27 versehen sein.

Die Blöcke 3o und 46 aus mit U 235 abgereichertem Uran, welche die biologische Gammaabschxrmung bilden, können durch Blöcke aus einer Legierung aus abgereichertem Uran und Aluminium ersetzt werden. In diesem Fall sind die Kupferstreifen 32 und 45 nicht erforderlich. Die biologische Abschirmung muß jedoch viel stärker sein, da die Dichte der Blöcke 3o und 46 geringer ist.

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Claims

Die Legierung auf der Basis von Silber, Cadmium, Kupfer und Zink für die Herstellung des Kontaktes zwischen den gut wärmeleitenden Blöcken 26 und der Innenwand der Hülle 1 kann durch eine andere Legierung ersetzt v/erden, beispielsweise eine Legierung aus Aluminium und Kupfer, eine Legierung aus Aluminium und Silicium und eine Legierung aus Silber und Zinn in Gewichtsanteilen von 4o bis 6o.

Die Legierung aus Zinn und Blei auf der Innenfläche des verkupferten Stahlblechs 47 kann durch eine Legierung aus Wismut und Blei ersetzt werden.

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PATENTANSPRÜCHE

Behälter für den Transport von bestrcthlten Werkstoffen, gekennzeichnet durch eine Hülle (1), wenigstens ein Rohr (4) für die bestrahlten Werkstoffe (2) und ein wäriricabführemie's Fluid (17) im Inneren der Hülle (1), wenigstens eine biologische Gammaabschirmung (3o, 46) , welche die Hülle (1) umgibt, und wenigstens eine Neutronenabschirmung (36, 48, 55), welche die biologische Gammaabschirmung (3o, 46) umgibt, wobei das Rohr (4) wenigstens teilweise von einem gut wärmeleitenden Metallblock (26) umgeben ist., der in Kontakt einerseits mit dem Rohr (4) und andererseits mit der Innenwand der Hülle (1) steht.
2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Hülle (1) im wesentlichen längs einer Hauptachse (18) erstreckt und mehrere Rohr (4) im gleichen Abstand um diese Achse und in gleichen Abständen zueinander angeordnet sind.
3. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (4) von Metallblöcken (26) umgeben sind, die miteinander und mit der Innenwand der Hülle (1) so in Kontakt stehen, daß die Innenwand auf ihrer ganzen Fläche mit den Blöcken (26) in Kontakt steht.

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4. Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Blöcke (26) auf der Seite der Achse (18) einen freien Raum begrenzen.
5. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gut wärmeleitende Metallblock (26) ein Kupferblock ist.
6. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (26) an die Innenwand der Hülle (1) mit einer Metallegierung angelötet ist, deren Schmelztemperatur in der Größenordnung der maximalen Temperatur liegt, der der Behälter unterworfen v/erden kann.
7. Behälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (26) an die Innenwand der Hülle (1) durch eine Metallegierung angelötet ist, deren Schmelztemperatur die Größenordnung von 55o°C hat.
8. Behälter nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung eine Silber-, Cadmium-, Kupfer- oder Zinklegierung ist.
9. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (4) eine Feder (11) auf v/eist, die einerseits auf einem Ring (12), der ins Innere des Rohres (4) vorsteht, und andererseits auf einer Platte (1o) aufliegt, die einen Sitz (9) hat, dessen Form der Form des einen Endes der Werkstoffe (2) angepaßt ist.

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10. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (4) mit einem Deckel (14) versehen ist, der es hermetisch abschließt und der im Inneren des Rohres (4) einen Balg (19) trägt.
11. Behälter nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (14) des Rohres (4) ein Sicherheitsventil (21) hat, das sich zum Außenraum des Rohres (4) öffnet und in Verbindung mit dem Innenraum des Balges (19) steht.
12. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein weiteres Rohr (16) von kleinerem Querschnitt, das mit seinen beiden Enden mit dem Rohr (4) verbunden ist, wobei das weitere Rohr (16) vollständig von dem gut wärmeleitenden Metallblock (26) umschlossen ist.
13. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (1) aus rostfreiem Stahl besteht und auf ihren beiden Flächen verkupfert ist.
14. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (26) eine Heizeinrichtung (27) aufweist.
15. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die biologische Gammaabschirmung von Blöcken (46) gebildet wird, zwischen denen sich gut wärmeleitende Streifen (45) befinden, die sich von der Außenwand der Hülle (1) bis zu dem Blech (47) erstrecken, welches die Trennung zwischen der biologischen Gammaabschirmung (46) und der Neutronenabschirmung (48) bildet.

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16. Behälter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke (3o, 46) der biologischen Gainmaabschirmung mit U 235 abgereicherte Uranblöcke sind,
17. Behälter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke (3o, 46) der biologischen Gammaabschirmung Blöcke aus einer Legierung aus mit ü 235 abgereichertem Uran und Aluminium sind.
18. Behälter nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke (3o, 46) der biologischen Gainmaabschirmung verkupfert sind.
19. Behälter nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (45) an die Außenwand der Hülle (1) und an das Blech (47) angeschweißt sind.
20. Behälter nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech (47) auf seiner Innenwand mit einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt überzogen ist.
21. Behälter nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung eine Zinn-Blei-Legierung ist.
22. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutronenabschirmung (48) von borhaltigem Wasser gebildet wird, das zwischen einem Außenblech (49), dem die Trennung mit der biologischen Gammaabschirmung (46) bildenden Blech (47), einem Boden (52) und einer oberen Wand (53) enthalten ist.

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23. Behälter nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Blech (49) und das die Trennung mit der biologischen Gammaabschirmung (46) bildende Blech (47) durch Federn (5o) auf einem konstanten Abstand gehalten sind.
24. Behälter nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (5o) sich in Richtung der Hauptachse

(18) erstrecken.
25. Behälter nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (5o) an dem Blech (47) angeschweißt sind, welches die Trennung mit der biologischen Abschirmung (46) bildet.
26. Behälter nach-einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der das borhaltige Wasser enthaltende Raum in Verbindung mit einem Sicherheitsventil (51) steht.
27. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeabführende Fluid (17) ein Wärmeübertragungssalz(jits) ist.
28. Verfahren zur Herstellung eines Behälters nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß in eine Hülle Baueinheiten eingebracht werden, die von Rohren und Metallblöcken gebildet werden, daß zwischen diese Baueinheiten ein metallisches Lot eingebracht wird und daß das Ganze bis auf eine Temperatur über der Schmelztemperatur der Lotlegierung gebracht wird.

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29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß in die Hü3.1e Baueinheiten eingebracht werden, die aus Rohren und Metallblöcken bestehen, wobei die Rohre einen flüssigen Wärmeträger aufweisen.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß in die Hülle Baueinheiten eingebracht v/erden, deren Rohre auch ein Heizelement umfassen.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 3o, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Baueinheiten, während das Metallot bereits geschmolzen ist, ein Stab eingeführt wird, dessen Abmessungen denen eines freibleibenden Raums zwischen den Einheiten entsprechen, wobei dieser Stab das geschmolzene Metall zwischen die Einheiten und die Wand der Hülle drückt.

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