DE3010518A1

DE3010518A1 - Bauelementensatz fuer den abgeschirmten transport und fuer die abgeschirmte lagerung von radioaktiven substanzen

Info

Publication number: DE3010518A1
Application number: DE19803010518
Authority: DE
Inventors: Henning Dr. Baatz; Dieter 4300 Essen Rittscher
Original assignee: GNS Gesellschaft fuer Nuklearservice mbH
Current assignee: GNS Gesellschaft fuer Nuklearservice mbH
Priority date: 1980-03-19
Filing date: 1980-03-19
Publication date: 1981-10-01
Also published as: FR2478862B1; ES8302347A1; JPH0411840B2; DE3010518C2; US4445042A; JPS57600A; ES500490A0; FR2478862A1

Description

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf einen Bauelementensatz für den abgeschirmten Transport und für die abgeschirmte Lagerung von radioaktiven Substanzen, insbesondere von bestrahlten Kernreaktorbrennelementen, - mit

Abschirmbehältertopf,
Abschirmbehälterdeckel.
zusätzlichem Sicherheitsdeckel und Dichtungseinrichtung,

wobei der Abschirmbehälter einen Abschirmbehälterdeckelflansch sowie ein zylindrisches oder konisches Paßteil, der Abschirmbehältertopf eine entsprechende Paßteilaufnahme aufweisen und der Sicherheitsdeckel oberhalb des Abschirmbehälters angeordnet ist, wobei ferner die Dichtungseinrichtung mit einer Mehrzahl von weichelastischen Dichtungen zwischen Paßteil und Paßteilaufnahme ausgerüstet ist. - Kommt ein solcher Bauelementensatz zum Einsatz, so befindet sich im Behälterinnenraum im allgemeinen, neben den radioaktiven Substanzen, ein Kontrollgas. Die Anordnung ist im Rahmen geltender Vorschriften und Empfehlungen im allgemeinen so getroffen, daß ein Entweichen des Kontrollgases und damit Undichtigkeiten überwacht werden können.

Der bekannte Bauelementensatz (DE-Patentanmeldung P 29 05 094.0) besteht aus den aufgeführten Bauelementen - und nicht mehr. Auf den Abschirmbehälterdeckel ist der zusätzliche Sicherheitsdeckel aufgesetzt, der den Flansch des Abschirmbehälterdeckels mit einem Randbereich überfaßt. Der Sicher-

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heitsdeckel weist im Randbereich, das Paßteil weist im Spalt zwischen Paßteil und Paßteilaufnahme die erwähnten weichelastischen Dichtungen auf, so daß zwischen diesen Dichtungen ringraumförmige Kontrollräume gebildet sind, wobei an diese Kontrollräume Kanäle oder Leitungen angeschlossen sind, die mit Überwachungsgeräten verbindbar sind. Das alles hat sich an sich bewährt und erfüllt ohne weiteres alle Forderungen, die für die sogenannte Langzeitlagerung der radioaktiven Substanzen bestehen. Der Bauelementensatz insgesamt genügt jedoch nicht ohne weiteres den kombinierten Sicherheitsforderungen, die bezüglich Transport einerseits, Langzeitlagerung andererseits und endlich Abtransport nach Langzeitlagerung gestellt werden. Hier setzt die Erfindung ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Bauelementensatz so weiterauszubilden, daß er einerseits alle Sicherheitsforderungen in bezug auf Transport und endlichen Abtransport, andererseits alle Sicherheitsforderungen in bezug auf Langzeitlagerung erfüllt und die erforderlichen Kontrο11räume aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Sicherheitsdeckel mit einem Kontrollraumabstand oberhalb des Abschirmbehälterdeckels angeordnet und seinerseits von einem Kontrolldeckel überfaßbar ist,

der mit einem weiteren Kontrollraumabstand oberhalb des Sicherheitsdeckels angeordnet werden kann,

daß die Dichtungseinrichtung zwischen Abschirmbehälterdeckelflansch und Abschirmbehältertopf einerseits, die zwischen Sicherheitsdeckel und Abschirmbehältertopf andererseits als

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metallische Dichtung ausgeführt ist, und daß endlich die Dichtungseinrichtung zwischen Kontrolldeckel und Abschirmbehältertopf wieder als weichelastische und/oder als metallische Dichtung aufgebaut ist. Die durch die Kontrollraumabstände definierten Kontrollräume können spaltförmig eng sein. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, daß der Sicherheitsdeckel eine verschließbare Öffnung für den Anschluß eines Überwachungsgerätes für den unterhalb des Sicherheitsdeckels angeordneten Kontrollraum aufweist. Andererseits besitzt der Kontrolldeckel eine verschließbare Öffnung für den Anschluß eines Überwachungsgerätes für den unterhalb des Kontrolldeckels angeordneten Kontrollraum. Da ein eingefülltes Kontrollgas im allgemeinen unter leicht meßbarem Innendruck steht, können die Überwachungsgeräte als Manometer ausgeführt sein. Man kann aber auch zusätzlich zu anderen Kontrollgeräten Manometer vorgesehen.

Die Gestaltung der Dichtungen ist im Rahmen der Erfindung weitgehend beliebig. Als weichelastische Dichtungen werden im allgemeinen O-Ringdichtungen aus Gummi oder Kunststoff eingesetzt. Auch die Gestaltung der metallischen Dichtungen kann auf verschiedene Weise erfolgen. In diesem Zusammenhang ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Metalldichtung zwischen Abschirmbehälterdeckelflansch und Abschirmbehältertopf als Metall-auf-Metall-Dichtung ausgeführt ist. Die metallische Dichtung zwischen Sicherheitsdeckel und.Abschirmbehältertopf kann aber auch als Schweißnaht, ζ. B. an Schweißlippen ausgebildet oder durch eine Lötung herbeigeführt sein.

Erfindungsgemäß wird der bekannte gattungsgemäße Bauelementensatz durch weitere Bauelemente ergänzt, nämlich durch den

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Kontrolldeckel und die diesem zugeordneten Dichtungen. Der Kontrolldeckel erfüllt besondere Funktionen und wird regelmäßig nicht von vornherein/ sondern erst nachträglich angeordnet. Das schließt allerdings nicht aus, daß er in besonderen Fällen auch von vornherein angeordnet werden kann. Die Erfindung geht zunächst von der Erkenntnis aus, daß die Sicherheitsbedingungen für den Transport durch die Kombination der weichelastischen Dichtungen zwischen Paßteil und Paßteilaufnahme einerseits mit der metallischen Dichtung zwischen Äbschirmbehälterdeckelflansch und Abschirmbehältertopf erfüllt oder erfüllbar sind. Die Sicherheitsbedingungen für den Transport verlangen bekanntlich Dichtigkeit auch unter Unfallbedingungen. Dazu gehören Sturz aus 9 m Höhe auf eine unnachgiebige Unterlage und ähnliche Beanspruchungen. Untersuchungen haben gezeigt, daß auch unter extremen Unfallbedindungen bei einem erfindungsgemäßen Bauelementensatz nicht alle Dichtungen der Kombination zerstört werden, so daß die Dichtigkeit gewahrt bleibt. Erfahren unter solchen Beanspruchungen die weichelastischen Dichtungen eine Beschädigung, so bleibt im allgemeinen die metallische Dichtung der Kombination unbeschädigt und umgekehrt. Die metallische Dichtung der Kombination funktioniert darüber hinaus bei den Transport- und Unfallbeanspruchungen gleichsam als eine Reibungskupplung oder Dämpfungskupplung zwischen dem Abschirmbehälter und dem Abschirmbehältertopf, woraus eine Schonung der weichelastischen Dichtungen am Paßteil und an der Paßteil und an der Paßteilaufnahme bei den beschriebenen Beanspruchungen resultiert. Die Erfindung geht fernerhin von der Erkenntnis aus, daß die zunächst wegen Erfüllung der Transportbedingungen angeordnete metallische Dichtung zwischen Abschirmbehälterdeckelflansch und Abschirmbehältertopf eine zusätzliche Funktion erfüllen kann, nämlich die der sogenannten ersten Barriere im Rahmen

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der sicherheitstechnischen Maßnahmen, die für die Langzeitlagerung verlangt werden. Für die Langzeitlagerung sind bekanntlich zwei über den Zeitraum der Langzeitlagerung wirkende oder reparierbare Barrieren erforderlich. Die zweite Langzeitbarriere wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Bauelementensatzes zunächst durch metallische Dichtung am Sicherheitsdeckel gebildet, der mit seinem Kontrollraumabstand gleichzeitig einen Kontrollraum definiert. Für den Fall, daß die metallische Dichtung der ersten Barriere versagt, spielt diese bei einem erfindungsgemäßen Bauelementensatz für die Erfüllung der Vorschriften der Langzeitlagerung keine Rolle mehr. Tatsächlich könnte diese metallische Dichtung auch nicht repariert werden. Versagt die metallische Dichtung der ersten Barriere, so übernimmt der Sicherheitsdeckel mit seiner metallischen Dichtung die Funktion der ersten Barriere, wobei die schon erwähnt verschließbare Öffnung im Sicherheitsdeckel verschlossen wird. Die zweite Barriere für die Erfüllung der Vorschriften der Langzeitlagerung wird nunmehr dadurch erzeugt, daß der Kontrolldeckel zusätzlich angeordnet wird. Zwar befinden sich zwischen dem Kontrolldeckel und dem Abschirmbehältertopf bei dem erfindungsgemäßen Bauelementensatz weichelastische Dichtungen, diese sind jedoch durch Abnehmen des Kontrolldeckels ohne Schwierigkeiten reparierbar, so daß die sicherheitstechnischen Forderungen für die Langzeitlagerung erfüllt sind. Gleichzeitig definiert der Kontrolldeckel wieder den erforderlichen Kontrollraum.

Auch die metallische Dichtung zwischen Sicherheitsdeckel und Abschirmbehältertopf ist bei dem erfindungsgemäßen Bauelementensatz reparierbar. Undichtigkeiten an dieser metallischen Dichtung können, z. B. durch Erwärmen oder Nachschweißen, gedichtet werden. Es versteht sich von selbst, daß solche Arbeiten in einer kontrollierten Werkstatt durchgeführt werden, wobei

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eventuell austretende Radioaktivität kontrolliert abgeleitet werden kann. Sie ist mengenmäßig ohnehin gering, da man bei einem erfindungsgemäßen Bauelementensatz die Kontrollräume von vornherein kleinhalten wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch den Abschirmbehältertopf mit eingesetztem Abschirmbehälterdeckel bei einem erfindungsgemäßen Bauelementensatz,

Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 mit zusätzlichem Sicherheitsdeckel,

Fig. 3 den Gegenstand nach Fig. 2 mit zusätzlich aufgesetztem Kontrolldeckel und

Fig. 4 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößertem Maßstab den Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach Fig. 3.

Der in den Figuren dargestellte Bauelementensatz ist für den abgeschirmten Transport und für die abgeschirmte Lagerung von radioaktiven Substanzen, insbesondere von bestrahlten Kernreaktorbrennelementen bestimmt. Zum Bauelementensatz gehören im grundsätzlichen Aufbau zunächst

ein Abschirmbehältertopf 1,

ein Abschirinbehälterdeckel 2,

ein zusätzlicher Sicherheitsdeckel 3 und

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Dichtungseinrichtungen 4, 5.

Die Anordnung ist so getroffen, daß der Abschirmbehälterdeckel 2 einen Abschirmbehälterdeckelflansch 6 sowie ein zylindrisches oder konisches Paßteil 7, der Abschirmbehältertopf 1 eine entsprechende Paßteilaufnahme 8 aufweisen und der Sicherheitsdeckel 3 oberhalb des Abschirmbehälterdeckels 2 angeordnet ist. Die Dichtungseinrichtung 4, 5 ist mit einer Mehrzahl von weichelastischen Dichtungen 4 zwischen Paßteil 7 und Paßteilaufnahme 8 ausgerüstet. Es gehört dazu aber auch die Dichtung 5 unter dem Flansch 6.

Erfindungsgemäß ist der Sicherheitsdeckel 3 in besonderer Weise angeordnet, nämlich mit einem Kontrollraumabstand 9 oberhalb des Abschirmbehälterdeckels 2. Erfindungsgemäß gehört jedoch zum Bauelementensatz noch ein weiteres Bauteil, nämlich ein sogenannter Kontrolldeckel 10, mit dem der Sicherheitsdeckel 3 überfaßt werden kann. Dieser Kontrolldeckel 10 kann mit einem weiteren Kontrollraumabstand 11 oberhalb des Sicherheitsdeckels 3 angeordnet werden. Die Kontrollrauniabstände

9 und 11 sind aus Maßstabsgründen übertrieben groß gezeichnet. Auch die Dichtungseinrichtungen 4, 5 sind in besonderer Weise gestaltet. Die Dichtungseinrichtung 5 zwischen Abschirmbehälterdeckelflansch 6 und Abschirmbehältertopf 1 ist eine metallische Dichtung, während die Dichtung 4 am Paßteil 7 und an der Paßteilaufnahme 8, wie bereits erwähnt, weichelastische Dichtungen sind. Aber auch die Dichtungseinrichtung 12 zwischen Sicherheitsdeckel 3 und Abschirmbehältertopf 1 ist als metallische Dichtung ausgeführt. Andererseits ist wiederum die zusätzliche Dichtungseinrichtung 13 zwischen Kontrolldeckel

10 und Abschirmbehältertopf im Ausführungsbeispiel als weichelastische Dichtung gestaltet. - Der Sicherheitsdeckel 3 be-

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sitzt eine verschließbare öffnung 14 für den Anschluß eines Überwachungsgerätes 15, mit dem der unterhalb des Sicherheitsdeckels 3 angeordnete Kontrollraum überwacht werden kann. Ähnlich besitzt auch der Kontrolldeckel 10 eine verschließbare öffnung 16 für den Anschluß eines Überwachungsgerätes 15, mit dem der Kontrollraum unterhalb des Kontrolldeckels 10 überwachbar ist. Das überwachungsgerät könnte aber auch im Kontrollraum 9 unterhalb des Sicherheitsdeckels 3 bzw. in einer Vertiefung im Abschirmbehälterdeckel 2 angeordnet sein, wobei dann lediglich ein elektrisches Kabel nach außen zu führen ist.

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die metallische Dichtung 5 zwischen Abschirmbehälterdeckelflansch 6 und Abschirmbehältertopf 1 eine Metall-auf-Metall-Dichtung. Andererseits ist die metallische Dichtung 12 zwischen Sicherheitsdeckel 3 und Abschirmbehältertopf 1 als Schweißnaht an Schweißlippen aufgebaut.

Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 bis 4 entnimmt man, daß bei einem erfindungsgemäßen Bauelementensatz nicht immer alle Bauelemente gleichzeitig zum Einsatz kommen: Fig. 1 zeigt die Verhältnisse beim Transport. Man erkennt, daß in diesem Falle lediglich der Abschirmbehälterdeckel 2 angeordnet ist, der Sicherheitsdeckel 3 und der Kontrolldeckel 10 also fehlen. Anders liegen die Verhältnisse, wenn der Abschirmbehälter 1 des erfindungsgemäßen Bauelementensatzes seinen Standort für die Langzeitlagerung erreicht hat. In diesem Falle ist zusätzlich der Sicherheitsdeckel 3 angeordnet, wie es in der Fig. 2 dargestellt worden ist. Es sind nunmehr zwei kangzeitdichtungsbarrieren verwirklicht, nämlich einerseits die metallische Dichtung 5 zwischen Abschirmbehälterdeckelflansch 6 und Abschirmbehältertopf 1, andererseits die metallische Dichtung

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12 zwischen Sicherheitsdeckel und Abschirmbehältertopf. Dazu wird auf die Fig. 2 verwiesen, in der der durch die beschriebene Anordnung geschaffene Kontrollraum durch Kreuzschraffur verdeutlicht worden ist.Fällt hier die Dichtungsbarriere 5 zwischen Abschirmbehälterdeckelflansch 6 und Abschirmbehältertopf 1 aus, so werden die Bedingungen für die Langzeitlagerung durch zusätzliches Aufsetzen des Kontrolldeckels 10 erfüllt, wie es in Fig. 3 dargestellt und weiter oben bereits erläutert worden ist. Es funktionieren wiederum zwei Dichtungsbarrieren 12, 13, die den Vorschriften der Langzeitlagerung genügen, weil die Dichtungsbarriere 13 durch Abnehmen des Kontrolldeckels 10 reparierbar ist. Gleichzeitig ist ein neuer Kontrollraum entstanden, wie er in Fig. 3 wiederum durch Kreuzschraffur verdeutlicht wurde. - Die weiteren dichtungstechnischen Einzelheiten entnimmt man aus der Fig. 4, die im übrigen mit ihren Bezugszeichen ohne weiteres verständlich ist.

Es versteht sich von selbst, daß die Deckel 2, 3 und 10, soweit sie nicht durch eine Schweißnaht gehalten werden, mit üblichen Deckelschrauben befestigt werden. Diese werden Werkstoffmaßig so ausgewählt, daß sie auch bei tiefen Temperaturen keine störende Versprödung zeigen und alle Beanspruchungen,auch die schon erwähnten Unfallbeanspruchungen, aufnehmen.

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Claims

Andrejewski, Honke & Partner Patentanwälte

Diplom-Physiker

Dr. Walter Andrejewski

Diplom-Ingenieur

Dr.-Ing. Manfred Honke

Diplom-Physiker

Dr. Karl Gerhard Masch

Anwahsokte: 53 964/En- 4300 Essen 1, Theaterplatz 3, Posrf. 100254

14. März 1980

Patentanmeldung

GNS Gesellschaft für
Nuklear-Service mbH
Rosastraße 15
4300 Essen 1

Bauelementensatz für den abgeschirmten Transport und für die abgeschirmte Lagerung von radioaktiven Substanzen

Patentansprüche:

Bauelementensatz für den abgeschirmten Transport und für die abgeschirmte Lagerung von radioaktiven Substanzen, insbesondere von bestrahlten Kernreaktorbrennelementen, - mit

Abschirmbehältertopf,
Abschirmbehälterdeckel,
zusätzlichem Sicherheitsdeckel und

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Dichtungseinrichtung,

wobei der Abschirmbehälterdeckel einen Abschirmbehälterdeckelflansch sowie ein zylindrisches oder konisches Paßteil, der Abschirmbehältertopf eine entsprechende Paßteilaufnahme aufweisen und der Sicherheitsdeckel oberhalb des Abschirmbehälterdeckels angeordnet ist, wobei ferner die Dichtungseinrichtung mit einer Mehrzahl von weichelastischen Dichtungen zwischen Paßteil und Paßteilaufnahme ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherheitsdeckel (3) mit einem Kontrollraumabstand (9) oberhalb des Abschirmbehälterdeckels (2) angeordnet und seinerseits von einem Kontrolldeckel (10) überfaßbar ist,

der mit einem weiteren Kontrollraumabstand (11) oberhalb des Sicherheitsdeckels (3) angeordnet werden kann,

daß die Dichtungseinrichtung (5) zwischen Abschirmbehälterdeckelflansch (6) und Abschirmbehältertopf (1) einerseits, die Dichtungseinrichtung (12) zwischen Sicherheitsdeckel (3) und Abschirmbehältertopf (1) andererseits als metallische Dichtung ausgeführt sind, und daß endlich die Dichtungseinrichtung (13) zwischen Kontrolldeckel (10) und Abschirmbehältertopf (1) wieder als weichelastische und/oder als metallische Dichtung aufgebaut ist.
2. Bauelementensatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherheitsdeckel (3) eine verschließbare öffnung (14) für den Anschluß eines Überwachungsgerätes (15) für den unterhalb des Sicherheitsdeckels (3) angeordneten Kontrollraum aufweist.

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3. Bauelementensatz nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontrolldeckel (10) eine verschließbare Öffnung (16) für den Anschluß eines Überwachungsgerätes (15) für den unterhalb des Kontrolldeckels (10) angeordneten Kontrollraum aufweist.
4. Bauelementensatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Dichtung (5) zwischen Abschirmbehälterdeckelflansch (6) und Abschirmbehältertopf (1) als Metall-auf-Metall-Dichtung ausgeführt ist.
5. Bauelementensatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Dichtung (11) zwischen Sicherheitsdeckel (3) und Abschirmbehältertopf (1) als Schweißnaht an Schweißlippen ausgebildet ist.

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