DE3150622A1

DE3150622A1 - "behaelteraggregat fuer bestrahlte kernreaktorbrennelemente"

Info

Publication number: DE3150622A1
Application number: DE19813150622
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: G Siempelkamp GmbH and Co KG; Siempelkamp Giesserei GmbH
Current assignee: G Siempelkamp GmbH and Co KG; Siempelkamp Giesserei GmbH
Priority date: 1981-12-21
Filing date: 1981-12-21
Publication date: 1983-06-30

Description

Die Erfindung betrifft ein Behälteraggregat für bestrahlte
Kernreaktorbrennelemente mit Außenbehälter aus Gußeisen oder Stahl und einer Mehrzahl von Innenbehältern aus Gußeisen oder Stahl, wobei der Außenbehälter und die Innenbehälter bezüglich ihrer Wanddicke als Abschirmbehälter eingerichtet sind, und zwar der Außenbehälter und ein Innenbehälter gemeinsam als Zwischenlagerbehälteraggregat sowie zur Abschirmung einer Anfangsaktivität, der Innenbehälter als Endlagerbehälter sowie zur Abschirmung der Restaktivität, wobei ferner der Außenbehälter mit einem anderen Innenbehälter erneut für die Zwischenlagerung einsetzbar ist. - Behälter meint im Rahmen der Erfindung die Gesamtheit aus Behältertopf mit Boden und, zumeist eingesetztem, Deckel. Der Deckel ist bezüglich Wanddicke und/ oder Material wie der zugeordnete Behälter ausgebildet. HPnz folgenden bezeichnet Behälterwandung die Dicke sowohl der Wandung des Behältertopfes als auch die Dicke des Deckels.
Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß bei Kernkraftwerken die in den Reaktoren abgebrannten Brennelemente in Wasserbecken zwischengelagert werden, die in der Nähe der Reaktoren eingerichtet sind. Aufgrund der Abklingzeit der radioaktiven Strahlung der Brennelemente betrug bisher die Zwischenlagerzeit in den Wasserbecken 6 bis 8 Jahre. Nach dieser Zeit ist die radioaktive Strahlung soweit abgeklungen, daß man die abgebrannten Brennelemente in relativ dünnwandige Behälter verpacken kann, um sie einer Endlagerstätte, z. B.
einem Bergwerk oder Salzstock, zuzuführen. Aus verschiedenen Gründen muß damit gerechnet werden, daß die Zwischenlagerzeit der bestrahlten Brennelemente von 6 bis 8 Jahren erheblich, z. B. auf 180 Tage, verkürzt wird. Nach einer derartig kurzen Lagerzeit haben die Brennelemente jedoch noch eine derartig starke Strahlungsintensität, daß man für ihre Verpackung und Abschirmung die Behälterwandungen der Endlagerbehälter relativ dick und damit die ganzen Endlagerbehälter relativ schwer und teuer ausführen muß. Darüber hinaus geht durch die großen Wanddicken zusätzlich Endlagervolumen verloren. Hier schafft die Erfindung Abhilfe. Erfindungsgemäß wird mit einem Doppelbehälter gearbeitet, und zwar in der Form, daß die Behälterwandungen eines Innenbehälters und eines Außenbehälters der Strahlungsintensität gerecht werden, die in der Anfangszeit abgeschirmt werden muß. Nach einer vorgegebenen Abklingzeit werden die Doppelbehälter mit den bestrahlten Brennelementen solange zwischengelagert, daß die Behälterwandung des Innenbehälters allein ausreicht, um die reduzierte Strahlenenergie in der Weise zu absorbieren, daß den gesetzlichen Vorschriften entsprochen wird. Ist die Abklingzeit erreicht, so wird der Innenbehälter dem Außenbehälter entnommen, der Innenbehälter dem Endlager zugeführt und der Außenbehälter zwecks erneuter Beschickung durch einen weiteren Innenbehälter mit darin angeordneten bestrahlten Kernreaktorbrennelementen zurückgeführt.
Auf diese Weise kommt man für die Endlagerung mit relativ kleinen, leichten, dünnwandigen und nicht zu teuren Behältern aus, während der Außenbehälter mehrfach verwendet wird.
Um bei dem beschriebenen Behälteraggregat Innenbehälter und Außenbehälter zu vereinigen, ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Innenbehälter außenseitig konusförmig ausgebildet sind, der Außenbehälter einen komplementär-konusförmigen Aufnahmeraum für den Innenbehälter aufweist und der Außenbehälter sowie jeweils ein Innenbehälter mit Konuspassung ineinandersetzbar sind. Dabei kann ohne Schwierigkeiten erreicht werden, daß der Spalt zwischen Innenbehälter und Außenbehälter nicht in störendem Maße wärmedämmend wirkt. Dazu lehrt die Erfindung, daß die Konuspassung spielfrei und damit wärmeleitend ausgebildet ist.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, zwischen Außenbehälter und Innenbehälter einen Zwischenraum vorzusehen und durch diesen über Anschlußbohrungen ein Kühlmittel zu führen. Ein solcher Zwischenraum kann aber auch andere Funktionen erfüllen, beispielsweise besonderes Abschirmmaterial aufnehmen oder für Detektierungszwecke eingesetzt werden. Im Rahmen der eingangs angedeuteten zu erwartenden Maßnahmen wird man die Anordnung so treffen, daß Außenbehälter und Innenbehälter gemeinsam für eine Zwischenlagerung von etwa 180 Tagen eingerichtet sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert Es zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Behälteraggregat, wobei das Behälteraggregat der linken Zeichnungsseite anders ausgebildet ist als das der rechten Zeichnungsseite Fig. 2 eine graphische Darstellung aus der sich ergibt, wie die sog. Nachzerfallswärme bestrahlter Brennelemente mit der Zeit abklingt.
Das in den Figuren dargestellte Behälteraggregat ist für bestrahlte Kernreaktorbrennelemente 1 bestimmt. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören ein Außenbehälter 2 aus Gußeisen oder Stahl sowie eine Mehrzahl von Innenbehältern 3, die ebenfalls aus Gußeisen oder Stahl bestehen. Im Ausführungsbeispiel ist nur einer dieser Innenbehälter 3 dargestellt worden. Als Werkstoff kann insbesondere auch sphärolithisches Gußeisen eingesetzt werden. Der Außenbehälter 2 und ein Innenbehälter 3 sind bezüglich ihrer Wanddicke S als Abschirmbehälter eingerichtet, und zwar der Außenbehälter 2 und ein Innenbehälter 3 gemeinsam als Zwischenlagerbehälteraggregat sowie zur Abschirmung einer Anfangsaktivität. Der Innenbehälter 3 ist als Endlagerbehälter sowie zur Abschirmung der Restaktivität eingerichtet, wobei ferner der Außenbehälter 2 mit einem anderen Innenbehälter 3 erneut für die Zwischenlagerung einsetzbar ist. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 rechts erkennt man, daß die Innenbehälter 3 außenseitig konusförmig ausgebildet sind, während der Außenbehälter 2 einen komplementär konusförmigen Aufnahmeraum 4 für den Innenbehälter 3 aufweist und der Außenbehälter 2 sowie jeweils ein Innenbehälter 3 durch Konuspassung 5 ineinandergesetzt sind. Die Konuspassung 5 kann spielfrei so durchgeführt sein, daß der Spalt zwischen Innenbehälter und Außenbehälter die Wärmeleitung praktisch nicht beeinträchtigt die Konuspassung 5 also wärmeleitend ausgebildet ist. In der Fig. 1 links erkennt man, daß zwischen dem Außenbehälter 2 und einem Innenbehälter 3 ein Zwischenraum 6 angeordnet ist und wobei durch diesen über Anschlußbohrungen 7 ein Kühlmittel führbar ist.
In Fig. 2 ist auf der Ordinate die sog. Nachzerfallswärme in Watt pro Tonne Uran W/tU angegeben, auf der Abszisse die Abklingzeit in Jahren. Man entnimmt daraus, daß die Nachzerfallswärme hauptsächlich im ersten halben Jahr abklingt und verifiziert, daß man mit Innenbehältern 3 verhältnismäßig geringer Wanddicke arbeiten kann, wenn der Außenbehälter 2 und ein Innenbehälter 3 gemeinsam für eine Zwischenlagerung von etwa 180 Tagen eingerichtet sind. Ein Druckwasserreaktor-Brennelement (ca. 0,5 t Uran) entwickelt nach einem Jahr Abklingzeit eine thermische Leistung von ca. 6 kW. Mit längerer Abklingzeit verringert sich die Nachzerfallswärme und somit auch die durch den Behälter 2, 3 abzuführende Wärmemenge. Bereits nach einem weiteren Jahr Abklingzeit nimmt die Wärmeleistung um die Hälfte ab.
Leerseite

Claims

Behälteraggregat für bestrahlte Kernreaktorbrennelemente Patentansprüche: Behälteraggregat für bestrahlte Kernreaktorbrennelemente (1) mit Außenbehälter (2) aus Gußeisen oder Stahl und einer Mehrzahl von InnenbehAltern (3) aus Gußeisen oder Stahl, wobei der Außenbehälter (2) und die Innenbehälter (3) bezüglich ihrer Wanddicke (S) als Abschirmbehälter eingerichtet sind, und zwar der Außenbehälter (2) und ein Innenbehälter (3) gemeinsam als Zwischenlagerbehälteraggregat sowie zur Abschirmung einer Anfangsaktivität, der Innenbehälter (3) als Endlagerbehälter sowie zur Abschirmung der Restaktivität, wobei ferner der Außenbehälter (2) mit einem anderen Innenbehälter (3) erneut für die Zwischenlagerung einsetzbar ist.
2. Behälteraggregat nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Innenbehälter (3) außenseitig konusförmig ausgebildet'sind, der Außenbehälter (2) einen komplementär-konusförmigen Aufnahmeraum (4) für den Innenbehälter (3) aufweist und Außenbehälter (2) sowie jeweils ein Innenbehälter (3) mit Konuspassung (5) ineinandersetzbar sind.
3. Behälteraggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konuspassung (5) spielfrei und damit wärmeleitend ausgebildet ist.
4. Behälteraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Außenbehälter (2) und Innenbehälter (3) ein Zwischenraum (6) vorgesehen und durch diesen über Anschlußbohrungen (7) ein Kühlmittel führbar ist.
5. Behälteraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Außenbehälter (2) und Innenbehälter (3) gemeinsam für eine Zwischenlagerung von etwa 180 Tagen eingerichtet sind.