DE2856620A1 - Transport- und/oder lagerbehaelter fuer radioaktive abfaelle von kernkraftwerken - Google Patents

Description

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch Patentanwälte Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Hans Dieter Gesthuysen Diplom-Physiker Dr. Karl Gerhard Masch Anwaltsakte: 43 Essen 1, Theaterplatz 3, Postf. 789

52 291/MS- 3. August 19 78

P atentanmeldung
GNS Gesellschaft für
Nuklear-Service mbH
Frankenstraße 348
4300 Essen 1

"Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Abfälle von Kernkraftwerken"

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf einen Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Abfälle von Kernkraftwerken und dergleichen, - mit

als Gammastrahlenabschirmschild ausgebildetem Behältermantel aus Gußeisen oder sphärolithischem Gußeisen,

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entsprechender Deckelverschlußeinrichtung und Einrichtung für die Neutronenmoderation,

wobei die Einrichtung für die Neutronenmoderation im Behältermantel mit Abstand voneinander längslaufende Moderationskanäle im wesentlichen kreisförmigen Querschnittes aufweist, in denen ein moderierendes Material angeordnet ist. - Das Merkmal, daß der Behältermantel aus Gußeisen oder aus sphärolithisehern Gußeisen besteht, schließt nicht aus, daß es sich um eine Gußmatrix handelt, welche als Einbettung gammastrahlenabsorbierende Materialien aufweist. Neutronenmoderation meint im Rahmen der Erfindung Abbremsung der Neutronen auf Geschwindigkeiten, die an oder in lebender oder toter Materie keine schädlichen Veränderungen mehr hervorrufen, weil sie nicht mehr eingefangen werden.

Bei den bekannten gattungsgemäßen Transport- und/oder Lagerbehältern (DE-Gbm 77 27 690) sind die Moderationskanäle längs des Behälterumfanges möglichst dicht aneinander angeschlossen. Sie sollen gemeinsam gleichsam einen geschlossenen Schirm bilden. Dazu besitzen die Moderationskanäle auch einen langgestreckten ovalen oder rechteckigen Querschnitt, wobei die lange Querschnittsachse mehr oder weniger.in Umfangsrichtung oder tangential zur ümfangsrichtung verläuft und die Querschnitte zum Teil sogar in einer radialen Projektion überlappt angeordnet sind. Allerdings ist bei der bekannten Ausführungsform ein runder Querschnitt der Moderationskanäle nicht ausgeschlossen. Durchmesser und moderierendes Material sind so gewählt, daß

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ausreichende Neutronenmoderation erreicht wird. - Das alles hat sich in abschirmtechnischer Hinsicht bewährt, führt jedoch dazu, daß der Behältermantel gleichsam aus zwei Schichten oder aus zwei ineinandergesteilten Schalen besteht, die durch die Kette der Moderationskanale getrennt und zwischen den Moderationskanälen nur durch dünne Stege verbunden sind, nämlich durch die Wandteile, die zwischen den Moderationskanälen stehengeblieben sind. Zwar funktionieren die beiden Schichten oder Schalen in bezug auf die Gammastrahlenabschirmung gemeinsam, zwar genügt die Neutronenmoderation allen Anforderungen,

in mechanischer Hinsicht bestehen jedoch Nachteile,

weil die beiden Schichten oder Schalen in bezug auf Festigkeit und Stabilität ein anderes mechanisches Verhalten aufweisen als eine einheitliche, integrierte Wand gleicher Gesamtdicke. Die mechanische Beanspruchbarkeit, insbesondere bei Impulsbeanspruchungen, ist reduziert. Dem wird in der Praxis allerdings abgeholfen, indem eine der Schichten oder Schalen verdickt ausgeführt wird. Eine solche Ausbildung macht den Behälter insgesamt jedoch schwerer und damit aufwendiger als es aus abschirmtechnischen Gründen erforderlich ist. Während üblicherweise die abschirmtechnisch erforderliche Wanddicke auch alle mechanischen Forderungen erfüllt, ist ein erhöhter Werkstoff einsatz allein aus mechanischen Gründen erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Transport- und/oder Lagerbehälter so weiter auszubilden, daß ohne die beschriebene Verstärkung und Gewichtserhöhung alle mechanischen Beanspruchungen aufgenommen werden.

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Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Moderationskanäle gemeinsam (d. h. in der Summe) ein Volumen aufweisen, welches etwa dem Volumen eines auf den Behältermantel außen als Schicht aufgebrachten, für die durchzuführende Neutronenmoderation eingerichteten Plächenbelegung aus dem gleichen moderierenden Material entspricht - oder größer ist, und daß die Moderationskanäle einen Abstand besitzen, der zumindest dem doppelten ihres Durchmessers entspricht.

Die Erfindung geht zunächst von der überraschenden Tatsache aus, daß in bezug auf die Neutronenmoderation kein erheblicher Unterschied besteht zwischen einer gleichmäßigen Flächenbewegung und dem erfindungsgemäß aus dem mit Abstand voneinander angeordneten Moderationskanälen gebildeten Rost. 'Im Rahmen der Baulehre der Erfindung stören darüber hinaus und ebenfalls überraschenderweise die Moderationskanäle wegen der verhältnismäßig großen Abstände zwischen den einzelnen Kanälen in mechanischer Hinsicht trotz des Einsatzes von kerbspannungsempfindlichem Gußeisen oder sphärolithischem Gußeisen nicht. Der Behältermantel und damit der Behälter insgesamt verhält sich wie ein einheitliches Bauteil, welches einheitlich auch alle mechanischen Beanspruchungen aufnimmt. Bei dem erfindungsgemäßen Transport- und/oder Lagerbehälter kann der Behältermantel in statischer und stabilitätsmäßiger Hinsicht eher mit einem Vielkammerigen Kastentragwerk verglichen werden, welches bekanntlich besondere Festigkeit aufweist, als mit einem Aggregat aus zwei Schichten oder Schalen, die nicht wirksam miteinander vereinigt sind. Dabei kann im Rahmen der Erfindung mit den verschiedensten moderierenden Materialien gearbeitet werden, und zwar auch mit Wasser, welches nach bevorzugter Ausfuhrungsform der Erfin-

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dung daher zum Einsatz kommt. Im Rahmen der Erfindung wird man die Deckelverschlußeinrichtung und den Boden entsprechend mit Bohrungen oder Kammern für die Aufnahme des moderierenden Materials ausrüsten.

Die erreichten Vorteile sind zusammengefaßt darin zu sehen, daß ein erfindungsgemäßer Transport- und/oder Lagerbehälter einerseits in abschirmtechnischer Hinsicht und andererseits in mechanischer Hinsicht allen Anforderungen genügt, ohne daß ein zusätzlicher Werkstoffaufwand und damit eine Erhöhung des Gesamtgewichtes über die abschirmtechnisch erforderlichen Werte hinaus in Kauf genommen werden müßte.

Im folgenden werden die beschriebenen und weiteren Merkmale der Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematiseher Darstellung

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Transport- und/oder Lagerbehälter,

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1 in gegenüber der Fig. 1 vergrößertem Maßstab und ausschnittsweise,

Fig. 3 entsprechend der Fig. 2 ein abschirmtechnisches Analogon zu der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Transport- und/oder Lagerbehälter, der für radioaktive Abfälle von Kernkraftwerken und dergleichen bestimmt ist. In seinem grundsätzlichen Aufbau besitzt dieser

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Behälter

einen als Gammastrahlenabschirmschild ausgebildeten Behältermantel 1 aus Gußeisen oder sphärolithisehern Gußeisen,

eine entsprechende Deckelverschlußeinrichtung 2 und eine Einrichtung 3 für die Neutronenmoderation.

Die Einrichtung für die Neutronenmoderation besteht aus im Behältermantel mit Abstand voneinander längslaufend angeordneten Moderationskanälen 3. Diese besitzen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt. Sie sind durch ein moderierendes Material 4, z. B. Wasser, ausgefüllt. Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform des Transport- und/oder Lagerbehälters, bei der der Behältermantel 1 außen noch angegossene oder auf anderer Weise angebrachte Rippen 5 aufweist, die als Kühlrippen funktionieren. Auf diese Rippen 5 kommt es jedoch im Rahmen der Erfindung nicht an. Sie tragen zwar zur Gammastrahlenabschirmung bei, gehen jedoch in die Baulehre der Erfindung nicht ein.

Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 2 und 3 entnimmt man, daß die Moderationskanäle 3 gemeinsam, d. h. in der Summe, ein Volumen aufweisen, welches etwa dem Volumen eines auf den Behältermantel 1 außen als Schicht aufgebrachten, für die durchzuführende Neutronenmoderation eingerichteten Flächenbelegung 6 aus dem gleichen moderierenden Material entspricht, welches sich auch in den Moderationskanälen 3 befindet. Das Gesamtvolumen

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der Moderationskanäle kann aber auch größer sein als es dieser Flächenbelegung 6 entspricht. Jedenfalls ist jedoch die Anordnung so getroffen, daß die Moderationskanäle 3 einen Abstand 7 aufweisen, der zumindest dem doppelten ihres Durchmessers entspricht. Das macht aus dem Behältermantel 1 ein in mechanischer Hinsicht, insbesondere in statischer Hinsicht einheitlich funktionierendes vielkammeriges Kastentragwerk, welches ohne weiteres alle mechanischen Beanspruchungen aufzunehmen in der Lage ist. - In Fig. 1 wurde nur angedeutet, daß die Deckelverschlußeinrichtung 2 und der Boden 8 entsprechend der obigen Lehre mit Bohrungen oder Kammern 9 für die Aufnahme des moderierenden Materials ausgerüstet sind.

Nicht gezeichnet wurde eine im Rahmen der Erfindung liegende Ausführungsform, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Moderationskanäle 3 in zwei oder mehr als zwei Reihen angeordnet sind, die im Behältermantel 1 umlaufen, und daß die Moderationskanäle 3 in den^Reihen auf Lücken angeordnet sind.

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Claims (4)

1. Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen

   Patentansprüche :

   \j. Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Abfälle von Kernkraftwerken und dergleichen, - mit

   als GammastrahlenabschirmschiId ausgebildetem Behältermantel aus Gußeisen oder sphärolithischem Gußeisen,

   entsprechender Deckelverschlußeinrichtung und Einrichtung für die Neutronenmoderation,

   wobei die Einrichtung für die Neutronenmoderation im Behältermantel mit Abstand voneinander längslaufende Moderationskanäle im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist, in denen ein moderierendes Material angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Moderationskanäle (3) gemeinsam ein Volumen aufweisen, welches etwa dem Volumen einer auf den Behältermantel (1) außen als Schicht aufgebrachten, für die durchzuführende Neutronenmoderation eingerichteten Flächenbelegung (6) aus dem gleichen moderierenden Material entspricht oder größer ist, und daß die Moderationskanäle (3) einen Abstand (7) besitzen, der zumindest dem doppelten ihres Durchmessers entspricht.
2. 2. Transport- und/oder Lagerbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Moderationskanälen (3) als moderierendes Material (4) Wasser angeordnet ist.

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   Jj
3. 3. Transport- und/oder Lagerbehälter nach einem der Ansprüche

   1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckelverschlußeinrichtung (2) und der Boden (8) entsprechend mit Bohrungen oder Kammern (9) für die Aufnahme des moderierenden Materials eingerichtet sind.
4. 4. Transport- und/oder Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Moderationskanäle (3) in zwei oder mehr als zwei Reihen angeordnet sind, die im Behältermantel (1) umlaufen, und daß die Moderationskanäle (3) in den Reihen auf Lücken angeordnet sind.

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