DE2919797A1

DE2919797A1 - Brennelement-lagerkapsel fuer die aufbewahrung abgebrannter brennelemente

Info

Publication number: DE2919797A1
Application number: DE19792919797
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl Phys Dr Peehs; Werner Petri
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-05-16
Filing date: 1979-05-16
Publication date: 1980-11-20
Also published as: DE2919797C2; FR2456994A1; GB2052349B; GB2052349A; FR2456994B1; US4318492A

Description

KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

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Brennelement-Lagerkapsel für die Aufbewahrung abgebrannter Brennelemente

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennelement-Lagerkapsel für die Aufbewahrung abgebrannter Brennelemente in wassergefüllten Brennelementlagerbecken, die aus einer bodenseitig dichten, dem Querschnitt des aufzunehmenden Brennelementes angepaßten Hülse, deren obere öffnung mit einem Deckel abgeschlossen ist, besteht.

Es ist allgemein bekannt, daß die Brennelemente von Kernreaktoren nach erfolgtem Abbrand in speziellen Lagerbecken bis zur Wiederaufarbeitung aufbewahrt werden müssen. Da solche Brennelemente über mehrere Jahre in einem Kernreaktor eingesetzt waren, ist es möglich, daß sich an ihrer Oberfläche, d.h. an der Oberfläche der einzelnen Brennstäbe, aus denen ein solches

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Brennelement zusammengesetzt ist, Verunreinigungen angelagert haben, die unter Umständen bei der weiteren Handhabung abfallen können. Infolge der außerordentlich hohen Strahlungsdichte innerhalb des Reaktorkernes sind solche Verunreinigungen zumeist ebenfalls radioaktiv geworden. Weiterhin ist es möglich, daß die Hüllen oder die Endstopfen einiger Brennstäbe defekt geworden sind, so daß aus ihnen bei der weiteren Handhabung und Lagerung Spaltprodukte in wasserlöslicher oder gasförmiger Gestalt austreten können.

Wenn die Brennelemente ungeschützt in einem Lagerbecken aufbewahrt werden, so können diese Erscheinungen unter Umständen eine starke Kontamination des Brennelement-Lagerbeckens, insbesondere seiner Wasserfüllung, verursachen, so daß entsprechend große Filteranlagen für das Beckenwasser vorgesehen werden müssen und außerdem zusätzliche Dekontaminationsarbeiten bei der Reinigung der Becken notwendig werden. Eine derartige Kontamination kann dabei so groß werden, daß zusätzliche Abschirmmaßnahmen erforderlich werden. Zur Vermeidung einer derartigen Kontamination des Lagerbeckens ist bereits vorgeschlagen worden, siehe z.B. die Patentanmeldungen P 27 18 305.7-33 und P 27 43 453.3, die Brennelemente in Lagerkapseln einzuschließen, die entweder druckfest waren oder auch mit Druckentlastungssystemen ausgestattet sind.

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Diese BehSlt-er haben den großen Nachteil, daß sie konstrulct.lv ziemlich aufwendig sind und daß insbesondere auch an den Flanschen zu den Deckeln derselben Dicht-Probleme auftreten können»
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Es stellte sich daher die Aufgabe, eine wesentlich einfachere Konstruktion für Brennelement-Lagerkapseln zu finden, die keinerlei Dichtprobleme aufweist und außerdem auf äußere .Ururksasgleichsmittel verzichten kann.

Die I.-ösur.g dieser Auigaoe besteht erfindungsgemäß darinρ daß der Deckel der Brennelement-Lagerkapsel ju.it ei nee seitlich die Hülsenwand derselben umfassenden Rand versehen ist., durch sein e5.gnn#& Gewicht und ohne Haltemechanismus auf der Hülse aufliegt u&u der Ringraum zwischen der Hülaonwand und dem Deckel rand im eingesetzten Zusts-.d unter Wessen mit luft gefüllt ist.

Zur nälieren Veranschaulichung und Verdeutlichung dieser Lösung sei auf die Fig. 1 bis 3 verwiesen, in denen drei Ausführungsraöglichkeiten dieses erfinderischen Grundgedankens fechtüäatisch dargestellt sind.,

Die Fig. 1 xeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine Brennelement-Kapsel 2, die in einem Brennelementbecken 7 mit seiner Wasserfüllung 8 gelagert ist.

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Innerhalb der Kapsel ·: befindet sich das su lagernde Brennelement 1, die Kapsel besteht dabsx aus einer einfachen unten föschlossenen Hülse, auf die ein Deckel .3 ait übergreif-sadem Rand 31 aufgesetzt ist, Zur Handhaoung der Brennelement-Kapsel 2 sind schematisch zv/ei Tr&rifiportlaschen 4 angedeutet. Für den Einsatz einer dfci'artigen Kapsel In das Brenneleffientbecken wird t der Deckel J weggelassen, so daß sich der

¥asser B^-^ füllt. Äisuann wird von oben eier Deckel aufgesetzt, das in ihm zunächst vorhandene Lui't^o'i f»i-.er wird "Verdrangt und verbleibt im Ringraum j-*i;>.■·'·".er; rlssa De^^'^rsiid 5i und der· Hülse 2. Durcn dieses LuJ feos.üWr Ύ/irc! dar- K^rsslviasser 81 "voai Bockenwes»er ■-•ich^r» ge-crermt, da sicn des* ober« Rand der Hülse 21 ^:n?.«sri ::.lb άίί·-ί XAiftpo''ft^ers im Deckel befindet. Auf

viiase rfoi;-*. kanu ein ]k'crjp3J.sisrter Verschlußmechaniamus werden, «iR eier Deckel praktisch durch sein auf der Kapsel ruht«

Wenn UKv «, o.,5isi»et^t.M bz'ifiitxelemerAt 1 ncch eine größere N^^ns^v^iii-ncistimg aufweist,, die zu einer wesentilijii'.⁴?! i.rwär?r«uv;g das Wassers 81 in der Lagerkapssl Xulii-u, γ/ii-.. si.oh diwsi ^assertneng«*- ausdehnen, so daß die 'jfxahr oes aus er it es von verunreinigtem Wasser in das des BtsoVren,. besteht.. Pias kann jedoch auf einfache Weise durcii uiü La den ^ptg,^ ⁱ.m-'i 5 dargestellten Ausführungs-"b*?? «pit·. Io veriüiedtii'i. «

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Nach Fig. 2 ist der Deckel 3 mit einem Auffangbehälter 32 versehen, der dicht unterhalb der Deckelebene bzw. des benachbarten oberen Hülsenrandes 21 mit seitlichen Wasserüberlaufbohrungen 34 versehen ist. Im Falle einer Ausdehnung des Wasserinhaltes 31 der Lagerkapsel wird dieses Wasser durch diese Überlaufbohrungen 34 in das Innere des Auffangbehälters strömen, siehe den dort eingezeichneten Wasserstand Ein Austreten des Wassers in das Beckenwasser 8 ist nicht mehr raöglich, da die Wasserfüllung 81 den Hülsenrand 21 nicht mehr erreicht.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Lösung dieses Problems. Hier sitzt der Deckel 3 nicht mehr direkt, sondern über elastische Abstandskörper auf dem Hülsenrand 21.auf. Er ist weiterhin mit einem allseits geschlossenen Verdrängungskörper 33 versehen. Die Funktionsweise dieser Konstruktion ist dabei folgende: wie bei Fig. 1 besprochen, wird zunächst die oben offene Kapsel mit dem Brennelement in das Lagerbecken 7 eingesetzt. Alsdann wird der Deckel 3 aufgesetzt. Dabei werden jedoch hier die federelastisehen Abstandskörper 6 zusammengedrückt, so daß Verdrängungskörper 33 in das Wasservolumen 81 der Kapsel 2 eintaucht und dieses in diesem Zeitpunkt noch nicht kontaminierte Wasser über den Rand 21 hinweg in das Beckenwasser 8 verdrängt. Anschließend wird der Druck auf den Deckel 3 weggenommen, die federnden Abstandshalter 6 heben den Deckel 3 etwas in die Höhe, so daß der Wasserspiegel der Wasserfüllung 81 soweit vom Hülsen

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rand 21 nach unten absinkt, daß auch eine Volumenvergrößerung dieses restlichen Wasservolumens durch die Brennelementnachserfallswärme den Wasserspiegel nicht mehr bis zum Rand 21 und damit zum Überlaufen in das Beckenwasser ansteigen läßt.

Wie aus dem Stand der Technik bekannt, können auch hier die Kepseloberflache vergrößernde Elemente

eingesetzt werdet!, i'is eine verbesserte Wärmeabführung aus dem Brennelement in das Beckenwasser ermöglichen und damit zusätzlich die Volumenänderung des Kapsel-Bi ?"» Grenzen halten.

sei ersännt» daß die Deckel bei der Herausnähme dieser Brennelement-Lagerkapsel nach Beendigung der Lagwrzeit selbstverständlich nicht abgenommen werden* dsmit darin evtl« angesammelte Spaltgase von deielMe.:; Brennstr.ben nic^t entweichen können. Dabei sei darau! hingewiesen^ aaö dezu dann das Luftpolster im Ra"w ^K- vor dem Herausheben der Lagerkapsel durch eine eii'f.'iu-.h einsuffahrende Vorrichtung abgesaugt wird.

3 Pateatans-orüche

3 Figuren

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BAD ORfGlNAL

VPA 79P9326 BRD Zusammenfassung

Die Brennelement-Lagerkapsel umschließt das zu lagernde abgebrannte Brennelement (1) und ist mit einem oberen Deckel (3) abgeschlossen. Dieser Deckel (3) fe t mit einem seitlichen, die Hülsenwand (2) umfassenden Rand (31) versehen und liegt durch sein eigenes Gewicht auf. Der Ringraum zwischen der Hülsenwand und dem Deckelrand (31) ist im eingesetzten Zustand, also unter Wasser, mit Luft gefüllt.

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Claims

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Patentansprüche

(y( Brennelement-Lagerkapsel für die Aufbewahrung abgebrannter Brennelemente in wassergefüllten Brennelement-Lagerbecken, bestehend aus einer bodenseitig dichten, dem Querschnitt des aufzunehmende*i Brennelementes angepaßten Hülse, deren obere öffnung mit einem Deckel abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Deckel (3) mit einem seitlich die Hülsenwand (2) umfassenden Rand (31) versehen ist, durch sein eigenes Gewicht und ohne Haltemechanismus auf der Hülse (2) aufliegt und der Ringraum (5) zwischen Hülsenwand (2) und Deckelrand (31) im eingesetzten Zustand unter Wasser mit Luft gefüllt ist.
2. Brennelement-Lagerkapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (3) zusätzlich mit einem in die Hülse (2) hineinragenden geschlossenen Auffangbehälter (32) versehen ist, der - im aufgesetzten Zustand gesehen unterhalb des benachbarten oberen HUlsenrandes (21) seitlich Wasserüberlaufbohrungen (34) besitzt.
3. Brennelement-Lagerkapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (3) zusätzlich mix einem in die Hülse (2) hineinragenden allseits dichten Verdrängungskörper (33) versehen ist und der Deckel (3) über federelastische Abstandskörper (6) auf dem Hülsenrand (21) aufsitzt.

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