DE3104366C2

DE3104366C2 - Vorrichtung zum Evakuieren und Befüllen von Endlagerbehältern für radioaktives Material

Info

Publication number: DE3104366C2
Application number: DE3104366A
Authority: DE
Inventors: Detlef Dr. Mol Stritzke
Original assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Current assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Priority date: 1981-02-07
Filing date: 1981-02-07
Publication date: 1986-12-04
Also published as: GB2100915A; GB2139407B; US4582674A; FR2499754B1; JPH0427520B2; GB2139407A; BE892041A; FR2499754A1; JPH0140960B2; GB2100915B; JPS57148300A; JPS6486099A; US4638134A; DE3104366A1; GB8403981D0

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Evakuieren, Befüllen und Verschließen von Endlagerbehältern für radioaktive Materialien, mit einem Saugrohr, dessen saugseitiges Ende mit einem schmelzbaren Verschlußteil verschließbar ist, zum Befüllen des Behälters und mit einem verschließbaren Evakuierungsstutzen zum Evakuieren des Behälters und des Saugrohres. Um den Abfüllvorgang sowie das Verschließen des gefüllten Behälters einfacher und sicherer zu gestalten, ist der Evakuierungsstutzen im Verschlußteil des Saugrohres abgedichtet und wenigstens mit Teilen innerhalb des Saugrohres angeordnet. In die Saugrohrmündung wird ein Rohrstück lösbar eingesetzt, das am unteren Ende mit einem Verschluß in Form eines Wärmestrahlschildes ausgestattet ist. Nach dem Evakuieren des Behälters wird der Evakuierungsstutzen vakuumdicht verschlossen. Wird die Saugrohrmündung in Glasschmelze eingetaucht, so schmilzt zunächst der Verschluß und dann das Rohrstück und der Verschlußteil. Durch den Unterdruck im Behälter werden die Glasschmelze und durch die Strömung des flüssigen Glases das gesamte geschmolzene Material mit in den Behälter gesaugt.

Description

— mit einem Saugrohr (1), dessen Unterdruckende Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Obermit einem niedrigschmelzenden Verschlußteil begriff des Anspruchs 1.

(3,14) verschließbar ist, zum Befüllen des Endla- io Eine solche Vorrichtung zeigt die DE-OS 29 27 795.

gerbehälters (der Saugkokille), und bei der ein Saugrohr verwendet wird, das mit dem End-

— mit einem verschließbaren Evakuierungsstut- lagerbehälter (Kokille) vakuumdicht verbunden ist Diezen (4,11) zum Evakuieren des Behälters, ses Saugrohr wird an der Unterdruckseite mit einem

Glaseinschmelzverschluß verschlossen. Dann wird der

dadurch gekennzeichnet, daß 15 Behälter einschließlich Saugrohr evakuiert und das

Saugrohr in die Glasschmelze des Schmelzofens einge-

— das Unterdrückende des Evalniierungsstutzens taucht Der Saugrohrverschluß aus Glas schmilzt auf. (4,11) im Verschlußteil (3,14) abgedichtet, und durch den Unterdruck in dem Behälter wird das

— und wenigstens mit Teilen innerhalb des Saug- flüssige Glas angesaugt, bis der Behälter gefüllt ist Die rohres (1) angeordnet ist 20 Evakuierung des Behälters erfolgt dabei über einen

Leybold-Flansch, der am oberen Deckel des Behälters

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- angeschweißt ist Bei Betrieb mit radioaktivem Material zeichnet, daß das Unterdruckende des Evakuie- kann die Evakuierung jedoch nicht unmittelbar über rungsstutzens (4, 11) aus dem Saugrohr (1) heraus- einen Leybold-Flansch erfolgen. Der Behälter muß mit ragt 25 einem Ventil aus Sicherheitsgründen ausgerüstet wer-

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch den, was zu zusätzlichem radioaktivem Sekundärabfall gekennzeichnet, daß der Evakuierungsstutzen (4) führt Weiterhin muß der Behälter nach dem Verschweiaus einem relativ leicht aufschmelzbaren Material ßen des Deckels rundum gasdicht verschlossen sein und (beispielsweise Aluminium) besteht darf äußerlich nicht von der vorgeschriebenen geome-

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 30 trischen Form abweichen. In der DE-OS 29 27 790 ist gekennzeichnet, daß der Evakuierungsstutzen (11) auch schon vorgeschlagen worden, den Evakuierungsgeknickt oder gebogen ausgebildet ist und bezüglich stutzen am Boden des Behälters neben dem Saugrohr des Verschlußteiles (14) behälterseitig mit der Wan- getrennt von diesem anzubringen. Die Art und Weise dung des Saugrohres (11) verbunden (verschweißt des Verschließens des Evakuierungsstutzens nach dem oder verlötet) ist 35 Evakuierungsvorgang ist dieser Anmeldung nicht ent-

5. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 4, dadurch nehmbar. Auch Hinweise auf das hierfür verwendbare gekennzeichnet, daß der Evakuierungsstutzen (U) Material sind in dieser Anmeldung nicht vorhanden. An exzentrisch im Verschlußteil (14) angeordnet ist der Befestigungsstelle des Evakuierungsstutzens im Be-

6. Vorrichtung nach Anspruch 1,4 oder 5, dadurch hälter treten während des Befüll Vorganges hohe Temgekennzeichnet, daß das Verschlußteil (14) aus ei- 40 peraturen um etwa 1000—1200° C auf. Deshalb eignen nem relativ niedrig schmelzenden Metall (oder Me- sich für die Anbringung des Evakuierungsstutzens bei tallegierung), beispielsweise Aluminium, Messing dieser Methode nur Materialien mit höherem Schmelzoder Kupfer, besteht, punkt Nach dem Evakuieren muß der Evakuierungs-

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden stutzen verschlossen werden. Wegen der hohen Tempe-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an das Un- 45 raturen ist hierfür eigentlich nur die Kaltpreßschweiterdruckende des Saugrohres (1) ein Rohrstück (6) ßung geeignet, wobei Materialien für den Evakuieanschließbar ist rungsstutzen mit guten Kaltpreßschweißeigenschaften

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn- eingesetzt werden müssen, beispielsweise LC- Nikzeichnet, daß die Länge des das Saugrohr überra- kel 99,9. Nachteilig ist, daß die Kaltpreßschweißung und genden Teiles des Rohrstückes (6) größer oder etwa 50 das Abtrennen des Evakuierungsstutzens nach erfolgter gleich der Länge des aus dem Saugrohr herausra- Befüllung des Behälters die Anwendung größerer Kräfgenden Teiles des verschlossenen Evakuierungsstut- te erforderlich macht, insbesondere bei Verwendung zens(4,11) ist. von Nickel als Material für den Evakuierungsstutzen,

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch und das hierfür Werkzeuge eingesetzt werden müssen, gekennzeichnet, daß das Rohrstück aus einem rela- 55 die zum Ansetzen relativ viel Platz zwischen dem Rand tiv leicht aufschmelzbarem Material (z. B. Alumini- des Endlagerbehälters und dem Saugrohr erfordern, der um) besteht. aber nicht vorhanden ist. Eine Verlängerung des Evaku-

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, ierungsstutzens über den Behälterrand hinaus ist auch dadurch gekennzeichnet, daß das saugseitige Ende keine Lösung, weil dann der Deckel zum vakuumdichdes Rohrstückes (6) mit einem aufschmelzbaren Ver- 60 ten Abschließen des Behälters nicht mehr eingesetzt Schluß (7) versehen ist. werden kann.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge- Nach Befüllung des Endlagerbehälters muß dieser kennzeichnet, daß der Verschluß (7) eine Wärme- gasdicht verschlossen werden, was üblicherweise mit strahlenschutzplatte ist. Hilfe eines Deckels erfolgt. Der Deckel ist bei einem

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden 65 über ein Bodenablaß- oder Überlaufsystem befüllten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr- oder einem Vitromet-Behälter grundsätzlich gleich gestück (6) und das Unterdruckende des Saugrohres (1) staltet und wird von oben in den gefüllten Behälter einmit öffnungen (8) versehen sind, die miteinander gesetzt. Erfolgt die Befüllung des Behälters nach der

§ 3 4

H Absaugmethode, wird der Deckel von unten eingesetzt Über diesen Evakuierungsstutzen 4 wird der Endlager-

% Ei besitzt dann in der Regel auch eine andere Form. behälter (nicht dargestellt) leergepumpt Nach der Eva-

H Zwecks des Deckels ist es, den verbleibenden Gasraum kuierung und der Einstellung eines bestimmten Restgas-

fe zwischen Glasoberfläche und Deckel gegen <lie Atmo- druckes mii einem trockenen Gas wird der Evakuie-

f Sphäre abzudichten und eine mechanische stabile Ver- 5 rungsstetzen verschlossen, wozu beispielsweise eine hy-

bindung zwischen Deckel und Behälter herzustellen, die draulisch betätigte Quetschzange einsetzbar ist, die in

^ das Gewicht eines gefüllten Behälters trägt einem Arbeitsgang den Evakuierungsstutzen bei 5 zu-

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht des- sammenpreßt und den überstehenden Teil abtrennt

halb darin, eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des An- Durch den starken Preßdruck an der Stelle 5 yer-

r,·, Spruchs 1 so auszubilden, daß die oben beschriebenen 10 schweißt sich das Material, beispielsweise Aluminium,

|i Probleme beseitigt sind und der Abfüllvorgang einfa- so daß der Behälter vakuumdicht verschlossen wird.

e| eher und sicherer durchführbar ist Angestrebt wird fer- Es ist ein weiteres Rohrstück 6 vorgesehen, das unten

ff ner. das Verschließen des gefüllten Behälters einfacher mit einem Verschluß 7, beispielsweise in Form eines

H und sicherer zu gestalten. Wärmestrahlschildes aus Aluminium oder gegebenen-

! a Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des 15 falls aus Glas, versehen ist Das Rohrstück weist ferner

μ Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst eine Entlüftungsöffnung 8 auf. Es wird in die Saugrohr-

Is Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist der Eva- mündung 2 eingesetzt und durch mindestens drei

'% kuierungsstutzen mit dem Saugrohrverschlußteil inte- Schweißpunkte 9 gegen Herausfallen gesichert Das

fj griert ausgebildet Der Evakuierungsstutzen ist im Rohrstück 6 kann auch in die Saugrohrmündung 2 ein-

f* Saugrohr angebracht Die erfindungsgemäße Ausbil- 20 geschraubt oder eingepreßt werden. Die Entlüftungsöff-

!§ dung gewährleistet genügend Platz zum Ansetzen eines nung 8, die bei eingesetztem Rohrstück mit einer ent-

§ Werkzeuges für die Kaltverschweißung zum Verschlie- sprechenden öffnung in der Saugrohrmündung verbun-

ζ Ben des Endes des Evakuierungsstutzens nach dem Eva- den ist, hat die Aufgabe beim Eintauchen des Saugroh-

""' kuierungsvorgang und zum Abtrennen des Restes des res in das flüssige Glas und beim Aufschmelzen des

*' Stutzens. Das Saugrohr mit dem aufschmelzbaren Ver- 25 Verschlusses (Wärmestrahlenschildes) 7 die Luft aus

schlußteil und dem Evakuierungsstutzen befindet sich dem Raum zwischen Rohrstück und Verschlußplatte 3

nach dem Abfüllvorgang innerhalb des Endlagerbehäl- in die Gasschmelze entweichen zu lassen.

ters, so daß das Verschließen des Endlagerbehälters Die Entlüftungsöffnung kann bei einem kurzen Rohr-

nach Beendigung des Befüllvorganges mit Hilfe eines stück 6 entfallen. Ist keine Entlüftungsöffnung 8 vorhan-

Deckels sehr einfach durchführbar ist Der Abfüllvor 30 den, so addiert sich das Gasvolumen im Raum bei 10 bei

gang erfolgt durch die erfindungsgemäße Ausbildung etwa 1200⁰C zum Restgasvolumen in dem Behälter und

einfacher und sicherer. Da der Evakuierungsstutzen so- führt dort zu einem geringfügigen Druckanstieg,

zusagen Bestandteil des aufschmelzbaren Saugrohrver- Als aufschmelzendes Material für die Platte 3 und den

Schlußteiles ist, entfällt die gesonderte Anbringung eines Evakuierungsstutzen 5 kann anstatt Aluminium -uch ein

entsprechenden Stutzens, wodurch die Zahl der 35 anderer Werkstoff oder ein anderes Werkstoffpaar ein-

Schwachstellen am Behälter verringert wird. gesetzt werden, z. B. Messing und Kupfer. So kann Mes-

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der sing für die Platte 3 und Kupfer für den Evakuierungs-

erfindungsgemäßer. Aufgabenlösung sind in den Unter- stutzen 5 verwendet werden.

ansprächen gekennzeichnet Bei dieser Werkstoffkombination ist der Verschluß 7

Es sei noch darauf hingewiesen, daß durch die erfin- 40 (Wärmestrahlenschild) des Rohrstückes 6 nicht unbe-

dungsgemäß verwendeten gelöteten, geschweißten und dingt erforderlich, da Kupfer wesentlich höher schmilzt

insbesondere kaltverschweißten Metaliverbindungen als Aluminium.

eine gute Vakuumdichtigkeit gewährleistet ist. Außer- Es empfiehlt sich jedoch, das Rohrstück 6 nach dem

dem erlaubt diese Ausbildung die leichte Nachbesse- Abquetschen des Kupfer-Evakuierungsstutzens anzu-

rung von eventuellen Undichtigkeiten. 45 bringen, um die kaltverschweißte Stelle 5 gegen mecha-

Da die gesamte Vorrichtung nur noch aus Metall be- nische Beschädigungen zu schützen,
steht, sind Mängel und Ausfälle aufgrund zu großer Ma- Die F i g. 2 zeigt einen gebogenen Evakuierungsstutterialunterschiede praktisch ausgeschlossen, und hier- zen 11, der innen im Saugrohr behälterseitig bei 12 festdurch wird die Sicherheit beim Befüllen und Verschlie- geschweißt oder mit einem Hochtemperaturlot festgeßen des Endlagerbehälters erhöht 50 lötet ist Der Evakuierungsstutzen 11 sitzt in einer ex-Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnung, in der zentrischen Bohrung 13 einer Metallplatte 14 als Saug-Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert rohr-Verschlußteil, der beispielsweise aus Messing oder werden. Es zeigt Aluminium bestehen kann. Die Metallplatte 14 ist wie F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungs- zuvor bei F i g. 1 beschrieben in der Saugrohrmündung gemäßen Vorrichtung zum Evakuieren und Verschlie- 55 bei 15 befestigt Der Evakuierungsstutzen 11 kann aus Ben von Endlagerbehältern, und Nickel, beispielsweise LC-Nickel, bestehen. Den vaku-Fi g. 2 eine zweite Ausführungsform dieser Vorrich- umdichten Abschluß zwischen Evakuierungsstutzen 11 tung. und Metallplatte 14 erhält man, indem an der Stelle 16 Die Zeichnung zeigt ein Saugrohr 1, beispielsweise der Nickel-Evakuierungsstutzen Ii mit einem niedriger aus Edelstahl, dessen Saugrohrmündung 2 ausgedreht 60 schmelzenden Lot als an der Stelle 15 mit der Metallist, beispielsweise ca. 2 cm tief. In die ausgedrehte Saug- platte 14 verlötet wird. Die folgenden Arbeitsgänge sind rohrmündung 2 wird eine kreisrunde Platte 3 als Ver- dann die gleichen wie vorstehend bei F i g. 1 beschrieschlußteil. bestehend beispielsweise aus Aluminium, ein- ben. Das Rohrstück 6 dient zum Schutz der kaltvergesetzt und befestigt. Die Befestigung kann beispiels- schweißten Stelle 17 des Evakuierungsstutzens 11.
weise durch Einlöten mit Hilfe eines Speziallots und 65 Die Funktionsweise der Vorrichtung nach den F i g. I eines Flußmittels erfolgen. Konzentrisch in die Alumini- und 2 ist wie folgt, wobei vorausgesetzt werden soll, daß umvcrschlußplatte 3 ist ein dickwandiger Evakuierungs- die Evakuierung des Behälters erfolgt und der Evakuiestutzen 4, beispielsweise aus Aluminium, eingeschweißt. rungsstutzen vakuumdicht verschlossen ist.

F i g. 1: Wird die Saugrohrmündung in die Glasschmelze (nicht dargestellt) eingetaucht, so schmilzt zuerst der Verschluß 7 (Wärmestrahlenschild) und die Luft aus dem Raum 10 entweicht über die Entlüftungsöffnung 8 in die Schmelze. Unmittelbar danach schmilzt das Rohrstück 6 und der Verschlußteil 3 (Metallplatte). Durch den Unterdruck im Behälter und die plötzlich entstehende Aufwärtsströmung des flüssigen Glases wird das gesamte geschmolzene Aluminium bzw. Messing oder Kupfer mit in den Behälter gesaugt.

F i g. 2: Bei dieser Ausführungsform schmilzt nur der Metallverschluß 14 auf. Aufgrund des hohen Schmelzpunktes von Nickel (1453°C) bleibt der Nickel-Evakuierungsstutzen von Beginn bis zum Ende des Füllvorganges in der in der F i g. 2 gezeigten Position.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

20

25

³⁰ ff

35 ^J

40

45

50

55

60

65

Claims

1 2 ausrichtbar sind und eine Entlüftungsöffnung für den Patentansprüche: vom Rohrstück und Saugrohr eingeschlossenen Raum bilden.

1. Vorrichtung zum Evakuieren und ßefüllen von

Endlagerbehältern (Saugkokillen) für radioaktives 5

Material,