DE3138485C2

DE3138485C2 - Behälter zur Aufnahme und Aufbewahrung von radioaktiven Stoffen

Info

Publication number: DE3138485C2
Application number: DE3138485A
Authority: DE
Inventors: Günther Ing.(grad.) 2132 Visselhövede Dudek; Heinolf 2814 Bruchhausen-Vilsen Schrader; Günter Dr.-Ing. 5802 Wetter Schröder
Original assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Current assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Priority date: 1981-09-28
Filing date: 1981-09-28
Publication date: 1985-12-12
Also published as: BE894314A; SE448923B; FR2513800A1; GB2106442A; JPS5866899A; GB2106442B; CH658537A5; SE8205510L; US4673814A; DE3138485A1; FR2513800B1; CA1187634A; SE8205510D0

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Aufnahme und sicheren Aufbewahrung von radioaktiven oder anderen bioschädlichen Stoffen, insbesondere verglaste radioaktive Spaltprodukte oder bestrahlte Kernreaktorbrennelemente, in dessen stirnseitige, kreisförmige Aufnahmeöffnung ein den Behälter dicht abschließender Verschlußdeckel eingesetzt ist. Um einen derartigen Behälter mit der erforderlichen hohen Gasdichtheit zu bekommen, ist das Ende der Innenbohrung des Behälters zu einer konischen Auslauffläche erweitert. In den Abschnitt der konischen Auslauffläche ist ein Verschlußdeckel mit einer gleichkonischen, sich zum Behälterinneren verjüngenden Mantelfläche eingedrückt. Behälterwand und Verschlußdeckel sind durch eine umlaufende Schmelzflußverbindung miteinander verschweißt. Durch die konische Ausführung des Behälterendes und des Verschlußdeckels wird eine erheblich bessere Abdichtung zwischen Behälterwand und Verschlußdeckel erreicht. ten Bauteil ausgerichtet werden kann. Die Vorrichtung ist konzipiert zum Einsat

Description

Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Aufnahme und sicheren Aufbewahrung von radioaktiven Stoffen, insbesondere von verglasten radioaktiven Spaltprodukten oder bestrahlten Kernreaktorbrennelementen, in dessen stirnseitige, kreisförmige Aufnahmeöffnung ein den Behälter dicht abschließender Verschlußdeckel eingesetzt und mit dem Behälter umlaufend verschweißt ist, wobei sich das Ende der Innenbohrung des Behälters im Bereich der Aufnahmeöffnung zu einer konischen Auslauffläche erweitert, und wobei der Verschlußdeckel eine sich zum Behälterinneren verjüngende Mantelfläche aufweist.

Ein derartiger Behälter ist aus der DE-OS 29 30 991 bekannt.

Radioaktive Stoffe, wie beispielsweise verglaste radioaktive Spaltprodukte oder bestrahlte Kernbrennstoffelemente, müssen zum Zweck des Transportes und der Lagerung in spezielle Aufnahmebehälter gebracht werden. Die Aufnahmebehälter haben eine hohe Strahlenabschirmung, eine ausreichende Kühlfläche sowie eine hohe Stabilität. Metallische Aufnahmebehälter gewährleisten einen sicheren Verschluß von radioaktivem Abfall. Die metallischen Aufnahmebehälter sind nur an einer Stirnseite offen, wodurch eine Aufnahmeöffnung entsteht.

Nach dem Befüllen eines für die Endlagerung vorgesehenen Aufnahmebehälters mit dem Glas aus hochradioaktiven Spaltprodukten war es bisher üblich, in die stirnseitige Aufnahmeöffnung einen zylindrischen Verschlußdeckel einzusetzen und diesen mit dem anliegenden Behälterrand zu verschweißen. Durch den dichten Verschluß des Aufnahmebehälters mit dem Verschlußdeckel sollten die radioaktiven oder bioschädlichen Stoffe sicher von der Biosphäre getrennt werden.

Die bisher erreichten Ergebnisse dieser Vorgehensweise sind unbefriedigend. Die Verschweißung muß in einer sogenannten Heißen Zelle vorgenommen werden. Daraus entsteht die Forderung, die Verschweißung über

to Fernbedienung, der sogenannten remote-Technik, vorzunehmen. Bisher konnte die Schweißung die gewünschte Gasdichtheit des Behälterverschlusscs von 0,13 Pascal Liter/Sekunde nicht mit Sicherheit und nicht reproduzierbar erreichen. Die die Schweißung ausfüh rende Bedienungsperson führt zwangsläufig jede Schweißung individuell mit einer stets unterschiedlichen Güte durch.

Bei dem bekannten Behälter (DE-OS 29 30 991) ist die Behälterwand zum offenen Ende hin aufgeweitet In die so ausgebildete konische Aufweitung am oberen Ende des Behälters ist ein Verschlußdeckel eingesetzt, der umfangsmäßig einen konischen Bereich aufweist Dieser konische Bereich ist mit einem steileren Neigungswinkel zur Behälterachse ausgestattet als die konische Auf- Weitung des Behälters. Der Behälterrand und der Dckkelrand sind durch eine umlaufende Schweißung miteinander verbunden. Die benachbarten konischen Flächen des Behälters und des Verschlußdeckels streben dabei aufgrund der unterschiedlichen Neigung in Richtung Behälterinnenraum voneinander weg. Der Verschlußdeckel hat somit in der Aufnahmeöffnung des Behälters eine kreisförmige Linienberührung mit der Innenfläche des Behälters. Weiterhin ist ein Abschirmbehälter für bestrahlte Kernreaktorbrennelemente oder radioaktive Stoffe bekannt (DE-OS 30 10 493), der von einem Bohrungen aufweisenden Abschirmdeckel verschlossen ist In diese Bohrungen sind Ventile einsetzbar, die für Versorgungsoder Kontrollzwecke vorgesehen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufnahmebehälter der eingangs beschriebenen Art /u schaffen, bei dem ein sicherer Verschluß des Behälters mit der erforderlichen Gasdichtheit durch den eingesetzten Verschlußdeckel erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Auslauffläche des Behälters und die Mantelfläche des Verschlußdeckels gleichkonisch ausgebildet sind und daß die Mantelfläche des Verschlußdeckels am oberen Ende eine zylindrische Umfangszone aufweist die mit dem Ende der Auslauffläche einen Keilspalt zwischen Behälter und Verschlußdeckel bildet.

Nach dem Befüllen des Aufnahmebehälters wird der konische Verschlußdeckel in die konische Autnahmeöffnung eingedrückt. Bei dem Eindrücken des konischen Verschlußdeckels übt dieser eine radiale Kraft auf den Behältermantel aus, so daß Unrundheiten des den Vcrschlußdeckel umgebenden Behältermantels minimiert oder sogar eleminiert werden. Der Behältermanlei paßi sich dem Umfang des Verschlußdeckels gut an.

Durch die konische Ausführung der beiden aufeinandergepreßten Flächen, der Auslauffläche und der Mantelfläche, wird eine erheblich bessere Abdichtung /wischen der Innenwand des Behälters und dem Vcrschlulideckel erreicht. Die konischen Dichtflächen sind bereits ursächlich für die Verbesserung der Gasdichtheit der Verbindung zwischen Verschlußdeckel und Aufnahmebehälter verantwortlich. Nach dem erfolgten Schmclzflußschweißen ist ein sicherer dichter Verschluß des

Aufnahmebehälters erreichL

Nach dem Eindrücken liegt die obere Kante des Verschlußdeckels unter dem benachbarten Behälterrand. Der Behälterrand und die obere Kante ies Verschlußdcckels werden durch eine umlaufende Kehlnaht verschweißt

Durch die kurze zylindrische Abflachung des Verschlußdcckels wird ein anfänglicher Keilspalt zwischen der Behälterwand und dem Mantel des Verschlußdekkcls erzeugt Nach dem Eindrücken des Verschluiidekkcls in den Aufnahmekonus des Behälters wird der Verschlußdeckel mit dem Behälter über eine Schmelzflußschweißung unter Schutzgas verschweißt Dabei kann das Schutzgas das Schmelzbad in den gebildeten Keilspalt einblasen. Diese Ausbildung eignet sich besonders für einen ferngesteuerten, automatisch ablaufenden Schweißvorgang in einer Heißen Zelle. Die Güte der Schweißverbindung ist höher als bei einer durch eine Bedienungsperson individuell durchgeführten Schweißung und jederzeit reproduzierbar.

In weiterer Ausbildung der Erfindung weist der Verschlußdeckel außen eine zylinderföimige Erhebung auf, die auf dem Verschlußdeckel in einer mittigen Gewindebohrung angeordnet ist wobei in dieser Erhebung ein von außen zugängliches Ventil angeordnet ist das mit dem Behälterinnern in Verbindung steht. Durch Offenhalten des Ventils ist während der Verschweißung des Vcrschlußdeckels ein Druckausgleich zwischen dem aus dem Aufnahmebehälter und dem Verschlußdeckel gebildeten Raum und dem dieses System umgebenden Raum sicher möglich. Andererseits ist nach Beendigung der Schweißung eine einfache Prüfung auf Gasdichtheit der Schweißverbindung möglich.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung wird im Kennzeichen des Anspruches 3 aufgeführt. Wird die das Ventil aufnehmende mittige Erhebung knopfartig ausgebildet, erleichtert dies die fernbediente Erfassung und Handhabung des Verschlußdeckels.

Durch die Erfindung ist es möglich, radioaktive oder bioschädliche Abfallstoffe aufnehmende Behälter nach ihrem Befüllen unter Erreichen einer hohen Gasdichtheit sicher zu verschließen und wiederholt auf Dichtheit prüfen zu können. Die Erfindung erlaubt den fernüberwachten Einsatz von programmierbaren Kraftmanipulutorcn und Schweißautomaten zur Herstellung von Verbindungen reproduzierbarer hoher Güte.

Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbcispiel der Erfindung näher erläutert.

Kin metallischer Aufnahmebehälter 1 ist mit seinem offenen Ende dargestellt. Die Innenbohrung 2 des Aufnahmebehälters 1 ist am Ende konisch zu einer Auslauffliiehc 3 erweitert. Ein Verschlußdeckel 4 ist am Behälterende in diesen eingedrückt und liegt mit seiner konischen Mantelfläche 5 auf der konischen Auslauffläche 3 der Innenbohrung 2 des Aufnahmebehälters 1. Am oberen Ende weist der Verschlußdeckel 4 eine zylindrische Abdrehung 6 seines Mantels auf, so daß sich zwischen der Innenwand des Behälters I und dem Verschlußdekkel 4 ein Keilspalt 7 bildet. Der Verschlussdeckel 4 liegt mit seiner oberen Kante unter dem Behälterrand 8 und im im stirnseitig offenen Ende des Behälters 1 mit der Behälterwand unter Bildung einer Kehlnaht 9 dicht verschweißt.

Auf der Außenseite des Verschlußdeckels 4 ist eine Nabe Il mittig ausgebildet, in die eine Gewindebohrung 12 eingebracht ist. Unterhalb der Gewindebohrung 12 wird der Verschlußdeckel 4 von einer mit der Gewindebohrung 12 fluchtenden Verbindungsbohrung 13 kleineren Durchmessers durchdrungen. In die Gewindebohrung 12 der Nabe 11 ist ein Deckelknopf 14 eingeschraubt der eine Ausnehmung 15 in Form einer in Achsrichtung liegenden Sackbohrung aufweist Deckelknopf 14 und Nabe 11 sind an ihrer Verbindungsfuge mitsinander verschweißt

Der Boden 16 der Ausnehmung 15 ist mit einer zentrischen Durchgangsbohrung 17 versehen, durch die ein Ventilkörper 18 eines Rückschlagventils ragt der bolzenähnlich am Boden 16 der Ausnehmung 15 befestigt ist Der Ventilkörper 18 ragt mit seinem Druckmittelanschluß 19 in die einen Ventilschutzraum darstellende Ausnehmung 15 des Deckelknopfes 1.4.

Die Ausnehmung 15 wird am stirnseitigen Ende von einem eingeschraubten Stopfen 20 verschlossen. Der Stopfen 20 liegt mit einem Flansch 21 auf dem Deckelknopf 14 auf. Der Rand des Flansches 21 und der Dekkelknopf 14 sind miteinander verschweißt.

Nachdem der Aufnahmebehälter 1 bis zu einem bestimmten Grad befüllt wurde, wird in sein offenes, konisches Ende der gleichkonische Verschlußdeckel 4 eingeführt und eingedrückt

Durch das Eindrücken des konischen Verschlußdekkels 4 in den inneren Konus 3 des Behälters 1 wirkt eine resultierende Kraft auf die Behälterwand, so daß sich die Behälterwand dem Umfang des Verschlußdeckels 4 nahezu gleichmäßig anpaßt. Der Verschlußdeckel wird so tief in den Behälterkonus 3 eingedrückt, daß zwischen oberer Deckelkante und Behälterrand 8 auf der konischen Auslauffläche 3 der Innenbohrung 2 genügend Platz für eine Kehlnaht 9 verbleibt.

Unter Offenhalten des Ventils 18 wird der Verschlußdeckel 4 mittels Schmelzfluß-Schutzgasschweißung mit dem Behälter 1 metallisch unter Bildung der Kehlnaht 9 verbunden.

Die Schutzgasströmung ist in den Keiispalt 7 zwischen Behälterwand und Verschlußdeckel 4 gerichtet.

Anschließend wird über das Ventil 18 ein geeignetes Prüfgas in den aus Verschlußdeckel 4 und Aufnahmebehälter 1 gebildeten Raum gegeben, mit dessen Hilfe die Dichtheit der Umschließung dieses Raumes wiederholt geprüft werden kann. Dabei wird der Gasdruck im Behälter 1 über das Ventil 18 gemessen. Ist der Gasdruck zu niedrig bzw. fällt der Meßwert ab, bedeutet das eine Undichtheit des verschlossenen Aufnahmebehälters 1. Dadurch können entsprechende Maßnahmen zur Behebung der Undichtheit ausgelöst werden.

Die Dichtheit des verschlossenen Aufnahmebehälters 1 kann wiederholt geprüft werden. Ist die Prüfung bef idigend ausgefallen, so wird der Stopfen 20 auf dem Leckelknopf 14 festgeschweißt, um den Ventilschutzraum 15 dicht abzuschließen. Soll in einem sehr großen Zeitabstand nach Verschließen des Aufnahmebehälters 1 eine neue Prüfung vollzogen werden, braucht lediglich die Schweißnaht des Stopfens 20 zerstört zu werden. Es kann dann entweder neues Prüfgas definiert aufgegeben werden oder gleich eine Prüfung des Behälterinnendruckes erfolgen.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Aufnahmebehälter

2 Innenbohrung, Behälter

3 konische Auslauffläche

4 Verschlußdeckel

5 konische Mantelfläche

6 zylindrische Abdrehung

7 Keilspalt

8 Behälterrand

9 Kehlnaht

11 Nabe

12 Gewindebohrung

13 Verbindungsbohrung 5

14 Deckelknopf

15 Ausnehmung

16 Boden

17 Durchgangsbohrung

18 Ventilkörper io

19 Druckmittelanschluß

20 Stopfen

21 Flansch.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 15

20

25

30

35

40

45

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55

60

65 - iä.

Claims

Patentansprüche:

L Behälter zur Aufnahme und sicheren Aufbewahrung von radioaktiven Stoffen, insbesondere von verglasten radioaktiven Spaltprodukten oder bestrahlten Kernreaktorbrennelementen, in dessen stirnseitige, kreisförmige Aufnahmeöffnung ein den Behälter dicht abschließender Verschlußdeckel eingesetzt und mit dem Behälter umlaufend verschweißt ist, wobei sich das Ende der Innenbohrung des Behälters im Bereich der Aufnahmeöffnung zu einer konischen Auslauffläche erweitert, und wobei der Verschlußdeckel eine sich zum Behälterinneren verjüngende Mantelfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet,

daß die Auslauffläche (3) des Behälters (i) und die Mantelfläche (5) des Verschlußdeckels (4) gleichkonisch ausgebildet sind,

und daß die Mantelfläche (5) des Verschlußdeckels (4) am oberen Ende eine zylindrische Umfangszone (6) aufweist, die mit dem Ende der Auslauffläche (3) einen Keilspalt zwischen Behälter (1) und Verschlußdeckel (4) bildet
2. Aufnahmebehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußdeckel (4) außen eine zylinderförmige Erhebung (14) aufweist, die auf dem Verschlußdeckel (4) in einer mittigen Gewindebohrung (12) angeordnet ist, wobei in dieser Erhebung (14) ein von außen zugängliches Ventil (18) angeordnet ist, das mit dem Behälterinneren in Verbindung steht.
3. Aufnahmebehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittige Erhebung (14) knopfartig ausgebildet ist