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Im Freien aufstellbarer oder errichtbarer
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Silobehälter zur Aufnahme von mindestens einem mindestens ein radioaktives
Brennelement enthaltenden Transport- oder Lagerbehälter oder Brennelement-Hüllrohr
Die Erfindung betrifft einen im Freien aufstellbaren oder errichtbaren Silobehälter,
insbesondere aus Stahl und/oder Beton, mit einem Innenraum zur Aufnahme von mindestens
einem mindestens ein radioaktives Brennelement enthaltenden Transport- oder Lagerbehälter
oder Brennelement-Hüllrohr, mit einer Einrichtung zum Abführen der vom Transport-
oder Lagerbehälter in den Innenraum des Silobehälters abgegebenen Wärme.
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Radioaktive Brennelemente werden wegen der von ihnen ausgehenden radioaktiven
Strahlung und der von ihnen entwickelten Wärme in besonders ausgebildeten Transport-
oder Lagerbehältern transportiert oder gelagert, wobei sich die Brennelemente auch
in Hüllrohren befinden können. Dabei ist es erforderlich, beispielsweise wenn es
sich um abgebrannte Brennelemente handelt, die Transport- oder Lagerbehälter mit
den eingesetzten Brennelementen eine Zeitlang in einem
Zwischenlager
zu deponieren, bis die Temperatur genügend weit abgeklungen ist. Außerdem reicht
die Kapazität der bestehenden Wiederaufbereitungsanlagen nicht aus, sämtliche anfallenden
Brennelemente zu verarbeiten, was ebenfalls das Errichten von Zwischenlagern notwendig
macht.
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Zur Zwischenlagerung der mit Brennelementen gefüllten Transport- oder
Lagerbehälter oder Hüllrohre ist nun bereits vorgeschlagen worden, lagerhallenartige
Gebäude zu errichten, in denen sie nebeneinander abstellt werden. Nachteilig hierbei
ist jedoch das große Sicherheitsrisiko, das in Kauf genommen werden muß. Die Folgen
eines Einsturzes einer solcher Lagerhalle mögen zwar voraussehbar und überschaubar
sein, wenn die Halle ohne Fremdeinwirkung auf die Transport- oder Lagerbehälter
zusammenbricht. Unübersehbar sind jedoch die verheerenden Folgen z. B. eines Flugzeugabsturzes,
vor allem wenn es sich um eines der heutzutage häufig anzutreffenden Großraumflugzeuge
handelt.
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In diesem Falle werden die Transport- oder Lagerbehälter nicht nur
mit ungeheurer Wucht durcheinandergeworfen und mit Gebäude- und Flugzeugtrümmern
überdeckt. Es ist vielmehr auch zu berücksichtigen, daß sehr große Mengen leicht
brennbaren Treibstoffes sofort in Brand geraten, so daß exposionsartige Feuer entfacht
werden, die die Transport-oder Lagerbehälter und die Trümmer in einen riesigen Flächenbrand
hüllen. Hierbei treten Temperaturen von weit über 1 000 Grad Celsius auf, und die
Zeitdauer bis zum Löschen eines solchen Brandes ist kaum abschätzbar, zumal
bei
einem solchen Unfall Spaltmaterial freikommen kann, so daß nur aus großem Abstand
und unter größten Sicherheitsvorkehrungen gelöscht werden kann. Dazuhin kann die
Hitzeeinwirkung die bei manchen Transport- oder Lagerbehältern außen aufgebrachte
Neutronenschutzschicht zerstören und somit unwirksam machen. Auch die Hüllrohre
der Brennelemente, die nicht in hochtemperaturfestes Material eingebunden sind und
sich in einem Gasraum befinden, können zerstört werden und zerbröseln. Hinzu kommt
außerdem, daß gleichzeitig mit der Halle auch die in ihr installierten Hebezeuge
z. B. in Gestalt von Laufkranen, mit deren Hilfe die Transport- oder Lagerbehälter
üblicherweise in der Halle verfahrbar sind, unbrauchbar werden, so daß die Ankunft
gesonderter Kranen od. dgl. abgewartet werden muß. All dies führt dazu, daß eine
nicht überschaubare Zeit vergeht, bis man die Unfallstelle "in den Griff bekommt".
Innerhalb dieser Zeit können große Mengen von radioaktivem Material frei werden
und in die Atmosphäre gelangen, ganz abgesehen davon, daß unter ungünstigen Umständen
evtl. sogar eine Kettenreäktion in Gang gesetzt werden kann.
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Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß der Bau einer solchen
Lagerhalle mit all ihren Sicherheitseinrichtungen sehr teuer ist und daß sie für
eine ganz bestimmte Behälteranzahl ausgelegt ist, unabhängig vom sich erst später
einstellenden tatsächlichen Bedarf, so daß Überkapazitäten auftreten oder zu wenig
Lagermöglichkeiten vorhanden sind.
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Um die geschilderten Nachteile zu vermeiden, ist gemäß der Patentanmeldung-P
31 07 158.9 bereits ein Silobehälter mit den eingangs genannten Merkmalen vorgeschlagen
worden. Die Transport- oder Lagerbehälter werden bei diesem System nicht mehr in
dichter Packung in einer gemeinsamen Halle gelagert, sondern jeweils in einem Silobehälter
untergebracht, wobei die Silobehälter vorgefertigt und je nach Bedarf angeliefert
und frei im Gelände aufgestellt werden können. Kommt es zu einem Flugzeugabsturz,
werden nur verhältnismäßig wenige Silobehälter getroffen, wobei die Unfallstelle
wegen des Fehlens der Hallentrümmer weitaus zugänglicher ist. Die nicht unmittelbar
getroffenen Silobehälter bleiben unbeschadet stehen oder kippen allenfalls um, wenn
mit dem Flugzeugabsturz beispielsweise eine Druckwelle verbunden ist. Außerdem bilden
die gegebenenfalls in den Erdboden eingelassenen Silobehälter einen zusätzlichen
Feuerschutz, so daß bei einem Brand die Transport- oder Lagerbehälter einer geringeren
Hitzeeinwirkung ausgesetzt sind als im Falle einer Lagerhall&, in der die Transport-oder
Lagerbehälter unmittelbar im Feuer stehen. Somit können die Aufräumungsarbeiten
bedeutend früher begonnen werden,und die Gefahr einer radioaktiven Verseuchung der
Atmosphäre ist stark veslmindert. Außerdem ist die Handhabung der Silobehälter sehrl-einfach,
da hierfür z. B. ein MQbilkran ausreicht, mit dem man auf in den betreffenden Gelände
angelegten Straßen an jeden Aufstellort gelangen kann.
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Diese Lösung ist außerdem erdbebensicher, da im Falle eines
Erdbebens
die Silobehälter allenfalls umfallen, ohne daß ein weiterer Schaden entsteht. Des
weiteren ist ersichtlich, daß keine unnötigen Lagerkapazitäten vorhanden sind.
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Bei diesem Silobehälter ist nun des weiteren vorgesehen, daß seine
Wandung Lüftungsöffnungen enthält, über die Außenluft in den Innenraum eintreten
und in erwärmtem Zustand unter Mitnahme der vom Transport- oder Lagerbehälter in
den Innenraum abgegebenen Wärme wieder austreten kann.
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An den Stellen des Lufteinlasses und Luftauslasses ist also der Innenraum
des Silobehälters mit der Außenatmosphäre verbunden.
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Diese Lösung ist nun insofern nicht optimal, als zum einen am Transport-
oder Lagerbehälter ungewollt eine Undichtheit auftreten und radioaktiv verseuchtes
Medium austreten kann, das dann durch die Lüftungsöffnungen des Silobehälters in
die Atmosphäre gelangen kann. Im Hinblick auf die für Transport- oder Lagerbehälter
geltenden Sicherheitsbestimmungen ist diese Gefahr zwar gering, sie kann jedoch
wegen der unübersehbaren Folgen nicht außer Betracht bleiben.
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Zum anderen kann über die Lüftungsöffnungen beispielsweise bei einem
Flugzeugabsturz Kerosin oder ein entsprechend explosives bzw. brennbares Medium
in den Silobehälter-Innenraum gelangen, was zu die Abschirmung und die Dichtheit
herabsetzenden Beschädigungen am Transport- oder Lagerbehälter führen kann. Auch
kann Regenwasser eintreten oder
Kondenswasser sich bilden, ebenso
wie Ungeziefer eindringen kann. Des weiteren kann vom Transport- oder Lagerbehälter
ausgehende Strahlung durch die Lüftungsöffnungen nach außen gelangen. All dies ist
unerwünscht.
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Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen
Silobehälter der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei sicherer Abfuhr der
Wärme eine erhöhte Sicherheit besitzt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wärmeabführeinrichtung
den Silobehälter durchziehende, gegen den Innenraum abgedichtete und beidseitig
nach außen geführte Wärmetauschrohre oder -kanäle aus wärmeleitendem Material, insbesondere
aus Metall, z. B. Aluminium oder Kupfer, enthält.
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Die im Innenraum des Silobehälters entstehende Wärme wird über die
Wandung der Rohre oder Kanäle an ein in diesen strömendes Kühlmedium abgegeben,
zweckmäßigerweise an durch die Rohre oder Kanäle geführte Außenluft, die die Wärme
an die Atmosphäre abgibt. Dabei sind die Rohre oder Kanäle gegen den Innenraum abgedichtet,
so daß dieser rundum geschlossen ist. Auf diese Weise erhält man für die Brennelemente
eine mehrfache Sicherheit, da sie zum einen vom Transport- oder Lagerbehälter und
zum anderen zusätzlich vom Silobehälter dicht umschlossen sind, Selbst wenn also
der
Transport- oder Lagerbehälter undicht werden sollte, wird hierdurch die Umgebung
nicht verseucht. Außerdem wird ein direkter Strahlungsdurchgang durch den Silobehälter
vermieden, da ja keine Lüfungsöffnungen mehr vorhanden sind.
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Auch in umgekehrter Richtung, also von außen nach innen, gewährleistet
der Silobehälter einen ausgezeichneten Schutz, da wegen der vollständigen Trennung
der Außenatmosphärc vom Innenraum nichts in den Silobehälter eindringen kann.
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Zweckmäßigerweise verlaufen die Rohre oder Kanäle vertikal parallel
zur Behälterlängsrichtung, wobei der Einlaß und der Auslaß höhenversetzt sind. Hierdurch
entsteht eine Kaminwirkung, so daß ohne zusätzliche Mittel ein Luftstrom zustande
kommt Wenn hier und im folgenden von Längsrichtung gesprochen wird, so ist hiermit
die vertikale Höhenrichtung gemeint. Die Höhenabmessung des Silobehälters kann auch
kleiner sein als die Abmessungen in der Horizontalen, wenn man die Brennelemente
nicht stellt, sondern legt.
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Die Rohre oder Kanäle können im Bereich des Behältermantels im Innenraum
verlaufen. Hinsichtlich der Wärmeabfuhr ist es jedoch noch zweckmäßiger, wenn die
Rohre oder Kanäle im Behältermantel verlaufen, wobei der Behältermantel als Innenwandung
einen metallischen Hüllkörper besitzen kann, an dessen dem Innenraum abgewandten
Außenseite die Rohre oder Kanäle im Behältermantel verlaufen. Dabei ist bei einer
bevorzugten Ausführungsform ferner vorgesehen, daß die Rohr- oder Kanalwand aus
Metall besteht und mit dem metallischen Hüllkorper z. B. durch Verschweißen fest
verbunden
ist. Auf diese Weise wird die Wärme über die gesamte
Innenseite des Behältermantels in die Rohre oder Kanäle geleitet, wo sie dann vom
Luftstrom mitgenommen wird. Dabei steht für die Wärmeleitung nicht nur der metallische
Hüllkörper, sondern auch die auf diesen nach außen hin folgenden Rohr- oder Kanalwände
zur Verfügung. Die Wärmeabfuhr erfolgt insgesamt durch direkten Wärmeübergang, durch
Wärmestrahlung und durch Konvektion.
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Eine hinsichtlich der Herstellung besonders einfache Variante dieser
Ausführungsform erhält man dadurch, daß auf die Außenseite des metallischen Hüllkörpers
über den Umfang verteilt zu ihm hin offene Hohlprofile aus Metall, z. B. mit U-förmigem
Querschnitt, aufgesetzt sind, die zusammen mit dem Hüllkörper die Luftkanäle bilden.
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Des weiteren erhält man eine kompakte und als Ganzes transportable
Anordnung, wenn die Rohre oder Kanäle in den Beton des Behältermantels eingegossen
sind.
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Stellt der Silobehälter einen kompakten Block dar, kann man die Brennelemente
mit ihren Hüllrohren bereits im Kernkraftwerk ohne Schwierigkeiten einsetzen.
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Bei einem solchen Transport ist ein gesonderter Transportbehälter
hinfällig,
und der das oder die Brennelemente mit dem bzw. den Hüllrohren enthaltende Silobehälter
kann an seinem Bestimmungsort sofort aufgestellt werden.
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Des weiteren kann zur Begünstigung der Wärme abfuhr vorgesehen sein,
daß den Mantel des Silobehälters nach außen durchquerende Wärmeleitrippen vorhanden
sind, die zweckmäßigerweise vom metallischen Hüllkörper ausgehen. Weitere Wärmeleitrippen
können vom Innenraum bis in die Rohre oder Kanäle verlaufen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie weitere zweckmäßige Maßnahmen
werden nun anhand der Zeichnung beschrieben.
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Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des
Silobehälters im schematischen Längsschnitt, Fig. 2 eine Schnittdarstellung des
Silobehälters nach Fig. 1 gemäß der Schnittlinie II-II, Fig. 3 eine zweite Ausführungsform
des Silobehälters, ebenfalls im schematischen Längsschnitt, Fig. 4 und 5 jeweils
den Querschnitt einer Variante des Silobehälters in Teilansicht, Fig. 6 eine dritte
Ausführungsform des Silobehälters, ebenfalls im schematischen Längsschnitt, in Teildarstellung,
Fig. 7 den Silobehälter gemäß Fig. 6 im Querschnitt gemäß der Schnittlinie VII-VII
in Fig. 6, Fig. 8 eine dem Silobehälter nach den Fig. 6 und 7 ähnliche Ausführungsform
im Querschnitt, Fig. 9 eine weitere Variante des Silobehälters im Querschnitt, Fig.
10 eine weitere Variante des Silobehälters, eben-.
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falls im Querschnitt, Fig. 11 A und 11 B jeweils den Längsschnitt
eines Silobehälters mit U-förmigen Wärmetauschrohren oder -kanälen, Fig. 12 ein
bei jedem Silobehälter anwendbares, in den Beton einzubettendes Teilchen in Einzeldarstellang,
Fig. 13 die Draufsicht einer Mehrfachanordnung von Silobehältern und Fig. 14 eine
weitere Mehrfachanordnung in Draufsicht.
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Zunächst werden die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 bis 3 beschrieben.
Dieser Silobehälter 1 bzw. 1a (Fig. 1 bzw. 3) dient zum Lagern eines Transport-
oder Lagerbehälters 2 bzw. 2a, der mindestens ein radioaktives Brennelement 3 bzw.
3a enthält. Da die Gestalt des Transport- oder Lagerbehälters, der auch von einem
Hüllrohr gebildet werden kann, und die Brennelemente im einzelnen im Zusammenhang
mit der vorliegenden Erfindung nicht weiter interessieren, sind sie lediglich gestrichelt
angedeutet.
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Der Silobehälter 1 bzw. la ist im Freien aufgestellt, wobei der in
Fig. 1 dargestellter Behälter in gleicher Weise wie der Silobehälter 1a in den Erdboden
4 eingelassen sein kann. Hierzu ist in den Erdboden 4 ein konisch
nach
unten zulaufendes Erdloch 5 eingegraben. Die Tiefe dieses Erdloches ist variabel,d.h.der
Silobehälter kaln vollständig oder nur teilweise versenkt sein.Selbstverständlich
kann er auch auf dem Erdboden stehen.Eine versenkte Anordnung ist aber aus sicherheitstechnischen
Gründen zweckmäßiger.
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Der Silobehälter 1, la besteht aus bruchsicherem und feuerfestem Material
geeigneter Wandstärke, z. B. aus Stahl, Beton, Stahlbeton od. dgl., wobei Beton
oder Stahlbeton bevorzugt ist. Es handelt sich um einen vorgefertigten Silobehälter,
der in fertigem Zustand an seinen Aufstellort gebracht wird. Nach seinem Aufstellen
läßt er sich öffnen, damit der Transport- oder Lagerbehälter 2, 2a eingesetzt werden
kann. Es besteht auch die Möglichkeit, den Silobehälter zusammen mit dem eingesetzten
Transport- oder Lagerbehälter mit Hilfe einer geeigneten Transporteinrichtung, z.
B. ein Mobilkran, zu versetzen. Der Silobehälter kann auch im Kernkraftwerk mit
mindestens einem abgebrannten Brennelement befüllt und dann an den Aufstellort transportiert
werden, so daß ein gesonderter Transportbehälter entfallen kann.
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Der Mantel 6, 6a des Silobehälters ist zylindrisch ausgebildet, wobei
allerdings auch andere Querschnittsformen, z. B. eine rechteckige Gestalt, möglich
sind Auf diesen Mantel 6, 6a ist ein kuppelförmiger Deckel 7, 7a dicht aufgesetzt,
über den der Transport- oder Lagerbehälter 2, 2a eingebracht werden kann. Der Deckel
kann selbstverständlich auch plan verlaufen und den Silobehälter nach Art eines
Schachtdeckels abschließen.
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Ferner kann man-, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist, den
Silobehälter aus mehreren vorgefertigten Einzelteilen zusammensetzen, beispielsweise
aus aufeinandergesetzten Ringsegmenten. Diese Ringsegmente kann man in vorgefertigtem
Zustand bereithalten und je nach Bedarf zu einem Silobehälter zusammensetzen. Hierauf
soll an dieser Stelle nicht weiter eingegangen werden.
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Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß der Innenraum des Silobehälters
1, 1a - dies gilt auch für die übrigen Ausführungsbeispiele - größer als die Abmessungen
des Transport- oder Lagerbehälters 2, 2a ist, so daß die Luft im Behälter-Inneren
zirkulieren kann. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 steht zur Verbesserung der
Luftzirkulation vom Boden 8 des Silobehälters außerdem ene Abstandseinrichtung 9
in den Innenraum hinein vor, auf die der Transport- oder Lagerbehälter gestellt
ist, so daß dieser nur stellenweise untergriffen wird. Auch dies kann gleichermaßen
bei den übrigen Ausführungsbeispielen verwirklicht sein. Die im Innenraum des Silobehälters
befindliche Luft wird durch die über die Wandung des Transport- oder Lagerbehälters
abgegebene Wärme, die von den Brennelementen herrührt, erwärmt. Diese Wärme muß
nach außen hin abgeführt werden.
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Hierzu durchziehen Wärmetauschrohre oder -kanäle 10, 10a den Silobehälter
1, la, die eine Wärmeabführeinrichtung bilden. Diese Rohre bestehen aus wärmeleitendem
Material,
insbesondere aus Metall, z. B. Aluminium oder Kupfer.
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Dabei sind die Rohre 10, 10 a gegen den Innenraum des Silobehälters
abgedichtet und beidseitig nach außen geführt, so daß man durch sie in abgedichteter
Weise ein Kühlmedium leiten kann, ohne daß eine Verbindung zwischen dem Innenraum
und der Außenatmosphäre besteht. Die Innenraumluft gibt also ihre Wärme über die
Wandung der Rohre an das Kühlmedium ab, das die Wärme wegtransportiert. Das Kühlmedium,
das von der Außenluft gebildet wird, kann mit Hilfe eines den Rohren 10, 10a vor-
oder nachgeschalteten Gebläses durch die Rohre strömen, bei einer Anordnung der
Rohre gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen kann jedoch auf eine solche
zusätzliche Maßnahme verzichtet werden.
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Es ist nämlich vorgesehen, daß die Rohre oder Kanäle 10, 10a vertikal
parallel zur Behälterlängsrichtung verlaufen, wobei der Einlaß 11, 11a und der Auslaß
12, 12a höhenversetzt sind, so daß eine Kaminwirkung entsteht, die die Außenluft
selbsttätig durch die Rohre strömen läßt. Die auf diese Weise vom Behälter-Inneren
abgeführte Wärmemenge kann durch Variation des Rohrquerschnittes und die Anzahl
der Rohre an die Erfordernisse angepaßt werden, wobei bei sämtlichen dargestellten
Ausführungsbeispielen eine Mehrzahl von Rohren oder Kanälen 10, 10a vorhanden ist,
die über den Umfang verteilt sind. Des weiteren ist ersichtlich, daß die Rohre oder
Kanäle beidseitig frei ausmünden, d. h.
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die Außenluft kann ungehindert ein- und austreten.In den dargestellten
Fällen münden die Rohre oder Kanäle 10, 10a
mit ihrem im Bereich
des Behälterdeckels 7, 7a angeordneten Ende durch den Behältermantel 6, 6a hindurch
seitlich nach außen, wobei der Durchgang abgedichtet ist, z. B. indem dieses Rohrende
in das Material des Behältermantels eingegossen ist.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 durchdringen auch die bodenseitigen
Rohrenden in entsprechender Weise den Behältermantel in Querrichtung, während beim
Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ein Ausmünden der Rohre 10a über den Boden 8a, also
in Behälterlängsrichtung, vorgesehen ist. Dabei s-chließt sich in diesem Falle an
den den Behälter-Innenraum nach unte-n hin begrenzenden Boden 8a eine zur Atmosphäre
hin offene Luftkammer 13 an, die dadurch gebildet wird, daß der Behältermantel 6a
über den Boden 8a mit einem Durchbrechungen 14 aufweisenden Mantelbereich vorgezogen
ist, so daß mehrere über den Umfang verteilte Bereiche 15 stehen bleiben, die durch
die Durchbrechungen 14 voneinander getrennt sind und die als Standbeine dienen.
Vom Boden 8a können auch anders ausgebildete Standbeine vorstehen. In diesem Falle
strömt die Außenluft also über die Durchbrechungen 14 in die Luftkammer 13 und von
hier in die Rohre 10a.
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Fig. 3 zeigt außerdem, daß die oberen Enden der Rohre 10a unter einem
spitzen Winkel zur Vertikalen ausmünden und zum Erzielen einer guten Kaminwirkung
nach oben hin verlängert
sein können.
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Aus den Fig. 4 und 5 geht hervor, daß die Wärmeabführeinrichtung auch
Wärmeleitrippen 16 bzw. 17 aus die Wärme gut leitendem Material, insbesondere aus
Metall, enthalten kann, die den Mantel 6b bzw. 6c des Silobehälters nach außen durchqueren.
Auch an den Stellen dieser Wärmeleitrippen besteht keine Verbindung zwischen dem
Behälter-Inneren und der Außenatmosphäre, z. B. indem sie in den Behältermantel
eingegossen sind. Zur Vergrößerung der Oberfläche können die Wärmeleitrippen gemäß
Fig. 4 eine Z-ähnliche Gestalt mit innen- bzw. außenliegenden Schenkeln besitzen.
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Im Falle der Fig. 5 ist der Behältermantel sandwichartig aufgebaut,
indem er eine Innenschicht 18 aus Stahl und eine Außenschicht 19 aus Beton besitzt.
Hier brauchen die Wärmeleitrippen 17 nicht nach innen ragen, sie können vielmehr
an der Innenschicht 18 endigen.
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Wie bereits erwähnt, kann man die Silobehälter in den Erdboden versenken.
Dabei kann man vorsehen, daß das Erdloch 5 einen größeren Durchmesser als der Silobehälter
besitzt, so daß die Außen luft über den verbleibenden Zwischenraum zur Behälter-Unterseite
und hier zu den Einlässen der Rohre gelangen kann. Nach oben hin kann man den Zwischenraum
durch einen Gitterrost 20 abdecken.
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An dieser Stelle soll auch erwähnt werden, daß man mehrere Silobehälter
zu einer Mehrfachanordnung zusammenfassen kann,
wie beispielsweise
Fig. 13 zeigt. Hier sind z. B. vier Silobehälter 1b, 1c, 1d, 1e in ringförmiger
Anordnung um einen-gemeinsamen Luftschacht 21 herum in den Erdboden versenkt. Der
Luftschacht 21 ist allen Silobehältern zugeordnet und dient zur Zufuhr der Außenluft
zu den Einlässen der Wärmetauschrohre oder -kanäle. Hierzu gehen vom Luftschacht
21 etwa in Höhe der Behälterböden Luftkanäle 22 zu den Silobehältern ab. Über diese
Luftkanäle-strömt die Außenluft in die Luftkammer 13 (Fig. 3). In Fia.13 wurden
der Übersichtlichkeit wegen die oberen Auslässe der Wärmetauschrohre nicht eingezeichnet.
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Fig. 14 zeigt eine andere Mehrfachanordnung von Silobehältern. Diese
Silobehälter if befinden sich schachbrettartig unmittelbar nebeneinander, wobei
sie einen quadratischen Querschnitt besitzen können. Diese Mehrfachanordnung von
Silobehältern, die vorzugsweise unterirdisch erstellt wird, kann auch dadurch gebildet
werden, daß man nicht gesonderte Silobehälter nebeneinanderstellt, sondern daß die
einander zugewandten Behälterwände einstückig sind. In diesem Falle kann man diese
Mehrfachanordnung auch insgesamt als einen Silobehälter auffassen, der mehrere Transport-
oder Lagerbehälter aufnimmt, wobei jedem Transport- oder Lagerbehälter eine gesonderte
Zelle zugeordnet ist. Ferner ist wiederum ein Luftschacht 21a vorgesehen, der über
einen Luftkanal 22a mit der Mehrfachanordnung verbunden ist und die Wärmetauschrohre
mit Außenluft versorgt. Die Silobehälter
1f sind nach oben hin
durch Deckel 7d nach Art eines Schachtdeckels abgeschlossen, über den der Transport-
oder Lagerbehälter eingesetzt werden kann. Des weiteren ist aus Fig. 14 ersichtlich,
daß in diesem Falle die Wärmetauschrohre 1Ob an der Behälter-Oberseite außerhalb
des Deckels 7b austreten können, so daß die Mehrfachanordnung ringsum eingegraben
werden kann. Gegebenenfalls kann man die Silobehälter auch über unterirdische Gänge
zugänglich machen.
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Die bisherigen Ausführungen gelten größtenteils auch für die übrigen
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Silobehälters,
so daß im wesentlichen nur noch die Unterschiede behandelt werden.
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Bei den bisherigen Ausführungsbeispielen verlaufen die Rohre oder
Kanäle 10, 10a im Bereich des Behältermantels 6, 6a im Innenraum des Silobehälters.
Demgegenüber ist bei den nun zu beschreibenden Silobehältern vorgesehen, daß die
Rohre oder Kanäle im Behältermantel verlaufen.
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Im Falle des Silobehälters 1g gemäß den Fig. 6 und 7 besitzt der Behältermantel
6c als Innenwandung einen metallischen Hüllkörper 30, der den Behälter-Innenraum
in radialer Richtung ringsum begrenzt und in diesem Falle zylindrische Gestalt aufweist.
Entlang der dem Innenraum abgewandten Außenseite des Hüllkörpers 30 verlaufen die
Rohre oder Kanäle 10c, deren Rohr- oder Kanalwand ebenfalls
aus
die Wärme gut leitendem Metall besteht und mit dem metallischen Hüllkörper 30 z.
B durch Verschweißen fest verbunden ist. Dabei sind bei diesem Ausführungsbeispiel
auf die Außenseite des metallischen Hüllkörpers 30 über den Umfang verteilt zum
Hüllkörper hin offene Hohlprofile 31 aus Metall aufgesetzt, die beispielsweise einen
U-förmigen Querschnitt besitzen (s. Fig. 7). Es ergibt sich im Querschnitt ein rosetteiähnliches
Aussehen, wobei jeder Luftkanal 10c radial innen vom metallischen Hüllkörper 30
und seitlich sowie außen vom zugehörigen Hohlprofil 31 begrenzt wird. Die Stirnseiten
des Hohlprofils liegen am Hüllkörper 30 an und sind mit diesem fest verdie 'lohlI)rotile
bunden. Es versteht sich, daß man/mit kreisbogenförmigem Querschnitt oder mit Rechteck-Querschnitt
ausbilden kann Diese Rohre oder Kanäle 10c sind in den Beton des Behältermantels
6c eingegossen, so daß sich für den Behältermantel ein kompakter Block ergibt, der
innen vom Hüllkörper 30 mit den rußen aufgesetzten Hohlprofilen 31 begrenzt wird
und ansonsten nach außen hin aus Beton besteht.
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Wie im Falle der Fig. 3 münden die Rohre oder Kanäle 10c einenends
im Bereich des Behälterdeckels 7c und andernends im Bereich des Behälterbodens 8c
nach außen , wobei der im Bodenbereich befindliche Lufteinlaß 11c vertikal und der
oben angeordnete Luftauslaß 12c radial gerichtet ist. Am Lufteinlaß 11c sind der
Hüllkörper 30 und die Hohlprofile 31 bis zur Bodenunterseite vorgezogen und hier
in den Beton eingegossen. Der Luftauslaß 12c kann ähnlich
wie in
Fig. 3 auch schräg nach oben verlaufen, wobei er von einem in den Beton des Behältermantels
eingebetteten Rohrabschnitt gebildet werden kann. Mit dieser Anordnung ist noch
der weitere Vorteil verbunden, daß man auch bei umgefallenem Silobehälter eine Kaminwirkung
erhält, da auch dann der Lufteinlaß 11c unterhalb des Luftauslasses 12c angeordnet
ist. In entsprechender Weise wie im Falle der Fig. 3 ist auch hier der Behälterboden
8c erhöht, so daß von unten her ein Luftzutritt gewährleistet ist.
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Die abzuführende Wärme tritt in das Metallrohr des Hüllkörpers 30
und der Hohlprofile 31 ein,so daß die gesamte Kanalwandung zur Wärmeleitung beiträgt.
Im Rohr- oder Kanal-Inneren erfolgt dann die Wärmeabgabe an die durchströmende Luft.
Wiederum ist der Behälter-Innenraum trotz der Wärmetauscheinrichtung hermetisch
nach außen hin abgeschlossen.
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Neben dem äußeren Behälterdeckel 7c ist bei diesem Ausführungsbeispiel
noch ein gesonderter innerer Behälterdeckel 7'c vorhanden,der auf den Hüllkörper
30 oben aufgesetzt ist.
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Der äußere Behälterdeckel 7c sitzt dagegen stirnseitig auf dem Betonkörper
des Behältermantels 6c auf, so daß man im Deckelbereich eine mehrfache Sicherheit
erhält.In Fig.6 ist gestrichelt noch angedeutet, daß die Rohre oder Kanäle 10c im
Bodenbereich anstelle vertikal auch radial durch den Beton des Behältermantels hindurch
ausmünden können,ähnlich wie im Falle der Fig.1.Ferner kann der Innenraum nach unten
hin von einem Metall-Bodenteil 30' abgeschlossen sein,das randseitig mit dem metallischen
Hüllkörper 30 fest verbunden ist und an das sich nach unten hin der Boden 8c des
Behältermantels anschließt. In Zusammenhang mit den beiden
Deckeln
7c,7ec erhält manthierdur^c^h sozusagen ein doppelt abgeschlossenes System.
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Oben wurde anhand der Fig. 4 und 5 schon erläutert, daß der Mantel
des Silobehältcrs nach außen durchquerende Wärmeleitrippen besitzen kann. Entsprechende
Wärmeleitrippen 32 können nun auch bei im Mantelmaterial des Silobehälters verlaufenden
Rohren oder Kanälen vorhanden sein, die beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6
und 7 zweckmäßigerweise vom metallischen Hüllkörper 30 ausgehen.
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Weitere Wärmeleitrippen 33 können vom Behälter-Innenraum bis in die
Rohre oder Kanäle 10c verlaufen. In Fig. 7 sind die Rippen 32, 33 beispielhaft nur
einfach eingezeichnet. Es versteht sich, daß sie über den Umfang verteilt angeordnet
sind.
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Beim Silobehälter 1h gemäß Fig. 8 sind die Luftkanäle 10d -nicht außen
auf den metallischen Hüllkörper 30d aufgesetzt, der wiederum sozusagen die Innenhaut
des Behältermantels bildet; sie sind vielmehr in den Metallischen Hüllkörper 30d
-eingearbeitet. Ansonsten besteht Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel nach
den Fig. 6 und 7.
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Fig. 9 zeigt, daß der Silobehälter auch einen anderen Querschnitt
als den eines Zylinders besitzen und mehr als einen Transport- oder Lagerbehälter
aufnehmen kann. Dieser Silobehälter li ist rechteckig, wobei der Innenraum in eine
der Anzahl der auf zunehmenden Transport- oder Lagerbehälter (gestrichelt angedeutet)
entsprechende Anzahl von Kammern 34 unterteilt ist, die im metallischen Hüllkörper
30e angeordnet sind, der nicht nur eine Begrenzung nach außen
schafft,
sondern gleichzeitig auch die Kammern 34 voneinander trennt. In diesen metallischen
Hüllkörper sind die Luftkanäle 10e eingearbeitet, ähnlich wie im Falle der Figs
8. Der metallische Hüllkörper 30e ist vollständig mit einer Betonschicht umgossen,
so daß sich auch hier ein kompakter Klotz ergibt. Es versteht sich, daß der Boden-
und Deckelbereich entsprechend angepaßt ist, wie es für die anderen Ausführungsbeispiele
schon beschrieben worden ist.
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Im Falle der Fig. 10 besteht der Behältermantel des Silobehälters
1j aus mehreren ineinander angeordneten, in radialer Richtung aufeinanderfolgenden
Teilmänteln 35, 36 aus Beton, die man jeweils gesondert herstellen und auf Lager
halten kann. Dabei entspricht der innere Teilmantel 35 den oben beschriebenen Behältermänteln,
wobei für die Darstellung beispielhaft die Anordnung nach Fig. 7 gewählt worden
ist. Je nachdem, wie stark die Transport-oder Lagerbehälter strahlen, kann man zur
Abschirmung mehr oder weniger Teilmäntel übereinanderstülpen.
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Während bei den bis jetzt beschriebenen Ausführungsbeispielen die
Rohre oder Kanäle einenends im Bereich des Behälterdeckels und andernends im Bereich
des Behälterbodens ausmünden, kann es je nach Anwendungsfall auch zweckmäßig sein,
daß die Rohre oder Kanäle beidenends im Bereich des Behälterdeckels ausmünden, indem
sie U-ähnliche Gestalt mit einem radial innenliegenden vertikalen Schenkel und einem
radial außenliegenden vertikalen
Schenkel besitzen, die im Bereich
des Behälterbodens miteinander verbunden sind. Solche Ausführungsbeispiele zeigen
die Fig. 11A und 11B. Der Behältermantel dieser Silobehälter 1k bzw. 11 wird innen
wiederum von einem metallischen Hüllkörper gebildet, auf den die Rohre oder Kanäle
außen aufgesetzt und in den äußeren Beton des Behältermantels eingegossen sind,
wie es schon mehrfach, z. B. anhand der Fig. 6, beschrieben worden ist. Dabei ist
der radial innenliegende vertikale Schenkel 37 bzw. 37' der U-förmigen Rohre oder
Kanäle 10k bzw. 101 mit dem Hüllkörper verbunden, wobei dieser Schenkel entsprechend
der Anordnung nach den Fig. 6 und 7 von angeschweißten Hohlprofilen gebildet werden
kann. An diesen Schenkel 37 bzw. 37' schließt sich im Bereich des Bodens des Silobehälters
ein radialer Kanalabschnitt 38 bzw. 38' an, der in den radial außenliegenden vertikalen
Schenkel 39 bzw. 39' vergeht. Die freien Enden der jeweiligen beiden Schenkel, die
oben angeordnet sind, sind höhenversetzt und bilden den Lufteinlaß bzw. den Luftauslaß.
Hierzu ist einer der beiden Schenkel mit Bezug auf den anderen Schenkel nach oben
hin verlängert. Dies ist im Falle der Fig. 11A der radial außenliegende Schenkel
39 und im Falle der Fig. 1 1B der radial innenliegende Schenkel 37'.
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Hierdurch erhält man wiederum eine Kaminwirkung, wobei die Luftströmung
im Sinne der eingezeichneten Pfeile erfolgt.
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Der radial innere Schenkel kann oben zum Umgehen des Behälterdeckels
eine im Beton des Behältermantels schräg verlaufende Partie besitzen. Um das Eindringen
von Regenwasser
zu vermeiden, kann,wie auch in anderen Fällen,
bei denen die Rohre oder Kanäle oben ausmünden, eine z. B. den gesamten Silobehälter
abdeckende Überdachung 40 bzw. 40' vorgesehen sein. Diese Ausführungsformen können
dann zweckmäßig sein, wenn man bei eingegrabenem Silobehälter die Luft nicht von
unten her über das Erdreich zuführen will.
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Es versteht sich, daß man, um zu einer der Fig. 1 bis 3 ähnlichen
Anordnung zu gelangen, die inneren Schenkel der U-frmigen Rohre oder Kanäle auch
im Innenraum des Silobehälters verlaufen lassen kann, so daß nur der radial außenliegende
Schenkel in das.Material des Behältermantels eingebettet ist.
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In jedem Falle kann man in den Beton des Behältermantels Teilchen
zusätzlich einbetten, die aus die Strahlung abschirmendem oder abserbierendem und/oder
die Wärmeleitendern Material, z. B. aus Kunststoff, Metall oder Graphit, bestehen.
Ein solches Teilchen zeigt Fig. 12. In diesem Falle handelt es sichunTeilchen4l,
die eine Doppelfunktion erfüllen. Sie bestehen nämlich aus Kunststoff, um eine Neutronenabschirmung
zu erhalten, der wegen der Gammastrahlung in Metall, insbesondere Stahl, eingebettet
ist. Im einzelnen sind hier hülsenförmige Stahlrohrabschnitte 42 vorgesehen, deren
Bohrung mit Kunststoff ausgegossen ist, so daß im Inneren ein zylindrisches Kunststoffteilchen
43 vorhanden Ist. Die sich ergebende@ Teilchen können beispieLsweLSt 5 cm 6ein sein
uncl einen AflencIuchmEsse? eOn 3 cm besitzen
während der Durchmesser
des Kunststoffs, also der Innendurchmesser der Metallbülse 42, einen Durchmesser
von 2 cm besitzen kann.
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Schließlich kann es in jedem Falle auch noch zweckmäßg sein, daß der
Behältermantel eine Außenschicht aus wärmeabstrahlendem Material besitzt, also beispielsweise
einen Silikon-Aluminiurn-Anstrich. Dies trägt dazu bei, die Temperatur des Betons
möglichst niedrig zu halten.
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Wenn oben an verschiedenen Stellen von Behälterlängsrichtung gesprochen
worden ist, so ist hiermit die Höhenrichtung des Silobehälters gemeint. Dabei kann
die Höhenabmessung des Silobehälters auch kleiner sein als seine Abmessungen in
der Horizontalen, falls man z. B. ein oder mehrere in einem Hüllrohr befindliche
Brennelemente in ihm nicht stehend, sondern liegend unterbringt.
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Wie z. B. aus Fig. 6 ersichtlich ist, kann der Silobehälter einen
kompakten einheitlichen Block darstellen, der im wesentlichen aus einem Betonklotz
mit den Metallrohren und gegebenenfalls dem metallischen Hüllkörper besteht.
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In diesem kompakten Block kann man das oder die lediglich von einem
Hüllrohr umgebenen Brennelemente auch am Anfallort der Brennelemente einbringen,
wonach man den befüllten Silobehälter an den Aufstellort transportiert.
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