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EP0042882B1 - Vorrichtung für die Aufnahme, den Transport und die Endlagerung von abgebrannten Reaktorbrennelementen - Google Patents

Vorrichtung für die Aufnahme, den Transport und die Endlagerung von abgebrannten Reaktorbrennelementen Download PDF

Info

Publication number
EP0042882B1
EP0042882B1 EP80103681A EP80103681A EP0042882B1 EP 0042882 B1 EP0042882 B1 EP 0042882B1 EP 80103681 A EP80103681 A EP 80103681A EP 80103681 A EP80103681 A EP 80103681A EP 0042882 B1 EP0042882 B1 EP 0042882B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
lid
cover
jacket
recess
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP80103681A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0042882A1 (de
Inventor
Klaus Dr. Janberg
Hans-Peter Dipl.-Ing. Dyck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Nukem GmbH
Original Assignee
Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Nukem GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH, Nukem GmbH filed Critical Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Priority to DE8080103681T priority Critical patent/DE3071142D1/de
Priority to AT80103681T priority patent/ATE15956T1/de
Priority to EP80103681A priority patent/EP0042882B1/de
Priority to CA000380583A priority patent/CA1181036A/en
Priority to US06/277,348 priority patent/US4508969A/en
Priority to JP56098447A priority patent/JPS5740697A/ja
Publication of EP0042882A1 publication Critical patent/EP0042882A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0042882B1 publication Critical patent/EP0042882B1/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/06—Details of, or accessories to, the containers
    • G21F5/12—Closures for containers; Sealing arrangements

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
  • Containers in cylindrical form are known which accommodate several fuel elements and can be closed with a lid.
  • the loaded containers are introduced individually or in groups in drill holes (vertical or horizontal or inclined drill holes) provided in the repository (e.g. salt mine).
  • drill holes vertical or horizontal or inclined drill holes
  • the repository e.g. salt mine
  • DE-B-2 740 933 shows a transport or storage container for radioactive materials, in particular for irradiated nuclear reactor fuel elements, of a conventional type.
  • the transport or storage container is closed with a cover in the form of a stopper, which has an upper edge flange which the lid is screwed to the jacket of the container.
  • the closure provided in this known container has a low mechanical strength, and sufficient gas tightness is also unlikely to be provided.
  • EP-A-0 019 544 also shows a transport container with a rather complicated closure, which consists of several individual parts arranged one above the other.
  • the bottom part has the shape of a plug with an upper edge flange which rests on an annular shoulder formed in the jacket of the container with the interposition of a seal.
  • Above it is a clamping element pressing the stopper on the seal with a clamping screw.
  • the actual lid sits above the clamping element, which also has the shape of a stopper and has an upper edge flange which rests on the end face of the container shell and can be tightened firmly against the container with the aid of a further clamping element which can be screwed to the shell of the container .
  • edge flange is welded circumferentially to the container in one embodiment or, in another embodiment, is provided with a hanging annular apron which, similar to the closure according to the publication "Proceedings of the 14th Conference on Remote Systems Technology", is known in one in the end face of the Container-trained trough dipped with meltable metal.
  • This known container closure is very complicated and of insufficient mechanical strength, especially when lifting the lid is provided.
  • the object of the present invention is to design a container according to the preamble of claim 1 such that, while maintaining a good shielding effect, in addition to an absolutely gas-tight connection, a substantially better mechanical strength of the connection between the container and the container lid can be achieved.
  • a gas-tight and mechanically secure connection of the container and the container lid can be achieved by the design according to the invention.
  • the design according to the invention enables the lid to be poured after the container has been loaded, as a result of which a very intimate connection is achieved on the sealing surfaces between the lid and the container, so that perfect shielding is also achieved in the area of the sealing surface. The strength of the connection is so great that the container can be lifted on the lid.
  • the drawing shows a device 2 with an open on one side 4 hollow cylindrical container 6 for receiving, transporting and for the final storage of fuel elements 8 and 10.
  • the cavity 11 of the container can for example be circular cylindrical (Fig. 2a) or a rectangular or polygonal Have cross section (Fig. 2b).
  • the container 6 can be closed with a lid 12.
  • the wall of the container 6 is formed in one piece. But it can also be formed in several parts. It is preferably made of carbon steel or stainless steel for smaller wall thicknesses and preferably made of carbon steel or nodular cast iron for larger wall thicknesses.
  • the wall thickness is chosen so that gamma radiation is absorbed; For example, a thickness of 200 mm is sufficient to fall below the transport limit values of 200 mrem / h on the surface.
  • nodular cast iron has the advantage of being inexpensive in combination with ductility and a good shielding effect.
  • the wall thickness depends on the repository formation and the corrosion induced on the container.
  • economic aspects are also decisive.
  • a recoverable spheroidal cast iron outer shield can also be used for transportation in order to minimize the wall thickness of the lost final storage container.
  • Such an embodiment can e.g. B. as a double container, consisting of an inner and outer container, which will be described in more detail below with reference to FIG. 14.
  • the peripheral shape of the container 6 is preferably circular in order to simplify the production of the boreholes into which the containers are inserted for the purpose of final storage.
  • a cylindrical shield 13 for example made of a suitable hydrocarbon, such as polyethylene, for absorbing the residual neutron radiation.
  • a wall thickness of 3-4 cm is usually sufficient. This shield is arranged so that it can be removed for reuse after transport to the repository.
  • the free volume in the cavity of the container can be poured out with a filler material to improve the stability and the shielding of the gamma radiation, for which purpose lead is particularly suitable.
  • the free volume to be filled in this way is approximately 3001 for pressurized water reactor fuel elements per fuel element in the case of a biblis fuel element and approximately the same amount in the case of four boiling water reactor fuel elements.
  • the lid 12 is gas-tight and firmly connected to the container 6.
  • the wall of the container in the region of the opening 4 is designed in profile.
  • a dovetail-shaped profile 16 can be formed on the edge 14 of the wall, which consists of one piece with the wall.
  • the lid 12 encompasses the profile 16 with a complementary recess 18, whereby a very firm and tight connection of the lid and the container can be achieved.
  • a shielding cover 20 for example made of stainless steel (the shielding cover is only shown schematically; its arrangement and special design will be explained in more detail below with reference to FIG. 8 received), a hollow mold placed on the container and poured out with a suitable material, preferably with the same material from which the container itself is made, whereby an intimate connection with the container is made after hardening of the casting compound, which is so firm that it is possible to lift the container, for example with the aid of a hook 22 cast into the lid.
  • a suitable material preferably with the same material from which the container itself is made
  • FIGS. 6 and 7 show variants for the design according to FIG. 3, the cover 12 according to FIGS. 6 and 7 being provided with a central attachment 23 which can be inserted into the container 6.
  • the cover 12 is already prefabricated. It is provided in the sealing surface 24, 26 with dovetail-shaped recesses 28 and 30 into which channels 32, 34 open.
  • the recesses 28 and 30 lie opposite dovetail-shaped recesses 36, 38 which are formed in the opposite sealing surfaces 40, 42 of the container 6.
  • the channels (channels 48, 50) can also open directly into the sealing surfaces (sealing surfaces 44, 46) of the cover, and only recesses 52, 54 can be provided in the sealing surfaces 56, 58 of the container 6, as shown in FIG. 6 and 7 is removable.
  • the casting material is filled into the channels, which fills the recesses and the channels and, after curing, results in a firm and gas-tight connection.
  • Screw connections and sealing elements can also be provided.
  • the profiles need not be dovetail-shaped; they can also have other suitable shapes.
  • FIG. 8 shows a preferred embodiment of the device in the lid area in detail.
  • the container 6, as in the container according to FIGS. 1 to 7, consists of a jacket 70, a bottom, not shown, and a shielding lid 72.
  • the shielding lid 72 has a projecting edge flange 74 which is in a step recess 76 in the end face of the jacket 70 lies.
  • the shielding cover 72 projects into the cavity 11 of the container 6 with an extension 78.
  • the edge flange 74 of the shielding cover 72 is screwed to the jacket 70 with the aid of screws 80. Seals 84 are provided to seal the gaps 82 between the shielding cover 72 and the step recess 76.
  • the shielding cover is preferably made of nodular cast iron.
  • a cover plate 86 is also arranged above the shielding cover 72 and covers both the shielding cover 72 and the screws 80 and the gap 82.
  • the cover plate 86 is welded flush onto the end face of the jacket 70.
  • the cover 12 is arranged above the cover plate 86 and, as already described in connection with FIGS. 1 to 7, is cast on with the aid of a suitable casting mold. In addition to the curved shape shown in FIGS. 1 to 7, it can also be flat, as shown in FIG. 8.
  • the container 6, including the shielding lid and optionally the cover plate is heated to a suitable temperature, for example 500 to 600 ° C., in order to achieve a uniform structure at the connection point between the lid and the container jacket and to prevent the formation of a martensitic structure.
  • the cover plate 86 prevents the cover 12 from being connected to the shielding cover 72 and the screws 80. As a result, the container remains accessible in a simple manner. Namely, only the cover 12 needs to be removed together with the cover plate 86. It is then possible to open the container after loosening the screws and removing the shielding cover.
  • the jacket 70 is provided on its end face with an elevation 88, for example as shown, in the form of a dovetail-shaped annular rib. Other suitable forms for the surveys are also possible. After the application or pouring of the lid 12, these elevations ensure a firm and secure connection between the container 6 and the lid 12.
  • support pins 90 can be attached to the jacket 70, these support pins preferably being designed to be detachable from the jacket.
  • the lid 12 can be provided with a hook 92 for handling the container 6, which is also preferably detachably attached.
  • the lid 12 is preferably produced in such a way that a shape which gives the later lid shape is placed on the container 6 provided with the shielding lid 72 and the cover plate 86, into which the casting compound is then introduced.
  • FIG. 9 and 10 show two further variants for covering the container 6.
  • the casing 110 of the container is provided on the inside with a step recess 112.
  • a shielding cover 114 which is designed like the shielding cover in the embodiment according to FIG. 8 and can be fastened, and a cover 116 such that the surface of the cover 116 is approximately flush with the end face 118 of the jacket.
  • the cover 116 is prefabricated in this embodiment and has channels 120 which open into the side surfaces of the cover opposite channels 122 formed in the casing 110. As shown, parts of the channels can be dovetail-shaped, as has already been described in the embodiments according to FIGS. 4 and 6. In these channels and, if necessary, dovetail-shaped recesses 30, after the prefabricated lid has been put on, pouring compounds 124 and 126 are poured in, which after solidification results in a firm connection between the lid and the container.
  • FIG. 11 shows a further modification in the lid area of the container 6, in which the shielding cover 114 is designed approximately like the shielding cover according to FIG. 8 and is connected to the container 6.
  • the lid 128 is also prefabricated and provided with pouring channels 130 and a filling opening 132, for example according to the embodiment according to FIG. 5, and has an outwardly curved shape, such as the lid according to FIGS. 3 to 5.
  • a dovetail-shaped recess 134 is provided in the jacket of the container, into which the channels 130 open, cf. 5 and the associated description.
  • FIGS. 12a, b, c, d some cross-sectional shapes for the elevations on the end face of the container shell are shown by way of example.
  • the forms according to FIGS. 12a and 12d result in the firmer connection because of the undercut design.
  • FIG. 13 shows that the recesses 136 formed in the casing 70 of the container 6, which can basically have the same shape like the elevations according to FIG. 12, preferably have ventilation channels 138 to ensure that the recess is completely filled with casting compound.
  • FIGS. 14a and 14b show an inner container 140 for receiving fuel elements.
  • This inner container consists of a jacket 142, a lid 144 and a bottom 146.
  • the lid and bottom are welded to the jacket at 148 and 150.
  • the bottom can also be cast in one piece with the container or subsequently poured on. In addition to welding, the lid can also be applied by casting.
  • the lid and the bottom can be curved inwards (FIG. 14a), curved outwards (FIG. 14b) or even straight (FIG. 14b shown in broken lines).
  • the inner container is inserted into an outer container or transport container which is designed like the container according to FIGS. 1 to 13, cf. 1, 2a and 2b, in which the inner container 140 is shown in broken lines and the outer container is formed by the container 6.
  • Such a double container has several advantages. Only the inner container is lost during final storage. The outer container can continue to be used; it can be saved at the handover at the well of the final deposit.
  • Such a double container permits problem-free retrievable final storage. Both the outer and the inner container are fed to final storage. At a later point in time, it is then possible to easily retrieve both containers, that is to say the double container, or only the inner container, for example for the purpose of reprocessing the fuel elements.
  • the inner and outer container can basically be designed and constructed identically. Stainless steel or cast iron is also preferably used as the material for the inner container. When using carbon steel, ceramic or another corrosion protection layer is applied.
  • the outer shape of the inner container preferably corresponds to the inner shape of the outer container. But it can also have a different shape.
  • the material thickness for the inner container is selected so that the minimum requirements for the shielding effect and stability are met.
  • the outer container must be designed in such a way that the relevant conditions for transport are met and additional protection against corrosion is guaranteed.
  • the container can be provided with a ceramic coating or another corrosion protection layer, which can be done, for example, by spraying on the corresponding material.
  • valve arrangement can be provided in the lid area in order to enable sampling from the container and to be able to carry out monitoring tasks (for example leakage test).

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Es sind Behälter in zylindrischer Form bekannt, die mehrere Brennelemente aufnehmen und mit einem Deckel verschließbar sind. Die beladenen Behälter werden einzeln oder zu mehreren in im Endlager (beispielsweise Salzbergwerk) vorgesehenen Bohrlöchern (senkrechte oder waagerechte oder schräge Bohrlöcher) eingebracht. Aus Transportgründen und Gründen der Handhabbarkeit sind Grenzen hinsichtlich Größe und Gewicht gesetzt.
  • Besondere Probleme bei der Herstellung, für den Transport und die Endlagerung solcher Behälter ergeben sich hinsichtlich Korrosion, Abschirmung gegen Gamma- und Neutronenstrahlung, Abdichtung und Festigkeit der Verbindung zwischen Behälter und Behälterdeckel sowie Wiederverwendbarkeit des Behälters und von Teilen des Behälters.
  • Um den Behälter gegen Korrosion zu schützen, ist es bekannt, je nach den Umweltbedingungen als Material C-Stahl, Edelstahl oder Sphäroguß (GGG) einzusetzen. Zur Abschirmung gegen Gammastrahlung ist es bekannt, Blei oder andere strahlenabschirmende Materialien mit niedrigem Schmelzpunkt zu verwenden, und gegen Neutronenstrahlung Material aus Kohlenwasserstoffen, beispielsweise Polyäthylen.
  • Aus der Veröffentlichtung »Proceedings of the 14th Conference on Remote Systems Technology, Pittsburgh, 1966 (USA), Miller et al: »Fusible Metal Seals in Process Equipment«, Seiten 213-218, ist eine Abdichtung für fernbedient zu installierende und zu demontierende Prozeßapparaturen bekannt. Die Abdichtung besteht aus einer umlaufenden Dichtlippe, die am Deckel oder am Mantel eines Behälters nach außen abstehend angeordnet ist und mit einem nach unten zeigenden Teil in einen den Behälter umgebenden Trog mit schmelzbarem Metall hineinragt. Durch eine solche Maßnahme ist nur eine Abdichtung erzielbar, aber keine feste mechanische Verbindung zwischen Deckel und Behälter.
  • Die DE-B-2 740 933 zeigt einen Transport- bzw. Lagerbehälter für radioaktive Stoffe, insbesondere für bestrahlte Kernreaktorbrennelemente, üblicher Art. Der Transport- bzw. Lagerbehälter ist mit einem Deckel in Form eines Stopfens verschlossen, der einen oberen Randflansch aufweist, über den der Deckel mit dem Mantel des Behälters verschraubt wird. Über dem Deckel befindet sich noch eine mit dem Behältermantel verschraubbare Abdeckplatte. Der bei diesem bekannten Behälter vorgesehene Verschluß weist eine geringe mechanische Festigkeit auf, und eine ausreichende Gasdichtigkeit dürfte auch nicht gegeben sein.
  • Die EP-A-0 019 544 zeigt ebenfalls einen Transportbehälter mit einem recht kompliziert aufgebauten Verschluß, der aus mehreren einzelnen, übereinander angeordneten Teilen besteht. Das unterste Teil hat die Form eines Stopfens mit einem oberen Randflansch, der auf einer im Mantel des Behälters ausgebildeten Ringschulter unter Zwischenschaltung einer Dichtung aufliegt. Darüber befindet sich ein den Stopfen auf die Dichtung drückendes Spannelement mit einer Spannschraube. Über dem Spannelement sitzt der eigentliche Deckel, der ebenfalls die Form eines Stopfens hat und einen oberen Randflansch aufweist, der auf der Stirnfläche des Behältermantels aufliegt und mit Hilfe eines weiteren Spannelementes, das mit dem Mantel des Behälters verschraubbar ist, fest gegen den Behälter anziehbar ist. Zusätzlich ist der Randflansch bei einer Ausführungsform umfangsmäßig mit dem Behälter verschweißt oder bei einer anderen Ausführungsform mit einer herabhängenden ringförmigen Schürze versehen, die ähnlich wie beim Verschluß nach der Veröffentlichung »Proceedings of the 14th Conference on Remote Systems Technology« bekannt in einem in der Stirnfläche des Behälters ausgebildeten Trog mit schmelzbarem Metall eintaucht. Dieser bekannte Behälterverschluß ist sehr kompliziert und von nicht aus reichender mechanischer Festigkeit, insbesondere wenn ein Anheben am Deckel vorgesehen ist.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Behälter gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, daß unter Beibehaltung einer guten Abschirmwirkung außer einer absolut gasdichten Verbindung auch eine wesentlich bessere mechanische Festigkeit der Verbindung zwischen Behälter und Behälterdekkel erzielbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale gelöst.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist eine gasdichte und mechanisch sichere Verbindung von Behälter und Behälterdeckel erzielbar. Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht das Gießen des Deckels nach Beladen des Behälters, wodurch eine sehr innige Verbindung an den Dichtflächen zwischen Deckel und Behälter erzielt wird, so daß auch eine einwandfreie abschirmung im Bereich der Dichtfläche erreicht wird. Die Festigkeit der Verbindung ist so groß, daß der Behälter am Deckel anhebbar ist.
  • Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
  • Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines deckels nach einem der Ansprüche 5, 8 und 13 oder 14 ist im Anspruch 18 angegeben.
  • Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert werden. Es zeigt
    • Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
    • Fig. 2a, b perspektivische Ansichten zweier Vorrichtungen nach Fig. 1 mit unterschiedlich ausgebildeten Behältern,
    • Fig. 3 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 im Deckelbereich des Behälters in einer ersten Ausführungsform,
    • Fig.4, 5, 6 und 7 Schnitte durch die erfindungsgemäße Vorrichtung im Deckelbereich bei weiteren Ausführungsformen,
    • Fig. bis 11 weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    • Fig. 12 Ausführungsbeispiele für die verwendeten Erhebungen oder Rippen,
    • Fig. 13 eine Ausführungsform einer im Behältermantel angeordneten Ausnehmung,
    • Fig. 14 Ausführungsformen von in den Behälter einsetzbaren Innenbehältern.
  • In der Zeichnung sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Die Zeichnung zeigt eine Vorrichtung 2 mit einem auf einer Seite 4 offenen hohlzylindrischen Behälter 6 zum Aufnehmen, Transport und zur Endlagerung von Brennelementen 8 und 10. Der Hohlraum 11 des Behälters kann beispielsweise kreiszylindrisch ausgebildet sein (Fig. 2a) oder einen recht- oder mehreckigen Querschnitt haben (Fig. 2b).
  • Der Behälter 6 ist mit einem Deckel 12 verschließbar.
  • Die Wandung des Behälters 6 ist einstückig ausgebildet. Sie kann aber auch mehrteilig ausgebildet sein. Sie besteht bei geringeren Wandstärken vorzugsweise aus C-Stahl oder Edelstahl und bei größeren Wandstärken vorzugsweise aus C-Stahl oder Sphäroguß. Die Wandstärke ist so gewählt, daß Gammastrahlung absorbiert wird; so ist beispielsweise eine Stärke von 200 mm ausreichend, um Transportgrenzwerte von 200 mrem/h an der Oberfläche zu unterschreiten. Sphäroguß hat bei großen Wandstärken den Vorteil der Preisgünstigkeit in Kombination mit Duktilität und guter Abschirmwirkung. In speziellen Fällen hängt die Wandstärke von der Endlagerformation ab und der in ihr am Behälter induzierten Korrosion. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch wirtschaftliche Gesichtspunkte maßgebend. Es kann auch eine wiedergewinnbare Außenabschirmung aus Sphäroguß für den Transport zum Einsatz kommen, um auf diese Art und Weise die Wandstärke des verlorenen Endlagerbehälters zu minimieren.
  • Eine solche Ausführungsform kann z. B. als Doppelbehälter, bestehend aus einem Innen-und Außenbehälter, ausgeführt sein, was nachfolgend noch genauer unter Bezug auf Fig. 14 beschrieben wird.
  • Die Umfangsform des Behälters 6 ist vorzugsweise kreisförmig aus Gründen der einfacheren Herstellung der Bohrlöcher, in die die Behälter zum Zweck der Endlagerung eingebracht werden.
  • Um den eigentlichen Behälter 6 herum ist in der Regel noch eine zylindrische Abschirmung 13, beispielsweise aus einem geeigneten Kohlenwasserstoff, wie Polyäthylen, zum Absorbieren der Restneutronenstrahlung angeordnet. Als Wandstärke sind in der Regel 3-4 cm ausreichend. Diese Abschirmung ist so angeordnet, daß sie nach dem Transport ins Endlager zwecks Wiederverwendung abgenommen werden kann.
  • Das freie Volumen im Hohlraum des Behälters kann zur Verbesserung der Stabilität und der Abschirmung der Gammastrahlung mit einem Füllmaterial ausgegossen werden, wofür sich insbesondere Blei eignet. Das freie Volumen, das auf diese Art und Weise zu Verfüllen ist, beträgt bei Druckwasserreaktorbrennelementen ca. 3001 pro Brennelement im Falle eines Biblis-Brennelementes und im Falle von vier Siedewasserreaktorbrennelementen ungefähr den gleichen Betrag.
  • Der Deckel 12 ist gasdicht und fest mit dem Behälter 6 verbunden. Hierzu ist, wie man den Fig. 3 und 4 entnehmen kann, die Wand des Behälters im Bereich der Öffnung 4 profilartig ausgebildet. So kann, wie die Fig. 3 zeigt, auf dem Rand 14 der Wand ein schwalbenschwanzförmiges Profil 16 ausgebildet sein, das aus einem Stück mit der Wand besteht.
  • Der Deckel 12 umgreift das Profil 16 mit einer komplementär dazu ausgebildeten Ausnehmung 18, wodurch eine sehr feste und dichte Verbindung von Deckel und Behälter erzielbar ist.
  • Zur Herstellung dieser Verbindung wird nach dem Einbringen der Brennelemente in den Behälter und Verschließen des Hohlraumes mit einem Abschirmdeckel 20, beispielsweise aus Edelstahl (der Abschirmdeckel ist nur schematisch eingezeichnet; auf seine Anordnung und spezielle Ausbildung wird weiter unten noch genauer unter Bezug auf Fig. 8 eingegangen), eine Hohlform auf den Behälter aufgesetzt und mit einem geeigneten Material, vorzugsweise mit dem gleichen Material ausgegossen, aus dem der Behälter selbst besteht, wodurch nach dem Aushärten der Gußmasse eine innige Verbindung mit dem Behälter hergestellt wird, die so fest ist, daß ein Anheben des Behälters, beispielsweise mit Hilfe eines in den Deckel mit eingegossenen Hakens 22 möglich ist.
  • Die Fig. 4 bis 7 zeigen Varianten zur Ausbildung gemäß Fig. 3, wobei der Deckel 12 nach den Fig. 6 und 7 mit einem in den Behälter 6 einführbaren zentralen Ansatz 23 versehen ist.
  • Bei diesen Ausführungsformen ist der Deckel 12 bereits vorgefertigt. Er ist in der Dichtfläche 24, 26 mit schwalbenschwanzförmigen Ausnehmungen 28 und 30 versehen, in die Kanäle 32, 34 münden. Die Ausnehmungen 28 und 30 liegen schwalbenschwanzförmigen Ausnehmungen 36, 38 gegenüber, die in den gegenüberliegenden Dichtflächen 40, 42 des Behälters 6 ausgebildet sind. In den Dichtflächen (Dichtflächen 44, 46) des Deckels können die Kanäle (Kanäle 48, 50) auch unmittelbar münden, und es können lediglich Ausnehmungen 52, 54 in den Dichtflächen 56, 58 des Behälters 6 vorgesehen sein, wie dies den Fig. 6 und 7 entnehmbar ist.
  • Zum Verbinden von Deckel 12 und Behälter 6 wird in die Kanäle das Gußmaterial eingegeben, das die Aussparungen und die Kanäle ausfüllt und nach dem Aushärten eine feste und gasdichte Verbindung ergibt.
  • Zusätzlich können auch Schraubverbindungen und Dichtungselemente vorgesehen werden.
  • Die Profile brauchen nicht schwalbenschwanzförmig ausgebildet zu sein; sie können auch andere geeignete Formen haben.
  • Die Fig. 8 zeigt eine bevorzugte Ausbildung der Vorrichtung im Deckelbereich im Detail.
  • Der Behälter 6 besteht, wie bei dem Behälter nach den Fig. 1 bis 7, aus einem Mantel 70, einem nicht dargestellten Boden und einem Abschirmdeckel 72. Der Abschirmdeckel 72 weist einen überstehenden Randflansch 74 auf, der in einer Stufenausnehmung 76 der Stirnfläche des Mantels 70 liegt. Mit einem Ansatz 78 ragt der Abschirmdeckel 72 in den Hohlraum 11 des Behälters 6.
  • Der Randflansch 74 des Abschirmdeckels 72 ist mit Hilfe von Schrauben 80 mit dem Mantel 70 verschraubt. Zur Abdichtung der Spalte 82 zwischen Abschirmdeckel 72 und Stufenausnehmung 76 sind Dichtungen 84 vorgesehen. Der Abschirmdeckel besteht vorzugsweise aus Sphäroguß.
  • Über dem Abschirmdeckel 72 ist ferner eine Abdeckplatte 86 angeordnet, die sowohl den Abschirmdeckel 72 als auch die Schrauben 80 und den Spalt 82 überdeckt. Die Abdeckplatte 86 ist bündig auf die Stirnfläche des Mantels 70 aufgeschweißt.
  • Über der Abdeckplatte 86 ist schließlich der Deckel 12 angeordnet, der, wie im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 7 schon beschrieben, mit Hilfe einer geeigneten Gußform aufgegossen ist. Er kann außer der in den Fig. 1 bis 7 dargestellten gewölbten Form auch flach ausgebildet sein, wie dies in der Fig. 8 dargestellt ist. Beim Gießen des Deckels 12 wird der Behälter 6 einschließlich Abschirmdeckel und gegebenenfalls Abdeckplatte auf eine geeignete Temperatur, beispielsweise 500 bis 600°C aufgeheizt, um ein einheitliches Gefüge an der Verbindungsstelle zwischen Dekkel und Behältermantel zu erzielen und um die Entstehung eines martensitischen Gefüges zu verhindern.
  • Die Abdeckplatte 86 verhindert eine Verbindung von Deckel 12 mit dem Abschirmdeckel 72 und den Schrauben 80. Hierdurch bleibt der Behälter auf einfache Art und Weise zugänglich. Es braucht nämlich nur der Deckel 12 zusammen mit der Abdeckplatte 86 entfernt zu werden. Dann ist eine Öffnung des Behälters nach Lösen der Schrauben und Entfernen des Abschirmdeckels möglich.
  • Der Mantel 70 ist auf seiner Stirnfläche mit einer Erhebung 88, beispielsweise wie dargestellt, in Form einer schwalbenschwanzförmigen ringförmigen Rippe versehen. Andere geeignete Formen für die Erhebungen sind ebenfalls möglich. Diese Erhebungen gewährleisten nach dem Aufbringen bzw. Aufgießen des Deckels 12 eine feste und sichere Verbindung zwischen Behälter 6 und Deckel 12.
  • Zur besseren Handhabung des Behälters können am Mantel 70 Tragzapfen 90 angebracht sein, wobei diese Tragzapfen vorzugsweise vom Mantel lösbar ausgebildet sind.
  • Der Deckel 12 kann mit einem Haken 92 zur Handhabung des Behälters 6 versehen sein, welcher ebenfalls vorzugsweise lösbar angebracht ist.
  • Es ist auch möglich, anstelle von Erhebungen im Mantel eine der Erhebung bzw. Erhebungen entsprechende Ausnehmung (94) (gestrichelt eingezeichnet) vorzusehen, die dann beim Gießen des Deckels mit Gußmasse ausgefüllt wird.
  • Der Deckel 12 wird vorzugsweise so hergestellt, daß auf den mit dem Abschirmdeckel 72 und der Abdeckplatte 86 versehenen Behälter 6 eine die spätere Deckelform ergebende Form aufgesetzt wird, in die dann die Gußmasse eingegeben wird.
  • Die Fig. 9 und 10 zeigen zwei weitere Varianten für die Abdeckung des Behälters 6. Bei beiden Ausführungsformen ist der Mantel 110 des Behälters innen mit einer Stufenausnehmung 112 versehen. In dieser Stufenausnehmung sitzen ein Abschirmdeckel 114, der wie der Abschirmdeckel bei der Ausführungsform nach der Fig. 8 ausgebildet ist und befestigt sein kann, und ein Deckel 116 so, daß die Oberfläche des Deckels 116 etwa bündig mit der Stirnfläche 118 des Mantels verläuft.
  • Der Deckel 116 ist bei dieser Ausführungsform vorgefertigt und besitzt Kanäle 120, die in den Seitenflächen des Deckels gegenüber im Mantel 110 ausgebildeten Kanälen 122 münden. Teile der Kanäle können, wie dargestellt, schwalbenschwanzförmig ausgebildet sein, wie dies auch schon bei den Ausführungsformen nach den Fig. 4 und 6 beschrieben worden ist. In diese Kanäle und gegebenenfalls schwalbenschwanzförmigen Ausnehmungen 30 wird nach dem Aufsetzen des vorgefertigten Deckels über Einfüllöffnungen 124 und 126 Gußmasse eingegeben, die nach dem Erstarren eine feste Verbindung zwischen Deckel und Behälter ergibt.
  • Die Fig. 11 zeigt eine weitere Modifikation im Deckelbereich des Behälters 6, bei der der Abschirmdeckel 114 etwa wie der Abschirmdeckel nach Fig. 8 ausgebildet und mit dem Behälter 6 verbunden ist. Der Deckel 128 ist ebenfalls vorgefertigt und mit Gießkanälen 130 sowie einer Einfüllöffnung 132 etwa gemäß Ausführungsform nach Fig. 5 versehen und weist eine nach außen gewölbte Form auf, wie beispielsweise der Deckel nach den Fig. 3 bis 5.
  • Bei dieser Ausführungsform ist eine schwalbenschwanzförmige Ausnehmung 134 im Mantel des Behälters vorgesehen, in die die Kanäle 130 münden, vgl. hierzu auch die Fig. 5 und die zugehörige Beschreibung.
  • In den Fig. 12a, b, c, d sind beispielhaft einige Querschnittsformen für die Erhebungen auf der Stirnfläche des Behältermantels dargestellt. Die Formen nach den Fig. 12a und 12d ergeben wegen der hinterschnittenen Ausbildung die festere Verbindung.
  • Die Fig. 13 zeigt, daß die im Mantel 70 des Behälters 6 ausgebildeten Ausnehmungen 136, die grundsätzlich die gleiche Form haben können wie die Erhebungen gemäß Fig. 12, vorzugsweise Entlüftungskanäle 138 aufweisen, um sicherzustellen, daß die Ausnehmung voll mit Gußmasse ausgefüllt wird.
  • Die Fig. 14a und 14b zeigen einen Innenbehälter 140 zur Aufnahme von Brennelementen. Dieser Innenbehälter besteht aus einem Mantel 142, einem Deckel 144 und einem Boden 146. Deckel und Boden sind mit dem Mantel bei 148 und 150 verschweißt. Der Boden kann auch mit dem Behälter in einem Stück gegossen oder nachträglich aufgegossen werden. Der Deckel kann außer durch Schweißen auch durch Gießen aufgebracht werden. Der Deckel und der Boden können nach innen gewölbt (Fig. 14a), nach außen gewölbt (Fig. 14b) oder auch gerade (Fig. 14b gestrichelt gezeichnet) ausgebildet sein. Der Innenbehälter wird zwecks Transport in einen Außenbehälter oder Transportbehälter eingesetzt, der wie der Behälter nach den Fig. 1 bis 13 ausgebildet ist, vgl. hierzu insbesondere die Fig. 1, 2a und 2b, in denen der Innenbehälter 140 gestrichelt eingezeichnet ist und der Außenbehälter durch den Behälter 6 gebildet wird.
  • Ein solcher Doppelbehälter hat mehrere Vorteile. Bei der Endlagerung geht nur der Innenbehälter verloren. Der Außenbehälter kann weiterverwendet werden; er kann bei der Übergabe am Bohrloch der Endlagerstätte gerettet werden.
  • Ein solcher Doppelbehälter gestattet eine problemlose rückholbare Endlagerung. Der Endlagerung werden sowohl der Außen- als auch der Innenbehälter zugeführt. Zu einem späteren Zeitpunkt ist dann auf einfache Art und Weise eine Rückholung beider Behälter, also des Doppelbehälters, oder auch nur des Innenbehälters, beispielsweise zwecks Wiederaufarbeitung der Brennelemente, möglich.
  • Der Innen- und Außenbehälter können grundsätzlich gleich ausgebildet und aufgebaut sein. Als Material für den Innenbehälter kommt ebenfalls vorzugsweise Edelstahl oder Guß in Frage. Bei Verwendung von C-Stahl wird Keramik oder eine andere Korrosionsschutzschicht aufgebracht.
  • Die Außenform des Innenbehälters entspricht vorzugsweise der Innenform des Außenbehälters. Sie kann aber auch eine andere Gestalt haben.
  • Die Materialstärke für den Innenbehälter ist so gewählt, daß die Mindestanforderungen an die Abschirmwirkung und Stabilität erfüllt werden. Der Außenbehälter ist so auszubilden, daß die entsprechenden Bedingungen für den Transport erfüllt sind und zusätzlich Schutz gegen Korrosion gewährleistet ist.
  • Zum Schutz gegen Korrosion kann der Behälter mit einer Keramikbeschichtung oder einer anderen Korrosionsschutzschicht versehen werden, was beispielsweise durch Aufspritzen des entsprechenden Materials erfolgen kann.
  • Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß im Deckelbereich eine Ventilanordnung vorgesehen werden kann, um eine Probenentnahme aus dem Behälter zu ermöglichen und um Überwachungsaufgaben (beispielsweise Leckageprüfung) durchführen zu können.

Claims (19)

1. Vorrichtung für die Aufnahme, den Transport und die Endlagerung von abgebrannten Reaktorbrennelementen mit einem hohlzylindrischen Behälter, der mit Anlageflächen an Anlageflächen eines Deckels anliegt, welcher mit dem Behälter verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (6) oder der Deckel (12, 116) in den Anlageflächen (14, 40, 56, 42, 58; 24, 26) eine ringförmige Ausnehmung (36, 52, 38, 54, 94, 134, 136; 18, 28, 30) und der Deckel (12) oder der Behälter (6) in den Anlageflächen eine ringförmige Erhebung (16, 88) aufweist, die komplementär zur Ausnehmung ausgebildet ist und in dieser Ausnehmung angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (12, 116) mit einem zentralen, weitere Behälteranlageflächen zugeordnete Anlageflächen aufweisenden Ansatz (23) zum Einführen in den Behälter versehen ist, dessen Außendurchmesser etwa dem Innendurchmesser des Behälters entspricht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter und der Deckel in den Anlageflächen einander gegenüberliegende ringförmige Ausnehmungen aufweisen, die mit einer den Deckel und den Behälter verbindenden, aushärtbaren Gußmasse gefüllt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel wenigstens einen Kanal (32, 34, 48, 50, 120, 130) aufweist, der in der Anlagefläche gegenüber der ringförmigen Ausnehmung des Behälters oder in der ringförmigen Ausnehmung des Deckels mündet und in den aushärtbare Gußmasse einfüllbar ist zum Ausfüllen der ringförmigen Ausnehmungen und des Kanals.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur unmittelbaren Herstellung des Deckels (12) am Behälter eine auf den Mantel des Behälters aufsetzbare Gußform vorgesehen ist, in die die für den Deckel vorgesehene Gußmasse eingebbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen und Ausnehmungen im Querschnitt schwalbenschwanzförmig, rechteckig, halbrund oder rechteckig und hinterschnitten ausgebildet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im Behälter (6) angeordneten Ausnehmungen (136) einen nach außen geführten Entlüftungskanal (138) aufweisen.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (6) mit einem mit dem Mantel (70) verschraubten Abschirmdeckel (72) versehen ist, der vom Deckel (12) dicht abgedeckt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmdeckel (72) getrennt vom Deckel (12) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmdeckel (72) von einer Abdeckplatte (86) überlagert ist, die mit der Stirnfläche des Mantels (70) des Behälters (6) bündig verschweißt ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmdeckel (72) mit einem umlaufenden Randflansch (74) ausgestattet und in einer im Mantel (70) ausgebildeten Stufenausnehmung (76) des Behälters (6) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Abschirmdeckel (72) und Behältermantel in der Stufenausnehmung (76) eine oder mehrere Dichtungen (84) angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (12) eben oder nach außen gewölbt (konvex) ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenausnehmung (76) so tief ausgebildet ist, daß sowohl der Abschirmdeckel (114) als auch der Dekkel (116) in der Stufenausnehmung angeordnet sind.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Innenbehälter (140) zur aufnahme der Brennelemente (8, 10) vorgesehen ist, der in den als Außenbehälter dienenden Behälter (6) einsetzbar ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (140) mit einem Deckel (144) verschlossen ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (144) und/oder der Boden (146) des Innenbehälters (140) gerade oder nach innen oder außen gewölbt ausgebildet sind.
18. Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5, 8, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß beim Gießen des Deckels der Behälter (6) einschließlich Abschirmdeckel (72) und Abdeckplatte (86) auf eine die Bildung eines martensitischen Gefüges zwischen Deckel und Behältermantel verhindernde Temperatur erwärmt wird.
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