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EP1434239B1 - Transport- und Lagerbehälter für wärmeentwickelnde radioaktive Stoffe, insbesondere abgebrannte Kernreaktorbrennelemente oder HAW-Glaskokillen - Google Patents

Transport- und Lagerbehälter für wärmeentwickelnde radioaktive Stoffe, insbesondere abgebrannte Kernreaktorbrennelemente oder HAW-Glaskokillen Download PDF

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Publication number
EP1434239B1
EP1434239B1 EP02028964A EP02028964A EP1434239B1 EP 1434239 B1 EP1434239 B1 EP 1434239B1 EP 02028964 A EP02028964 A EP 02028964A EP 02028964 A EP02028964 A EP 02028964A EP 1434239 B1 EP1434239 B1 EP 1434239B1
Authority
EP
European Patent Office
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container
transport
shafts
storage container
container body
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP02028964A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1434239A1 (de
Inventor
Konrad Gluschke
Roland Hüggenberg
Helmut KÜHL
Roger Vallentin
Berthold Klöhn
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.)
GNS Gesellschaft fuer Nuklearservice mbH
Original Assignee
GNS Gesellschaft fuer Nuklearservice mbH
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Publication date
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Priority to EP02028964A priority patent/EP1434239B1/de
Priority to AT02028964T priority patent/ATE385607T1/de
Priority to JP2003411999A priority patent/JP4815100B2/ja
Publication of EP1434239A1 publication Critical patent/EP1434239A1/de
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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
    • G21F5/005—Containers for solid radioactive wastes, e.g. for ultimate disposal

Definitions

  • the invention relates to a transport and storage container for heat-generating radioactive substances, in particular spent nuclear reactor fuel elements or HAW (high active waste) -Gaskaskillen
  • Transport and storage containers for radioactive materials or substances are well known in practice.
  • DE 197 34 166 A relates to a transport container with compartments for spent nuclear reactor fuel elements, which have already been enclosed gas-tight in capsules in the nuclear reactor.
  • Plate-shaped components made of absorber materials and moderator materials are attached to the inside of the radiation protection envelope of the transport container and shield fast neutrons.
  • Out EP 0 036 982 a basket for transport and / or storage containers for radioactive materials is known, which consists of graphite. Shafts for receiving the radioactive material are arranged in the graphitic insert basket.
  • EP 0 036 954 discloses a container for transporting and / or storing radioactive material, the neutron shield is disposed between the outer body of the container and the inner lining of the body.
  • the empty shafts remain regularly unused because they are too small.
  • For the shielding of the neutron radiation is a thermalization of the fast neutrons by hydrogen-containing materials in the container body or by external neutron moderators or - as a second possibility - by hydrogenated, borated materials, eg. As in the form of plastics, with additional Sekundärgammaabstrahlung, which are arranged on the outside of the container wall, accomplished.
  • the secondary gamma radiation leads to an increase in the total gamma dose rate at the outside of the container, in particular at weak points. Weaknesses of the neutron shield are regularly by means of additional shielding outside the container, eg. B. on his caddy, collected. Everything is very complicated and needs improvement.
  • the invention has the object of providing a transport and storage container of the type mentioned in such a way that the required reduction in the total level of neutron dose rate is achieved in a simpler manner than before.
  • the invention teaches a transport and storage container for heat-generating radioactive materials, in particular spent nuclear reactor fuel elements or HAW (high active waste) glass kokillen, consisting of a Neutronenmoderatormaterial having metallic container body with associated closure elements and arranged in the container body basket, which receiving shafts has empty wells for the radioactive substances and between the receiving wells, wherein at least the peripheral empty shafts are filled with graphite-containing neutron moderator material and wherein the neutron moderator material located in the empty shafts is at least partially provided with metal sheaths and wherein the metal sheaths are bolted to the container or are braced over the screwed to the container wall guide rails with the container body.
  • HAW high active waste glass kokillen
  • the invention is based on the recognition that graphite is not only an excellent neutron moderator material, but the high thermal conductivity and the radiation coefficient of the graphite also have extremely favorable effects on the heat dissipation. Consequently, the measures described also significantly reduce the temperature of the radioactive substances.
  • the peripheral empty shafts are designed like a whip.
  • the Neutronenmoderatormaterial exists preferably made of pressed graphite. It is advantageously formed columnar.
  • the neutron moderator material located in the voids is at least partially provided with metal sheaths according to the invention. These are inventively bolted to improve the heat conduction with the container body or clamped on screwed to the container body wall guide rails with the container body. For the same reason, it is also advisable to manufacture the metal shells made of copper or steel. Incidentally, it is also advisable to occupy head and / or foot-side container cavities with graphite.
  • the transport and storage container shown in the figure is intended for heat-generating radioactive substances, in particular spent nuclear reactor fuel elements or HAW (high active waste) glass molds and consists in its basic structure of a Neutronenmoderatormaterial 1 having metallic container body 2 with associated closure elements, not in detail are shown.
  • a support basket 3 is arranged, the receiving shafts 4 for the radioactive substances and between the receiving shafts empty shafts 5 has.
  • the peripheral empty shafts 5 are filled with graphite-containing neutron moderator material 1.
  • the peripheral empty wells 5 and, correspondingly, the neutron moderator material 1 located therein are designed like a whip.
  • this neutron moderator material 1 consists of pressed graphite columns. These graphite columns are provided over part of their circumference with metal sheaths 6 made of copper or steel, which are bolted to the container body 1. But you could also be clamped on bolted to the container body wall guide rails with the container head.
  • head and / or foot-side container cavities are also covered with graphite.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
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  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Transport- und Lagerbehälter für wärmeentwickelnde radioaktive Stoffe, insbesondere abgebrannte Kernreaktorbrennelemente oder HAW (high active waste)-Glaskokillen
  • Transport- und Lagerbehälter für radioaktive Materialien bzw. Stoffe sind aus der Praxis allgemein bekannt. DE 197 34 166 A betrifft einen Transportbehälter mit Fächern für abgebrannte Kernreaktorbrennelemente, die bereits im Kernreaktor gasdicht in Kapseln eingeschlossen wurden. Plattenförmige Bauteile aus Absorbermaterialien und Moderatorenmaterialien werden an der Innenseite der Strahlenschutzhülle des Transportbehälters befestigt und schirmen schnelle Neutronen ab. Aus EP 0 036 982 ist ein Einsatzkorb für Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Materialien bekannt, der aus Graphit besteht. In dem graphitischen Einsatzkorb sind Schächte zur Aufnahme des radioaktiven Materials angeordnet. EP 0 036 954 offenbart einen Behälter zum Transport und/oder Lagerung radioaktiver Stoffe, dessen Neutronenabschirmung zwischen dem äußeren Grundkörper des Behälters und der inneren Auskleidung des Grundkörpers angeordnet ist. Bei aus der Praxis bekannten Transport- und Lagerbehältern der genannten Art bleiben die Leerschächte regelmäßig ungenutzt, da sie zu klein sind. Für die Abschirmung der Neutronenstrahlung wird eine Thermalisierung der schnellen Neutronen durch wasserstoffhaltige Materialien im Behälterkörper oder durch außen liegende Neutronenmoderatoren oder - als zweite Möglichkeit - durch wasserstoffhaltige, borierte Materialien, z. B. in Form von Kunststoffen, mit zusätzlicher Sekundärgammaabstrahlung, die außen an der Behälterwand angeordnet sind, bewerkstelligt. Die sekundäre Gammastrahlung führt zur Erhöhung der Gesamtgammadosisleistung an der Behälteraußenseite insbesondere an Schwachpunkten. Schwachstellen der Neutronenabschirmung werden regelmäßig mittels zusätzlicher Abschirmmaterialien außerhalb des Behälters, z. B. an seinem Transportgestell, aufgefangen. Alles das ist sehr aufwendig und verbesserungswürdig.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transport- und Lagerbehälter der eingangs genannten Art so auszubilden, dass die erforderliche Senkung des Gesamtpegels der Neutronendosisleistung auf einfachere Art und Weise als bisher erreicht wird.
  • Zur Lösung des technischen Problems lehrt die Erfindung einen Transport- und Lagerbehälter für wärmeentwickelnde radioaktive Stoffe, insbesondere abgebrannte Kernreaktorbrennelemente oder HAW (high active waste)-Glaskokillen, bestehend aus einem Neutronenmoderatormaterial aufweisenden metallischen Behälterkörper mit zugeordneten Verschlusselementen und einem im Behälterkörper angeordneten Tragkorb, welcher Aufnahmeschächte für die radioaktiven Stoffe und zwischen den Aufnahmeschächten Leerschächte aufweist,
    wobei zumindest die peripheren Leerschächte mit graphithaltigem Neutronenmoderatormaterial verfüllt sind und wobei das in den Leerschächten befindliche Neutronenmoderatormaterial zumindest teilweise mit Metallhüllen versehen ist
    und wobei die Metallhüllen mit dem Behälter verschraubt sind oder über an der Behälterwand verschraubte Führungsleisten mit dem Behälterkörper verspannt sind.
  • Die Erfindung geht hierbei von der Erkenntnis aus, dass Graphit nicht nur ein hervorragendes Neutronenmoderatormaterial ist, sondern die hohe Wärmeleitfähigkeit und der Strahlungskoeffizient des Graphites sich auch äußerst günstig auf die Wärmeabfuhr auswirken. Folglich ist durch die beschriebenen Maßnahmen auch eine deutliche Senkung der Temperatur der radioaktiven Stoffe gegeben.
  • Für die weitere Ausgestaltung bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten. So sind nach einer bevorzugten Ausführungsform die peripheren Leerschächte zwickelförmig gestaltet. Das Neutronenmoderatormaterial besteht vorzugsweise aus gepresstem Graphit. Es ist vorteilhafterweise säulenförmig ausgebildet. Das in den Leerräumen befindliche Neutronenmoderatormaterial ist erfindungsgemäß zumindest teilweise mit Metallhüllen versehen. Diese sind zur Verbesserung der Wärmeleitung erfindungsgemäß mit dem Behälterkörper verschraubt oder über an der Behälterkörperwand verschraubte Führungsleisten mit dem Behälterkörper verspannt. Aus dem gleichen Grunde empfiehlt es sich auch, die Metallhüllen aus Kupfer oder Stahl zu fertigen. Im Übrigen empfiehlt es sich außerdem, kopf- und/oder fußseitige Behälterhohlräume mit Graphit zu belegen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt im Querschnitt einen Transport- und Lagerbehälter.
  • Der in der Figur dargestellte Transport- und Lagerbehälter ist für wärmeentwickelnde radioaktive Stoffe, insbesondere abgebrannte Kernreaktorbrennelemente oder HAW (high active waste)-Glaskokillen bestimmt und besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem Neutronenmoderatormaterial 1 aufweisenden metallischen Behälterkörper 2 mit zugeordneten Verschlusselementen, die im Einzelnen nicht dargestellt sind. Im Behälterkörper 2 ist ein Tragkorb 3 angeordnet, der Aufnahmeschächte 4 für die radioaktiven Stoffe und zwischen den Aufnahmeschächten Leerschächte 5 aufweist.
  • Wie aus der Figur ersichtlich ist, sind die peripheren Leerschächte 5 mit graphithaltigem Neutronenmoderatormaterial 1 verfüllt. Die peripheren Leerschächte 5 und entsprechend auch das darin befindliche Neutronenmoderatormaterial 1 sind zwickelförmig gestaltet. Im Ausführungsbeispiel besteht dieses Neutronenmoderatormaterial 1 aus gepressten Graphitsäulen. Diese Graphitsäulen sind über einen Teil ihres Umfanges mit Metallhüllen 6 aus Kupfer oder Stahl versehen, die mit dem Behälterkörper 1 verschraubt sind. Sie könnten aber auch über an der Behälterkörperwand verschraubte Führungsleisten mit dem Behälterkopf verspannt sein.
  • Im Einzelnen nicht dargestellt ist, dass kopf- und/oder fußseitige Behälterhohlräume ebenfalls mit Graphit belegt sind.

Claims (6)

  1. Transport- und Lagerbehälter für wärmeentwickelnde radioaktive Stoffe, insbesondere abgebrannte Kernreaktorbrennelemente oder HAW (high active waste)-Glaskokillen, bestehend aus einem Neutronenmoderatormaterial (1) aufweisenden metallischen Behälterkörper (2) mit zugeordneten Verschlusselementen und einem im Behälterkörper (2) angeordneten Tragkorb (3), welcher Aufnahmeschächte (4) für die radioaktiven Stoffe und zwischen den Aufnahmeschächten (4) Leerschächte (5) aufweist,
    wobei zumindest die peripheren Leerschächte (5) mit graphithaltigem Neutronenmoderatormaterial (1) verfüllt sind und wobei das in den Leerschächten (5) befindliche Neutronenmoderatormaterial (1) zumindest teilweise mit Metallhüllen (6) versehen ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Metallhüllen (6) mit dem Behälterkörper (2) verschraubt sind oder über an der Behälterkörperwand verschraubte Führungsleisten mit dem Behälterkörper (2) verspannt sind.
  2. Transport- und Lagerbehälter nach Anspruch 1, wobei die peripheren Leerschächte (5) zwickelförmig gestaltet sind.
  3. Transport- und Lagerbehälter nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Neutronenmoderatormaterial (1) aus gepresstem Graphit besteht.
  4. Transport- und Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das in den Leerschächten (5) befindliche Neutronenmoderatormaterial (1) säulenförmig ausgebildet ist.
  5. Transport- und Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Metallhüllen (6) aus Kupfer oder Stahl bestehen.
  6. Transport- und Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei kopf- und/oder fußseitige Behälterhohlräume mit Graphit belegt sind.
EP02028964A 2002-12-24 2002-12-24 Transport- und Lagerbehälter für wärmeentwickelnde radioaktive Stoffe, insbesondere abgebrannte Kernreaktorbrennelemente oder HAW-Glaskokillen Expired - Lifetime EP1434239B1 (de)

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