CH656737A5

CH656737A5 - Brennelementbehaelter aus gusseisen mit kugelgraphit zum transportieren und/oder lagern von bestrahlten kernreaktorbrennelementen.

Info

Publication number: CH656737A5
Application number: CH5935/82A
Authority: CH
Inventors: Franz-Wolfgang Popp; Kurt Feuring
Original assignee: Wiederaufarbeitung Von Kernbre
Priority date: 1981-10-28
Filing date: 1982-10-08
Publication date: 1986-07-15
Also published as: FR2515407A1; DE3142646A1; GB2110153A; SE447034B; CA1196429A; GB2110153B; US4567014A; SE8206102L; JPS5882198A; FR2515407B1; DE3142646C2; BE894847A; SE8206102D0

Description

Die Erfindung betrifft einen Brennelementbehälter aus Gusseisen mit Kugelgraphit zum Transportieren und/oder Lagern von bestrahlten Kernreaktorbrennelementen, dessen stirnseitige Aufnahmeöffnung durch einen Verschlussdeckel gasdicht verschlossen ist.

Brennelementbehälter weisen einen dickwandigen Körper aus Gusseisen mit Kugelgraphit (GGG 40) auf. Sphärolithi-sches Gusseisen wurde deshalb gewählt, weil es sich durch besonders hohe Festigkeit und Zähigkeit auszeichnet.

Nach dem Füllen des Brennelementbehälters mit den bestrahlten Kernreaktorbrennelementen muss der Brennelementbehälter durch einen Deckel gasdicht verschlossen werden. Ein dichtes Verschliessen eines metallischen Behälters ist an sich über das Einschweissen eines metallischen Deckels möglich.

Würde man aber einen Brennelementbehälter aus sphäro-lithischem Gusseisen einer Deckelschweissung aussetzen, so wären Mikrorisse im Gefüge des Gusseisens die Folge. Um derartige Mikrorisse auszugleichen, müsste der mit den Brennelementen beladene Behälter einer Wärmebehandlung im Temperaturbereich von 500° bis 700°C ausgesetzt werden. Eine Wärmebehandlung ist aber nicht oder nur schwierig durchführbar, da die Brennelemente in den Behältern Temperaturen über 400°C nicht ausgesetzt werden dürfen. Ausserdem wäre es technisch aufwendig, die ca. 1001 schweren Brennelementbehälter einer Wärmebehandlung zu unterziehen. Aus diesen Gründen wurden die aus sphärolithi-schem Gusseisen bestehenden Brennelementbehälter bisher mit über Dichtungen wirkenden angeschraubten Deckelsystemen verschlossen.

s Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brennelementbehälter der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der nach dem Beladen mit einem Deckel verschweisst werden kann, ohne dass eine nachfolgende Wärmebehandlung notwendig ist.

io Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in dem die Aufnahmeöffnung bildenden Ende des Brennelementsbehälters ein beim Giessen des Brennelementbehälters mit diesem über einen Verbindungsabschnitt verschmolzener Abschlussring aus kalt schweissbarem Werkstoff 15 angeordnet ist.

Nach dem Beladen des Brennelementbehälters kann der Abschlussring mit einem im Gefügeaufbau ähnlichen Deckel kalt verschweisst werden. Eine anschliessende Wärmebehandlung des Behälterkörpers entfällt.

20 Unter einem kalt schweissbaren Werkstoff wird ein Werkstoff verstanden, der ohne nachträgliche Wärmebehandlung schweissbar ist. Bei derartigen Werkstoffen treten beim Schweissen keine wesentlichen Spannungen oder Gefügeänderungen auf, die durch eine zusätzliche, nachträgliche Wär-25 mebehandlung ausgeglichen werden müssen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann der Verbindungsabschnitt des Abschlussringes mit hinterschnittenen Ansätzen versehen sein. Auf diese Weise wird eine höchsten Ansprüchen genügende Verankerung des 30 Abschlussringes im Behältergrundkörper erreicht.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann der Abschlussring L-förmig ausgebildet sein, wobei der eine Schenkel den im Ende der Behälterwand verschmolzenen Verbindungsabschnitt darstellt und der andere 35 Schenkel an der Stirnfläche des Behältermantels anliegt und wobei ein mit dem Abschlussring bündig abschliessender Deckel auf diesem angeordnet und mit diesem kalt verschweisst ist.

Ferner kann gemäss einer vorteilhaften Ausführung der 40 Abschlussring im Axialschnitt gesehen stufenförmig sein, wobei die Stufe mit dem kleineren Durchmesser den Verbindungsabschnitt bildet und wobei in der Stufe mit dem grösseren Durchmesser ein Verschlussdeckel mit senkrecht abstehendem Rand liegt und wobei die Stirnseiten des Abschluss-45 ringes und des Deckelrandes miteinander kalt verschweisst sind.

Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich, wenn der Abschlussring aus legiertem Gusseisen mit Kugelgraphit besteht.

Dieses wird damit erklärt, dass der Gefügeaufbau dem aus so sphärolithischem Gusseisen bestehenden Grundkörper ähnlich ist. Ein derartiger Werkstoff ist GGG NiCr 20.2 (Handelsname : Ni-Resist).

Eine weitere vorteilhafte Werkstoffauswahl ergibt sich gemäss abhängigem Patentanspruch 6.

55 Durch die Erfindung ist es möglich geworden, Brennelementbehälter aus sphärolithischem Gusseisen nach dem Beladen dicht zu verschweissen, ohne dass eine anschliessende Wärmebehandlung des Behältergrundkörpers notwendig wird.

60 Anhand der Zeichnung werden nachstehend drei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen verschweissten Brennelementbehälter, dessen 65 Abschlussring einen hinterschnittenen Verbindungsabschnitt aufweist,

Fig. 2 einen Brennelementbehälter mit einem modifizierten Abschlussring,

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Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines eingegossenen Abschlussringes.

Der in Fig. 1 gezeigte Brennelementbehälter weist einen aus sphärolithischem Gusseisen (GGG 40) bestehenden Grundkörper 4 auf. Der Grundkörper 4 ist zylindrisch ausgebildet und an einem stirnseitigen Ende offen. Dadurch wird eine Aufnahmeöffnung 5 zum Beladen mit den hier nicht gezeigten Brennelementen gebildet. An offenen Ende des Brennelementbehälters 4 liegt ein Abschlussring 6 an der Stirnseite der zylindrischen Behälterwand an. Der Abschlussring 6 weist in seiner Verlängerung einen Verbindungsabschnitt 7 auf, der in dem Ende der Behälterwand eingebettet ist. Dieser ebenfalls ringförmig ausgebildete Verbindungsabschnitt 7 weist auf seiner Oberfläche hinterschnittene Ansätze 8 auf.

Der Abschlussring 6 ist beim Herstellungsvorgang des Grundkörpers 4 als Formteil in die Giessform eingesetzt worden. Nach dem Eingiessen der Gusseisenschmelze verbindet sich der Verbindungsabschnitt 7 mit dem Grundkörper 4 durch Anschmelzen seiner Oberfläche. Der Abschlussring 6 und der Behältergrundkörper 4 sind somit fest miteinander verbunden.

Der Abschlussring 6 weist einen inneren Absatz 9 auf, in den ein Verschlussdeckel 11 eingesetzt ist. Der Verschlussdeckel 11 besteht aus dem selben Werkstoff wie der Abschlussring 6 und ist unter Bildung einer Schweissnaht 12 mit dem Abschlussring 6 kalt verschweisst. Der Brennelementbehälter ist somit gasdicht verschlossen. Eine nachträgliche Wärmebehandlung des Brennelementbehälters ist nicht notwendig, da der Grundkörper 4 nicht verschweisst wurde.

In Fig. 2 wird eine modifizierte Ausführung des Abschlussringes gezeigt. Der Abschlussring 26 ist im Axialschnitt 5 gesehen L-förmig ausgebildet. Der eine Schenkel des Abschlussringes 26 bildet den Verbindungsabschnitt 27, der wie im vorstehend geschilderten Ausführungsbeispiel mit dem Grundkörper 24 des Brennelementbehälters verbunden ist. Der andere Schenkel des Abschlussringes 26 liegt auf der io Stirnseite des offenen Behälterendes. Das Behälterende weist eine stufenförmige Erweiterung 29 der Behälterbohrung 28 auf, in der ein in üblicher Weise unter Einschluss von hier nicht gezeigten Dichtungen verschraubter Deckel 23 eingesetzt ist. Auf dem Abschlussring 26 liegt ein bündig abschlies-15 sender Verschlussdeckel 21, der an seiner Stirnseite mit dem Abschlussring 26 kalt verschweisst ist.

Die Ausführungsform des Abschlussringes gemäss Fig. 3 unterscheidet sich von der vorstehend geschilderten Ausführungsform dadurch, dass der Abschlussring 36 im Axial-20 schnitt gesehen, stufenförmig ausgebildet ist. Die Stufe 37 mit dem kleineren Durchmesser bildet den beim Giessen des Grundkörpers 34 mit diesem verbundenen Verbindungsabschnitt. Die Stufe mit dem grösseren Durchmesser nimmt einen Verschlussdeckel 31 auf, der einen senkrecht abste-25 henden Rand 38 aufweist. Die Stirnseiten des Deckelrandes 38 und des Abschlussringes 36 sind miteinander unter Bildung einer Schweissnaht kalt verschweisst. Diese Ausführungsform hat den besonderen Vorteil, dass die Schweissnaht 32 mit herkömmlichen Prüfgeräten untersucht werden kann.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Brennelementbehälter aus Gusseisen mit Kugelgraphit zum Transportieren und/oder Lagern von bestrahlten Kernreaktorbrennelementen, dessen stirnseitige Aufnahmeöffnung durch einen Verschlussdeckel gasdicht verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem die Aufnahmeöffnung (5) bildenden Ende des Brennelementbehälters (4,24,34) ein beim Giessen des Brennelementbehälters mit diesem über einen Verbindungsabschnitt (7,27,37) verschmolzener Abschlussring (6,26,36) aus kalt schweissbarem Werkstoff angeordnet ist.

2. Brennelementbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (7) des Abschlussringes (6) mit hinterschnittenen Ansätzen (8) versehen ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Brennelementbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschlussring (26) im Axialschnitt gesehen L-förmig ausgebildet ist, dass der eine Schenkel (27) den im Ende der Behälter wand verschmolzenen Verbindungsabschnitt darstellt, dass der andere Schenkel an der Stirnfläche des Behältermantels anliegt, dass ein mit dem Abschlussring (26) bündig abschliessender Deckel (21) auf diesem angeordnet und mit diesem kalt verschweisst ist.

4. Brennelementbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschlussring (36) im Axialschnitt gesehen stufenförmig ausgebildet ist, wobei die Stufe (37) mit dem kleineren Durchmesser den Verbindungsabschnitt bildet und wobei in der Stufe mit dem grösseren Durchmesser ein Verschlussdeckel (31) mit senkrecht abstehendem Rand (38) liegt, und dass die Stirnseiten des Abschlussringes (36) und des Deckelrandes (38) miteinander kalt verschweisst sind.

5. Brennelementbehälter nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschlussring (6,26,36) aus legiertem Gusseisen mit Kugelgraphit besteht.

6. Brennelementbehälter nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschlussring (6,26,36) aus Stahl besteht.