CH663107A5 - Transport- und abschirmbehaelter fuer kokillen mit hochradioaktivem abfall. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Transport- und Abschirmbehälter für Kokillen mit hochradioaktivem Abfall, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist.

Radioaktive Abfälle, wie z.B. in Kokillen eingebrachte Glasschmelzen mit radioaktiven Stoffen oder abgebrannte Brennelemente, sollen in einen Transportbehälter eingebracht, transportiert und am Zielort, z.B. einem Zwischen- oder Endlager, ausgeschleust und deponiert werden. Dabei ergeben sich folgende Forderungen:

1. Bei allen Arbeitsabläufen muss eine Abschirmung gewährleistet sein,

2. das System soll in den Phasen des Be- und Entladens automatisierbar sein,

3. das Be- und Entladen soll ohne Verwendung einer Heis-sen-Zellen-Technologie sowie ohne Wasserabschirmung geschehen,

4. Störfälle müssen zu bewältigen sein, ohne dass die Abschirmung ausfällt.

Da bisher hochradioaktiver Abfall noch nicht im routine-mässigen Betrieb eingelagert worden ist, sind auch noch keine Tranportgebinde bzw. -behälter bekannt geworden, die all diesen Anforderungen genügen.

Die vorliegende Erfindung hat nun zur Aufgabe, einen Transport- und Abschirmbehälter der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der für den Einsatz in dem o.g. System optimal geeignet ist und die genannten Anforderungen erfüllt. Dabei wird besonderer Wert darauf gelegt, dass unter allen Betriebsbedingungen die Abschirmung optimal gewährleistet ist, und dass äussere Einwirkungen das Verschlusssystem hinsichtlich seiner Abschirmwirkung und seiner Funktionsfähigkeit möglichst nicht beeinträchtigen können.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt nun die vorliegende Erfindung bei einem Behälter der eingangs beschriebenen Art die erfinderischen Merkmale vor, die in der Kennzeichnung des Patentanspruchs 1 definiert sind.

Ein in dieser Art ausgebildeter Behälter erfüllt nun in optimaler Weise die oben beschriebene Aufgabenstellung. Besonders günstig ist dabei, dass die Verschlüsse des Transportbehälters auch im geöffneten Zustand vom Behältersystem vollkommen umschlossen werden, so dass äussere Einwirkungen das Verschlusssystem des Behälters kaum beeinträchtigen können.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren 1 bis 6 näher erläutert, wobei die Positionsnummern in den Figuren 1 bis 4 für alle Figuren gelten und der Behälter in Fig. 5 getrennt von der Belademaächine dargestellt ist. Die Fig. 6 zeigt dabei einen Detailschnitt entlang der Linie AB der Fig. 5.

Den Behälter 3, dessen Entladung später anhand der Figuren 1 bis 4 beschrieben wird, zeigt die Fig. 5 in einem Längsschnitt.

Die Gestalt des Transportbehälters 3 wird bestimmt durch die zu transportierende Kokille 1, ihrer Abschirmung und die Schleusöffnungen. Die Kokille 1 steht im Transportzustand in einem, in der Mittelachse 18 des Behälters verlaufenden Kanal 46. Der Abschirmkörper 45 des Behälters 3 besteht aus konzentrisch angeordneten Abschirmschichten und am Aussenrand gelegenen Kühlrippen, zwischen denen zur Neutronenabschirmung Segmente aus boriertem Polyäthylen eingesetzt sind. Die Segmente werden durch zwei konische Ringe 59 fixiert, die durch Schrauben über geteilte, in Nuten des Behälterkörpers geschraubte Ringe 60 angedrückt werden.

An die beiden Stirnseiten des Behälters 3 sind das obere Endstück bzw. Walzenschiebergehäuse 47 und das untere 32 angesetzt, welche die Verschlüsse 7 und 8 des Kanals 46 enthalten. Dieser Kanal 46 durchdringt den Behälter 3 zentrisch von oben nach unten in seiner ganzen Länge. In den beiden Endstücken bzw. Walzenschiebergehäusen 47, 32 sind gleich ausgebildete Drehkörper 49 und 50 um eine Achse 48 drehbar gelagert, die senkrecht zur Behälterlängsachse 18 steht. Die Drehkörper 49,

50 sind in etwa scheibenförmig, wobei ihre Dicke bzw. ihre Höhe (horizontal gesehen) grösser als der Durchmesser des Aufnahmekanals 46 ist. Quer durch die Mitte (vom Umfang her gesehen) ist eine Bohrung 51 bzw. 52 durch den Drehkörper gebracht, deren Durchmesser dem des Kanals 46 entspricht und der bei entsprechender Stellung des Drehkörpers 49 und 50 die Fortsetzung des Kanals 46 aus dem Behälter 3 bildet. Der Durchmesser und das Material der Drehkörper 49 und 50 sind so bemessen, dass trotz der Schwächung durch die Bohrungen

51 und 52 in geschlossenem Zustand die nötige Abschirmwirkung wie die des Abschirmkörpers 45 erreicht ist.

An den Stirnseiten des Drehkörpers 49 und 50 sind mittig

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Wellenstümpfe 53 und 54 mit zugehörigen Achsen 33 und 34 zur Lagerung angesetzt, die jeweils in ein Kupplungsprofil 55 münden. Diese liegen so in der Achse 48, dass das Kupplungsprofil 55 mit der Behälteraussenfläche gerade bündig ist.

Aus Fertigungsgründen sind die Endstücke bzw. Walzenschiebergehäuse 47, 32 geteilt. Sie werden durch jeweils zwei Ringe zu einer Einheit zusammengehalten, die mit einem Gewinde in den Grundkörper 45 eingeschraubt wird.

Für jeden Verschluss 7 und 8 liegen somit je zwei Profile 55 zum Betätigen der Drehkörper 49, 50 an der Aussenseite. Die Achsen 33, 34 mit darüber montieren Abschirmbüchsen 61 dienen auch als Sicherung der Walzenschiebergehäuse 32, 47 gegen Herausdrehen. Die Walzenschieber 7, 8 sind in der geschlossenen Stellung durch je zwei gefederte Stifte 57 gegen Verdrehen gesichert, wobei die zylindrische Form des Bolzens in einer entsprechenden Ausfräsung 56 der Wellenstümpfe 53, 54 liegt. An der Be- und Entladestation drückt ein externer Bolzen die Stifte 57 so weit in den Behälter, dass eine Eindrehung 58 des Stiftes auf die Höhe der Drehkörpermitte 48 kommt und die Walzenschieber 7 und 8 zur Drehung freigibt. Zur Anbringung von Störfallzusatzabschirmungen werden an der Oberseite des Behälters Gewindelöcher vorgesehen, an der Unterseite kreisförmige T-Nuten 62. Aus Symmetriegründen befinden sich Gewindelöcher und Nuten auf beiden Behälterseiten gleichmässig.

Die Figuren 1 bis 4 zeigen die Belademaschine in ihren verschiedenen Funktionen mit einem Transportbehälter 3 für mit in Glas eingeschmolzenen hochradioaktiven Abfällen gefüllten Kokillen, 1, die in eine Bohrung 2 abgesenkt werden sollen. Die Bohrung 2 führt zu einer nicht näher beschriebenen Lagerstätte. Der Behälter 3 befindet sich bereits in seiner Entladeposition, d.h. er ist auf die Bohrung 2 gesetzt und die Belademaschine über den Behälter 3 gefahren.

Die Figuren 1 und 4 zeigen dabei die den Behälter ver-schliessenden Walzenschieber 7 und 8 in geschlossener Stellung (Anlieferungsstellung), die Figuren 2 und 3 in geöffneter Position (Be- bzw. Entladestellung).

In der Belademaschine sind alle für den Einlagerungsvorgang nötigen Funktionen zu einer Einheit integriert: Das nicht näher dargestellte Fahr- und Hubwerk der Belademaschine, die Abschirmung, die Antriebe der Walzenschieber, das Depot des Kokillengreifers in Ruhestellung, die Mechanik zum Ablassen und Heben des Kokillengreifers (Winde) und Einrichtungen zur Behebung diverser Störfälle.

Nachdem der Transportbehälter 3 zum Ein- und Ausschleusen der Kokille 1 mit Hilfe eines Transportbehältergreifers auf den Bodenschieber 9 gesetzt wurde, fährt die Belademaschine an bzw. über den Transportbehälter 3. Dabei ist sie von ihrem Fahrwerk durch eine Hubeinrichtung abgehoben, da am Oberteil 10 die Abschirmung 11 den Transportbehälter 3 in Betriebsstellung überlappt. Am Transportbehälter angekommen wird die ganze Belademaschine wieder abgesenkt (nicht mehr dargestellt). Im geschlossenen Zustand des Behälters 3 ist die Kokille 1 durch die Behälterwand ausreichend abgeschirmt. Bei geöffnetem oberen Walzenschieber 7 des Behälters 3 übernimmt das Oberteil 10 der Belademaschine die Abschirmung. Es ist als massiver Gusskörper ausgebildet, der nur die Hohlräume 12, 13 und 14 für den Betriebsgreifer 4 der Kokille und für einen Teil der für seine Betätigung erforderlichen Mechanik enthält. Um eine Spaltstrahlung zu vermeiden, ist die Abschirmung des Transportbehälteroberteiles 10 in Form einer hutförmigen Überlappung 11 ausgebildet. Der Hohlraum 14 ist zur Aufnahme einer Zusatzabschirmung 15 vorgesehen.

Über dem Hohlraum 12, der den Betriebsgreifer 4 in einer Art «Parkstellung» in sich aufnimmt, sitzt eine verschiebbare Büchse 16, die zu der mechanischen Öffnung des Greifers 4 dient. Diese Büchse 16 wird durch ein handbetätigtes Ritzel 28 verschoben, wobei die einschraubbaren Bolzen 29 zur mechanischen Öffnung des Betriebs- oder des Störfallgreifers dienen.

Wie bereits erwähnt, ist in dem Hohlraum 13 ein Teil der Hubmechanik des Greifers 4 angeordnet. Im oberen Teil des Hohlraumes 13 sind zwei Umlenkrollen 17 vorhanden, über welche das Seil 5 innerhalb der Abschirmung um 180° umgelenkt und in die Transportbehälterachse 18 geführt wird. Diese fluchtet mit der Bohrung 2, so dass das Seil 5 mit dem daran nach unten hängenden Greifer 4 durch den Behälter 3 hindurch mit daran hängender Kokille 1 abgelassen werden kann.

An der dieser Achse abgewendeten Seite des Oberteiles 10 ist innerhalb der Abschirmung das Seil 5 nach unten geführt, wo es durch das im Unterteil 19 der Belademaschine seitlich neben dem eingesetzten Behälter 3 in der Kammer 37 angeordnete Hebezeug 6 hochgezogen bzw. abgelassen werden kann.

Diesen vertikalen Bewegungsvorgang des Einlagerns und evtl. Rückholens der Kokille 1 durch das Hebezeug 6 übernimmt zusammen mit dem Kokillengreifer 4 die in der Belademaschine integrierte Winde 20 mit der Trommel 21, angetrieben durch einen Motor 22, auf der das Seil 5 in der für die maximale Einlagerungstiefe benötigten Länge aufgewicklt ist. Es trägt nicht nur den Kokillenbetriebsgreifer 4, je nach Arbeitsphase mit anhängender Kokille 1, sondern beinhaltet auch gegeneinander isolierte elektrische Leiter zur Betätigung des Kokillengreifers.

Um die Seilbelastung anzeigen zu können, ist die Trommel 21 einschliesslich Motor 22 um ihren Drehpunkt 23 drehbar gelagert. Über einen Hebel 25 und eine Zugfeder 24 wird das Drehmoment der Trommel 21 aufgenommen. Ein Linearpotentiometer 26 erfasst die Auslenkung und damit die Seilbelastung. Feder und Potentiometer können auch durch eine Druckmessdose ersetzt werden. Der Längenausgleich der Seilabwicklung in Trommelachsrichtung kann entweder durch eine in dieser Richtung wandernde Trommel oder durch einen Arm im Oberteil der Belademaschine geschehen, in dem die Umlenkscheiben gelagert sind und der um die Transportbehälterachse schwenkt (nicht dargestellt).

Unterteil 19 der Belademaschine ist ebenfalls als Abschirmkörper mit einseitig dicker Wandung 44 ausgebildet. Er nimmt den Antrieb des Hebezeuges 6 und den Behälter 3 in sich auf. Auf seiner oberen Zwischenwand 37 ist das Belademaschinenoberteil 10 seitlich verschiebbar gelagert, wobei das Seil 5 durch einen Schlitz in der Zwischenwand 27 geführt ist, um seine horizontale Auslenkung zu ermöglichen.

In der Oberplatte 30 des Bodenschiebers 9, über den die Belademaschine gefahren wird, ist ein Drehteller 31 zentrisch in der Achse 18 gelagert, der das Behälterunterteil 32 in sich aufnimmt. Ist nun der Behälter 3 auf dem Drehteller 31 des Bodenschiebers 9 soweit orientiert, dass die Achsen 33 und 34 seiner Walzenschieber 7 und 8 mit denen der Antriebseinheiten 35 und 36 in der seitlichen Kammer 37 der Belademaschine fluchten, werden die Kupplungsnüsse 38 durch Magneten 39 vorgeschoben.

Beim Einlagerungsvorgang wird zunächst der obere Walzenschieber 7 durch eine 90°-Drehung geöffnet, nachdem ein aus der Belademaschine herunterfahrender Stift (nicht dargestellt) seinen Verriegelungsbolzen heruntergedrückt hat. Wenn der Kokillengreifer 4 bis auf die Kokille 1 heruntergefahren ist, sie gefasst und vom unteren Walzenschieber 8 abgehoben hat,

kann auch der untere Walzenschieber 8 geöffnet werden, nachdem ein aus dem Bodenschieber hochfahrender Stift dessen Verriegelungsbolzen angehoben hat (nicht dargestellt).

Die Antriebsmotoren 35 und 36 für die Walzenschieber 7 und 8 besitzen je ein zweites Wellenende 41, mit dem die Schieber 7, 8 bei Ausfall der Motoren 35, 36 von Hand gedreht werden können. Auch die Trommel 21 des Seiles 5 kann von Hand über einen Schneckenantrieb 42 gedreht werden, wenn durch eine Wechselkupplung der Motorantrieb aus- und der Handantrieb angeschaltet wird. Es ist auch möglich, die Motoren der Antriebe 35 und 36 unmittelbar über die zweiten Wellenenden 41 zu drehen.

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Der Beladevorgang erfolgt nun wie folgt:

a) Der Behälter 3 ist auf die Bohrung 2 gesetzt, die Belademaschine steht fertig darüber. Die Walzenschieber 7 und 8 sind noch geschlossen, der Greifer 4 befindet sich in Parkstellung, die Walzenschieber 43 des Bodendrehschiebers 9 sind ebenfalls noch geschlossen (Fig. 1).

b) Die nach Öffnen der Schieber 7, 9 und 45 mit dem Betriebesgreifer 4 gefasste Kokille wird mittels des Hebezeuges 6

in die Bohrung 2 abgesenkt (Fig. 2) und am Grund der Lagerstätte durch Öffnen des Greifers 4 abgesetzt.

c) Der leere Greifer wird bei geöffnetem Schieber 7, 8 und 43 durch den Behälter 3 wieder hochgezogen (Fig. 3).

5 d) Der Greifer 4 befindet sich danach wieder in seiner Parkstellung im Hohlraum 12, die Walzenschieber 7, 8 und 43 werden geschlossen, der Behälter 3 kann nach Hochfahren des Belademaschinenoberteiles 10 wieder wegtransportiert werden.

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6 Blätter Zeichnungen

Claims (3)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Transport- und Abschirmbehälter (3) für Kokillen (1) mit hochradioaktivem Abfall, bestehend aus einem dickwandigen, zylindrischen Abschirmkörper (45) mit einem ihn ganz durchsetzenden, zentral angeordneten und im Behälter (3) senkrecht stehenden Aufnahmekanal (45) zur Aufnahme der Kokille (1) sowie oben und unten den Kanal verschliessenden Be- und Entladeverschlüssen, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

   a) die beiden Be- und Entladeverschlüsse im oberen und unteren Endstück (47, 32) des Behälters (3) sind jeweils identisch,

   b) jeder Verschluss besteht aus einem Walzenschieber (7, 8), der um eine zur Behälterlängsachse (18) senkrecht stehende, horizontale Achse (48) drehbar ist,

   c) die Walzenschieber (7, 8) werden aus scheibenförmigen Drehkörpern (49, 50) gebildet, deren beide Stirnseiten mittig Wellenstümpfe (53, 54) mit Achsen (33, 34) aufweisen, die in dem oberen und unteren Endstück (47, 32) in der horizontalen Achse (48) gelagert sind,

   d) die Drehkörper (49, 50) sind im Längschnitt gesehen breiter bzw. dicker als der Durchmesser des Aufnahmekanals (46) und werden senkrecht zu ihrem Umfang von Bohrungen (51, 52) durchsetzt, deren Durchmesser etwa dem Aufnahmekanaldurchmesser entsprechen,

   e) die Mitte der Drehkörper (49, 50) ist in der Behälterlängsachse (18) gelegen,

   f) die Wellenstümpfe (53, 54) weisen Achsen (33, 34) zur Behälteraussenseite hin auf, auf welchen mit diesen bündige Kuppelprofile (55) sitzen, die von aussen zum Drehen derselben bzw. der Drehkörper (49, 50) zugänglich sind.
2. 2. Transportbehälter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale:

   g) die Wellenstümpfe (53, 54) sind an ihrem Umfang tangential ausgefräst,

   h) in den Behälterendstücken (32, 47) ist stirnseitig zu jeder Ausfräsung (56) ein axial verschieblicher Stift (57) beweglich gelagert, der von der Behälterstirnseite aus betätigbar ist und tangential zu den Wellenstümpfen (53, 54) mit einem Teil seines Durchmessers in der Ausfräsung (56) gelegen ist,

   i) der Stift (57) weist neben seinem normalen Durchmesser eine der Form der Ausfräsung (56) entsprechende Eindrehung (58) bzw. Reduzierung seines Durchmessers auf,

   k) die Eindrehung (58) des Stiftes (57) ist durch Längsverschiebung desselben in die Ausfräsung (56) verschiebbar, so dass der durch den Stift (57) blockierte Wellenstumpf (54) wieder drehbar ist.
3. 3. Transportbehälter nach Anspruch 1 oder Anpruch 2, gekennzeichnet durch das weitere folgende Merkmal:

   1) Durchmesser und Material der Drehkörper (49, 50) sind so bemessen, dass die Abschirmwirkung trotz Schwächung durch die Bohrungen (51, 52) an den Behälterendstücken (47, 32) in geschlossener Stellung der Kanalverschlüsse gleich wie die der übrigen Behälterwandung (45) ist.