DE2003109A1

DE2003109A1 - Behaelter fuer radioaktive Materialien

Info

Publication number: DE2003109A1
Application number: DE19702003109
Authority: DE
Inventors: Smith Carrel Wesley
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1969-01-24
Filing date: 1970-01-23
Publication date: 1970-07-30
Also published as: DE2003109B2; DE2003109C3; FR2029068B1; US3619616A; FR2029068A1

Description

"Behälter für radioaktive Materialien"

Kernspaltreaktionen und Reaktoren, in welchen diese stattfinden, sind als bekannt anzusehen« Reaktoren dieser Art weisen einen Kettenreaktionsbereich oder Kern auf, welcher aus in Brennelementen gefügtem Kernmaterial gebildet ist. Das Brenn- bzw. Kernmaterial befindet sich gewöhnlich in korrosionsbeständigen, hitzeleitfähigen Röhren oder in Auflagekörpern.

Mehrere dieser Brennelementstangen werden in einem Brennstoffnebensystem bzw« in einem Bündel zusammengefaßt. Der Reaktorkern besteht aus mehreren dieser Nebensysteme oder Bündeln und ist in einem Behälter eingeschlossen, durch welchen den Reaktor kühlendes Medium strömt. Wenn das Kühlmittel zwischen den im Abstand zueinander angeordneten Brennstoffstangen hindurchtritt, wird es durch die Energie erhitzt, welche während des Spaltprozesses im Brennmaterial frei wird» Das erhitzte Kühlmittel verläßt daraufhin den Reaktor, Die freigesetzte Wärmeenergie wird für bestimmte Zwecke eingesetzt, beispielsweise

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Patentanwälte Dip!.-Ing. Martin Licht, Dipl.-W'rtich.-Ing. Axel Hanimann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann OppwMwr BOroi PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

zum Antreiben eines Turbinen-Generatorsatzes, während das nunmehr abgekühlte Kühlmittel dem Reaktor wieder zugeführt wird.

Das Kernmaterial besteht aus spaltbaren Atomen wie U-233, U-235, Pu-239 und Pu-2M. Der Brennstoff kann in Elementarforn oder in Gemischform vorliegen* Wenn die Kerne eines derartigen Atoms ein Neutron einfangen, tritt vorwiegend eine Kernspaltung auf. Dadurch werden durchschnittlich zwei atomare Spaltprodukte geringeren Atomgewichts, einige hoohenergetische Neutronen und eine große Menge kinetisoher Energie erzeugt. Die kinetische Energie der Spaltprodukte und der Spaltungsneutronen ist schnell aufgebraucht und setzt sich in Hitze um. Solange wenigstens ein Neutron des Spaltprozesses eine weitere Spaltung induziert, hält sich die Spaltung selbst im Gange. Die spaltbaren Atome werden somit allmählich aufgebraucht. Einige der Spaltprodukte sind starke Neutronenabsorber(Neutronengifte), welohe diejenigen Neutronen aufnehmen, die sonst zur Kettenreaktion beitragen würden. Der Spaltprozess verringert sich deshalb und kann nicht beliebig lange auf einem gewissen Niveau gehalten werden.

In einigen Kernreaktoren können dem spaltbaren Material Brutstoffe wie U-238 in den Brennstoffelementen zugegeben werden. Während der Spaltreaktion wird der Brut stoff, z.B. U-238, mit Neutronen bestrahlt, welohe einen Teil des U-238 in das spaltbare Isotop Pu-239 umkehren. Die Konzentration von Pu-239 la Brennstoff steigt allmählich mit der Strahlung an und erreicht schließlich einen Wert des Gleichgewichts. Die Pu-239 Atome spalten ähnlich wie das ursprüngliche U-235 und tragen somit tear Aufrechterhaltung der Kettenreaktion bei.

Die Menge spaltbaren Materials, welche durch Atom-Brüter-Umformung erzeugt wird, ist immer geringer als das Ausmaß, mit welohem die ursprüngliche, spaltbare Atommenge verbraucht wird; eine Ausnahme davon besteht im Brüter-Reaktortyp. Schließlich sinkt das Leistungsniveau des Reaktors bis zu dem Punkt ab, an welohem der Reaktor abgeschaltet werden muß, um ihn wieder mit Brennelementen aufzufüllen·

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Zumindest ein Teil der bestrahlten Brennelemente wird herausgenommen und durch neue Brennelemente gewünschter Konzentration spaltbarer Atome ersetzt, welche keine Spaltproduktneutronengifte besitzen« Die Beaktionsfreudigkeit des mit Brennelementen wieder aufgefüllten Kernes wird somit auf das erforderliohe Ausmaß vergrößert, so daß die erwünschte Leistung aufrechterhalten werden kann. Der bestrahlte Reaktorbrennstoff ,welcher aus dem Reaktor herausgenommen wird, enthält eine beträchtliche Menge des urspringHohen, spaltbaren Materials, Außerdem enthält der bestrahlte Brennstoff eine beträchtliche Menge von BrUterstoffen und eine beträchtliche Menge spaltbaren Materials, welches vom BrUtermaterial übergeführt wurde. Es können auch gewisse Spaltprodukte und/oder Transuranisotaps beträchtlichen'Wertes im Brennstoff enthalten sein. Es ist deshalb sehr erwünscht, daß das bestrahlte Bennsteffmaterial wieder bearbeitet wird, um «liese Materialien zur erneuten Verwendung wieder zu gewinnen und zu trennen. Um diesen Brennstoff wieder zu bearbeiten sind große ohemisohe Anlagen erstellt worden. Da sich verschiedene Sioherheitserfordernisse, wie die Erfordernisse einer geeigneten Abschirmung und wirtschaftliche Faktoren mit zunehmender Anlagengrttfe nur wenig vergrößern, können sehr große zentral gelegene Brennstoffwiedergewinnungsanlagen wirtsohaftlioh betrieben werden. Es ist deshalb erforderlich, bestrahltes Kernbrennstoffmaterial beträchtliche Entfernungen von den jeweiligen Reaktoren zu den Viedergewinnungsanlagen su transportieren. Das bestrahlte Brennstoffmaterial enthält stark radioaktive Spaltproduktisotope, wie Sr-9O_t Cs-137 und Ce-1%%. Durch den Zerfall der radioaktiven Spaltproduktisotope wird auoh eine beträchtliche Hitze im bestrahlten Brennstoff erzeugt. Für den Transport der Behälter bestehen somit sehr strenge Sicherheitserfordernisse, um zu gewährleisten, daß die bestrahlten Brennmaterialien sicher transportiert werden können. Entsprechend strenge Erfordernisse bestehen natürlich, wenn außer bestrahlten Kernreaktorbrennsteffeu hoch radiaaktive Materialien über längere Entfernungen transportiert werden.

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Der ZUB Transport dienende Behälter hat nioht nur die Aufgabe, das Publikum gegenüber der normalen Radioaktivität des Materials abzuschirmen, er muß auch die Spaltprodukte (feste und gasförmige) !■ Brennstoff speichern können. Der Behälter sollte lsi wesentlichen alle nioht fluchtigen radioaktiven Materialien aufnehmen und nur eine begrenzte Menge der Oase im Falle starker Überhitzung freigeben, was der Fall sein könnte, wenn der Behälter in Feuer gerät· Es ist wesentlich, daß der Behälter nicht bricht oder reißt, falls diese überhitzung längere Zeit anhalten sollte. In entsprechender Weise muß der Behälter starken Stößen widerstehen, wie sie beispielsweise bei Unfällen auf der Straße oder beim Entgleisen Von Zügen auftreten können.

Eines der wesentlichen Eigenschaften eines Behälters zum Transportieren radioaktiver Materialien besteht in sei» ner Fähigkeit, durch den Zerfall der radioaktiven Isotopen erzeugte Hitze anzubauen. Obwohl es möglioh ist, den Behälter djrchnatürliche Konvektion su kühlen, erfordert dies, daß dB Menge radioaktiven Materialeim Behälter so klein gehalten wird, daB er schließlich unwirtschaftlich wäre für den Transport bestrahlter Kernbrennstoffe. Es wurden Behälter entwickelt, in welohen Kühlungssysteme in geschlossener Sohlaufenbahn Verwendung finden. Bei diesen KUhlungssystemen wird ein flüssiges Kühlmittel durch den Behälter hindurchgeleitet und dann einem zweiten Wärmetauscher zugeführt, weloher dl· Wärme an die Atmosphäre bzw. Außenluft abgibt.

Diese Systeme erfordern jedoch komplizierte Steuerungen, komplizierte Verrohrung und den Einsatz von Wärmetausehern. Einlasse im Behälter stellen ein Sicherkeitsrlslko dar, da sie den Behälter in seinem Aufbau schwächen und dl· Möglich· keit von Leckageverlueten vergrößern. Die Eigenschaften eines flüssigen Kühlmittels können sich auch mit der Temperatur verändern. Falls als Kühlmittel Wasser Verwendung findet, kann es bei sehr tiefen Temperaturen gefrieren und kann bei hehen Temperaturen verdampfen. Es 1st möglioh, die Menge der durch Isotepenzerfall erzeugten Wärm· su verringern, indem das Brennmaterial nach Entnahm· aus

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einem Kernreaktor längere Zeit gespeichert wird, bevor es sohlieBlioh transportiert wird. Da jβdooh eine Spann« von mehreren Monaten zu diesem Zweck erforderlich ist, um eine beträchtliche Abnahme der Wärmeabgabe des bestrahlten Brennstoffes zu erzielen, ist es als unwirtschaftlich anzusehen, größere Mengen teueren Brennstoffes längere Zeit zu lagern.

Es besteht ein fortgesetztes Bedürfnis für Behälter verbesserter Ausgestaltung zum Transport bestrahlter Kernreaktorbrennstoffe und anderer stark radioaktiver Materialien, welohe verläßlich und sicher sind und welche aufnähmebereit sind, innerhalb bestimmter Kapazitätsgrenzen·

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch einen Transportbehälter für radioaktive Materialien gelöst, an dessen Außenseite ein mit Luft arbeitendes KUhlungssystem vorgesehen ist. Am Versohlußkopf des Behälters ist eine für hohe Temperaturen geeignete Abdichtung großer Leistungsfähigkeit angeordnet. Der Behälter ist gegen Stoßeinwirkung und gegen hohe Temperaturen abgesichert. Ein System hält den Druok im Behälter, falls ein Unfall auftritt. Durch das System der Behälterlagerung ist ein einfaches und verläßliohes Brennstoffbeladen, ein Entladen und Transportieren ermöglicht.

Duroh die Erfindung wurde ein verbesserter Behälter zum Transport radioaktiven Materials geschaffen, beispielsweise für bestrahlte Kernreaktorbrennstoffe. Der Behälter weist verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungen auf und arbeitet mit verbesserter Verläßlichkeit und Sicherheit beim Transport von großen Mengen radioaktiven Materials. Durch den Behälter nach der vorliegenden Erfindung kann das Laden,, Transportieren und Entladen vereinfacht durchgeführt werden. Im Behälter ist ein verbessertes Luftkühlungssystem vorgesehen, duroh welches duroh den Zerfall radioaktiver Isotopen erzeugte Hitze wirksam abgebaut wird. Es können auf diese Weise größere Mengen radioaktiven Materials im Behälter transportiert werden· Mittels einer Vorrichtung werden gasförmige, radioaktive Spaltprodukte innerhalb de· Behälters gehalten, wenn dieser einem mögliohen Unfall ausgesetzt ist oder in Feuer gelangt. Zu die-

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sem Zweck ist eine Dichtung hoher Leistungsfähigkeit am Verschlusskopf des Behälters vorgesehen und eine Vorrichtung, um den Behälter unter Unfallbedingungen zu schützen. Ein sich wieder schlieseendes Überdrucksystem ist vorgesehen, durch welches der Druck im Behälter (und die gross te Menge der Spaltproduktgase) nach dem hypothetisch anzunehmenden Unfall beibehalten wird.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 der Zeichnungen ist eine Seitenansicht des Transportbehälters für radioaktives Material nach der vorliegenden Erfindung, welcher auf einem für über Landstraseentransport geeigneten Lastwagen- und Anhängersystem aufgelegt ist; der Behälter ist in gestrichelten Linien in Lade- und Entladestellung wiedergegeben;

Fig. 2 der Zeichnungen zeigt eine Seitenansicht des Behälters;

Fig. 3 ist eine Endansicht des Behälters;

Fig. k ist eine Schnittansicht des Behälters von Linie k-k in Fig. 2;

Fig. 5 ist eine Längsschnittansicht des Behälters von Linie 5-5 in Fig. 4;

Fig. 6 ist eine Schnittansicht des Behälters von Linie 6-6 in Fig. 5;

Fig. 7 ist eine Schnittansicht des Behälters von Linie 7-7 in Fig. 5;

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Fig. 8 ist eine Sennittansicht des Behälters von Linie 8-8 in Fig. 5j

Fig. 9 ist eine Seitenansicht des Rostkörpers zur Lagerung von Brennstoffbündeln;

Fig.10 ist eine Endansicht de» in Fig. 9 dargestellten Rostkörpers;

Fig.11 ist eine Schnittansicht von Linie 11-11 in Fig. 9;

Fig. 12ist eine Seitenansicht des Behälters, mit einer diesen schützenden Umhüllung;

Fig.13 ist eine Draufsicht des Behälters einschliesslich der Schutzhülle;

Fig.14 ist eine senkrechte Schnittansicht der Umhüllung von Linie 14-14 in Fig« 12;

Fig.15 ist eine Seitenansicht des Luftkühlungs-Leitungssystems;

Fig.l6 ist eine Seitenansicht, teilweise gebrochen, der Kaitwe tter-Umhttllung;

Fig.17 ist eine vertikale Schnittansicht der Kaltwetter-Umhüllung ton Linie 17-17 in Fig. 16; und

Fig.18 ist eine vertikale Schnittansicht durch die Kaltwetter-Umhüllung von Linie 18-18 in Fig. 16.

Ia Fig· 1 der Zeichnungen ist ein Transportbehälter 10 für radioaktives Material dargestellt. Der Behälter befindet •ich auf einer flachen Tragfläche 11, welche einen Bestandteil der Zugmaschinen-Hängeranordnung darstellt. In der

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dargestellten Ausführungsfön ist die Tragfläche an einem vorderen Anschlußstuck 12 angeordnet, welches auf einer herkömmlichen Zugmaschine 13 aufliegt. An der Rückseite liegt die Tragfläche auf einem hinteren AnschluBstück Ik. Die Zugmaschine kann beispielsweise auf einem herkömmlichen Eisenbahnflachlader gefahren werden, wonach die Tragfläche auf die Ladefläche abgesenkt und auf dieser befestigt wird· Die Zugmaschine 13 kann daraufhin mit den AnschluOstUcken 12 und Ik weggefahren werden. Obwohl der Behälter IO auf jeden passenden Lastwagen oder Eisenbahnwagen aufgelegt werden kann, wird er vorzugsweise in der in Fig· I dargestellten Veiee gelagert. Während der Fahrt wird der Behälter IO mit einer Umhüllung bedeckt, welche aus einer verhältnismässig grossmaschigen oder wetterdichten Abdeckung bestehen kann. Die Abdeckungen sind im einzelnen im Verlaufe der Beschreibung ai%eführt. Durch diese Umhüllungen bzw. Abdeckungen wird der Behälter gegenüber kleineren Stössen abgesichert. Gleichzeitig wird das Personal gegenüber einer Berührung mit dem heissen Behälter abgesichert.

Der Behälter IO ist nahe seinem unteren Ende um einen Zapfen 16 verschwenkbar, der an Streben 17 angeordnet ist. In der waagerechten Fahrtstellung wird das obere Ende des Behälters IO auf Vorsprüngen 19 aufgelegt, die auf Auflagekörpern aufgesetzt und mit diesen verbunden sind. Der Behälter 10 wird vom Transporter abgenommen, indem ein herkömmlicher Kranbügel in Haken 21 eingehängt wird, wonach der Behälter angehoben werden kann, so dass er, sich um den Zapfen 16 verschwenkend, in die in Fig. 1 der Zeichnungen in gebrochenen Linien dargestellte Lage bewegt. Der Kran 18 kann daraufhin den Behälter 10 nach oben abheben und einem geeigneten Platz zuführen, an welchem der Kopfteil 23 abgenommen werden kann, um Brennstoffeinente in den Behälter einzuführen bzw. aus diesem herauszunehmen.

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Ein Paar von Gebläsekörpern 25 befindet sich am vorderen Teil der Tragfläche 11. Die Luft von den Gebläsekörpern tritt in ein oberes und in ein unteres Leitungssystem ein, durch welches Luft gegen die Fläche des Behälters IO geleitet wird. Das untere Leitungssystem ist innerhalb der Tragfläche 11 angeordnet, wie sich aus Fig. 12 - 15 der Zeichnungen ergibt. Das obere Leitungssystem ist innerhalb der entfernbaren Schutzabdeckungen befestigt, wie sich aus Fig. 12 - 18 der Zeichnungen ergibt. Die Luft aus den Gebläsekörpern 25 wird durch das Leitungssystem 28 in das obere Leitungssystem geführt, wenn sich die äussere Abdeckung in ihrer Lage befindet.

Vie am besten aus Fig. 2 und 3 der Zeichnungen zu ersehen ist, ist die Aussenfläche des Behälters 10 einschliesslich des Kopfteiles 23 mit/engem Abstand zueinander angeordneten Querrippen 29 für die Wärmeübertragung ausgestattet. Die Rippen 29 sind vorzugsweise im Mittelteil des Behälters näher zueinander ausgerichtet als an den Endteilen des Behälters. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, dass die Hitzeentwicklung im radioaktiven Material innerhalb des Behälters 10 in der Mitte des Behälters am grössten ist, während die Endteile verhältnismässig grössere Wärmeübertragungsflächen besitzen. Ventilabdeckungen bzw. Aufsätze 30 und 31 erstrecken sich von der Fläche des Behälters 10 nach aussen. Die Ventilabdeckungen enthalten die Überdruck- und Ablassventile, wie im einzelnen noch ausgeführt wird. Die Rippen auf dem Kopfteil 23 und am anderen Ende des Behälters IO sind von verhältnismässig schwerer Konstruktion und absorbieren auf den Behälter ausgeführte Schläge und Stösse; sie begrenzen deshalb die auf den Behälter ausgeführten Schlag- und Stosskräfte. In gleicher Weise sind die Abdeckungen 30 und 31» welche die Überdruck-, Lüftungsund Ablassventile überdecken, von starkem Aufbau und sind Hit Stossenergie aufnehmenden Rippen ausgestattet. Bei

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einem Stoss gewisser Grosse verformen sich diese Rippen bis zu einer bestimmten Länge, um die vom Stoss oder Schlag herrührende Energie aufzunehmen.

Vie sich aus Fig. 2 der Zeichnungen ergibt, sind die Seiten des Behälters IO jeweils mit einem Schwenkhaken 33 versehen, welcher in den Zapfen 16 an der Strebe 17 eingreift, wenn der Behälter auf das Transportfahrzeug geladen wird. Venn der Behälter 10 in seine Transportlage abgesenkt wird, liegen die Vorsprünge 19 und 34 an den Auflagekörpern 20 der Tragfläche 11 auf. Diese Auflagekörper 20 sind in Fig. 3 der Zeichnungen in gebrochenen Linien dargestellt. Vie sich aus Fig. 3 der Zeichnungen ergibt, sind die Tragflächen der Vorsprünge 19 und Jk etwas abgeschrägt, so dass sie in Auskerbungen in der Oberfläche der Auflagekörper 20 eingreifen. Die Vorsprünge 19 und 34 werden dann mittels passender Elemente an den Auflagekörpern 20 fixiert. Dies geschieht beispielsweise mit der verriegelnden Schloss- und Zapfenanordnung 35» welche schematisch in gebrochenen Linien in Fig. 3 der Zeichnungen wiedergegeben ist.

Venn der Behälter 10 von der Tragfläche 11 abgenommen werden soll, wird die Verriegelungsvorrichtung 35 gelöst. Daraufhin wird ein herkömmlicher Kranbügel in die Haken 21 eingehängt. Führungsschienen 37 sind vorgesehen, um den Rahmen des Kranbügels in Eingriff mit den Haken 21 zu bringen. Der Behälter 10 wird in eine vertikale Position angehoben und dann abgehoben, wobei sich der Schwenkhaken 33 automatisch vom Zapfen 16 löst. Der Behälter 10 wird daraufhin der Stelle zugeführt, wo er mit radioaktiven Elementen beladein oder wo er entladen wird. Bolzen 38 verbinden den Kopfteil 23 mit dem Behälter 10. Diese Bolzen werden entfernt, so dass der Kopfteil abgehoben werden kann. Das Entladen und Beladen findet daraufhin in bekannter Veise statt.

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Einzelheiten des inneren Aufbaue des Behälters 10 ergeben eich ie weiteren aus den Fig. 4 bis 8 der Zeichnungen.

In Fig. 4 der Zeichnungen ist eine Schnittansicht von Linie 4-4 in Fig. 2 dargestellt. Dies ist ie wesentlichen die Endansicht des Behälterkörpers mit abgenommenem Kopfteil 23. Ein Kreis von Bohrungen 40 ist in einen nach innen sich erstreckenden Flansch kl angeordnet. In diese Bohrungen greifen Bolzen oder Zapfen ein, welche den Kopfteil 23 Bit de» Körper des Behälters verbinden. Ein offener Durchgang, von gewöhnlich quadratischem Querschnitt, erstreckt sich in der Länge des Behälters 10. Dieser Durchgang let «it einem korrosionswiderstandsfähigem Material ausgekleidet, so beispielsweise mit nicht rostendem Stahl. Der Abstand zwischen dieser Auskleidung %3 und der Auseenwandung des Behälters 10 ist mit einem abechirmenden Material gefüllt, so beispielsweise mit Blei. Ablass— und LUftungsventile 45 und 46 sind innerhalb der Ventilabdeckungen 30 und 31 vorgesehen. Diese Ventile sind Über Leitungen, welche sich durch die Auskleidung erstrecken, mit dem inneren Durchgang in Verbindung. Der Behälter wird mit entionisiertem Wasser gefüllt, nachdem das radioaktive Material eingesetzt wurde. Weiteres Wasser kann, fals erforderlich, durch Ventile 45 oder 56 eingeleitet werden. Falls es erforderlich ist, Wasser aus dem Behälter abzuziehen, werden beide Ventile 45 und 46 geöffnet, während Druckluft durch Ventile 45 und die Leitung 47 eingeleitet wird. Das Wasser wird dabei durch die Leitung 48 und durch das Ventil 46 herausgedrückt. Die Leitung 48 ist so angeordnet, dass der Behälter sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Lage vollkommen vom Wasser geleert werden kann. Während des Transports kann Wasser indessen nicht durch die Leitungen 47 und 48 austreten, weil sich beide Leitungen oberhalb des Wasserniveaus befinden, wenn sich der Behälter IO in der Horizontallage befindet. Es wäre ein beträchtlicher Luftdruck

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über Leitung kl erforderlich, um Wasser durch die Leitung 48 herauszudrücken.

Ein Überdruckventil 50 ist innerhalb der Ventilabdeckung 30 vorgesehen und an die Leitung 47 angeschlossen. Falls eine sehr starke Druckzunahme innerhalb des Behälters 10 auftritt, was der Fall sein kann, falls der Behälter bei einem Stressen- oder Eisenbahnunfall längere Zeit Feuer ausgesetzt ist, öffnet sich das Überdruckventil 50 und lüftet den Behälter, um ein Sprengen oder Reissen desselben zu verhindern. Wenn der Innendruck absinkt, schllesst sich das Ventil wieder. Falls während normalen Betriebes jegliche Leckage durch das Ventil 50 vermieden werden soll, kann ein zerstörbares Element, beispielsweise eine Bruchscheibe, in die Leitung zwischen Ventil 50 und Leitung 47 eingelegt werden.

Öffnungen 51 dienen zum Einführen eines Thermoelementes, durch welches die Temperatur innerhalb des Behälters 10 überwacht wird, wie sich aus Fig. 7 der Zeichnungen ergibt.

Innere Einzelheiten des Kopfteiles 23 sind aus Fig. 8 der Zeichnungen ersichtlich. Die Aussenwandung des Kopfteiles 23 besteht aus einem korrosionswiderstandsfähigen Material, beispielsweise aus nicht rostendem Stahl. Innerhalb dieser Aussenwandung ist abschirmendes Material, so z.B. Blei vorgesehen. Wenigstens ein Ansatz 53 ist vorgesehen, welcher am Körper des Behälters 10 anliegt. Dieser Stufenkörper bzw. Ansatz 53 verhindert eine Querbewegung des Kopfteiles 23 zum Körper des Behälters 10, falls gegen irgendeinen Teil des Behälters 10 ein starker Schlag ausgeführt wird. Die abgesetzten Flansche nehmen die Stösse auf, ohne die Abdichtung zu stark zu belasten. Durch die Flansche wird vermieden, dass sich die Abdichtungsfläche verzieht oder auf andere Weise deformiert, wodurch ein Druck-

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verlust im Behälter auftreten könnte. Zwischen dem Kopfteil 23 und dem Behälter 10 ist eine Abdichtung 2k hoher Dichte angeordnet. Bohrungen 55 sind im Kopfteil 23 angeordnet, um mittels Zapfen oder Bolzen 38 den Kopfteil 23 mit dem Körper des Behälters 10 verbinden zu können.

In Fig. 9 bis 11 der Zeichnungen ist ein rostförmiger Körper dargestellt, welcher geeignet ist zur Halterung bestrahlter Brennelemente innerhalb des inneren Durchganges im Behälter 10. Der Rostkörper 57 weist gewöhnlich die in Fig. 11 der Zeichnungen ersichtliche Ausgestaltung auf. Er ist demnach geeignet zur Aufnahme von neun Brennelementen.

Der Rostkörper kann natürlich in anderer Form ausgebildet sein, um mehr oder weniger Brennelemente aufzunehmen, welche kleineren oder grösseren Durchmesser besitzen können. Bohrungen 58 im Rostkörper ermöglichen den freien Umlauf einer Flüssigkeit innerhalb des inneren Durchganges. Eine Endplatte 59 ist mit Durchlässen 62 zur Aufnahme der Auslassöffnungen der im Rostkörper befindlichen Brennelemente versehen. In Fig. 9 und 11 der Zeichnungen ist ein Brennelement durch gebrochene Linien 6l dargestellt.

In Fig. 12 bis 15 der Zeichnungen ist die verhältnismässig offene, schützende Abdeckung zusammen mit dem Luftkühlungssystem wiedergegeben. Diese ⁿVarmwetter^N-Umhüllung besteht aus Drahtmaschen eines Streckmetalls, vorzugsweise aus Aluminium. Aluminium wird aus Gewichtsersparnisgründen eingesetzt. Die Umhüllung dient dazu, den Behälter 10 zu schützen und um das zur freien Luftzirkulation erforderliche Leitungssystem zu halten. Selbst wenn das Luftkühl ungseyetem ausfallen sollte, treten Konvektionsströme auf, welche den Behälter beträchtlich abkühlen können.

Die Umhüllung 70 ist mit einem rechtwinkligen Rahmen versehen, welcher das Matchenmetall trägt. Die oberen Längs-

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kanten der Umhüllung 70 tragen die oberen Leitungen 71. Wenn die Umhüllung 70 aufgelegt ist, steht eine Leitung 73 mit der Leitung 28 am Auslass 74 der Gebläse 25 in Verbindung. Somit wird Luft den oberen Leitungen 71 zugeführt, von wo sie durch eine Vielzahl von Düsen 76 austritt und auf den Behälter 10 auftrifft. Nach Wunsch können anstelle der oben beschriebenen Düsen in Längsrichtung geschlitzte Düsen in der oberen Leitung 71 verwendet werden; die Schlitzhauptachse dieser Düsen liegt parallel zum Behälter 10. Es hat sich herausgestellt, dass eine bessere Wärmeableitung erzielt werden kann, wenn Luftströme unter Druck auf die Behälterfläche geleitet werden, anstatt die Luft lediglich entlang der Oberfläche des Behälters 10 strömen zu lassen.

Die Auslassleitung 7k des Gebläses steht auch mit einem Paar unterer Leitungen 78 in Verbindung, wie sich am besten aus Fig. Ik der Zeichnungen ergibt. Düsen 79 sind an der unteren Leitung angesetzt und leiten die Luft unter einem gewissen Druck auf den Behälter 10. Anstelle der beschriebenen Düsen 79 können wahlweise in Längsrichtung geschlitzte Düsen in der unteren Leitung 78 angeordnet werden, wobei die Schlitzhauptachse parallel zum Behälter 10 verläuft. Das verwendete Leitungssystem ist für sich allein am besten aus Fig. 15 der Zeichnungen ersichtlich.

Von einem Paar von Gebläsekörpern 25 weist jeweils jeder eine eigene Maschine 27 auf, so dass ein angemessener Luftstrom durch die Düsen 76 und 79 aufrechterhalten werden kann, falls eine der Maschinen ausfällt. Zum Antreiben der Gebläsekörper können Maschinen passender Ausführungsform eingesetzt werden, so z.B. benzin- und dieselbetriebene Motoren. Beide Gebläse entladen in die Auelassleitung 7k, Eine in einer Richtung wirkende Drossel ist für jedes Gebläse vorgesehen, so dass die Luft nicht durch das Gebläse zurückfHessen kann, falls eines der Gebläse ausfällt.

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In Fig. l6 bis 16 der Zeichnungen ist eine weitere AusfUhrungsform einer Umhüllung für den Behälter 10 dargestellt; diese Umhüllung eignet sich insbesondere für "Kaltwetter"-Betrieb. Die Umhüllung 61 ist gewöhnlich rechtwinklig ausgestaltet und besteht aus Platten, beispielsweise aus galvanisiertem Stahl oder aus Aluminium. Wärmeisolatoren 82 können verwendet werden. Thermostatisch gesteuerte Jalousinen 83 sind an jeder Seite der Umhüllung 81 nahe des Mittelteils des Behälters 10 vorgesehen. Diese Jalousien werden bei tiefen Temperaturen gewöhnlich geschlossen und öffnen sich automatisch, wenn die Temperatur innerhalb der Umhüllung 81 den Punkt erreicht, an welchem die Gebläse 25 zum Kühlen des Behälters 10 eingeschaltet werden· In ihrer Stellung fixierte Jalousien 8k sind nahe am Einlass der Gebläse 25 vorgesehen, so dass Luft zu jedem Zeitpunkt den Gebläsen zugeführt wird. Thermostatisch gesteuerte Jalousien 85 sind auch auf der Endwandung vorgesehen und unterteilen das Ende des Behälters 10 gegenüber dem Lufteinlassabschnitt für die Gebläse 25.

Die Umhüllung 81 trägt ein oberes Leitungssystem 86, welches dem durch die "Warmwetter"-Umhüllung 70 getragenen gleicht.

Es können andere geeignete Umhüllungs- und Leitungssysteme nach Wunsch eingesetzt werden. Es ist jedoch von Bedeutung, dass die Luftströme unter Druck auf die wärmeübertragenden Flächen des Behälters 10 direkt aufgeleitet werden. Die Umhüllungen und Leitungssysteme der oben beschriebenen Art sind vorzugsweise geeignet zur Verwendung für Behälterund Kühlsysteme der vorliegenden Erfindung zum Transport radioaktiver Materialien.

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Claims

Patentanmeldung; "Behälter für radioaktive Materialien" PATENTANSPRÜCHE

1.J Behälter fur radioaktive Materialien aus einem länglichen, hohlen Körper mit einem axial sich durch den Körper erstreckenden Durchgang, einem Verschluss, welcher die Öffnung des Durchganges abschliesst und eine dichte, stosswiderstandsfähige Abdichtung bildet, gekennzeichnet durch einen den inneren Durchgang umgebenden Strahlungsschutz, eine Halterung (57) zum Lagern radioaktiven Materials innerhalb des Behälterkörpers, eine Kühlvorrichtung (25), um einen Luftstrom hoher Geschwindigkeit zu erzeugen, eine Vorrichtung (71, 7¹*, 78), um den Luftstrom direkt gegen den grössten Teil der Aussenfläche des Körpers (lo) zu leiten, und eine Vorrichtung (l6, 17, 19), um den Behälterkörper auf einer Tragfläche (ll) zu halten.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das· die Kühlvorrichtung motorgetriebene Gebläse (25) aufweist, welche die Luft in einen gemeinsamen Einlass (74) abgeben, dass vom gemeinsamen Einlass ausgehend längliche Leitungen nahe des Behälterkörpers geführt sind, welche die Luft aus

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Honsmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann — 2 -

B MÖNCHEN 2, THE R ES I ENSTRAS S E 33 ■ Telefon: 281202 · Telegramm-Adr.ue: Lipotli/Mündwn

JH

dem Einlass (74) aufnehmen, und dass Düsen (76, 79) an die Leitungen (71, 78) angeschlossen sind, von welchen sie Luft aufnehmen, um diese in Form von einzelnen Luftströmen hoher Geschwindigkeit unter starkem Aufprall auf die Aussenflächen des Behälters zu leiten.

3. Behälter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (46, 48), um eine Flüssigkeit in den inneren Durchgang des Behälterkörpers einzuführen bzw. von diesem abzuleiten, welche Vorrichtung die Flüssigkeit vollständig aus dem Durchgang ableiten kann, wenn sich der Durchgang entweder in horizontaler oder in vertikaler Lage befindet, wobei eine Leckage verhindert wird.

4. Behälter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Überdruckelement (50), welches einen unerwünscht hohen Druck innerhalb des inneren Durchganges abbaut, und welches wieder die Abdichtung herstellt, wenn der Druck im Behälter unterhalb des Hochdruckwertes absinkt.

5. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Abstand zueinander knautschbare Kippen (29) auf im wesentlichen der gesamten Aussenfläche des Behälterkörpers (1O) angeordnet sind, durch welche die Wärmeübertragung vom Körper gesteigert ist, und welche gegen den Körper gerichtete Stossenergie aufnehmen, um somit die direkt auf den Körper wirkenden Kräfte zu begrenzen.

6. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss des Körpers aus gegenüber stosswiderstandsfähigen, stufenweise abgesetzten Elementen (53) und aus einer leckagesioheren Abdichtung (54) besteht.

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