EP0043106B1 - Transport- und/oder Lagerbehälter mit einer Innenauskleidung und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

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EP0043106B1
EP0043106B1 EP81104911A EP81104911A EP0043106B1 EP 0043106 B1 EP0043106 B1 EP 0043106B1 EP 81104911 A EP81104911 A EP 81104911A EP 81104911 A EP81104911 A EP 81104911A EP 0043106 B1 EP0043106 B1 EP 0043106B1
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EP
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casing
container
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slit
base
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EP81104911A
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Walter Dipl.-Ing. Anspach
Karl Ing.Grad. Brendel
Elmar Dipl.-Ing. Schlich
Peter Ing.Grad. Srostlik
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Transnuklear GmbH
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Transnuklear GmbH
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    • 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
    • G21F5/008—Containers for fuel elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826—Assembling or joining
    • Y10T29/49863—Assembling or joining with prestressing of part

Definitions

  • Radioactive substances in particular spent fuel elements from nuclear reactors, emit noteworthy residual heat in addition to gamma and neutron radiation.
  • Containers that are used for the transport and / or storage of such substances must therefore safely enclose the radioactivity of the introduced goods and safely discharge the generated after-heat to the outside. This must be verified in rigorous tests so that safety is guaranteed even in extreme accident situations.

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  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Details Of Rigid Or Semi-Rigid Containers (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

  • Gegenstand der Erfindung ist ein zylindrischer Behälter zum Transport und/oder zur Lagerung von radioaktivem Material, insbesondere von be- strahlten Brennelementen aus Kernreaktoren, ausgestattet mit einer Innenauskleidung, bestehend aus einem Flansch, einem Boden und einem Mantel, der auf der Innenseite des Behältergrundkörpers eng anliegt und der mit dem Boden und dem Flansch verschweißt ist. Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Innenauskleidung angegeben.
  • Radioaktive Stoffe, insbesondere abgebrannte Brennelemente aus Kernreaktoren, geben neben Gamma- und Neutronenstrahlung auch nennenswerte Nachwärme ab. Behälter, die zum Transport und/oder zur Lagerung derartiger Stoffe eingesetzt werden, müssen daher die Radioaktivität des eingebrachten Gutes sicher einschließen und die erzeugte Nachwärme sicher nach außen ableiten. Dieses ist in strengen Tests so nachzuweisen, daß auch bei extremen Unfallsituationen die Sicherheit gewährleistet ist.
  • Es sind Behälter bekannt, bestehend aus einem dickwandigen metallischen Außenbehälter, der die erforderliche mechanische Festigkeit und die Abschirmung der radioaktiven
  • Strahlung sicherstellt, und aus einem inneren Behälter bzw. aus einer inneren Behälterauskleidung, die den inneren Einschluß des radioaktiven Materials unter den Gesichtspunkten Korrosion, Oberflächenrauhigkeit und Diffusion zusätzlich garantiert.
  • Derartige Behälter verfügen über lnnenauskIeidungen, die eingegossen (DE-U-78 19 282) oder als Spritzschicht bzw. als Galvanoschicht (DE-U-77 28 331) aufgebracht werden.
  • Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß entweder prüftechnische Schwierigkeiten, z. B. Vortäuschung von Gußlunkern bei fehlerhaft angegossener Innenauskleidung, auftreten können, oder aber die Oberflächengüte durch aufwendige zusätzliche Bearbeitung verbessert werden muß.
  • Aus den EP-A-0004241, US-A-3982134 und FR-A-1515024 sind ebenfalls Innenauskleidungen für Transportbehälter bekannt, die aus einem Flansch, einem Boden und einem Mantel bestehen, der auf der Innenseite des Behältergrundkörpers eng anliegt und mit boden und Flansch verschweißt ist. Diese Innenauskleidungen geben allerdings keinen optimalen Kontakt mit dem Grundkörper.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein zylindrischer Behälter zum Transport und/oder zur Lagerung von radioaktivem Material, insbesondere von bestrahlten Brennelementen aus Kernreaktoren, zu schaffen, ausgestattet mit einer Innenauskleidung, bestehend aus einem Flansch, einem Boden und einem Mantel, der auf der Innenseite des Behältergrundkörpers eng anliegt und mit dem Boden und Flansch verschweißt ist, wobei ein guter Kontakt zwischen Innenauskleidung und dem Behälter bei Mini-mierung der Bearbeitungsschritte gewährleistet sein sollte. Außerdem war ein Verfahren zur Herstellung solcher Behälter zu finden.
  • Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Mantel mit einem abgedichteten axialen Schlitz und im Innern längs des Schlitzes mit Stegen versehen ist.
  • Solche Behälter werden vorteilhafterweise dadurch`hergesteIIt, daß ein Boden und ein Flansch in dem Behältergrundkörper eingelegt werden, dann der auf Endmaß gewalzte metallische Mantel, der mit einem axialen Schlitz versehen ist, durch Zusammendrücken des Mantels zwischen Boden und Flansch positioniert, anschließend wieder entspannt, der nunmehr an der Innenseite des Behältergrundkörpers anliegende Mantel mit Boden und Flansch verschweißt und abschließend der Schlitz verschlossen wird.
  • Vorzugsweise wird der Schlitz mit einem passenden Blechstreifen abgedichtet, insbesondere verschweißt.
  • Die Abbildungen I bis 111 erläutern schematisch in beispielhafter Ausführungsform die erfindungsgemäße Innenauskleidung. Zunächst werden Boden (6) und Flansch (5), an dem ein Verschluß befestigt werden kann, im Kühlrippen (4) und andere Einrichtungen aufweisende Behältergrundkörper (3) eingelegt. Der Mantel (1) ist auf Endmaß gewalzt und mit einem axialen Schlitz (8) versehen. Längs des Schlitzes (8) sind vorteilhafterweise als Montagehilfen Stege (2) angeschweißt, die es gestatten, durch Zusammenziehen den Mantel (1) elastisch zu verformen, so daß er unter Bildung eines Montagespaltes (9) in den Behältergrundkörper (2) eingebracht werden kann. Anschliessend wird der Mantel (1) entspannt. Dadurch legt er sich an den Grundkörper (3) an. Der axiale Schlitz (8) wird mit geeignetem Blech (7) abgedeckt und verschweißt. Boden (6) und Flansch (5) werden ebenfalls angeschweißt. Besonders günstig ist, daß mit der Bearbeitung des Grundkörpers (3) und den dort erreichbaren Toleranzen und der heute technisch möglichen Walzgenauigkeit von Blechen eine außerordentlich geringe Zylinderformtoleranz im Bereich weniger Zehntel mm bei großen Innendurchmessern und Behälterabmessungen erreicht werden. Dadurch hat es sich überraschend ergeben, daß durch die Entspannung des bei der Montage im Umfang verkleinerten Innenbehältermantels der verbleibende Restspalt (10) zwischen dem Grundkörper (3) und der Innenauskleidung (1) vernachlässigbar klein ist, und daher einen guten Wärmeübergang sowie gute Festigkeitseigenschaften sicherstellt. Die Größe dieses Restspaltes (10) wird weitgehend durch die Schrumpfung der axialen Schweißnaht (11) bestimmt.
  • Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der Erfindung auf zylindrische Behälter bei Innendurchmessern > 600 mm und Wandstärken der Innenauskleidung bis etwa 10 mm.
  • In manchen Fällen ist es besonders günstig, wenn der Innenbehältermantel nach dem Positionieren und Entspannen zusätzlich an die Innenseite des Behälterkörpers angedrückt wird.
  • Folgendes Beispiel zeigt einen Behälter mit erfindungsgemäßer Innenauskleidung.
    • Beispiel
  • Ein Behältergrundkörper mit Kühlrippen, aus Guß hergestellt, hatte einen Innendurchmesser von 1 m und ein Längen-/Durchmesser-Verhältnis von 5. Die Innenauskleidung bestand aus rostfreiem Stahl von 4 mm Dicke. Zunächst wurde der Innenauskleidungsmantel auf 1 010 mm Durchmesser gewalzt und die Montagehilfen befestigt. Nachdem Boden und Flansch in den Behältergrundkörper eingelegt waren, wurde der Innenauskleidungsmantel mittels hydraulischer Hilfsvorrichtung auf ca. 990 mm Durchmesser zusammengezogen und in die vorgesehene Position gebracht, justiert und entspannt. Nachdem der Mantel sich an das Innere des Behältergrundkörpers gelegt hatte, wurde der Schlitz mit einem Blech, ebenfalls rostfreier Stahl und mit entsprechender Wanddicke, verschweißt und anschließend die Montagehilfe abgetrennt. Es erfolgte danach die Kontrolle der Schweißnähte sowie die Endkontrolle.
  • Die Kontrolle ergab eine Toleranz des Innendurchmessers vom Innenauskleidemantel von ± 0,5 mm auf 5 m Länge. Der verbleibende Restspalt beträgt auch im ungünstigsten Fall nur < 0,5 mm. Eine plastische Verformung des Innenauskleidemantels wurde nicht festgestellt, d. h., die Verformung erfolgte im elastischen Bereich. Somit ist keine Rißprüfung erforderlich.

Claims (8)

1. Zylindrische Behälter zum Transport und/ oder zur Lagerung von radioaktivem Material, insbesondere von bestrahten Brennelementen aus Kernreaktoren, ausgestattet mit einer Innenauskleidung, bestehend aus einem Flansch (5), einem Boden (6) und einem Mantel (1), der auf der Innenseite des Behältergrundkörpers (3) eng anliegt und der mit dem Boden (6) und dem Flansch (5) verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (1) mit einem abgedichteten axialen Schlitz (8) und im Inneren längs des Schlitzes (8) mit Stegen (2) versehen ist.
2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (8) mit einem passenden Blechstreifen (7) abgedichtet ist.
3. Behälter nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen (7) in den Schlitz (8) eingeschweißt ist.
4. Verfahren zur Herstellung eines Behälters nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Boden und ein Flansch in einem Behältergrundkörper eingelegt werden, dann ein auf Endmaß gewalzter metallischer Mantel, der mit einem axialen Schlitz versehen ist, durch Zusammendrücken des Mantels zwischen dem Boden und dem Flansch positioniert, anschließend wieder entspannt, der nunmehr an der Innenseite des Behälterkörpers anliegende Mantel mit dem Boden und dem Flansch verschweißt und abschließend der Schlitz verschlossen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz durch einen geeigneten Blechstreifen abgedeckt und dieser mit dem Mantel verschweißt wird.
6. Verfahren nach Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammendrücken des Mantels mittels in ihm angebrachter Stege vorgenommen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus geeignetem Blech bis zu 10 mm Dicke entsprechend dem Innenmaß des Behältergrundkörpers gewalzt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel nach dem Positionieren und Entspannen zusätzlich an die Innenseite des Behälterkörpers angedrückt wird.
EP81104911A 1980-07-02 1981-06-25 Transport- und/oder Lagerbehälter mit einer Innenauskleidung und Verfahren zu seiner Herstellung Expired EP0043106B1 (de)

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