DE2748019C2 - Innenbehälter zur Verwendung als Einsatz in einem Transportbehälter für bestrahlte Kernreaktorbrennelemente - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Innenbehälter zur Verwendung als Einsatz in einem Transportbehälter für bestrahlte Kernreaktorbrennelemente gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• Ein bekannter Transportbehälter für bestrahlte Kernreaktorbrennelemente (DE-OS 21 05 581) ist als Außen- und Innenbehälter aufgebaut, wobei der Innenbehälter mit Zellen zum Einbringen der Brennelemente versehen ist. Weiterhin ist im Boden ein "Sumpf" vorgesehen, der sich aber nicht im Innen- sondern im Außenbehälter befindet und der nicht nach oben durch den Deckel abgesaugt, sondern nur nach unten über ein Ablaßventil entleert werden kann.
• Das Entladen eines derartigen Behälters geschieht gewöhnlich in der Weise, daß er in einem Wasserbassin versenkt wird, wobei das Öffnen des Behälters und die Entnahme der Elemente im untergetauchten Zustand erfolgt. Der Hauptzweck des Wassers im Bassin liegt darin, eine durchsichtige Abschirmung für das Bedienungspersonal zu schaffen.
• An den Kernreaktorbrennelementen haftet jedoch noch Schlamm an, der in wassergekühlten Reaktoren anfällt. Dieser würde das Wasser im Bassin sofort verunreinigen, so daß der Entladevorgang nicht mehr beobachtet werden könnte. Zu diesem Zweck wird das Medium, und zwar gewöhnlich Wasser oder eine andere Flüssigkeit, in welchem die Elemente transportiert wurden, durch das Ablaßventil getrennt vom Wasser im Bassin entfernt, wobei dann eine gewisse Menge des Schlamms bzw. ähnliche Feststoffe mit abgeführt werden können.
• Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Innenbehälter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten und dem Fachmann bekannten Art, dahingehend weiterzubilden, daß auf eine besonders einfache und mühelose Weise die verschmutzte Flüssigkeit aus dem Inneren des Innenbehälters entfernt werden kann.
• Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
• Der Boden des Innenbehälters ist tellerförmig nach unten gesenkt, so daß sich der Abzugssumpf mit den darin enthaltenen schweren Feststoffpartikeln nicht im Bereich irgendeines Winkels, sondern in der Mitte des Bodens ansammelt, von wo aus nach oben durch den Deckel eine Leitung geführt ist, mittels welcher die im Abzugssumpf angesammelte Flüssigkeit durch den Deckel hindurch abziehbar ist. Da der Deckel stets von oben ohne weiteres zugänglich ist, kann der Anschluß einer Absaugleitung ohne weiteres erfolgen.
• Hierbei braucht die Leitung nicht am Deckel selbst befestigt zu sein, sondern kann an einem oberen, einwärts weisenden Umfangsflansch des Innenbehälters angebracht sein, wobei der auf die Außenseite des Umfangsflansches aufgesetzte Deckel Aussparungen zum Durchlaß der Leitung bzw. Leitungen aufweist.
• Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß jedes Brennstoffelement nach Abzug der Flüssigkeit durch Einleiten einer Reinigungsflüssigkeit durch den Deckel hindurch abgespült werden kann, um anhaftende Feststoffe zu entfernen, welche sich dann wiederum im Abzugssumpf sammeln und zusammen mit der Spülflüssigkeit über die Absaugleitungen aus dem Innenbehälter entfernt werden können.
• Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können zum Erleichtern des Sammelns und Abziehens der Feststoffe zusätzliche Einrichtungen für die Zufuhr der Spülflüssigkeit vorgesehen sein, die von dem mit dem Deckel verschlossenen Ende des Innenbehälters aus sich erstreckende Rohre aufweisen, die so angeordnet sind, daß sie Reinigungsflüssigkeit über die tellerförmige Oberfläche des Bodens leiten. Die Rohre sind vorzugsweise abgewinkelt, so daß sie die Flüssigkeit spiralförmig über die tellerförmig eingesenkte Oberfläche des Bodens leiten. Hierdurch erhalten die Ströme eine Wirbelkomponente, welche die Spülung der Oberfläche des Bodens begünstigt.
• Nach dem Durchspülen des Innenbehälters kann dessen Deckel zum Herausnehmen der Brennstoffelemente unter Wasser abgenommen werden, wobei wegen des vorherigen Entfernens der anhaftenden Feststoffe eine nur geringe Gefahr der Verschmutzung des Wassers im Bassin gegeben ist.
• Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt
• Fig. 1 eine unterbrochene Längsschnittansicht eines Innenbehälters zur Verwendung als Einsatz in einem Transportbehälter für bestrahlte Kernbrennstoffe und
• Fig. 2 eine Draufsicht auf den Innenbehälter, und zwar in der oberen Hälfte mit und in der unteren Hälfte ohne Deckel.
• Der in Fig. 1 dargestellte Innenbehälter hat einen im wesentlichen zylindrischen Mantel 11 mit einem tellerförmig eingesenkten Boden 12 und einem einwärts hervorstehenden Flansch 13 am oberen Ende. Der Innenrand des Flansches 13 ist der Form einer oben und unten offenen, wabenförmigen Anordnung 14 von Trennwänden angepaßt, welche im dargestellten Beispiel vierzehn Zellen mit quadratischem Querschnitt enthält. Die Zellen 15 dienen der Aufnahme jeweils eines Kernbrennstoffelements von entsprechender Form. Zwischen den aus Blech geformten Trennwänden vorhandene Zwischenräume 16 dienen der Aufnahme eines neutronenabsorbierenden Materials, beispielsweise aus Bor und Aluminium, um während des Transports einen unterkritischen Zustand zu gewährleisten. Die Trennwände sind außerdem in gewissen Abständen von Öffnungen 17 durchsetzt, durch welche das während des Transports als Wärmetauschermedium verwendete Wasser frei um die Brennstoffelemente herum strömen kann.
• Ein das obere Ende des Innenbehälters verschließender Deckel 18 weist eine im wesentlichen ebene Deckplatte 19, radiale Versteifungsrippen 20 und ein in der Mitte angeordnetes Tragstück 21 auf. Der Deckel 18 ist mittels in einem Kranz angeordneter Schrauben 22 am Flansch 13 befestigt, wobei eine zwischen den übereinanderliegenden Flächen angeordnete Dichtung eine hermetische Abdichtung des Innenbehälters gewährleistet.
• Die ebene Deckplatte 19 des Deckels ist von mehreren Spülflüssigkeits-Zuleitungen 23 durchsetzt. Die Leitungen 23 sind jeweils mittig auf eine zugeordnete Zelle 15 für die Aufnahme eines Brennstoffelements ausgerichtet und haben jeweils einen selbstdichtenden Anschluß 24 für die lösbare Verbindung mit einer von außen zugeführten Speiseleitung.
• Gleichartige Anschlüsse sind in unterschiedlichen Abständen nahe dem äußeren Rand des Flansches 13 angeordnet. Der Deckel 18 hat entsprechende Ausschnitte 25, welche den Zugang zu den am Flansch hervorstehenden Anschlüssen ermöglichen. Die mit 26, 27, 28 und 29 bezeichneten Anschlüsse sind über permanent verlegte Leitungen 30 mit einem in der Mitte des Bodens 12 angeordneten Abzugssumpf 42 verbunden. Die Leitungen 30 erstrecken sich entlang dem Zwischenraum zwischen der Anordnung der Trennwände und der zylindrischen Umfangswand und sind abdichtend durch den Boden 12 hindurchgeführt, so daß sie in radialen Richtungen im Sumpf 42 ausmünden.
• Die mit 31 bis 36 bezeichneten Anschlüsse sind fest mit Leitungen 37 verbunden, welche im wesentlichen in gleichen gegenseitigen Abständen etwas oberhalb des Bodens 12 ausmünden und dazu dienen, zusätzlich zu den Anschlüssen 24 eine Spülflüssigkeit einströmen zu lassen.
• Ein weiterer Anschluß 38 am Flansch 13 dient zur Ermittlung der Standhöhe des Wassers im Behälter bzw. zur Bestimmung des für die thermische Ausdehnung des Wassers notwendigen freien Hohlraums. Ein mit dem Anschluß 38 verbundenes (nicht dargestelltes) Rohr erstreckt sich bis zu einer begrenzten Tiefe von beispielsweise 0,6 m in den Behälter hinein. Nach dem Verschließen des Innenbehälters wird über den Anschluß 38 und das Rohr Druckluft eingeblasen, welche den Wasserspiegel im Behälter beaufschlagt und überschüssiges Wasser über den Anschluß 38 austreibt, bis Luft auszutreten beginnt. Damit ist dann die vorgeschriebene Standhöhe des Wassers erreicht und der Anschluß 38 kann von der Zuleitung gelöst werden.
• Da ein solcher Behälter gewöhnlich ziemlich lang, beispielsweise 5 m lang ist, sind im Zwischenraum zwischen der Anordnung der Trennwände und der zylindrischen Wand (nicht dargestellte) Rohrstützen sowie Versteifungs- und Haltebleche 39, 40 angeordnet.
• Eine Darstellung eines Transportbehälters, welcher für die Aufnahme des Innenbehälters geeignet ist, findet sich in "Nuclear Engineering International", Juni 1969, S. 504. Es handelt sich dabei um einen allgemein bekannten und vielfach verwendeten Transportbehälter.
• Eine Kerbe 41 im Deckel 18 und eine dieser entsprechende, sich über die Länge des Innenbehälters erstreckende Nut wirken zusammen mit einer im Transportbehälter hervorstehenden Nase, um den Innenbehälter in der richtigen Ausrichtung im Transportbehälter zu halten.
• Bei Ankunft des Transportbehälters mit einer Ladung bestrahlter Brennelemente an einer Entladestation wird er in einem Wasserbassin versenkt, worauf sein Endverschluß abgenommen und dann zunächst die Wasserfüllung des Innenbehälters, in welcher die Brennstoffelemente transportiert wurden, entfernt wird. Zu diesem Zweck wird einer der Rohranschlüsse 24 oder 31 bis 36 mit einer Druckluftleitung verbunden und über diese Druckluft eingeblasen, um das Wasser über den Sumpf 31 und wenigstens eine mit einer weiteren Leitung verbundene Abzugsleitung 30 auszutreiben. Während dann die wenigstens eine Abzugsleitung weiterhin angeschlossen bleibt, beginnt das Spülen des Behälters. Dabei kann über die einzelnen Spülanschlüsse 24 nacheinander, über Gruppen der Spülanschlüsse oder auch über alle Spülanschlüsse gleichzeitig gespült werden. Zu diesem Zweck werden an den jeweiligen Spülanschlüssen Zuleitungen angeschlossen, welche nach dem Spülen wieder abgenommen werden.
• Vorzugsweise nach dem Spülen über die Anschlüsse 24 im Deckel wird anschließend über die Spülanschlüsse 31 bis 36 am Flansch 13 gespült. Die über diese zugeführte Spülflüssigkeit bestreicht die äußeren Bereiche des Bodens und spült auf diesem abgesetzte, vorher von den Brennstoffelementen gelöste Feststoffe ab. Die Spülrohre 37 sind vorzugsweise so abgewinkelt, daß sie die Spülflüssigkeit spiralförmig über den Boden leiten, so daß eine Wirbelströmung entsteht, welche das Spülen des Bodens begünstigt. An den Enden der Rohre können Mundstücke zum Formen und/oder Ausrichten der Flüssigkeitsstrahlen angeordnet sein.
• Um einen beschleunigten Umlauf des ein sehr aufwendiges Ausrüstungsteil darstellenden Transportbehälters zu ermöglichen, kann der Innenbehälter möglichst bald nach dem Versenken im Bassin vom Transportbehälter getrennt werden. Dazu ist ein Ständer notwendig, um den Innenbehälter in der richtigen aufrechten Stellung zu halten. Ist dann der Innenbehälter aus dem Transportbehälter herausgehoben und im untergetauchten Zustand in den Ständer eingesetzt, dann steht der Transportbehälter für weitere Aufgaben zur Verfügung.

Claims (5)

1. Innenbehälter zur Verwendung als Einsatz in einem Transportkessel für bestrahlte Kernreaktorbrennelemente, mit

- einem im wesentlichen zylindrischen Mantel,

- einem damit einstückigen Boden am Ende desselben,

- einem abnehmbaren Deckel am anderen Ende,

- einer Anordnung zum Unterteilen des Innenraums des Mantels in einzelne Zellen für die Aufnahme jeweils eines länglichen Kernreaktorbrennelements mit in Richtung des Mantels parallel verlaufender Längsachse,

- verschließbaren Leitungen zum Einleiten von Spülflüssigkeit in den Behälter,

dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Bodens (12) tellerförmig eingesenkt ist und damit einen Abzugssumpf (42) bildet und daß Leitungen (30) zum Abziehen von Flüssigkeit aus dem Abzugssumpf (42) nach oben durch den Deckel (18) geführt sind.

2. Innenbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Spülleitungen (23) von oben durch den Deckel (18) geführt sind und mit Düsen zur Abgabe der Spülflüssigkeit in Richtung der Längsachsen der Zellen (15) versehen sind.

3. Innenbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Spülrohre (37) durch den Deckel (19) geführt sind, deren untere offene Enden zur Abgabe der Spülflüssigkeit etwas oberhalb der tellerförmig eingesenkten Oberfläche des Bodens (12) angeordnet sind.

4. Innenbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren offenen Enden der Spülrohre ( 37) winkelig geformt sind, um die abgegebene Spülflüssigkeit spiralförmig über die tellerförmig eingesenkte Oberfläche des Bodens (12) fließen zu lassen und so eine Wirbelströmung zum Spülen der tellerförmigen Fläche des Bodens (12) hervorzurufen.