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

Abstract

 Für Behälter zum Transport und/oder zur Lagerung von abgebrannten Brennelementen benötigt man Innenauskleidungen, die einen guten Wärmekontakt zum Außenbehälter gewährleisten und wenig arbeitsaufwendig sind. Dies erreicht man, wenn in den Außenbehälter ein Boden und ein Flansch eingelegt werden, dann ein mit einem axialen Schlitz versehener und dadurch durchmesserflexibler Mantel dazwischen positioniert und verschweißt wird. Der Schlitz wird dann abschließend ebenfalls abgedeckt und verschweißt.

Beschreibung

[0001] Gegenstand der Erfindung ist eine Innenauskleidung für einen zylindrischen Behälter zum Transport und/oder zur Lagerung von radioaktivem Material, insbesondere von bestrahlten Brennelementen aus Kernreaktoren, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Innenauskleidung.

[0002] 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 ein- . schließen und die erzeugte Nachwärme sicher nach außen ableiten. Dieses ist in strengen Tests so nachzuweisen, daß auch bei extremen Unfallsituationen die Sicherheit gewährleistet ist.

[0003] 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.

[0004] Derartige Behälter verfügen über Innenauskleidungen, die eingegossen (DE-GM 78 19 282) oder als Spritzschicht bzw. als Galvanoschicht (DE-GM 77 28 331) aufgebracht werden.

[0005] 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.

[0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Innenauskleidung für einen zylindrischen Behälter zum Transport und/oder zur Lagerung von radioaktivem Material, insbesondere von bestrahlten Brennelementen aus Kernreaktoren, zu schaffen, die einen guten Kontakt zwischen Innenauskleidung und dem Behälter bei Minimierung der Bearbeitungsschritte gewährleistet, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Innenauskleidungen zu finden.

[0007] Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Innenauskleidung aus einem Boden, einem Flansch und einem mit einem axialen Schlitz versehenen Mantel besteht, der auf der Innenseite des Behältergrundkörpers eng anliegt, wobei der Mantel mit dem Boden und dem Flansch verschweißt und der Schlitz abgedichtet ist.

[0008] Solche Innenauskleidungen werden vorteilhafterweise dadurch hergestellt, 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 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.

[0009] Vorzugsweise wird der Schlitz mit einem passenden Blechstreifen abgedichtet, insbesondere verschweißt.

[0010] Die Abbildungen I bis III erläutern schematisch in beispielhafter Ausführungsform die erfindungsgemäße Innenauskleidung. Zunächst werden Boden (6) und Flansch (5), an dem ein Ver- . schluß 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.

[0011] Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der Erfindung auf zylindrische Behälter bei Innendurchmessern ≥ 600 mm und Wandstärken der Innenauskleidung bis etwa 10 mm.

[0012] In manchen Fällen ist es besonders günstig, wenn der Innenbehältermantel nach dem Positionieren und Entspannen zusätzlich an die Innenseite des Behälterkörpers angedrückt wird.

[0013] Folgendes Beispiel zeigt einen Behälter mit erfindungsgemäßer Innenauskleidung.

Beispiel

[0014] 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 1010 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.

[0015] 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.

Ansprüche

1. Innenauskleidung für zylindrische Behälter zum Transport und/oder zur Lagerung von radioaktivem Material, insbesondere von bestrahlen Brennelementen aus Kernreaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Flansch (5), einem Boden (6) und einem mit einem axialen Schlitz (8) versehenen Mantel (1) besteht, der auf der Innenseite des Behältergrundkörpers (3) eng anliegt, wobei der Mantel (1) mit dem Boden (6) und dem Flansch (5) verschweißt und der Schlitz (8) abgedichtet ist.

2. Innenauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (8) mit einem passenden Blechstreifen (7) abgedichtet ist.

3. Innenauskleidung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen (7) in den Schlitz (8) eingeschweißt ist.

4. Innenauskleidung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (1) im Innern mit Stegen (2) versehen ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer Innenauskleidung nach Anspruch 1 bis 4, 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 Schlitzes 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.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz durch einen geeigneten Blechstreifen abgedeckt und dieser mit dem Mantel verschweißt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammendrücken des Mantels mittels in ihm angebrachter Stege vorgenommen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus geeignetem Blech bis zu 10 mm Dicke entsprechend dem Innenmaß des Behältergrundkörpers gewalzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel nach dem Positionieren und Entspannen zusätzlich an die Innenseite des Behälterkörpers angedrückt wird.

Zeichnung