Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe, insbesondere für bestrahlte Brennelemente aus Kernreaktoren, bestehend aus einem Behälterkörper mit Gammastrahlen-Abschirmfunktion, einer Neutronenabschirmung und axial oder radial verlaufenden Kühlrippen an der Oberfläche des Behälterkörpers zur Wärmeabfuhr an die Umgebung.
Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe müssen entsprechend den Verkehrsvorschriften auch schweren Unfällen standhalten, wobei die Unfälle bei der Prüfung des Baumusters u.a. simuliert werden durch den Absturz aus 9 m Höhe auf eine unnachgiebige Oberfläche. Nach einer solchen Belastung muss der Behälter dicht bleiben, und es darf keine nennenswerte Schwächung erfolgen.
Beim Absturz auf die mit Kühlrippen versehene Oberfläche muss in Kauf genommen werden, dass Kühlrippen im Bereich des Aufprallpunktes beschädigt werden. Bei bisher bekannten Behältern mit angeschweissten oder angegossenen Kühlrippen besteht dabei nachteilig die Gefahr, dass durch das Abbrechen von Kühlrippen eine Rissfortpflanzung in den die dichte Umschliessung des radioaktiven Stoffes darstellende Behälterkörper erfolgt.
Aus der DE-B-2040348 ist ein gattungsgemässer Behälter für die Lagerung und den Transport von radioaktiven Stoffen bekannt, der radial oder axial verlaufende Kühlrippen auf der Oberfläche des Behälterkörpers besitzt. Beim Absturz eines solchen Behälters besteht jedoch die Gefahr, dass die Kühlrippen auf der Behälteroberfläche abbrechen und eine Rissfortpflanzung in den Behälterkörper erfolgt.
In der DE-A-2221 610 wird ein Behälter für radioaktive Stoffe beschrieben, der aus einem Innenbehälter mit Gammastrahlen-Abschirmfunktion und einem Aussenbehälter besteht, der axiale und radiale Rippen zur Steigerung der mechanischen Festigkeit besitzt. Diese Rippen tragen nicht zur Wärmeabstrahlung bei und können daherauch nicht verhindern, dass bei Unfallsituationen Kühlrippen des Innenbehälters abbrechen und Beschädigungen des Behälterkörpers auftreten.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe, insbesondere für bestrahlte Brennelemente aus Kernreaktoren, zu schaffen, bestehend aus einem Behälterkörper mit Gammastrahlen-Abschirmfunktion, einer Neutronenabschirmung und axial oder radial verlaufenden Kühlrippen an der Oberfläche des Behälterkörpers, der bei Beschädigung bzw. Abbrechen von Kühlrippen eine Rissfortpflanzung in den Behälterkörper hinein vermeidet.
Die Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass auf der Oberfläche des Behälterkörpers quer zur Erstreckungsrichtung der Kühlrippen Stege angeordnet sind, deren Höhe maximal 2/3 der Höhe der Kühlrippen beträgt und dass die Stege in einem Abstand zueinander angeordnet sind, der maximal das 10-fache der Steghöhe beträgt.
Vorteilhaft ist es, wenn die Kühlrippen im Bereich der querlaufenden Stege Kerben aufweisen, wobei die maximale Tiefe der Kerben die obere Begrenzung der Stege bildet. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn Kühlrippen und Stege gemeinsam an den Behälterkörper angegossen sind und der von Kühlrippen und Stegen gebildete Raum mit Neutronenabschirmungsmaterial gefüllt ist.
Anhand der Abbildungen 1 bis IV wird nachstehend der erfindungsgemässe Behälter schematisch und in beispielhafter Ausführung näher erläutert.
Ein Transport- und Lagerbehälter, bestehend aus einem Behälterkörper (1) und anderen an sich bekannten Teilen und Ausstattungen, besitzt an seiner Oberfläche Kühlrippen (2). Quer zur Erstreckungsrichtung der Kühlrippen (2) sind Stege (3) angebracht, die bei axialer Erstreckungsrichtung der Kühlrippen rundumlaufen, bei rundumlaufenden Kühlrippen jedoch axial verlaufen. Als besonders günstig hat sich das gemeinsame Angiessen der Kühlrippen (2) und Stege (3) an den Behälterkörper (1 ) erwiesen.
Die Querstege (3) haben zur Folge, dass der unvermeidbare Bruch der Kühlrippen (2) beim Aufprall nicht am Rippenfuss (6) erfolgt, wo die Gefahr der Rissausdehnung in den Behälterkörper (1) gegeben ist, sondern in einem bestimmten Abstand vom Rippenfuss. Der sichere Abstand des Risses vom Behälterkörper (1) wird gewährleistet durch die Wahl entsprechender Steghöhen und entsprechendem Stegabstand. Wie theoretische Berechnungen sowie Experimente gezeigt haben, sind die Stege (3) so zu dimensionieren, dass die Steghöhe maximal 2/3 der Höhe der Kühlrippen (2) und der Stegabstand maximal das 10-fache der Steghöhe beträgt.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung besteht darin, in den Kühlrippen (2) im Bereich der Stege (3) Kerben (4) vorzusehen, die die gezielte Rissausbildung ohne Eindringen in den Behälterkörper (1) noch zuverlässiger gewährleisten, indem die Rissbildung auf den durch die Stege (3) zueinander vorgegebenen Abstand limitiert wird. Die maximale Tiefe der Kerben (4) ist an der oberen Begrenzung (5) der Stege (3) erreicht. Geringere Tiefen der Kerben (4) sind in Abhängigkeit von Auslegung und Material ebenfalls sehr wirksam. Die Kerben können angeformt oder fallweise auch nachträglich eingearbeitet werden.
Ein Gussbehälter für bestrahlte Brennelemente aus Druckwasserreaktoren mit angegossenen umlaufenden Stegen, Stegabstand voneinander ca. 440 mm, Steghöhe ca. 70 mm, besitzt Kühlrippen, die in axialer Richtung an der Behälterkörperoberfläche angeordnet sind. Die Kühlrippen wiesen eine Höhe von ca. 240 mm auf. Im Bereich der querlaufenden Stege befinden sich in den Kühlrippen Kerben mit einer Kerbentiefe von ca. 95 mm. Mit diesen Auslegungsdaten werden Risse im Behälterkörper durch Kühlrippenbeschädigungen sicher vermieden.
Es ist auch günstig, wenn der von den Stegen (3) und den unteren Teilen der Kühlrippen (2) gebildete Raum (7) mit Neutronenabschirmungsmaterial gefüllt ist.