Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe

Abstract

 Metallische Transport- und Lagerbehälter für radio­aktive Stoffe besitzen im Innern im Normalfall eine metallische Korrosionsschutzschicht (4), (5). Einen besonders guten Wärmeübergang und leichte Dekontaminierbarkeit erreicht man, wenn die Korrosionsschutzschicht aus einer schmelzflüssig aufgetragenen Haftschicht (4) aus einer Chromnickellegierung und einer schmelzflüssig aufgetragenen Deckschicht (5) aus dem gleichen Material besteht.

Beschreibung

[0001] Gegenstand der Erfindung ist ein metallischer Trans­port- und/oder Lagerbehälter für bioschädliche Stoffe, insbesondere für radioaktive Stoffe, bestehend aus einem Behältergrundkörper und einem Abschirm- und Schutzdeckelsystem, wobei der Innenraum des Behälter­grundkörpers mit einem metallischen Korrosionsschutz versehen ist.

[0002] Zum Transport und/oder zur Lagerung bioschädlicher Substanzen werden metallische Behälter eingesetzt, die den entsprechenden Sicherheitsvorschriften hinsicht­lich Inventar, Stabilität, Dichtigkeit und möglicher Unfälle genügen müssen. Gegenüber korrosivem Behälter­inventar muß zumindest der Behälterinnenraum eine Schutzschicht aufweisen, die im Falle von Mehrwegbe­hältern auch gut gesäubert werden können muß. Das gilt in besonderem Maße für Transport- und/oder Lagerbe­hälter für radioaktive Stoffe. Derartige Behälter für bestrahlte Kernbrennelemente werden in Kernkraftwerken in boriertem Wasser beladen. Daher müssen diese Behäl­ter auf den Behälteroberflächen, das heißt auch auf der Oberfläche des Innenraumes, einen Korrosionsschutz aufweisen, der gut dekontaminierungsfähig sein muß, da das Wasser des Beladebeckens durch Abrieb von Ober­flächenkontamination, der den bestrahlten Kernbrenn­elementen anhaftet, den Behälter verschmutzen kann. Da die Oberfläche des Behälteräußeren beim Beladen unter Wasser im allgemeinen durch ein sogenanntes Hemd ge­schützt ist, erfolgt die Verschmutzung vorzugsweise im Behälterinneren.

[0003] Dementsprechend wird der Behälterinnenraum häufig mit Edelstahlblech, auch Liner genannt, ausgekleidet. Diese Liner machen jedoch eine zusätzliche Abdichtung gegen den eigentlichen Behältergrundkörper erforder­lich. Ein weiterer Nachteil ist ein schlechter Wärme­übergang wegen des unvermeidlichen Spaltes zwischen dem Liner und dem Behältergrundkörper im Falle von wärmeproduzierendem radioaktivem Inventar. Um diesen Spalt zu minimieren, wurde in der DE-OS 30 24 974 vorgeschlagen, als Innenauskleidung einen geschlitzten Metallmantel zu verwenden, der sich möglichst eng an die Innenoberfläche des Behältergrundkörpers anlegt, wobei anschließend der Schlitz verschweißt wird. Ein optimaler Wärmeübergang ist aber auch mit diesem Her­stellungsverfahren nicht erreichbar.

[0004] Für Gußbehälter wurde weiterhin in dem DE-GM 78 19 282 vorgeschlagen, als Liner eine verlorene metallische Schalung zu verwenden. Wegen der Gußeinwirkung auf eine derartige Schalung muß der Liner aufwendig nach­bearbeitet werden.

[0005] Vernickelte Schichten (DE-GM 77 28 331) haben kosten­mäßige Nachteile und schützen beispielsweise nicht gegen aggressive Lösungen.

[0006] Insgesamt ist es ein besonderes Problem, hochglatte, gut dekontaminierbare Innenoberflächen herzustellen. Kunststoffversiegelungen rauher Oberflächen sind in vielen Fällen ungeeignet, da sie weder strahlenresis­tent, noch thermisch stabil sind und daher zum Aus­gasen führen, verbunden mit einem unzulässigen Druck­aufbau.

[0007] Der Erfindung daher die Aufgabe zu Grunde, einen metallischen Transport- und/oder Lagerbehälter für bioschädliche Stoffe, insbesondere für radioaktive Stoffe, zu schaffen, bestehend aus einem Behälter­grundkörper und einem Abschirm- und Schutzdeckelsys­tem, wobei der Innenraum des Behältergrundkörpers mit einem metallischen Korrosionsschutz versehen ist, der einen einwandfreien Wärmedurchgang sicherstellt, den Behälter vor Korrosion schützt, spannungsfrei und gut dekontaminierbar sowie relativ einfach herstellbar ist.

[0008] Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Korrosionsschutz sich aus einer Korrosionsschutz-­Haftschicht, bestehend aus einer schmelzflüssig aufge­tragenen Chromnickel-Legierung, und einer sich auf der Korrosionsschutz-Haftschicht ebenfalls schmelzflüssig aufgetragenen homogenen verdichteten, glatten Deck­schicht gleichen Materials zusammensetzt, wobei die Korrosionsschutz-Haftschicht und die Deckschicht durchgehend die Innenseite des Behältergrundkörpers, auch im Bereich des Abschirmdeckels und des Schutz­deckels, bedecken.

[0009] Vorzugsweise ist die Deckschicht unter Schutzgas auf­getragen.

[0010] Anhand der schematischen Abbildung soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.

[0011] Auf der Innenseite des Behältergrundkörpers (1) befin­det sich eine Korrosionsschutz-Haftschicht (4). Sie besteht aus einer Chrom-Nickel Legierung, die bei­ spielsweise durch thermisches Spritzen schmelzflüssig aufgetragen ist. Der Auftrag erfolgt aus Haftungs­gründen bevorzugt in Anwesenheit von Sauerstoff. Die Dicke der Korrosionsschutz-Haftschicht (4) kann z.B. 0,1 - 0,4 mm betragen.

[0012] Auf die Korrosions-Haftschicht (4) ist ebenfalls schmelzflüssig in einer oder in mehreren Lagen eine Deckschicht (5) aus dem gleichen Material aufgebracht, beispielsweise wiederum durch thermisches Spritzen. Besonders günstig ist es, wenn das thermische Spritzen hierbei unter Schutzgas erfolgt, um Oxydeinschlüsse zu vermeiden und um eine homogene Deckschicht zu erhal­ten. Die gewünschte Dicke der Deckschicht einschließ­lich eines gewissen Übermaßes wird entsprechend den Erfordernissen der einzelnen Behälterbereiche (Deckel­bereich, Dichtungsbereich, Boden- und Umfangsbereich) eingestellt. Die Korrosionsschutz-Haftschicht (4) und die Deckschicht (5) bedecken durchgehend die Innen­seite des Behältergrundkörpers (1), auch im Bereich des Abschirmdeckels (2) und des Schutzdeckels (3).

[0013] Nach dem Auftragen der Deckschicht (5) wird deren Oberfläche durch mechanisches Verdichten nachbehan­delt. Die gemeinsame Enddicke der Korrosionsschutz­Haftschicht (4) plus Deckschicht (5) wird erreicht durch Reduktion der vorgegebenen Übermaßdicke. Es resultieren im Normalfall Enddicken von 0,5 - 1,2 mm.

[0014] Das Verdichten kann z.B. durch Kugelstrahlen mittels Stahlkugeln oder durch Hämmern mit pneumatisch ange­triebenen, nagelförmigen Werkzeugen erfolgen. Im An­ schluß an das mechanische Verdichten kann fallweise eine Oberflächenendbearbeitung durchgeführt werden. Durch das mechanische Verdichten werden Spannungen abgebaut, bzw. Zugspannungen in Druckspannungen umge­wandelt (Verbesserung der Schichteigenschaften). Vor­her eventuell vorhandene Porosität wird verringert, bzw. beseitigt. Insgesamt erfolgt eine entscheidende Verbesserung der Korrosionsresistenz.

Beispiel:

[0015] Auf die innere Oberfläche eines Graphit-Gußeisenbehäl­ters mit den Innenmaßen Länge = 2980 mm, Durchmesser 720/960/1240 mm und einer Ausgangswanddicke von ca. 360 mm wurde zunächst eine Korrosionsschutz-Haft­schicht aus der Legierung NiCr 80/20 durch thermisches Spritzen automatisch aufgetragen (Dicke 0,3 mm). An­schließend wurde dieselbe Legierung auf die gleiche Weise, jedoch unter Argonatmosphäre, als Deckschicht in 2 bis 7 Lagen, je nach Position der Schicht, auf der Behälterinnenwand, aufgebracht.

[0016] Die Deckschichtdicke betrug, je nach den Erforder­nissen der einzelnen Behälterbereiche, einschließlich der Berücksichtigung eines mittleren Übermaßes von ca. 0,2 mm, zwischen 0,7 und 1,5 mm.

[0017] Durch das nachfolgende Hämmerverdichten wurde das vorgegebene Übermaß der Schichtdicke reduziert, d.h. die vorherige aufgetragene Schicht um 20 - 30 % in der Dicke vermindert.

[0018] Während die Schicht vor dem Hämmerverdichten eine sandpapierähnliche porige Oberfläche aufwies, betrug die Oberflächenrauhigkeit nach dem Verdichtungsvorgang lediglich ca. 5 µ Ra. Die Korrosionsschicht war homo­gen, zeigte kaum Poren oder Einschlüsse und wies keine Bindefehler im Bereich des Übergangs zum Behälter­grundkörper auf. Die Haftfestigkeit betrug ca. 30 N/mm² und die Härte ca. 250 (HV 0,1). Nach 11-tägiger Ausla­gerung in verdünnter Borsäure war kein Korrosionsan­griff feststellbar.

Ansprüche

Metallischer Transport und/oder Lagerbehälter für bio­schädliche Stoffe, insbesondere für radioaktive Stoffe, bestehend aus einem Behältergrundkörper und einem Abschirm- und Schutzdeckelsystem, wobei der Innenraum des Behältergrundkörpers mit einem metalli­schen Korriosionsschutz versehen ist, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Korrosionsschutz sich aus einer Korrossionsschutzhaftschicht (4), bestehend aus einer schmelzflüssig aufgetragenen Chromnickellegierung, und einer sich auf der Korrosionsschutzhaftschicht (4) ebenfalls schmelzflüssig aufgetragenen homogenen ver­dichteten glatten Deckschicht (5) gleichen Materials zusammensetzt, wobei die Korrosionsschutz-Haftschicht (4) und die Deckschicht (5) durchgehend die Innenseite des Behältergrundkörpers (1), auch im Bereich des Ab­schirmdeckels (2) und des Schutzdeckels (3), bedecken.

Zeichnung