Metallischer Transport- und Lagerbehälter für Wärme entwickelnde radioaktive Stoffe, insbesondere abgebrannte Kernreaktorbrennelemente

Abstract

 Ein metallischer Transport- und Lagerbehälter (1) für Wärme entwickelnde radioaktive Stoffe, insbesondere abgebrannte Kernreaktorbrennelemente enthält einen metallischen Tragkorb (2) mit Aufnahmen (3) für die radioaktiven Stoffe und zwischen der Behälterwandung (5) sowie dem Tragkorb (2) eingesetzte, zumindest außenseitig oxidierte Randprofile (6) aus einem hoch wärmeleitenden Metall. Bei einem solchen Behälter (1) kommt man zu einer verbesserten Wärmeabfuhr, indem die Randprofile (6) eine künstlich erzeugte, mindestens 10 Mikron starke Oxidationsbeschichtung (7) aufweisen. Vorzugsweise bestehen die Randprofile (6) aus Aluminium, das mit einer oberflächlich mit C 35 eingefärbten Eloxalbeschichtung versehen ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen metallischen Transport- und Lagerbehälter für Wärme entwickelnde radioaktive Stoffe, insbesondere abgebrannte Kernreaktorbrennelemente, enthaltend einen metallischen Tragkorb mit Aufnahmen für die radioaktiven Stoffe und zwischen der Behälterwandung sowie dem Tragkorb eingesetzte, zumindest außenseitig oxidierte Radprofile aus einem hoch wärmeleitenden Metall.

[0002] Bei aus der Praxis bekannten, druckschriftlich nicht näher belegten Transport- und Lagerbehältern der genannten Art dienen die Randprofile der Verbesserung der durch konstruktiv- und fertigungsbedingte Spalte gestörten Wärmeabfuhr vom Tragkorb zur Behälterwandung. Die Randprofile bestehen üblicherweise aus an der Oberfläche zunächst blanken, im Verlaufe der Zeit aber natürlich oxidierten hochwärmeleitenden Metallen. Trotz der genannten Maßnahmen ist die Ableitung der Wärme von den radioaktiven Stoffen verbesserungsfähig.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde anzugeben, wie man bei einem Behälter der eingangs genannten Art die Wärmeabfuhr zur Behälterwandung verbessert.

[0004] Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass die Randprofile eine künstlich erzeugte, mindestens 10 Mikron starke Oxidationsbeschichtung aufweisen.

[0005] Die Erfindung nutzt hierbei die überraschende Erkenntnis, dass eine künstlich erzeugte, mindestens 10 Mikron starke Oxidationsbeschichtung im Vergleich zu einer natürlichen Oxidationsbeschichtung, die regelmäßig eine Stärke in der Größenordnung von 0,1 Mikron aufweist, eine ganz beachtliche Verbesserung der Wärmeübertragung durch Strahlung bewirkt. So kann sich in den für die Behälter üblichen Temperaturbereichen eine Erhöhung des Strahlungskoeffizienten von etwa 0,05 auf 0,93 ergeben, so dass an der Außenseite des Behälters um eine bis zu 30° C niedrigere Temperatur erreicht wird.

[0006] Für die weitere Ausgestaltung bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten. So bestehen die Randprofile, die aus Vollprofilen oder auch ggf. an den Enden geschlossenen Hohlprofilen bestehen können, vorzugsweise aus Aluminium, Aluminiumlegierungen, Kupfer und/oder Kupferlegierungen. Die Oxidationsbeschichtung ist vorteilhafterweise als anodische Oxidationsbeschichtung ausgeführt. Im Falle von Aluminium empfiehlt sich als Oxidationsbeschichtung eine Eloxalbeschichtung insbesondere einer Stärke von 15 bis 25 Mikron; möglich ist aber auch eine Harteloxalbeschichtung mit einer Stärke von mindestens 30 Mikron. In allen Fällen empfiehlt es sich, die Oxidationsbeschichtung mit Farbstoffen oder Nickel matt schwarz einzufärben. Besonders geeignet sind die Farbstoffe EV 6, ein organischer AZO-Farbstoff, oder C 35, eingelöstes Zinn-2-Sulfat. Im Übrigen empfiehlt es sich, die Metalloberflächen im Innern des Behälters und des Tragkorbes mit den Wärmeemissionskoeffizienten Farb- und Dispersionsbeschichtungen zu versehen.

[0007] Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt im Querschnitt einen Teil eines metallischen Transport- und Lagerbehälters.

[0008] Der in der Figur dargestellte metallische Transport- und Lagerbehälter 1 ist für Wärme entwickelnde radioaktive Stoffe, insbesondere abgebrannte Kernreaktorbrennelemente bestimmt und als Gusskörper ausgeführt. Er enthält einen metallischen Tragkorb 2 mit Aufnahmen 3 für die Kernreaktorbrcnnelemente. Zwischen der mit Moderatorkanälen 4 versehenen Behälterwandung 5 sowie dem Tragkorb 2 sind Randprofile 6 aus einem hoch wärmeleitenden Metall eingesetzt, die zumindest außenseitig oxidiert sind. Hierzu weisen die Randprofile 6, was im Einzelnen in der Figur nur angedeutet ist, eine künstlich erzeugte, mindestens 10 Mikron starke Oxidationsbeschichtung 7 auf. Im Ausführungsbeispiel bestehen die Randprofile 6 aus Aluminium mit einer etwa 20 Mikron starken Eloxalbeschichtung. Nach dem Sealen wurden die Oberflächenbeschichtungen mit C 35, einem gelösten Zinn-2-Sulfat eingefärbt. Im Übrigen wurden sonstige Metalloberflächen im Innern des Behälters 1 und des Tragkorbes 2 mit den Wärmeemissionskoeffizienten steigernden Farb- und Dispersionsbeschichtungen versehen.

[0009] Bei einem solchen Behälter 1 ergab sich im Vergleich zu einem Behälter mit lediglich natürlich oxidierten Randprofilen 6 eine Steigerung des Strahlungskoeffizienten um 0,9 und an der Außenseite des Behälters 1 eine um 30° C reduzierte Behältertemperatur.

Ansprüche

1. Metallischer Transport- und Lagerbehälter (1) für Wärme entwickelnde radioaktive Stoffe, insbesondere abgebrannte Kernreaktorbrennelemente, enthaltend einen metallischen Tragkorb (2) mit Aufnahmen (3) für die radioaktiven Stoffe und zwischen der Behälterwandung (5) sowie dem Tragkorb (2) eingesetzte, zumindest außenseitig oxidierte Randprofile (6) aus einem hoch wärmeleitenden Metall, dadurch gekennzeichnet, dass die Randprofile (6) eine künstlich erzeugte, mindestens 10 Mikron starke Oxidationsbeschichtung (7) aufweisen.

2. Metallischer Transport- und Lagerbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Randprofile (6) aus Aluminium, Aluminiumlegierungen, Kupfer und/oder Kupferlegierungen bestehen.

3. Metallischer Transport- und Lagerbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationsbeschichtung (7) eine anodische Oxidationsbeschichtung ist.

4. Metallischer Transport- und Lagerbehälter nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationsbeschichtung (7) eine Eloxalbeschichtung ist.

5. Metallischer Transport- und Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationsbeschichtung (7) eine Stärke von 15 bis 25 Mikron aufweist.

6. Metallischer Transport- und Lagerbehälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationsbeschichtung (7) eine Harteloxalbeschichtung mit einer Stärke von mindestens 30 Mikron ist.

7. Metallischer Transport- und Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationsbeschichtung (7) mit Farbstoffen oder Nickel matt schwarz eingefärbt ist.

8. Metallischer Transport- und Lagerbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbstoffe aus EV 6, oder C 75 bestehen.

9. Metallischer Transport- und Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalloberflächen im Inneren des Behälters (1) und des Tragkorbes (2) mit den Wärmeemissionskoeffizienten steigernden Farbund Dispersionsbeschichtungen versehen sind.

Zeichnung