Transport- und Lagerbehälter für wärmeentwickelnde radioaktive Stoffe, insbesondere abgebrannte Kernreaktorbrennelemente oder HAW-Glaskokillen

Abstract

 Ein Transport- und Lagerbehälter für wärmeentwickelnde radioaktive Stoffe, insbesondere abgebrannte Kernreaktorbrennelemente oder HAW (high active waste)-Glaskokillen besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem Neutronenmoderatormaterial aufweisenden metallischen Behälterkörper mit zugeordneten Verschlusselementen und einem im Behälterkörper angeordneten Tragkorb. Dieser Tragkorb weist Aufnahmeschächte für die radioaktiven Stoffe und zwischen den Aufnahmeschächten Leerschächte auf. Die erforderliche Neutronenabschirmung kann auf besonders einfache Weise erreicht werden, indem zumindest die peripheren Leerschächte mit graphithaltigem Neutronenmoderatormaterial insbesondere aus säulenförmigem gepresstem Graphit verfüllt sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Transport- und Lagerbehälter für wärmeentwickelnde radioaktive Stoffe, insbesondere abgebrannte Kernreaktorbrennelemente oder HAW (high active waste)-Glaskokillen, bestehend aus einem Neutronenmoderatormaterial aufweisenden metallischen Behälterkörper mit zugeordneten Verschlusselementen und einem im Behälterkörper angeordneten Tragkorb, welcher Aufnahmeschächte für die radioaktiven Stoffe und zwischen den Aufnahmeschächten Leerschächte aufweist.

[0002] Bei aus der Praxis allgemein bekannten Transport- und Lagerbehältern der genannten Art bleiben die Leerschächte regelmäßig ungenutzt, da sie zu klein sind. Für die Abschirmung der Neutronenstrahlung wird eine Thermalisierung der schnellen Neutronen durch wasserstoffhaltige Materialien im Behälterkörper oder durch außen liegende Neutronenmoderatoren oder - als zweite Möglichkeit - durch wasserstoffhaltige, borierte Materialien, z. B. in Form von Kunststoffen, mit zusätzlicher Sekundärgammaabstrahlung, die außen an der Behälterwand angeordnet sind, bewerkstelligt. Die sekundäre Gammastrahlung führt zur Erhöhung der Gesamtgammadosisleistung an der Behälteraußenseite insbesondere an Schwachpunkten. Schwachstellen der Neutronenabschirmung werden regelmäßig mittels zusätzlicher Abschirmmaterialien außerhalb des Behälters, z. B. an seinem Transportgestell, aufgefangen. Alles das ist sehr aufwendig und verbesserungswürdig.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transportund Lagerbehälter der eingangs genannten Art so auszubilden, dass die erforderliche Senkung des Gesamtpegels der Neutronendosisleistung auf einfachere Art und Weise als bisher erreicht wird.

[0004] Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass zumindest die peripheren Leerschächte mit graphithaltigem Neutronenmoderatormaterial verfüllt sind.

[0005] Die Erfindung geht hierbei von der Erkenntnis aus, dass Graphit nicht nur ein hervorragendes Neutronenmoderatormaterial ist, sondern die hohe Wärmeleitfähigkeit und der Strahlungskoeffizient des Graphites sich auch äußerst günstig auf die Wärmeabfuhr auswirken. Folglich ist durch die beschriebenen Maßnahmen auch eine deutliche Senkung der Temperatur der radioaktiven Stoffe gegeben.

[0006] Für die weitere Ausgestaltung bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten. So sind nach einer bevorzugten Ausführungsform die peripheren Leerschächte zwickelförmig gestaltet. Das Neutronenmoderatormaterial besteht vorzugsweise aus gepresstem Graphit. Es ist vorteilhafterweise säulenförmig ausgebildet. Das in den Leerräumen befindliche Neutronenmoderatormaterial ist zweckmäßigerweise zumindest teilweise mit Metallhüllen versehen. Diese können zur Verbesserung der Wärmeleitung mit dem Behälterkörper verschraubt sein oder über an der Behälterkörperwand verschraubte Führungsleisten mit dem Behälterkörper verspannt sein. Aus dem gleichen Grunde empfiehlt es sich auch, die Metallhüllen aus Kupfer oder Stahl zu fertigen. Im Übrigen empfiehlt es sich außerdem, kopf- und/oder fußseitige Behälterhohlräume mit Graphit zu belegen.

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

[0008] Der in den Figuren dargestellte Transport- und Lagerbehälter ist für wärmeentwickelnde radioaktive Stoffe, insbesondere abgebrannte Kernreaktorbrennelemente oder HAW (high active waste)-Glaskokillen bestimmt und besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem Neutronenmoderatormaterial 1 aufweisenden metallischen Behälterkörper 2 mit zugeordneten Verschlusselementen, die im Einzelnen nicht dargestellt sind. Im Behälterkörper 2 ist ein Tragkorb 3 angeordnet, der Aufnahmeschächte 4 für die radioaktiven Stoffe und zwischen den Aufnahmeschächten Leerschächte 5 aufweist.

[0009] Wie aus der Figur ersichtlich ist, sind die peripheren Leerschächte 5 mit graphithaltigem Neutronenmoderatormaterial 1 verfüllt. Die peripheren Leerschächte 5 und entsprechend auch das darin befindliche Neutronenmoderatormaterial 1 sind zwickelförmig gestaltet. Im Ausführungsbeispiel besteht dieses Neutronenmoderatormaterial 1 aus gepressten Graphitsäulen. Diese Graphitsäulen sind über einen Teil ihres Umfanges mit Metallhüllen 6 aus Kupfer oder Stahl versehen, die mit dem Behälterkörper 1 verschraubt sind. Sie könnten aber auch über an der Behälterkörperwand verschraubte Führungsleisten mit dem Behälterkopf verspannt sein.

[0010] Im Einzelnen nicht dargestellt ist, dass kopf- und/oder fußseitige Behälterhohlräume ebenfalls mit Graphit belegt sind.

Ansprüche

1. Transport- und Lagerbehälter für wärmeentwickelnde radioaktive Stoffe, insbesondere abgebrannte Kernreaktorbrennelemente oder HAW (high active waste)-Glaskokillen, besteherd aus einem Neutronenmoderatormaterial (1) aufweisenden metallischen Behälterkörper (2) mit zugeordneten Verschlusselementen und einem im Behälterkörper (2) angeordneten Tragkorb (3), welcher Aufnahmeschächte (4) für die radioaktiven Stoffe und zwischen den Aufnahmeschächten (4) Leerschächte (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die peripheren Leerschächte (5) mit graphithaltigem Neutronenmoderatormaterial (1) verfüllt sind.

2. Transport- und Lagerbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die peripheren Leerschächte (5) zwickelförmig gestaltet sind.

3. Transport- und Lagerbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Neutronenmoderatormaterial (1) aus gepresstem Graphit besteht.

4. Transport- und Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Leerschächten (5) befindliche Neutronenmoderatormaterial (1) säulenförmig ausgebildet ist.

5. Transport- und Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Leerschächten (5) befindliche Neutronenmoderatormaterial (1) zumindest teilweise mit Metallhüllen (6) versehen ist.

6. Transport- und Lagerbehälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhüllen (6) mit dem Behälterkörper (2) verschraubt sind.

7. Transport- und Lagerbehälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhüllen (6) über an der Behälterkörperwand verschraubte Führungsleisten mit dem Behälterkörper (2) verspannt sind.

8. Transport- und Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhüllen (6) aus Kupfer oder Stahl bestehen.

9. Transport- und Lagerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass kopf- und/oder fußseitige Behälterhohlräume mit Graphit belegt sind.

Zeichnung