METHOD AND DEVICE FOR THE COOLING OF A TRANSPORT CONTAINER

Abstract: 1. A process for cooling a flask for components (6) which emit post-decay heat from nuclear power stations, in particular radiation-exposed fuel elements, for subsequent discharge into a storage tank, by addition of water into the interior of the container and subsequent circulation of coolant, characterised in that the temperature of the superheated steam which is produced when the water is first added is lowered by spraying in water through a connection (5, 9) which is located in the shielding cover (4) of the flask.

Description: Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung Von Transort- behältern Die Erfindung betriSlt ein Verfahren zur Külilung eines Transportbehälters für Nachzerfallswärme abgebende Komponenten aus kerntechnischen Anlagen, insbesondere bestrahlte Brenneleaente, zwecks anschliessender Entladung in einem Lagerbecken, durch Zugabe von Wasser in den Innenraum des Behälters und anschliessender Kühlmittelzirkulation, sowie eine Vorrichtung zur Durchrführung des Verfahrens. Transportbehälter für radioaktive Abfälle bzw. für bestrahlte Brennelemente, insbesondere solche, die für trockenen Transport, d. h. ohne Verwendung eines flüssigen Kühlmittels im Innern des Behälters, ausgelegt sind, weisen im Transportzustand relativ hohe Temperaturen im Inneren (Brennelemente, Einsatzkorb) auf. Es ist deshalb erforderlich, den Behälter und seinen Inhalt vor der Entladung soweit abzukuhlen, dass eine problemlose anschliessende Öffnung und Entladung in einem wassergefüllten Becken moglich ist. Entsprechend dem derzeitigen Stand der Technik (DR-AS 27 47 601, DE-OS 28 14 796, ferner "Symposium packaging and transportation of radioactive materials", Las Vegas, 1978, Proceedings, S. 494) ) wird für die KuBlung von Transportbehältern folgender Verfahrensablauf durchgeführt bzw. vorgeschlagen: Der Behälterinnenraum wird zunächst an die Leitungen eines Wasserkreislaufs angeschlossen. Anschliessend wird kaltes oder auch vorgeheiztes Wasser durch einen unteren Einlass in den Behälter eingeleitet, bis der Behälter mit Wasser gefüllt ist (Phase 1). Danach erfolgt eine ständige Zirkulation von Kühlwasser, bis Behälter und Inhalt auf eine für die Entladung geeignete Temperatur abgekühlt sind (Phase 2). Während Phase 1 verdampft ein Teil des eingespeisten Wassers infolge Kontakt mit dem heissen Inhalt. Der Dampf streicht an den bis zu 550 0C heissen Brennelemer.ten entlang und überhitzt sich. Dabei kann die Uberhitzung des Dampfes je nach Wärme leistung und Temperatur des Behälterinhaltes so hoch werden, dass am Behälterdeckel und an den in ihm oder seitlich in Deckelnähe befindlichen Anschlüssen zur Versorgung und Entsorgung unzulässig hohe Temperaturen und Wärmespannungen entstehen. Diese Belastungen können zu Materialermüdungen sowie auch zum Versagen der Dichtungselemente am Deckel bzw. an den Versorgungs- bzw. Entsorgungsöffnungen führen. Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kuhlung eines Transportbehälters für Nachzerfaliswärme abgebende Komponenten aus kerntechnischen Anlagen, insbesondere bestrahlte Brennelemente, zwecks anschliessender Entladung in einem Lagerbecken, durch Zugabe von Wasser in den Innenraum des Behälters und anschiessender Kühimittelzirkulation zu schaffen, bei dem unzulässige Temperatur- und Wärmespannungen vermieden werden. Die Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Temperatur des während der anfänglichen Wasserzugabe entstehenden überhitzten Wasserdampfes durch Einsprühen von Wasser über einen im Deckel des Transportbehälters befindlichen Anschluss erniedrigt wird. Durch die Wassereinsprühung durch den Deckel des Transportbehälters, der auch als Lagerbehälter verwendbar sein kann, wird der überhitzte Dampf auf eine zulässige Temperatur abgekühlt, bevor er durch eine Versorgungs- bzw. Entsorgungs öffnung im Behälter in einen angeschlossenen Kühlkreislauf strömt. Die Einsprühung erfolgt vorzugsweise durch Eindüsen, wobei im Behälterdeckel Einzeldüsen oder ein Düsenstock angeordnet sein können. Es ist vorteilhaft, das für das Einsprühen erforderliche Wasser direkt aus dem Lagerbecken der kerntechnischen Anlage zu entnehmen. Das gleiche gilt für das Wasser, das für die an sich bekannten Verfahrens schritte zum Füllen des Behälters und Zirkulieren von Kühlwasser benötigt wird. Besonders günstig ist es auch, den in Phase 1 entstehenden Dampf und das Kühlwasser aus Phase 2 auch in das Lagerbecken zurückzuführen. Damit wird das Lagerbecken als Wärmesenke genutzt, und es erübrigt sich ein zusätzlicher Wärmetauscher. Für die Kondensation des Dampfes wird bevorzugt ein im Lagerbecken angeordnetes Kühlelement, insbesondere ein Dampf strahlanwärmer, vorgesehen. Es ergeben sich weitere Vorteile, wenn vor der Kühlung des Behälterinnenraumes eine Aussenkühlung des Behälters durchgeführt wird, um dem massiven Behälterkörper bereits Wärme zu entziehen. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass die Aussenflächen des Transportbehälters unter Ausbildung eines Zwischenraumes mit einem Mantel umhüllt werden und der Zwischenraum mit Wasser zur zasätznichen WÅarmeabtubr beaufschlagt wird. Hierzu wird vorteilhafterweise sauberes, nicht kontaminiertes Wasser im Kreislauf gefahren und die Wärme über einen Wärmetauscher an das Wasser des Lagerbeckens abgeführt. Nachfolgend wird das Verfahren anhand einer vorteilhaften Vorrichtung in den schematischen Abbildungen I und II beispielhaft beschrieben. Abbildung I zeigt die Wasserzugabe zur Kühlung des-überhitzten Dampfes im Behälterinneren. Abbildung II gibt ein Kuhlkreislauischema wieder. Auf die Darstellung an sich bekannter Absperr- und Steuerorgane etc. wird hier aus Vereinfachungsgrunden weitgehend ver zichtet. Entsprechend den Abbildungen weist aer Abschirmdeckel (4) eines Transportbehälters (1), der mit einer Wasserzuführungs- öffnung (2) sowie mit einer weiteren Versorgungs- und Entsorgungsöffnung (3) ausgestattet ist, eine Durchführung (5) auf, durch die über eine Zuführungsleitung (9) Lagerbecken- wasser zu einer Düse (22) gefuhrt wird. Die Düse (22) kann an der Unterseite des Abschirmdeckels (4) montiert sein. Es ist jedoch besonders günstig, die Düse (22) vor dem jeweiligen Entladevorgang durch die Durchführung (5) in das Behälter innere, in der Nähe der Unterseite des Abschirmdeckels (4) einzustecken. Ps Durchführung (5) können gegebenenfalls bereits vorhandene verschliessbare Öffnungen, beispielsweise Prüfanschlüsse, verwendet werden. Die Durchführung (5) kann jedoch auch für den erfinderischen Zweck speziell gestaltet sein. Im Innern des Behälters (i) befinden sich Nachzerfallswärme abgebende bestrahlte Brennelemente (6). Der Abschirmdeckel (4) ist gegen den Behältergrundkörper (26) durch Dichtelemente (25) abgedichtet. Uber die Wasserzuführungsöffnung (2) wird Kühlwasser (17), das dem Lagerbecken (23), z. B. mittels Pumpe (18), entnommen werden kann, in den ausserhalb des Lagerbeckens befindlichen Behälter (1) eingeleitet. Es bildet sich überhitzter Dampf, der mittels Einsprühung von. Lagerbeckenwasser über die Düsen (22) so gekühlt wird, dass die Temperatur des über die Versorgungsund Entsorgungsöffnung (3) entweichenden Dampfes die zulässigen Temperaturen für die Dichtelemente (25) sowie für die Anschluss- und Kupplungsorgane an der Versorgungs- bzw. Entsorgungsöffnung (3) nicht überschreitet. Das über die Düsen (22) in das Behälterinnere eingesprühte Wasser kann ebenfalls mittels Pumpe (18) gefördert werden. Der erfindungsgemässen Kühlung geht die entsprechende Vorbereitung des Behälters (i) am Beckenrand (27) voraus. Dazu gehören die Ankupplung der wasserzuführenden Leitungen (8, 9) bzw. der wasser-/wasserdampf.-abführenden Leitung (10) an die Anschlüsse der jeweiligen Versorgungs- bzw. Entsorgungs öffnungen (2, 3, 5) sowie das Anlegen eines Kühlmantels (7) um den Behälter (7). Uber eine separate Wasserversorgung (nicht gezeichnet) wird der Zwischenraum (28) zwischen dem Kühlmantel (7) und der Aussenfläche des Behälters (1) mit sauberem Wasser geflutet und entlüftet. Nach Anschluss der Kühlkreisleitungen (11, 12) an die zugehörigen Anschlüsse (13, 14) am Kühlmantel (7) ist der das Behälteräussere kühlende Kreislauf, weiterhin noch im wesentlichen bestehend aus einem Wärmetauscher (15), und einer Kreiselpumpe (16), betriebsbereit. Die dem Behälter (1) über den Mantel kuhlkreislauf entzogene Wärme wird über den Wärmetauscher (15) an das Beckenwasser des Lagerbeckens (23) abgeführt. Der aus dem Behälter (1) aus der Entsorgungsöffnung (3) austretende gekühlte Dampf wird über eine Leitung (10) zu einem im Beckenkühlwasser befinalicnen Kühlelement, z. B. einem Dampfslranlanwärmer (19), geführt, wo der Dampf kondensiert. hierbei wird der Dampf als Treibmedium des Dampfstrailanwärniers (19) benutzt, und die in der Umgebung der in ihm befindlichen Mischdüse befindliche Flüssigkeit wird in den Dampfstrahlanwärmer eingezogen und der Dampf, wie bereits beschrieben, darin kondensiert. Die nichtkondensierbaren Anteile werden in den Gasraum (24) des dar übergestulpten offenen Behalters (20) geleitet und können von dort uber die Entlüftungsleitung (21) und gegebenenfalls Filterelementen an die Abluft abgegeben werden. Sobald der erfindungsgemässe Vorgang abgeschlossen ist und auch keine Verdampfung des Kühlwassers mehr erfolgt, wird der Transportbehälter (1) vollständig geflutet und anschliessend durch Kühlwasserzirkulation die Temperatur im Behälterinnenraum weiter erniedrigt, wobei das zirkulierende Kuhlwasser über die Leitung (10) und den Dampf strahlerwrormer (19) in das Lagerbecken (23) zurückgeführt wird. Nach Abkuppeln der Hinfseinrichtungen wird der Behälter (1) auf bekannte Weise nachfolgend in das Lagerbecken (23) abgesenkt, unter Wasser geöffnet und entladen.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Kühlung eines Transportbehälters für Nach zerfallswärtne abgebende Komponenten aus kerntechnischen Anlagen, insbesondere bestrahlte Brennelemente, zwecks anschliessender Entladung in einer Lagerbecken, durch Zugabe von Wasser in. den Innenraum des Behälters und anschliessender Kühlmittelzirkulation, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Temperatur des wahrend der anfänglichen Wasserzugabe entstehenden überhitzten Wasserdampfes durch Einsprühen von Wasser über einen im Deckel des Transport behälters befindlichen Anschluss erniedrigt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Einsprühen des Wassers durch Eindüsen erfolgt. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zum Einsprühen erforderliche Wasser aus dem Lagerbecken entnommen wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der im Behälterinneren entstehende Wasserdampf mit Hilfe eines im Lagerbecken angeordneten Kühlelementes kondensiert wird. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenflächen des Transportbehälters unter Aus bildung eines Zwischenraumes mit einem Mantel umhüllt werden und der Zwischenraum mit Wasser zur zusätzlichen Wärmeabfuhr beaufschlagt wird. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ekennzeichnet, dass das für.die Kühlung der Aussenflächen erforaerliche Wasser in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert und über einen mit Wasser aus dem Lagerbecken gekühlten Wärmetauscher geführt wird. 7. Vorrichtung durch Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich an der Unterseite des Abschirmdeckels (4) Düsen (22) befinden, die über eine Durchführung (5) im Abschirmdeckel (4) mit einer Wasserzu füurungsleitung (9) lösbar verbunden sind. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (22) durch die Durchführung (5) gesteckt sind.

Inventors: CHRIST, RICHARD, DR. DIPL.-ING., FEYERBACHER, DIETER, ING. GRAD., LAUG, REINER, DIPL.-ING., STICH, WERNER, ING. GRAD.
Applicants: TRANSNUKLEAR GMBH
Application year: 1982
Main classification: G21F5
IPC codes: G21F5