DE3500989C2

DE3500989C2 -

Info

Publication number: DE3500989C2
Application number: DE3500989A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Ing. 8501 Wendelstein De Kumpf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-01-14
Filing date: 1985-01-14
Publication date: 1992-02-13
Also published as: DE3500989A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Lager zur Aufnahme radioakti ver Abfallstoffe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein solches Lager ist in der DE-OS 29 44 955 beschrieben. Dabei sind Lufteinlaß und -auslaß horizontal verlaufend in den vertikalen Seitenwänden des Lagers auf gegenüberliegenden Seiten vorgesehen. Die Luftführung erfolgt durch die das Lagergebäude bildenden Betonwände, wobei durch Bohrungen in diesen Wänden der erforderliche Durchtrittsquerschnitt ge schaffen ist, ohne daß die Durchtrittsöffnungen eine Gefähr dung des Einschlusses darstellen können.

Durch die DE-OS 32 07 309, die DE-OS 29 13 540, die EP-A2- 00 83 026, die EP-B1 00 61 819 und durch die Zeitschrift "Atomenergie Kerntechnik" 1980, S. 111 bis 122 sind Lagerauf bauten bekannt, in denen Betonwände selbst sowohl frische Kühlluft als auch erwärmte Abluft führen. Dabei wird ein Teil der Wände sogar auf einer Seite von Kühlluft und auf der anderen Seite von Abluft umspült. Infolge dessen treten schon bei geringen Temperaturdifferenzen in den Wänden erhebliche Wärmespannungen auf, die bis zu einer vorzeitigen Zerstörung des Lagers führen können.

Durch die EP-A2 01 25 374 ist außerdem ein Lager für stark radioaktiven Abfall bekannt, dessen Wärme durch eine aktive Kühlanlage abgeführt wird. Der Aufbau dieses Lagers ist jedoch entsprechend aufwendig, so daß der Mehraufwand auch durch eine Nutzung der über die Kühlanlage abgeführten Wärme nicht aufge wogen wird.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, bei kompakter Lager anordnung die Kühlluft in einem solchen Lager widerstands arm zu führen, Wärmespannungen in den Betonstrukturen selbst sowie zwischen diesen und den übrigen Baugruppen klein zu halten und das Lager insgesamt unempfindlich gegen Druck wellen zu gestalten.

Die erfindungsgemäße Lösung umfaßt die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 genannt.

Bei der Erfindung wird die Luft auf dem ganzen Weg vom Einlaß zum Auslaß durch die Blechhaube und die Blech kanäle so geführt, daß der Beton nur mit kühler Luft in Berührung kommt. Damit wird der Beton von Wärmeeinflüssen entlastet. Gleichzeitig schafft diese Art der Luftführung eine klare Kanalisierung, so daß der Strö mungswiderstand klein bleibt. Der von der Warmluft durchströmte Kamin bewirkt eine kräftige Strömung, die auch Filter zur Reinigung der Luft ohne zusätzliche Maßnahmen passieren kann.

Anhand der Zeichnung werden im folgenden zwei Ausfüh rungsbeispiele beschrieben, die in den Fig. 1 und 2 bzw. 3 und 4 jeweils in einem Vertikal- und einem Ho rizontalschnitt dargestellt sind.

Das erfindungsgemäße Lager dient in erster Linie zur Aufnahme verbrauchter Brennelemente aus Leichtwasser reaktoren. Diese werden in Büchsen eingeschlossen, um eine Aktivitätsabgabe zu verhindern. Die Büchsen wer den in hier nicht näher dargestellte Gestelle trans portiert, in denen sie vorzugsweise mit vertikaler Achse in Reihe angeordnet sind. Die Gestelle nehmen den zentralen Bereich 1 in dem Lagergebäude 2 ein. Das Lagergebäude hat, wie die Fig. 2 erkennen läßt, einen praktisch quadratischen Querschnitt mit glatt flächigen vertikalen Wänden 3, die sich von einer Sohl platte 4 erheben und die Gebäudedecke 5 tragen. Die Kantenlänge des Quadrats beträgt zum Beispiel 15 m.

Über der Decke 5 erhebt sich ein Kaminaufsatz, der als Ganzes mit 8 bezeichnet ist. Er hat, wie die Fig. 2 erkennen läßt, einen zylindrischen Querschnitt. Die Wand 9 des Zylinders enthält Einlaßöffnungen 10. In der Achse 11 des Zylinders, die durch den Mittel punkt des Lagers 1 geht, ist ein Kamin 12 angeordnet. Er ist mit einem Außendurchmesser von etwa 4 m nur 1/3 so dick wie der 12 m betragende Durchmesser des zylindrischen Teils 9 des Kaminaufsatzes 8.

Der zentrale Bereich 1 ist mit einer Blechhaube 15 umgeben, die sich über ein Rechteck von 12,5 × 13,2 m erstreckt und einen Abstand A von etwa 50 cm von den Wänden 3 des Lagergebäudes 2 und der Sohlplatte 4 hat. Die glattflächigen Wände 16 der Blechhaube 15 gehen an der Oberseite in die Form eines Walmendaches 17 über. Auch hier ist jedoch der Abstand A von etwa 50 cm gegenüber der Betondecke 5 eingehalten.

Aus dem Dach 17 erstrecken sich vier rechtwinklig ab gebogene Blechkanäle 20 in eine Blechauskleidung 21 des Kamins 12, die, wie die Innenwand des Kamins selbst, konisch aufgeweitet ist. Die Blechkanäle 20 sind mit Abstand von den umgebenden Betonteilen angeordnet, wie die Fig. 1 deutlich zeigt. Sie können mit recht eckigem Querschnitt ausgeführt und am Umfang des Ka minaufsatzes 8 symmetrisch verteilt sein. In der Fig. 2 sind vier Blechrohre 20 angedeutet, von denen zwei auf der rechten Seite der Figur zu sehen sind.

Der als Abluft-Führungsaufbau dienende Kaminaufsatz 8 ist mit einer konischen Oberseite 22 versehen, die sich nach außen in einem Blechdach 23 fortsetzt. Unter die sem Dach sind in Lufteinlaßrichtung vorzugsweise verstellbare Jalousieklappen 24 sowie zwei in Reihe liegende Filter 25 und 26 vorgesehen, die Staub, In sekten und dergleichen fernhalten sollen. Die Filter sind mit nicht dargestellten Reinigungseinrichtungen versehen, um ein Zusetzen zu vermeiden.

Die Bleche 16, 17 der zur Luftführung dienenden Blech strukturen 15, 20 usw. sind aus Stahl hergestellt und haben eine Dicke von wenigen Millimetern. Dabei sind die Bleche 17 der Haube 15 in entsprechenden Abstän den mit etwas beweglichen Ankern in der benachbarten Betonstruktur verankert. Wegen der relativ geringen Lufttemperaturen von meist unter 100°C und der glat ten, überwiegend ebenen Flächen können aber auch andere Werkstoffe eingesetzt werden.

Das Lagergebäude 2 ist bis zum Rand des Kaminaufsatzes 8 mit Erdreich 28 umgeben, das angeschüttet sein kann, wie durch die Schrägen 29 angedeutet ist. Damit ist eine große Sicherheit gegen Einwirkungen von außen erreicht. Auch der Kaminaufsatz 8 besitzt noch eine gegen Einwirkungen von außen ausreichende Festigkeit. Dagegen kann der Kamin 12 mit einer Sollbruchstelle versehen sein, damit er im Falle eines Flugzeugabstur zes definiert zerstört wird, so daß seine Trümmer den Auslaß praktisch nicht verstopfen. Zu diesem Zweck kann von einer gewissen Höhe an der Kamin 12 ganz aus Blech gebaut sein.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 ist der von den Gestellen eingenommene Raum 1 in einem Lagergebäude 30 untergebracht, das zwar wie derum einen quadratischen Querschnitt hat, wie die Fig. 4 zeigt. Das Lagergebäude 30 ist jedoch unsymme trisch ausgebildet. An seiner in den Fig. 3 und 4 rechten Seite ist ein Kaminbauwerk 32 angeschlossen, das mit einem eigenen Fundament 33 selbständig abge stützt und durch eine Fuge 34 vom Lagergebäude 30 ge trennt ist, um das Lager selbst sicher vor den Er schütterungen eines Flugkörperaufpralles zu schützen. Bei 35 sind flexible Verbindungen zwischen den Ge bäuden 30 und 32 dargestellt. Sie dichten Abluftkanäle 41 gegen die bei 37 einströmende Zuluft ab, die durch Zuluftkanäle 36 über die Außenseite einer Blechhaube 38 in den Lagerraum 1 strömt.

Die Blechhaube 38, deren ebene Wände wiederum ein Recht eck mit den Abmessungen 13,2×12,5 m einschließen, ist mit dem glattflächigen Dach 39 abgeschlossen, des sen Form aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist. Von seiner, dem Kamingebäude 32 zugekehrten schrägen Dach fläche 40 gehen zwei abgewinkelte Blechrohre 41 aus, die durch den Luftkanal 36 in den wiederum zylindri schen Turmaufbau 42 des Kamingebäudes 32 führen. Die Rohre 41 sind in dem Turmaufbau 42 um eine Wand 44 gelegt, so daß der unmittelbare Strahlungsdurchtritt in den mit einem Blechrohr 45 ausgekleideten Kamin 46 vermieden ist.

Dem Einlaß 37 sind auch hier Jalousieklappen 47 sowie zwei in Reihe liegende Filter 48 und 49 vorgeschaltet, deren Reinigungseinrichtungen nicht weiter dargestellt sind.

Bei beiden Ausführungsformen können in den Wänden 16, 17 usw. der Blechstrukturen 15, 38 usw. großflächige Klappen als Entlastung bei plötzlichen Druckschwan kungen vorgesehen sein sowie normalerweise offene Durchlässe mit einem wesentlich kleineren Querschnitt als die Abluftkanäle. Die durch die Durchlässe aus tretende Warmluft erwärmt die Einlaßluft über den Taupunkt.

Claims

1. Trockenlager zur Aufnahme radioaktiver Abfallstoffe, ins besondere verbrauchter Brennelemente von Kernreaktoren,

a) wobei die Brennelemente in Metallbüchsen eingeschlossen sind und mit Luft gekühlt werden, die im Naturumlauf durch ein aus Beton bestehendes Lagergebäude von einem Einlaß (10, 37) über Lagergestelle (1), die die Büchsen aufnehmen, zu einem Auslaß verläuft,
b) bei dem die Lagergestelle (1) mit einer unten offenen Haube (15, 38) umschlossen sind, die sich mit im wesentlichen dichten Kanälen (20, 41) bis zum oberen Ende eines Abluft kamins (12, 46) fortsetzt, der den Auslaß bildet und
c) zwischen der Haube (15, 38), den Kanälen (20, 41) und den sie umgebenden Betonwänden (3, 30) ein Zwischenraum vorgesehen ist, der als Luftkanal für kühle Zuluft vom Einlaß (10, 37) zur Unterseite der Haube (15, 38) führt,

dadurch gekennzeichnet,

d) daß es sich sowohl bei der Haube (15, 38) als auch bei den Kanälen (20, 41) um eine Blechstruktur (15, 38, 20, 41) handelt,
e) daß in der Blechstruktur (15, 38) großflächige Klappen angeordnet sind, die bei einem einseitigen Überdruck öffnen und
f) daß in der Blechstruktur (15, 38) Durchlässe kleinen Quer schnitts zur Anwärmung der Einlaßluft über den Taupunkt vorgesehen sind.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

g) daß der Kamin (46) als selbständiges Turmbauwerk (42) ausgeführt ist, dessen Luftführungen mit jenen des Lager gebäudes (30) flexibel verbunden sind.

3. Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

h) daß im Luftumlauf mehrere in Reihe geschaltete Zuluft filter (25, 26, 48, 49) vorgesehen sind.

4. Lager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

i) daß die Zuluftfilter (25, 26, 48, 49) durch Druckgas oder Druckflüssigkeit reinigbar sind.

5. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

k) daß die Blechstruktur (15, 38) und die Zuluftfilter (25, 26, 48, 49) gegen Druckwellen bis 0,4 bar Amplituden außer halb des Lagerbaus resistent ausgebildet sind.