DE3142646C2

DE3142646C2 - Brennelementbehälter zum Transportieren und/oder Lagern von Kernreaktorbrennelementen

Info

Publication number: DE3142646C2
Application number: DE3142646A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. 6336 Solms Feuring; Franz-Wolfgang Dr.-Ing. 3002 Wedemark Popp
Original assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Current assignee: GNS Gesellschaft fuer Nuklearservice mbH
Priority date: 1981-10-28
Filing date: 1981-10-28
Publication date: 1985-10-17
Also published as: GB2110153B; GB2110153A; CH656737A5; JPS5882198A; FR2515407A1; US4567014A; DE3142646A1; CA1196429A; FR2515407B1; BE894847A; SE8206102L; SE8206102D0; SE447034B

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brennelementbehälter aus Gußeisen mit Kugelgraphit zum Transportieren und/oder Lagern von bestrahlten Kernreaktorbrennelementen, dessen stirnseitige Aufnahmeöffnung durch einen Verschlußdeckel gasdicht verschlossen ist. Um einen derartigen Brennelementbehälter nach dem Belagen mit einem Deckel verschweißen zu können, ohne daß eine nachfolgende Wärmebehandlung notwendig ist, ist in dem die Aufnahmeöffnung bildenden Ende des Brennelementbehälters ein beim Gießen des Brennelementbehälters mit diesem über einen Verbindungsabschnitt verschmolzenen Abschlußring aus kalt schweißbarem Werkstoff angeordnet. Nach dem Beladen des Brennelementbehälters kann der Abschlußring mit einem im Gefügeaufbau ähnlichen Deckel kalt verschweißt werden. Dadurch entfällt eine sonst notwendige, anschließende Wärmebehandlung des Behälterkörpers.

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenneltmentbehälter aus Gußeisen mit Kugelgraphit zum Transportieren und/oder Lagern von bestrahlten Kernreaktorbrennelementen, dessen stirnseitige Aufnahmeöffnung durch einen umfangsmäßig eingeschweißten Verschlußdeckel gasdicht verschlossen ist.

Ein derartiger Brennelementbehälter aus sphärolithischem Gußeisen, dessen Aufnahmeöffnung zuerst mit einem angeschraubten Abschirmdeckel verschlossen wird, ist aus der DE-GM 77 37 499 bekannt. Dieser Abschirmdeckel liegt unter Einschluß von Dichtungsringen auf der Aufnahmeöffnung und schließt den Behälter dicht ab. Über dem Abschirmdeckel ist noch ein zusätzlicher Sicherheitsdeckel eingesetzt, der mit einer angeformten Schweißlippe des Behältergrundkörpers verschweißt ist. Die Schweißlippe des Behältergrundkörpers ist mit dem Behältergrundkörper einstückig gegossen und aus demselben Werkstoff. Durch den Sicherheitsdeckel erhält der bereits verschlossene Brennelementbehälter einen zusätzlichen hermetisch gasdichten, dichtungsmittelunabhängigen Abschluß.

Brennelementbehälter weisen einen dickwandigen Körper aus Gußeisen mit Kugelgraphit (GGG 40) auf. Sphärolithisches Gußeisen wird deshalb verwendet, weil es sicn durch besonders hohe Festigkeit und Zähigkeit auszeichnet

ίο Setzt man einen Brennelementbehälter aus sphärolithischem Gußeisen einer Deckelschweißung aus, so könnten Mikrorisse im Gefüge des Gußeisens die Folge sein. Um derartige Mikrorisse mit Sicherheit auszugleichen, müßte der mit den Brennelementen beiadene Behälter einer Wärmebehandlung im Temperaturbereich von 500°—700⁰C ausgesetzt werden. Eine Wärmebehandlung ist aber nicht oder nur schwierig durchführbar, da die Brennelemente in den Behältern Temperaturen über 400⁰C nicht ausgesetzt werden dürfen. Außerdem ist es technisch aufwendig, die ca. 100 t schweren Brenneiementbchältcr einer Wärmebehandlung zu unterziehen.

Andererseits ist es aus dem »Handbuch der Gießerei-Technik, Hrsg. F. Roll, Zweiter Band, 2. Teil, 1963,

S. 230«, für bestimmte Anwendungen bekannt, Stahleinlagen in Form von Ringen, Nuten, Ventilsitzen etc. in Grauguß einzugießen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brennelementbehälter der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der nach dem Beladen mit einem Deckel verschweißt werden kann, ohne daß eine nachfolgende Wärmebehandlung notwendig ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem die Aufnahmeöffnung bildenden Ende des Brennelementbehälters ein Abschlußring aus kaltschweißbarem Werkstoff angeordnet ist, der beim Gießen des Brennelementbehälters mit diesem über einen Verbindungsabschnitt verschmolzen ist.

Nach dem Beladen des Brennek. jnentbehälters kann der Abschlußring mit einem im Gefügebau ähnlichen Deckel kaltverschweißt werden. Eine anschließende Wärmebehandlung des Behälterkörper entfällt.

Nach Lueger, Lexikon der Technik, Bd. I₁S. 227, versteht man unter »Kalt-Schweißen von Guß« das Schweißen von nicht vorgewärmten Gußstücken, wobei elektrisch geschweißt wird. Folglich wird unter einem kaltschweißbaren Werkstoff ein Werkstoff verstanden, der ohne eine Vorwärmung verschweißt werden kann. Weiter wird darunter im Sinne der Erfindung auch verstanden, daß der Werkstoff keine nachträgliche Wärmebehandlung nach dem Schweißen erfordert. Bei derartigen Werkstoffen treten beim Schweißen keine wesentlichen Spannungen oder Gefügeänderungen auf, die durch eine zusätzliche, nachträgliche Wärmebehandlung ausgeglichen werden müssen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Verbindungsabschnitt des Abschlußringes mit hinterschnittenen Ansätzen versehen. Auf diese Weise wird eine höchsten Ansprüchen genügende Verankerung des Abschlußringes im Behältergrundkörper erreicht.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Abschlußring L-förmig ausgebildet, wobei der eine Schenkel den im Ende der Behälterwand verschmolzenen Verbindungsabschnitt darstellt und der andere Schenkel an der Stirnfläche des Behältermantels anliegt und wobei ein mit dem Abschlußring bündig abscnließender Deckel auf diesem angeordnet und mit diesem kaltverschweißt ist.

Im Kennzeichen des Unteranspruches 4 wird in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß der Abschlußring im Axialschnitt gesehen stufenförmig ausgebildet ist, wobei die Stufe mit dem kleineren Durchmesser den Verbindur.gsabschnitt bildet und wobei in der Stufe mit dem größeren Durchmesser ein Deckel mit senkrecht abstehendem Rand liegt und daß die Stirnseiten des Abschlußringes und des Deckelrandes miteinander kaltverschweißt sind.

Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, daß der Abschlußring aus legiertem Gußeisen mit Kugelgraphit besteht Dieses wird damit erklärt, daß der Gefügeaufbau dem aus sphärolithischem Gußeisen bestehendem Grundkörper ähnlich ist. Ein derartiger Werkstoff ist GGG NiCr 20.2. Diese austenitische Kupfer-Nickel-Legierung ist schweißbar und erfordert keine nachträgliche Wärmebehandlung der Schweißstelle.

Durch die Erfindung ist es möglich geworden, Brennelementbehälter aus sphärolithischem Gußeisen nach dem Beladen dicht zu verschweißen, ohne daß eine Vorwärmung und eine anschließende Wärmebehandlung des Behältergrundkörpers notwendig werden.

Anhand der Zeichnung werden nachstehend drei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen verschweißten Brennelementbehälter, dessen Abschlußring einen hinterschnittenen Verbindungsabschnitt aufweist

F i g. 2 einen Brennelementbehälter mit einem modifizierten Abschlußring,

F i g. 3 eine weitere Ausführungsform eines eingegossenen Abschlußringes.

Der in Fig. I gezeigte Brennelementbehälter weist einen aus sphärolithischem Gußeisen (GGG 40) bestehenden Grundkörper 4 auf. Der Grundkörper 4 ist zylindrisch ausgebildet und an einem stirnseitigen Ende offen. Dadurch wird eine Aufnahmeöffnung 5 zum Beladen mit den hier nicht gezeigten Brennelementen gebildet. Am offenen Ende des Brennelementbehälters 4 liegt ein Abschlu'Ving 6 an der Stirnseite der zylindrischen Behälterwand an. Der Abschlußring 6 weist in seiner Verlängerung einen Verbindungsabschnitt 7 auf. der in dem Ende der Behälterwand eingebettet ist. Dieser ebenfalls ringförmig ausgebildete Verbindungsabschnitt 7 weist auf seiner Oberfläche hinterschnittene Ansätze 8 auf.

Der Abschlußring 6 ist beim Herstellungsvorgang des Grundkörpers 4 als Formteil in die Gießform eingesetzt worden. Nach dem Eingießen der Gußeisenschmelze verbindet sich der Verhindungsabschnitt 7 mit dem Grundkörper 4 durch Anschmelzen seiner Oberfläche. Der Abschlußring 6 und der Behältergrundkörper 4 sind somit fest miteinander verbunden.

Der Abschlußring 6 weist einen inneren Absatz 9 auf, in den ein Verschiußdeckel 11 eingesetzt ist. Der Verschlußdeckel 11 besieht aus demselben Werkstoff wie der Abschlußring 6 und ist unter Bildung einer Schweißnaht 12 mit dem Abschlußring 6 kaltverschweißt. Der Brennclementbehälter ist. somit gasdicht verschlossen. Eine nachträgliche Wärmebehandlung des Brennelementbehälters ist nicht notwendig, da am Grundkörper 4 nicht geschweißt wurde.

In F i g. 2 wird eine modifizierte Ausführung des Abschlußringes gezeigt. Der Abschlußring 26 ist im Axialschnilt gesehen L-förmig ausgebildet. Der eine Schenkel des Abschlußringes 26 bildet den Verbindungsabschnitt 27. der wie im vorsteh^id geschilderten Ausführungsbeispiel mit dem Grundkörper 24 des Brennelementbe hälters verbunden ist Der andere Schenkel des Abschlußringes 26 liegt auf der Stirnseite des offenen Behälterendes. Das Behälterende weist eine stufenförmige Erweiterung 29 der Behälterbohrung 28 auf, in der ein in üblicher Weise unter Einschluß von hier nicht gezeigten Dichtungen verschraubter Deckel 23 eingesetzt ist Auf dem Abschlußring 26 liegt ein bündig abschließender Verschlußdeckel 21, der an seiner Stirnseite mit dem Abschlußring 26 kaltverschweißt ist

to Die Ausführungsform des Abschlußringes gemäß F i g. 3 unterscheidet sich von der vorstehend geschilderten Ausführungsfonn dadurch, daß der Abschlußring 36 im Axialschnitt gesehen stufenförmig ausgebildet ist Die Stufe 37 mit dem kleineren Durchmesser bildet den beim Gießen des Grundkörpers 34 mit diesem verbundenen Verbindungsabschnitt Die Stufe mit dem größeren Durchmesser nimmt einen Verschlußdeckel 31 auf, der einen senkrecht abstehenden Rand 38 aufweist Die Stirnseiten des Deckelrandes 38 und des Abschlußringes 36 sind miteinander unter Bildung einer Schweißnaht kaltverschweißt Diese Ausfül ■ ingsform hat den besonderen Vorteil, daß die Schweibnzit 32 mit herkömmlichen Prüfgeräten untersucht werden kann.

Bezugszeichenliste

	4	Grundkörper	Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
	5	Aufnahmeöffnung
	6	Abschlußring
30	7	Verbindungsabschnitt
	8	hinterschnittene Ansätze
	9	innerer Absatz
	11	Verschlußdeckel
	12	Schweißnaht
35	21	Verschlußdeckel
	22	Schweißnaht
	23	Deckel
	24	Grundkörper
	26	Abschlußring
40	27	Verbindungsabschnitt
	28	Behälterbohrung
	29	stufenförmige Erweiterung
	31	Verschlußdeckel
	32	Schweißnaht
45	34	Grundkörper
	36	Abschlußring
	37	Stufe, Verbindungsabschnitt
	38	Rand
50

Claims

Patentansprüche:

1. Brennelementbehälter aus Gußeisen mit Kugelgraphit zum Transportieren und/oder Lagern von bestrahlten Kernreaktorbrennelementen, dessen stirnseitige Aufnahmeöffnung durch einen umfangsrnäßig eingeschweißten Verschlußdeckel gasdicht verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem die Aufnahmeöffnung (5) bildenden Ende des Brenneiementbehälters (4,24,34) ein Abschlußring (6, 26,36) aus kaltschweißbarem Werkstoff angeordnet ist, der beim Gießen des Brennelementbehälters mit diesem über einen Verbindungsabschnitt (7,27,37) verschmolzen ist

2. Brennelementbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsabschnitt (7) des Abschlußringes (6) mit hinterschnittenen Ansätzen (8) versehen ist

3. BretMKlementbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Abschlußring (26) L-förmig ausgebildet ist,
daß der eine Schenkel (27) den im Ende der Behälterwand verschmolzenen Verbindungsabschnitt darstellt.

daß der andere Schenkel an ^er Stirnfläche des Behältermantels anliegt,

daß ein mit dem Abschlußring (26) bündig abschließender Deckel (21) auf diesem angeordnet und mit diesem kaltverschweißt ist

4. BrennJementbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne», daß d?^r Abschlußring (36) im Axialschnitt gesehen stufenförmig ausgebildet ist, wobei die Stufe (37) mit dem kleineren Durchmesser den Verbindungsabschnitt bildet und wobei in der Stufe mit dem größeren Durchmesser ein Verschlußdeckel (31) mit senkrecht abstehendem Rand (38) liegt, und daß die Stirnseiten des Abschlußringes (36) und des Deckelrandes (38) miteinander kaltverschweißt sind.

5. Brennelementbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußring (6, 26, 36) aus legiertem Gußeisen mit Kugelgraphit besteht.

6. Brennelementbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußring (6,26,36) aus Stahl besteht.