CH631673A5

CH631673A5 - Gestell zum zwischenlagern von brennelement-buendeln.

Info

Publication number: CH631673A5
Application number: CH875278A
Authority: CH
Inventors: Hans Akeret
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1978-08-17
Filing date: 1978-08-17
Publication date: 1982-08-31
Also published as: IT1122474B; SE7906657L; FR2433809A1; DE2837580A1; DE2837580C2; FI67144B; FR2433809B1; ES8101802A1; FI792454A; FI67144C; SE434584B; US4317702A; IT7925054A0; ES483327A0

Description

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PATENTANSPRÜCHE

1. Gestell zum Zwischenlagern von Brennelement-Bündeln in einem Wasserbecken, bestehend aus mindestens zwei Reihen von Gestellelementen, die je eine Bodenplatte und vertikal darauf angeordnete Vierkant-Aufnahmerohre aufweisen, die fussseitig je mit nach innen gerichtetem Flansch versehen sind und über diesen Flansch mit der Bodenplatte fest verschraubt sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils benachbarte Bodenplatten mindestens höhenfest miteinander verbunden sind und dass alle Vierkant-Aufnahmerohre des Gestells an ihren oberen Enden voneinander so geringes Seitenspiel aufweisen, dass die oberen Enden der Vierkant-Aufnahmerohre der äussersten Bodenplatten bei einer Kippbewegung sich an den oberen Enden der Vierkant-Aufnahmerohre der benachbarten Bodenplatten abstützen.

2. Gestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum höhenfesten Verbinden der Bodenplatten Schrauben mit horizontaler Achse vorgesehen sind.

3. Gestell nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Führen der Schrauben in noch nicht montiertem Zustand vorgesehen sind.

4. Gestell nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zum Führen der Schrauben zylindrische Büchsen vorgesehen sind.

5. Gestell nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Ende der Aufnahmerohre Distanzstücke angeordnet sind.

6. Gestell nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzstücke gleichzeitig als Führungen zum Einfahren der Brennelement-Bündel ausgebildet sind.

Es ist ein Gestell zum Zwischenlagern von Kernreaktor-Brennelement-Bündeln in einem Wasserbecken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgeschlagen worden, bei dem einzelne, mit Vierkant-Aufnahmerohren versehene Bodenplatten auf dem Boden des Beckens lose aneinanderge-schoben werden und die oberen Enden der Vierkant-Aufnahmerohre jeweils einer Bodenplatte durch eine Deckplatte zusätzlich abgestützt und die einander benachbarten Deckplatten über Verbindungsstücke miteinander verbunden sind. Dieses Konzept verlangt, dass die Bodenplatten so gross sind, dass unter dem Einfluss der Horizontalbeschleunigungen eines der Auslegung des Gestells zugrundeliegenden Erdbebens einzelne Bodenplatten mit den darauf befestigten Vierkant-Aufnahmerohren nicht umkippen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, für ein Gestell zum Zwischenlagern von Brennelement-Bündeln ein Konzept zu schaffen, bei dem die Abmessungen der Bodenplatten kleiner gewählt werden können, so dass sie mitsamt den aufgeschraubten Vierkant-Aufnahmerohren auf Schiene oder Strasse transportiert, durch die Schleuse in das Containment einer Kernreaktoranlage eingebracht und mit dem dort vorhandenen Hebezeug in das Becken abgesenkt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Ein besonderer Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass die Vierkant-Aufnahmerohre in der Werkstatt auf die Bodenplatten montiert werden können, so dass die Endmontage des Gestells im Becken sehr rasch vor sich geht.

Die Anordnung nach Anspruch 2 gestattet, die Abstände zwischen den Vierkant-Aufnahmerohren beliebig klein zu wählen und auf Gassen längs den einzelnen Bodenplatten zu verzichten.

Die Montagehilfe nach Anspruch 3 erlaubt ein einfaches und sicheres Zusammenschrauben der Bodenplatten. 5 Die zylindrischen Büchsen nach Anspruch 4 bilden eine einwandfreie Montageführung für die Schrauben und lassen sich einfach mit zwei Schrauben befestigen.

Die Distanzstücke nach Anspruch 5 lassen sich leicht an die herstellungsbedingten Unterschiede der Abmessungen io der Vierkant-Aufnahmerohre anpassen, und durch die Ausbildung dieser Distanzstücke nach Anspruch 6 erübrigen sich besondere Führungen zum Einfahren der Brennelement-Bündel.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der 15 Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Vertikalschnitt durch ein Wasserbecken mit einem aus mehreren Reihen von Gestellelementen bestehenden Gestell,

Fig. 2 eine fragmentarische Seitenansicht, zum Teil im 20 Schnitt, eines Gestellelementes,

Fig. 3 in einem oberen Abschnitt einen Grundriss, in einem mittleren Abschnitt einen Horizontalschnitt nach der Ebene III-III und in einem unteren Abschnitt einen Horizontalschnitt nach der Ebene 111-111' in Fig. 2, und 25 Fig. 4 in vergrössertem Massstab einen Horizontalschnitt nach der Ebene IV-IV in Fig. 2.

Gemäss Fig. 1 ist ein Wasserbecken 1, gebildet aus Betonwänden 2 und einem Betonboden 3, mit einem Futter 4 aus nichtrostendem Stahl ausgekleidet. Im Becken 1 ruhen 30 auf Fussschrauben 5 mehrere Reihen von je fünf Gestellelementen 6. Im Grundriss ist der Umfang jedes Elementes 6 durch den Uxnriss einer Bodenplatte 7 definiert. Die Bodenplatten 7 sind an den Stellen 8 miteinander verschraubt. Auf jeder Bodenplatte sind mit kleinem seitlichem Abstand 35 zwanzig Vierkant-Aufnahmerohre 10 befestigt.

Es ist zu bemerken, dass die Vierkant-Aufnahmerohre 10 in Fig. 1 erheblich verkürzt dargestellt sind.

Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, besteht jede Bodenplatte 7 aus einer horizontalen Platte 12, zwei äusseren, ver-40 tikalen, sich an den Längsseiten der Platte 12 erstreckenden Längsrippen 13, zwei äusseren, vertikalen Querrippen 15, zwei zu den Längsrippen 13 parallele, innere Längsrippen 14 und vier zu den Querrippen 15 parallele, innere Querrippen 16, die über die Länge der Platte 12 gleichmässig verteilt 45 sind. Die Platte 12 ist in 5 x 4 = 20 quadratische Felder 20 eingeteilt, denen je ein Vierkant-Aufnahmerohr 10 zugeordnet ist. Zu jedem Feld 20 gehört eine zentrale Bohrung 21 und vier periphere Bohrungen 22, die in der Platte 12 vorgesehen sind. An den vier Ecken der Bodenplatte 7 und in der so Mitte der Längsseiten ist an den Unterkanten der Rippen 13 bis 16 je eine rechteckige Platte 25 angeschweisst. Diese sechs Platten 25 weisen je ein zentrales Gewindeloch 26 und vier auf die im jeweils darüber befindlichen Feld 20 vorgesehenen Bohrungen 22 der Platte 12 ausgerichtete Durchgangslöcher 55 27 auf.

In den Gewindelöchern 26 der Platten 25 sitzt je eine Fussschraube 5, die einen tellerartigen Kopf 53 und einen Sechskant 54 aufweist. Auf der Aussenseite der beiden äusseren Längsrippen 13 sind auf der Höhe einer oberen Hori-60 zontalebene 30 je zwei Augen 31 angeschweisst. In gleicher Weise, jedoch auf der Höhe einer unteren Horizontalebene 34 sind je zwei Augen 35 auf der Aussenseite der beiden äusseren Querrippen 15 angebracht. Auf einer der beiden Längsrippen 13 und auf einer der beiden Querrippen 15 sind 65 die Augen 31 bzw. 35 sowie diese Rippen selbst je mit einer zentralen Durchgangsbohrung 3 versehen, wogegen die vier übrigen Augen 31 und 35 sowie die beiden mit ihnen ver-schweissten Rippen je eine zentrale Gewindebohrung 39 auf

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weisen. Zwischen den jeweils sich gegenüberstehenden Durchgangsbohrungen 38 und Gewindebohrungen 39 sind die inneren Längsrippen 14 und die inneren Querrippen 16 koaxial zu den betreffenden Bohrungen 38 und 39 mit Durchgangsbohrungen 40 versehen, deren Durchmesser dem Kerndurchmesser der Gewindebohrungen 39 entspricht.

Auf der Innenseite der mit den Durchgangsbohrungen 38 versehenen, äusseren Längsrippe 13 und Querrippe 15 sind koaxial zu den Bohrungen 38 je eine Büchse 42 angeordnet, die einen nach innen gerichteten Kragen 43 und zwei nach aussen gerichtete Befestigungslappen 44 aufweist (Fig. 4). Die Befestigungslappen 44 weisen je eine Gewindebohrung auf, in die eine Befestigungsschraube 45 eingreift, die das Auge 31 bzw. 35 durchdringt und deren Kopf darin versenkt angeordnet ist. In den Büchsen 42 wird je eine Imbus-schraube 48 horizontal geführt, die mit einer zylindrischen Passfläche 49 nahe dem Schraubenkopf versehen ist.

Auf jeder Bodenplatte 7 erheben sich zwanzig Vierkant-Aufnahmerohre 10, von denen jedes auf ein Feld 20 ausgerichtet ist. Jedes Rohr 10 besteht aus einem äusseren Vierkantrohr 60, einem inneren Futterrohr 61 und einer dazwischen dicht eingeschlossenen Einlage 62 aus einer Bor-Aluminium-Legierung (Fig. 2). Zur Befestigung der Aufnahmerohre 10 sind am Fussende je vier dreieckige, nach innen ragende Flanschsegmente 65 angeschweisst, die je eine auf die Bohrungen 22 der Platte 12 ausgerichtete Gewindebohrung zur Aufnahme von Imbusschrauben 66 aufweisen.

Am oberen Ende der Vierkant-Aufnahmerohre 10 ist aussen an jeder der vier Seiten des Rohres ein Profilstababschnitt 70 angeschweisst. Diese Profilstababschnitte 70 weisen, in angeschweisstem Zustand betrachtet, eine äussere Passfläche 71, eine obere, innere Anschrägung 72 und eine untere, innere Anschrägung 73 auf. Die Dicke b der Profilstababschnitte 70 ist so gewählt, dass die Passflächen 71 benachbarter Vierkant-Aufnahmerohre 10 mit nur geringem Spiel einander gegenüberstehen. Über die drei bzw. vier Spiele eines Gestellelements summiert, darf sich ein Maximalspiel der Grössenordnung 1 mm ergeben.

Die oberen Anschrägungen 72 dienen zur Zentrierung der Brennelement-Bündel beim Absenken in das Vierkant-Aufnahmerohr 10. Die unteren Anschrägungen 73 verhindern ein Einhaken der Brennelement-Bündel beim Ausfahren der Bündel aus den Vierkant-Aufnahmerohren.

Zusammenbau und Montage der Lagerstelle geschehen wie folgt:

Die geschweissten und thermisch behandelten Bodenplatten 7 werden wenn nötig nachgerichtet und gegebenenfalls an ihrer Oberfläche spanabhebend planbearbeitet. Sodann werden die Durchgangsbohrungen 38 und die Gewindelöcher 39 angebracht und die Augen 31, 35 plangefräst.

An den Vierkant-Aufnahmerohren 10 werden aussen die Profilstababschnitte 70 angeschweisst, nachdem diese aufgrund des gewünschten, geringen Spiels auf die richtige Dik-ke bearbeitet oder entsprechend dieser Dicke ausgewählt worden sind. Dann werden die Vierkant-Aufnahmerohre 10 an der Bodenplatte 7 angeschraubt. Die Bohrungen 27 in den Platten 25 dienen dabei dem Durchführen und Anschrauben der Imbusschrauben 66. Anschliessend werden die vier Büchsen 42, die je eine Imbusschraube 48 enthalten, mit den Schrauben 45 auf der Innenseite der Längsrippe 13 bzw. der Querrippe 15 befestigt, so dass die horizontale Achse jeder Schraube 48 mit der zugehörigen Durchgangsbohrung 38 fluchtet. Dann werden die sechs Fussschrauben 5 in die Gewindelöcher 26 der Platten 25 eingedreht. Nun wird das Bündel der zwanzig Vierkant-Aufnahmerohre 10 durch Seile oder über vier rechtwinklig abgebogene, an den Enden miteinander verschraubte Flacheisenstücke zusammengeschnürt. Damit ist eines der Gestellelemente 6 für den Schienen- und Strassentransport vorbereitet. Es kann in diesem Zustand in das Containment eingeschleust werden. Dort wird es aufgerichtet, die Verschnürung wird entfernt und das Gestellelement 6 wird mit den vorhandenen Hebemitteln in das noch nicht mit Wasser gefüllte Becken 1 abgesenkt. Jedes der neu eintreffenden Gestellelemente 6 wird an seinen Platz geschoben und durch Einstellen der Fussschrauben 5 nivelliert. Sodann wird jedes neu dazugekommene Element 6 mittels der Imbusschrauben 48 an die Nachbarelemente angeschraubt. Zu diesem Zweck wird jeweils eine an beiden Enden mit einem Sechskant versehene Stange durch das in der gegenüberliegenden Rippe der selben Bodenplatte befindliche Gewindeloch 39 und die in den dazwischen liegenden Rippel befindlichen Durchgangslöcher 40 in den Innen-sechskant der Schraube 48 eingeführt. Um den Raum des Beckens 1 möglichst gut auszunützen, lässt man diese Stangen bei den letzten Reihen der Gestellelemente im betreffenden Element zurück.

Die Gestellelemente 6 weisen so grosse Gesamthöhe und einen so kleinen Fussabstand auf, dass sie - einzeln und frei aufgestellt - beim Eintreten eines Auslegungserdbebens umkippen würden. Mathematisch ausgedrückt heisst dies dass ist, wobei gemäss Fig. 1 H den Abstand des Schwerpunktes S eines Gestellelementes 6 über dem Futter 4 am Boden 3 des Beckens, A den äusseren Abstand zweier Fussschrauben 5 -in Längsrichtung des Gestellelementes gesehen - und p den Reibungswinkel bedeuten. Durch die einfache, im Prinzip gelenkartige Verbindung der Bodenplatten, werden die Kippmomente jeweils benachbarter Gestellelemente durch Vertikalkräfte aufgenommen und die äussersten Gestellelemente stützen sich an den oberen Enden der Vierkant-Aufnahmerohre gegenseitig ab. Das Konzept kommt daher ohne eigentliche starre Verbindung zwischen den einzelnen Bodenplatten aus.

Das Konzept schliesst allerdings nicht aus, dass die Gestellelemente im Becken wandern, wenn die Erdbebenbeschleunigungen, als Vielfaches der Beschleunigung des freien Falls g ausgedrückt, grösser sind als der mittlere Tangens des Reibungswinkels p. Eine solche Wanderbewegung ist aber in den meisten Fällen unbedeutend. Sie kann durch nichtdargestellte Pufferelemente im Bereich des Beckenum-fangs aufgefangen werden. Als Pufferelemente können z.B. in den Spalt zwischen den Bodenplatten 7 und der Beckenwand 2 eingelegte Rohre dienen.

Statt durch die Verbindungen mittels der Schrauben 48 könnten die Bodenplatten 7 auch durch horizontale Nuten und darin eingreifende Federn oder durch Gelenke mit horizontaler Achse miteinander verbunden sein. Wichtig ist vor allem, dass die Verbindung Vertikalkräfte von der einen Bodenplatte auf die benachbarte Bodenplatte übertragen kann. Sind die Reibungszahlen der Fussschrauben 5 auf dem Bek-kenboden 3 stark unterschiedlich, so müssen die Verbindungen auch horizontale Zugkräfte aufnehmen können.

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2 Blatt Zeichnungen