DD204173A1 - DEVICE FOR THE LEAKAGE TESTING OF NUCLEAR FUEL ELEMENTS - Google Patents

DEVICE FOR THE LEAKAGE TESTING OF NUCLEAR FUEL ELEMENTS Download PDF

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DD204173A1
DD204173A1 DD81235089A DD23508981A DD204173A1 DD 204173 A1 DD204173 A1 DD 204173A1 DD 81235089 A DD81235089 A DD 81235089A DD 23508981 A DD23508981 A DD 23508981A DD 204173 A1 DD204173 A1 DD 204173A1
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nuclear fuel
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fuel
nuclear
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DD81235089A
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Lothar Bartholome
Dieter Legler
Original Assignee
Lothar Bartholome
Dieter Legler
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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Abstract

Die Vorrichtung zur Dichtheitspruefung von Kernbrennstoffelementen dient der Unterscheidung von dichten und defekten insbesondere abgebrannten Brennelementen einer Kernreaktoranlage. Aufgabe der Pruefvorrichtung ist die Gewaehrleistung einer Dichtheitskontrolle von vorwiegend laengere Zeit gelagerten,abgebrannten Kernbrennstoffelementen vor deren Abtransport aus d.Reaktoranlage bzw.vor deren Einlagerung in das Zwischenlager.Die fertigungsbedingten Undichtigkeiten im oberen Bereich von Kernbrennstoffelementen, die eine vollstaendige Erfassung des Gasvolumens verhindern, werden durch Kopplung eines Zwischenstueckes zwischen Greiferkopf der Manipulatorstange und dem Kernbrennstoffelement und Umhuellung desselben durch einen Behaelter ausgeschlossen. Die Abdichtung des Zwischenstueckes und des oberen Bereiches des Kernbrennstoffelementes innerhalb des Behaelters erfolgt mit Hilfe von Blaehkoerpern,die durch Pressluft aufspreizbar sind. Der am Behaelter angebrachte Stutzen ermoeglicht sowohl eine Wasserverdraengung aus dem Kernbrennstoffelement wie auch dem Messgastransport zum Analysator. Ein weiterer verschliessbarer Stutzen dient der havariemaessigen Entlueftung.The device for leakage testing of nuclear fuel elements is used to distinguish dense and defective, in particular spent fuel assemblies of a nuclear reactor plant. The object of the test device is to ensure a tightness control of spent nuclear fuel elements stored for a relatively long time before their removal from the reactor system or before their storage in the interim storage facility.The production-related leaks in the upper area of nuclear fuel elements prevent a complete detection of the gas volume excluded by a Zwischenstueckes between gripper head of the manipulator rod and the nuclear fuel element and wrapping the same by a container. The sealing of the intermediate piece and the upper region of the nuclear fuel element within the container takes place by means of Blaehkoerpern, which can be expanded by compressed air. The spigot attached to the container allows both a water restriction from the nuclear fuel element as well as the sample gas transport to the analyzer. Another closable nozzle is used for havariemaessigen venting.

Description

8 9 18 9 1

Titel der ErfindungTitle of the invention

Vorrichtung zur Diehtheitsprüfung von KernbrennstoffelementenApparatus for checking the durability of nuclear fuel elements

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung von Kernbrennstoffelementen (Brennelementen), insbesondere τοπ abgebrannten Brennelementen-The invention relates to a device for leak testing of nuclear fuel elements (fuel elements), in particular τοπ spent fuel elements-

Charakterisierung der bekannten technischen LösungenCharacterization of the known technical solutions

C v C v

Dem Stand der'Technik entsprechen Verfahren, bei denen der Austritt charakteristischer Spaltprodukte aus defekten Brennelementen durch Druckauflastung (DE-OS 2 249 721) oder Erwärmung (DE-OS 2818782) beschleunigt, oder daß das Verhältnis von-aktiven Edelgasisotopen bestimmt wird (DE-OS 2603031 )* Diese Methoden" sind nur-anwendbar," solange die Aktivität der charakteristischen Spaltprodukte noch nicht" abgeklungeη ...ist ·.The state of the art corresponds to processes in which the escape of characteristic fission products from defective fuel elements is accelerated by pressurisation (DE-OS 2 249 721) or heating (DE-OS 2818782) or the ratio of active noble gas isotopes is determined (DE). OS 2603031) * These methods "are only applicable" as long as the activity of the characteristic fission products has not yet subsided ".

Weiterhin sind Verfahren bekannt,1 bei denen durch Temperaturmessung an den.Stabenden der Brennelemente mittels Infrarottemperaturmessung (DT-OS 2314650) oder Ultraschall-Impuls-Echo-Verfahren (DS-OS 2642156) GB-PS 1541 761, DE-OS 2817859) Defekte in den Brennelementen angezeigt werden- Diese Verfahren sind jedoch sehr auf-Furthermore, methods are known, 1 in which by temperature measurement at the.Stabenden of the fuel elements by means of infrared temperature measurement (DT-OS 2314650) or ultrasonic pulse echo method (DS-OS 2642156) GB-PS 1541 761, DE-OS 2817859) Defects are displayed in the fuel assemblies. However, these procedures are very

wendig und erfordern ein Schwenken um 180 0C bzw. Demontieren der Brennelemente, was bei WWER-Brennelementen nicht möglich ist.manoeuvrable and require pivoting about 180 0 C or dismantling of fuel, which is not possible with VVER fuel assemblies.

Schließlich ist ein Verfahren bekannt, bei dem durch Restwärme entwicklung nach Entfernung des Kühlmittels (DD-WP 106731) Brennelementlecks nachgewiesen werden können. Dieses Verfahren ist für die Dichtheitskontrolle abgebrannter Brennelemente eines 440-MW-Druckwasserreaktors prinzipiell anwendbar. Jedoch ist die beschriebene Vorrichtung aus technologischen Gründen nicht realisierbar, da, resultierend aus der Verriegelungstechnik üblicher Umlademaschinen, der beschriebene Behälter nicht direkt an die Greiferstange ankoppelbar ist und die zur Abdichtung des Behälters im Bereich der Kopplung Behälter-Kassettenkopf vorgesehene Manschette dessen dichte Ummantelung nicht gewährleistet.Finally, a method is known in which by residual heat development after removal of the coolant (DD-WP 106731) fuel assembly leaks can be detected. This method is applicable in principle for the leak control of spent fuel assemblies of a 440 MW pressurized water reactor. However, the described device is not feasible for technological reasons, since, resulting from the locking technology of conventional Umlademaschinen, the container described can not be coupled directly to the gripper bar and provided for sealing the container in the coupling container head cassette cuff whose tight sheath not guaranteed ,

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, dai3 mittels einer einfach ausgeführten Vorrichtung eine Kontrolle der Dichtheit der abgebrannten Brennelemente, vorwiegend nach deren längeren Lagerzeit, gegebenenfalls zur Weiterbehandlung der Brennelemente für deren Abtransport aus der Reaktoranlage bzw. für deren Zwischenlagerung, zu gewährleisten.The object of the invention is to ensure, by means of a simply executed device, a check of the tightness of the spent fuel elements, mainly after their longer storage time, if necessary for further treatment of the fuel elements for their removal from the reactor plant or for their intermediate storage.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Das zu lösende technische Problem besteht darin, die fertigungsbedingten Undichtigkeiten von Kernbrennstoffelementen, insbesondere in deren oberen Bereich, die für den Einsatz im Kernreakto-r ohne nachteilige Wirkungen sind, in eine solche Vorrichtung derart einzubeziehen, da-ß die Verdrängung der Wassersäule zum Prüfen nach, dem trockenen Verfahren in der Kassette gewährleistet ist und die vollständige Erfassung des Gasvolumens nicht behindert wird.The technical problem to be solved is to include the production-related leaks of nuclear fuel elements, especially in their upper area, which are without adverse effects for use in the nuclear reactor-r, such that the displacement of the water column for testing after , the dry procedure in the cassette is ensured and the complete detection of the gas volume is not hindered.

-RAPR1982*OOO8.87-RAPR1982 * OOO8.87

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß' zwischen Greiferkopf der Manipulatorstange und Brennelement ein Zwischenstück gekoppelt wird· Das Zwischenstück und der obere Teil des Brennelementes werden von einem Behälter umhüllt, der den dichten Abschluß durch mittels Druckluft aufgespreizte Blähkörper gewährleistet. Am Behälter ist ein Stutzen angebracht, der sowohl zur Wasserverdrängung aus dem Brennelement als auch zum Transport des Meßgases sum Analysator genutzt wird. Des weiteren ist im Behälter ein verschließbarer Havariestutzen angeordnet,This is inventively achieved in that 'an intermediate piece is coupled between rapier head of the manipulator rod and fuel assembly · The intermediate piece and the upper part of the fuel assembly are enveloped by a container that ensures the tight seal by inflated by compressed air inflatable body. On the container, a nozzle is attached, which is used both to displace water from the fuel assembly and to transport the sample gas sum analyzer. Furthermore, a closable Havariestutzen is arranged in the container,

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Auaführungsbeispiel näher erläutert werden. Die Figur zeigt die Vorrichtung im Schnitt in Arbeitsstellung. Das über den Greiferkopf (1) einer Manipulatorstange (2) (z. 3· der Greiferstange der Umlademaschine oder separaten Greiferstange einer Laufkatze) und einem Zwischenstück (3) gekoppelte Brennelement (4) wird so weit in einen Behälter (5), der an einer Halterung (6) befestigt ist, gezogen, daß sich die obere Blähkörperdichtung (7) des Behälters (5) am oberen Ende des Zwischenstückes (3) und die untere Blähkörperdichtung (3) in Höhe der Brennstabenden (9) des Brennelements (4), unterhalb der undichten Brennelementmantelstellen (10) befindet. Danach wird über die Druckgasleitung (11) in die obere und untere Blähkörperdichtung (7; 3) bis zu deren vollständiger bzw. dichtender Spreizung Druckgas vorzugsweise Druckluft eingespeist.The invention will be explained in more detail below on an exemplary embodiment. The figure shows the device in section in working position. The fuel element (4) coupled via the gripper head (1) of a manipulator rod (2) (for example the gripper bar of the transhipment machine or separate gripper bar of a trolley) and an intermediate piece (3) becomes so far into a container (5) a holder (6) is attached, pulled, that the upper Blähkörperdichtung (7) of the container (5) at the upper end of the intermediate piece (3) and the lower Blähkörperdichtung (3) in height of the fuel rod ends (9) of the fuel assembly (4) , located below the leaky fuel jacket sheaths (10). Thereafter, via the compressed gas line (11) in the upper and lower Blähkörperdichtung (7; 3) to the complete or sealing spread compressed gas preferably compressed air is fed.

Anschließend erfolgt über die Druckgasleitung (12) und die öffnung (13) im nach unten offenem Zwischenstück (3) die Verdrängung des Wassers aus dem Innenraum des Brennelements (4), dabei wird der Höhenstand des Wassers über eine nicht dargestellte Höhenstands- bzw, Druckanzeige kontrolliert. liach dem Abschalten der Druckluft wird beiSubsequently, via the compressed gas line (12) and the opening (13) in the downwardly open intermediate piece (3), the displacement of the water from the interior of the fuel assembly (4), while the ride height of the water via a Höhenstands- or, pressure gauge, not shown controlled. After switching off the compressed air is at

Anwesenheit defekter Brennstäbe (9) im Brennelement (4) durch, den steigenden Wasserstand die mit Spaltgas z. B. Kr-85 angereicherte Luft über ein nicht dargestelltes Ventilsystem, das über eine Verriegelung eine Trennung der Druckgasleitung (12) in Meßgas- bzw· Druckgasleitung garantiert, zum ebenfalls nicht dargestellten Uachweisgerät geführt und dort analysiert. Aus sicherheitstechnischen .·. Gründen wurde im Zwischenstück (3) zur Messung der Wärmestrahlung des trockengesetzten Brennelements (4) noch ein Infrarotsensor (14) eingefaßt, der über den stationären Kontakt (15) am Zwischenstück (3) und über die elektrisch isolierten Zuleitungen (16) mit einem abschwenkbaren Kontaktaufnehmer (17) gekoppelt ist. Des weiteren ist für besondere Betriebsfälle über die sogenannte Havarieluftleitung (18) eine schnelle Flutung des Behälters (5) möglich.Presence of defective fuel rods (9) in the fuel assembly (4) by, the rising water level with z. B. Kr-85 enriched air via an unillustrated valve system, which guarantees a separation of the compressed gas line (12) in Meßgas- · compressed gas line, also led to Uachweisgerät also not shown and analyzed there. For safety reasons. ·. In the intermediate piece (3) for measuring the heat radiation of the dried fuel element (4), an infrared sensor (14) was enclosed, which can be swiveled away via the stationary contact (15) on the intermediate piece (3) and via the electrically insulated supply leads (16) Contact receiver (17) is coupled. Furthermore, a fast flooding of the container (5) is possible for special cases of operation via the so-called emergency air line (18).

Π .. Γ> ίΛ ί\ Ο Π .. Γ> ίΛ ί \ Ο

Claims (2)

- 5 SrfindungsansOruche - 5 SrfindungsansOruche 1. Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung von Kernbrennstoffelementen (Brenneleaienten), insbesondere von abgebrannten Brennelementen nach des trockenen Verfahren, bei dem das Brennelement von einem geeigneten Manipulator gegriffen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Greiferkopf (1) der Manipulatörstange (2) und Brennelement1. A device for leak testing of nuclear fuel elements (Brenneleaienten), in particular of spent fuel after the dry process, wherein the fuel assembly is gripped by a suitable manipulator, characterized in that between gripper head (1) of the manipulator rod (2) and fuel assembly (4) ein mit einer Durchführung (13) versehenes Zwischen-. stück (3) gekoppelt ist, und ein, Zwischenstück (3) und oberen Teil des Brennelements (4) umhüllender Behälter(4) an intermediate passage provided with a passage (13). piece (3) is coupled, and a, intermediate piece (3) and upper part of the fuel assembly (4) enveloping container (5) für den dichten Abschluß angeordnet ist, indem Blähkörper (7;· 8), die mittels Druckluft auf gespreizt sind, und am Behälter (5) ein Stutzen (12) angebracht ist, der sowohl die Wasserverdrängung aus dem Brennelement (4) als auch den Transport des Meßgases zum Analysator sichert.(5) is arranged for the tight seal by inflatable body (7, · 8), which are spread by means of compressed air, and on the container (5) has a nozzle (12) is attached, both the water displacement from the fuel assembly (4) as well as the transport of the measuring gas to the analyzer ensures. 2. Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälter (5) ein verschließbarer Havariestutzen (13) angeordnet ist.2. Device according to item 1, characterized in that in the container (5) a closable Havariestutzen (13) is arranged. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing r «nn ^QQO *ΠΠ0 88*7r «nn ^ QQO * ΠΠ0 88 * 7
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106932504A (en) * 2015-12-31 2017-07-07 中核建中核燃料元件有限公司 Cold space equivalent water content measurement apparatus in a kind of fuel rod
CN106932504B (en) * 2015-12-31 2019-05-10 中核建中核燃料元件有限公司 Cold space equivalent water content measuring device in a kind of fuel rod

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