DD222711A1

DD222711A1 - Einrichtung zur erkennung von kassetten bei hoher strahlungsintensitaet

Info

Publication number: DD222711A1
Application number: DD84259729A
Authority: DD
Inventors: Frank Baldeweg; Klaus Faulstich; Arnulf Schwarz; Dieter Schrepel; Siegfried Frei; Konrad Franke; Lutz Hauschild
Original assignee: Adw Ddr
Priority date: 1984-01-31
Filing date: 1984-01-31
Publication date: 1985-05-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Erkennung und Handhabung der Kassetten, die z. B. Kernbrennstoff und/oder Bestrahlungsmaterial enthalten, in Raeumen mit hoher Strahlungsintensitaet, insbesondere in Kernreaktoren. Das Ziel der Erfindung ist die Erhoehung der Wirtschaftlichkeit und Zuverlaessigkeit bei der Handhabung von Brennstoff- bzw. Bestrahlungs-Kassetten, insbesondere bei der Be-, Um- und Entladung eines Kernreaktors und die Reduzierung der Strahlenbelastung fuer das Betriebspersonal. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Handhabung von Kassetten in Raeumen mit hoher Strahlungsintensitaet eine zuverlaessige maschinelle Identifikation der Kassetten zu ermoeglichen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass Kassetten mit Hilfe von Ausnehmungen markiert sind, die eine codierte Information darstellen und dass eine Erkennungsstation, die einen bewegbaren Abtastkopf mit einem mit Ueberdruck gespeisten fluidischen Sensorsystem zum Lesen der codierten Information enthaelt, und ein an sich bekanntes rechnergesteuertes Greifersystem zur Handhabung der Kassetten an ein und dasselbe Rechnersystem gekoppelt sind.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Erkennung und Handhabung der Kassetten, die z.B. Kernbrennstoff und/oder Bestrahlungsmaterial enthalten, in Säumen mit hoher Strahlungsintensität, insbesondere in Kernreaktoren„

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind bereits Lösungen zur fernbedienten Manipulation von Bestrahlungs- bzw. Brennstoffkassetten (im. weiteren Kassetten genannt) bekannt, bei der die Kassetten durch eingeprägte ^; · Buchstaben und Ziffern gekennzeichnet sind. Die Bewegung und die Positionierung der. Kassetten zwecks Be-, Um- und Entladung · werden mit Hilfe eines Greifersystems von der Heaktorwarte aus von Hand oder von einem Eechner gesteuert. Dieser,Prozeß erfolgt nach einem vorgegebenen .Algorithmus ohne Sichtkontrolle (Paulstich, K.; Baldeweg, P.; Pranke, K.: Ein Beladeroboter für Bestrahlungsgut am Rossendorfer Forschungsreaktor. . Kernenergie 25 (1982) 12, S. 461-464). Diese Lösungen haben den. Hachteil, daß ein fehlerhaftes Einordnen oder ein Verwechseln von Kassetten möglich ist, was meist erst nach dem Entladen aus dem iieaktor erkannt wird. Eine Identifikation der Kassetten zum Vermeiden solcher Fehler kann bisher nur visuell und vor Ort erfolgen. Sie ist umständlich und aufwendig, wobei eine erhöhte 'Strahlenbelastung'des Betriebspersonals nicht vermeidbar ist.

Es ist auch bekannt, zur maschinellen Identifikation von Gegenständen dieselben mit Farbbalken oder magnetisierbarer'Schichten zu'markieren, d;ie optisch (DE-OS 31.07 922) oder induktiv (DE-OS 29 00 532) abgetastet werden können. Diese Markierungen sind für die Kassettenkennzeichnung jedoch nicht geeignet, da sie im Gegensatz zu eingeprägten Markierungen .bei den extremen Bedingungen im Reaktor nicht beständig sind*.

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Es 'Wurde bereits vorgeschlagen,, Brennstoffkassetten durch . Einbringen von speziellen .Teilen _z.B. Stahlkugelη zu mar- . . kieren.und mit Hilfe von Ultraschall zu identifizieren. (DE-OS I9.35.686)· Diese Methode .ist jedoch für Bestrahlungskassetten ungeeignet, da einerseits neben dem Bestrahlungsgut meist kein Raum für diese speziellen !Teile vorhanden ist und andererseits diese Teile eine gleichmäßige Bestrahlung des Bestrahlungs'gutes beeinträchtigen würden. · . . ·

Zur Abtastung von mechanischen ζ_βΒ_β eingeprägten Markierungen werden auch fluidisch©.Prinzipien angewendet, die insbesondere bei erschwerten Umgebungsbedingungen besondere Vorteile haben«, Bekannt ist die pneumatische Abtastung von Informationsträgern wie Codescheiben und Codelinealen z_eB. zur digitalen Winkel- -.. ' und Wegmessung (Mayer, EU ; Hohrbach, C« : Handbuch für fluidisch©. Meßtechnik. - Düsseldorf: VDI-Verlag, 1977). Das Prinzip ist auch für Lochstreifen, Lochkarten und andere Programmspeicher anwendbar, wobei die Binärinformationen eines"Codewertes an den vorgesehenen Stellen z.B. als vorhandene oder nichtvorhandene Bohrungen, Löcher, Schlitze, Erhebungen oder Vertiefungen markiert werden. So erfolgt z.B.- nach-DE-OS 22 28 141 in einer pneumatischen Lesestation für Lochkarten die Abtastung der Binärinformationen, indem Druckluft durch die Löcher der Lochkarte gelangt und zugeordnete Membranschalter betätigt. Die DE-AS 26 03.296 betrifft einen pneumatischen Lesekopf zur einseitigen Abtastung eines Loch- oder Schlitzmusters einer . binärcodierten Information mit Hilfe einer Vielzahl von zu einem Düsenfeld zusammengefaßten pneumatischen. Lesedüsen, In beiden Fällen muß jedoch der Informationsträger durchgelocht sein, was prinzipiell bei der Markierung von Kassetten nicht möglich ist. .

Die Patentschrift DE-OS 20 37.551 betrifft ein pneumatisches Gerät zum Lesen geprägter Karten·. Die markierten Stellen sind geprägte Vertiefungen, die zur Abtastung als Teil einer pneumatischen Leitung ausgenutzt werden, über die Schaltvorgänge ausgelöst werden. Dieses Prinzip gewährleistet die einseitige

Abtastung markierter Stellen, die nicht durchgelocht sind. Eine solche Markierung in Form von Vertiefungen kann bei . Kassetten angewendet werden, iiachteilig ist bei diesem Lesegerät, daß die Abtastung mittels Unterdruck erfolgt. Damit ist die Gefahr vorhanden, daß durch das Ansaugen von Schmutz oder ELüssigkeit Störungen hervorgerufen v/erden.

Mit Überdruck arbeitet eine pneumatische Kummernerkennungseinrichtung (DD-TSP 9I 916), bei der parallele Abtaströhrchen einem codierten System von Höhlungen eines Informationsträgers in der gleichen Anordnung gegenüberstehen. Der liachteil besteht darin, daß die Einrichtung manuell mit dem Informationsträger in Eontakt gebracht werden muß.

Bei allen genannten Abtasteinrichtungen muß außerdem für'jede abzutastende Binärinformation ein zugeordnetes Abtastelement vorhanden sein, so daß eine entsprechend große Anzahl von Abtastelementen und Signal wandlern erforderlich ist und der Informationsträger zur Abtasteinrichtung eindeutig orientiert werden muß. In der angegebenen Eorm sind die Einrichtungen zur Identifikation der Kassetten prinzipiell nicht geeignet.

Ziel der Erfindung

Das-Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit bei der. Handhabung von Brennstoff- bzw. Bestrahlungs-Kassetten, insbesondere bei der Be-, Um- und. Entladung - eines Kernreaktors und die Seduzierung der Strahlenbe- lastung für das Betriebspersonale

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,.bei der Handhabung von Kassetten in Bäumen mit hoher Strahlungsintensität eine zuverlässige maschinelle Identifikation der Kassetten zu ermöglichen« Dabei darf die Anwesenheit von !Flüssigkeit, wie Spritzwasser, die Punktionssicherheit nicht beeinträchtigen. Zur

Identifikation soll keine vollständige Orientierung der Kassetten und im Vergleich zur Anzahl der abzutastenden Binärinformationen eine wssentlich geringere Zahl an Abtastelementen und Signalwandlern erforderlich sein.

Srfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Kassetten mit Hilfe von Ausnehmungen markiert sind, die eine codierte Information darstellen und daß eine Srkennungsstation, die einen bewegbaren Abtastkopf mit einem mit Überdruck gespeisten fluidischen Sensorsystem zum Lesen' der codierten Information enthält, und ein an sich bekanntes rechnergesteu-"' ertes Greif er sy st ein zur Handhabung der Kassetten an ein und dasselbe Hechnersystem gekoppelt sind. Die vorteilhafte Ausgestaltung der, erfindungsgemäßen Lösung wird nachfolgend^ beschrieben: Die Erkennungsstation enthält einen Abstellplatz zur. Aufnahme einer der Kassetten, eine druckmittelbetätigte Zange zum Zentrieren von Kassetten unterschiedlichen Durchmessers und einen druckmittelbetriebenen Hub-Schwenkantrieb zum Auf setzen des Abtastkopfes auf die markierte Hache der Kassette» Die Ausnehmungen sind in Form von SenkbQhrungen auf einer kreisförmigen Bahn an der Stirnfläche der Kassetten angeordnet und der Abtastkopf ist um eine Achse drehbar gelagert und mit einem elektromotorischen. Antrieb verbunden. Neben der kreisförmigen Bahn ist auch eine spezielle Startmarkierung zur Kennzeichnung des Beginns des Codewortes angebracht* Der Abtastkopf sollte .zur Erzeugung eines Takt signal es eine.,umlaufende Lochbahn besitzen, der eine Sensordüse zugeordnet , ist, wobei die Teilung der Lochbahn ein Vielfaches der. Teilung der auf der kreisförmigen Bahn der Kassette für Senkbohrungen vorgesehenen Platze beträgt. Das fluidische Sensorsystem ist in Form eines'"Abtas t ring es ausgebildet, der im Abtastkopf federnd gelagert ist und mindestens eine Abtastbohrung zum Abtasten der durch die Senkbohrungen codierten Information sowie eine Abtastbohrung zum Abtasten der Startmarkierung und nahe an die Abtastbohrjungen herangeführte.. Schlitze, zur Entlüftung enthält, wobei die Abtastbohrungen durch druckdichte Leitungsverbindungen über die Achse mit einer Druckmittelcmelle und Signal wandlern in Verbindung stehen. . . . .

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispieles naher erläutert werden. _

In der zugehörigen Zeichnung zeigen: 1 Draufsicht auf eine Kassette

Eig· 2 Kopf einer Kassette in der Seitenansicht und Abtastring teilweise im Schnitt

Fig. 3 Abtastkopf im Schnitt Fig. 4· Erkennungsstation -

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Fig. 5. Schema der Einrichtung zur Erkennung und Handhabung von Kassetten

Fig. 6 Beispiel für den Signalverlauf beim Abtasten einer Kassette. '

Die Stirnfläche einer Bestrahlungskassette 1 enthält Senkbohrungen 2, deren Anordnung der codierten Information entspricht. Die Senkbohrungen 2 liegen auf einer zum Kegelzapfen 3 konzentrischen Kreisbahn 4, neben der sich die Startmarkierung 5 befindet·

"über dem Kopf der Kassette 1 befindet sich ein Abtastring 6 mit' einer Abtastbohrung 7 f&r die Senkbohrungen 2 und mit einer Abtastbohrung 8 für die Startmarkierung 5· && die Abtastbohrungen 7*8 sind Schlitze 39 angebracht, die zur Ableitung der aus den Abtastbohrungen 7|8 über die Senkbohrungen bzw. Startmarkierung 5 strömenden Luft dienen. :

Der Abtastkopf 9 ist wie folgt ausgebildet; Am Träger 10 ist die Achse 11 befestigt, auf der ein Drehkörper 12 durch die Kugellager 13 geführt wird. Am Drehkörper 12 wird der Abtastring 6 so gehalten, daß er sich gegen die Kraft der Feder 14· etwas anheben und kippen, aber gegenüber dem Drehkörper 12 nicht verdrehen läßt. Durch die Achse 11 und den Drehkörper 12 führen Kanäle 15 und 16, die mit Hilfe der Dichtungen 17

und elastischen Schläuchen 18 druckdichte Leiturigsverbindun-. gen von. den Abtastbohrungen 758 zu den Signal wand!era 20 und, über die Vordrosseln 38. zur Druckmittelquelle I9 bilden, Am Drehkörper 12 ist das Zahnrad 21 befestigt, das mit dein elektromotorischen Antrieb 22 in Verbindung steht. Im Zahnrad 21 befindet¹sich eine zur Achse 11 konzentrische Lochbahn 23, die mit Hilfe der Sensordüse 24 ein Taktsignal} X₁₁. erzeugt.

Die Erkennungsstation 25 umfaßi? einen Abstellplatz 26 zur Aufnahme einer Kassette 1, eine pneumatisch betätigte Zange 27, einen pneumatisch betätigten Hub-Schwenk-Antrieb 28, der den Träger 10 mit dem Abtastkopf 9 und äen elektromotorischen Antrieb 22 trägt,: '· -.' . . ' < _:

Nach dem Schema in Pig. 5 umfaßt die gesamte Einrichtung zur Erkennung und Handhabung der Kassetten 1 ein Greifersystem 29, eine Erkennungsstation 25 und einen Rechner· 30. Das Greifersystem 29 ist auf dem kleineren der beiden zueinander exzentrisch angeordneten Reaktordeckel 3I und 32 montiert und trägt den im Reaktor 33 befindlichen Greifer.3^« 3ie Eestrahlungskanäle 35» von denen nur einer dargestellt ist, die Rohrpost-'a Uf nähme 36 .-und aie Srkennungsstation 25 befinden sich unter den Reaktordeckeln 31,32 im Reaktor 33· ^s.s Greifers-ystern .29 und die^ Erkennungsstation 25 sind über Signalieitungeη 37 mit dem Rechner 30 verbunden.

Die Funktion, der Einrichtung, soll am Beispiel eines En dl ade Vorganges beschrieben werden: Der gesamte Programmablauf '^vird zu ,Beginn einer 'Bestrahlungsperiode' in den Rechner 30 eingegeben· liach dem Start des Entladevorganges wird durch den Rechner das Greifersystem 29 durch Verdrehen der Reaktordeckel· 31,32 über den Bestrahlungskanal 35 positioniert, dem die Kassette 1 entnommen werden soll. Der Greifer 34 wird abgesenkt, bis er die Kassette 1 am Kegelzapfen 3 erfassen kann. Danach wird die-Kassette 1 angehoben, über die Erkennungsstation 25 positioniert und auf den Abstellplatz. 26 abgesetzt» Daraufhin veran-

IaJBt der Rechner das Schließen der Zange 27, wodurch die Kassette 1 zentriert wird. Nach dem Anheben des Greifers 34 wird der Abtastkopf 9 über die Kassette 1 geschwenkt und auf dieselbe abgesetzt. Gleichzeitig wird der elektromotorische Antrieb 22 eingeschaltet, der den Abtastkopf 9 um die Achse. 11 rotieren läßt· Der Abtastring 6 wird dabei durch die Feder 14 mit definierter Kraft auf die Stirnfläche der Kassette 1 gedruckt und die Abtastbohrungen 7*8 gleiten über die Senk-" bohrungen 2 bzw. über die Startmarkierung 5· Die von der Druckmittel quelle 19 über die Vordrosseln 38 den Abtastboh- >--. rungen 7»8 und der Sensprdüse 24- zugeführte Druckluft kann über die Schlitze 39 i^ Abtastring 6 bzw. durch die Löcher im Zahnrad 21 ins Freie entweichen, sobald unmittelbar unter einer Abtastbohrung 7»8 eine Senkbohrung 2 oder die Startmarkierung 5 bzw. unter der Sensordüse 24 ein Loch erscheint;. Die dabei in den Leitungen nach den Vordrosseln 38 entstehenden Druckänderungen teilen sich den Signalwandlern 20 mit, die daraus elektrische Signale y. , y , y j_ für den Eechner bilden·

Durch die Eotation des Abtastkopfes werden somit folgende^ Signale erzeugt, für deren Verlauf Pig. 6 ein Beispiel zeigt: eine regelmäßige Impulsfolge x. als Taktsignal, ein Startimpuls χ £ bei geder Umdrehung des Abtastkopfes und die Impuls- r~\ folge χ als Seriensignal· der codierten Information«

Der Eechner ist so programmiert, daß er mit dem Erscheinen des Startimpulses y . mit dem Einlesen der Information aus der Impulsfolge y beginnt, wobei das Taktsignal y. den Abtastrhythmus festlegt. Die Phasenbeziehung des Taktsignales x^ zu den Signalen x^. bzw. χ ist von der jeweiligen Orientierung der abgetasteten Kassette, d.h. vom Zufall abhängig. Deshalb wird zunächst das Taktsignal x+ mit einer Frequenz erzeugt, die einem Vielfachen, z»B* dem Doppelten der Abtastfrequenz entspricht· Daraus kann dann leicht z.B* im Signalwandler 20 oder im Eechner 30 ein untersetztes Taktsignal y^ mit einer für das Einlesen günstigen Phasenlage abgeleitet werden. Ist die vollständige Information erfaßt, wird das Einlesen abgebrochen oder

auch wiederholt, um z.B. Ablesefehler korrigieren zu können. Danach wird der Au tastkopf 9 angehoben and zur Seite geschwenkt, wobei der elektromotorische Antrieb 22 abgeschaltet wird. Falls eine Übereinstimmung der identifizierten Kassette 1 mit der im Bntiadeplan geforderten Kassette vorliegt, wird sie'durch das Greifersystem 29 zur Rohrpostaufnahme 36 transportiert und aus dem Reaktor 33 herausgeschleust. Im anderen Fall wird ein Maßnahmeprogramm angestoßen, das zur Zwischenlagerung der falschen Kassette führt und die Suche nach der geforderten Kassette veranlaßt. ' ' '

Die Identifikation der Kassetten mit der erfindungsgemäßen Einrichtung kann in entsprechender Weise bei jedem Transportvorgang, also auch bei Be- und Umladen ausgeführt werden.

Claims

- 9 - Srfindungsanspruch

1. Einrichtung zur Erkennung von Kassetten bei hoher Strahlungsintensität, insbesondere in Kernreaktoren, gekennzeichnet dadurch, daß die Kassetten (1) mit Hilfe von Ausnehmungen markiert sind, die eine codierte Information darstellen, und daß eine Erkennungsstation (24), die einen bewegbaren Abtastkopf (9) mit einem mit Überdruck gespeisten fluidischen Sensorsystem zum Lesen der codierten Information enthält, und ein an sich bekanntes rechnerge-¹^ steuertes Greifersystem (-28) zur Handhabung der Kassetten (1) an ein und dasselbe Sechnersystem (29) gekoppelt sind.

2· Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Erkennungsstation (24) einen Abstellplatz (25) zur AtrfN-nähme einer der Kassetten, eine druckmittel betätigte Zange (26) zum Zentrieren von Kassetten (1) unterschiedlichen Durchmessers und einen druckmittelbetriebenen Hub-Schwenkantrieb (27) zum Aufsetzen des Abtastkopfes (9) auf die markierte iläche der Kassette (1) enthält.

3· Einrichtung nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch,

daß die Ausnehmungen in Form von Senkbohrungen (2) auf C) einer kreisförmigen Bahn (4) an der Stirnfläche der Käs-. -setten (1) angeordnet sind, und daß der Abtastkopf (9) um eine Achse (11) drehbar gelagert und mit einem elektromotorischen Antrieb (22) verbunden ist. \

4. Einrichtung nach Punkt 3» gekennzeichnet dadurch, daß auf den Kassetten (1) neben der'kreisförmigen Bahn (4) eine spezielle Startmarkierung (5) zur Kennzeichnung des Beginns des Codewortes vorhanden ist und daß der Abtastkopf (9) zur Erzeugung eines Taktsignales eine umlaufende Lochbahn (23) besitzt, der eine Sensordüse (24) zugeordnet ist, wobei die Teilung der Lochbahn" (^3) ein Vielfaches der Teilung der auf der kreisförmigen Bahn (4) de.r Kassette (1) für Senkbohrungen (2) vorgesehenen Plätze beträgt.

- ίο -

Einrichtung nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß das fluid! s c he .Sensor system in ]?orm eines Ab tastringe s (6) ausgebildet .ist., der im Abtastkopf (9) federnd gelagert ist und mindestens eine Abtastbohrung (7) zum Abtasten der durch die Senlrbohrungen (~2) codierten Information sowie eine Abtastboax-ung (8) zum Abtasten der Startmarkierung (5) und nahe an die Abtastbohrungen (7,8) herangeführte Schlitze (39) zur Entlüftung enthält, wobei die Abtastbohrungen (7,8)' durch druckdichte Leitungsverbindungen über die Achse (11) siit einer Druckmittel quelle (19) und mit Signalwandler!! (20) in Verbindung stehen. ·.

.Sauen Zeichnungen