DE102012001110A1

DE102012001110A1 - Positioniersystem für eine Brennelement-Lademaschine in einem Kernreaktor

Info

Publication number: DE102012001110A1
Application number: DE201210001110
Authority: DE
Inventors: Dominik Rohrmus; Timo Feller; Erhard Flach
Original assignee: Areva NP GmbH; Siemens AG
Current assignee: Siemens AG; Areva GmbH
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2012-01-23
Publication date: 2013-07-25

Abstract

Bei einem Positioniersystem für eine Brennelement-Lademaschine (3) mit einer in einer horizontalen Ebene beweglichen Hebevorrichtung, die einen Brennelementgreifer (8) aufweist, der entlang eines vertikalen Hubweges verschiebbar ist, mit einer im Wesentlichen vertikal nach unten gerichteten Kamera (2), welche die aufgenommenen Bilder (21) an ein Computersystem (1) sendet, soll ein aufwändiges manuelles Nachjustieren und/oder ein automatisches Nachpositionieren der Brennelemente (5) vermieden werden oder zumindest vereinfacht werden und gleichzeitig eine hohe betriebliche Sicherheit gewährleistet werden. Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Hubtiefenermittlungseinheit (11) die aktuelle Hubtiefe des Brennelementgreifers (8) ermittelt und einen entsprechenden Hubtiefenwert an das Computersystem (1) übermittelt, wobei das Computersystem (1) den von der Kamera (2) aufgenommenen Bildern (21) eine Zentrierschablone (27, 28) überlagert, und wobei das Computersystem (1) Position und/oder Form der Zentrierschablone (27, 28) in Abhängigkeit von dem Hubtiefenwert verändert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Positioniersystem für eine Brennelement-Lademaschine mit einer in einer horizontalen Ebene beweglichen Hebevorrichtung, die einen Brennelementgreifer aufweist, der entlang eines vertikalen Hubweges verschiebbar ist, mit einer im Wesentlichen vertikal nach unten gerichteten Kamera, welche die aufgenommenen Bilder an ein Computersystem sendet.
In einem Kernkraftwerk, welche beispielsweise eine Druckwasser- oder eine Siedewasser-Reaktoranlage beinhalten kann, sind Brennelement-Lademaschinen, die auch als Lademaschinen bezeichnet werden können, dafür vorgesehen, die Brennelemente zwischen Reaktor bzw. dessen Reaktorbecken und einem geeigneten Lagerbecken zu transportieren. Mit der Lademaschine werden beispielsweise bei einem Wechsel der Brennelemente die verbrauchten Brennelemente von dem Reaktorbecken in das Lagerbecken befördert und unverbrauchte Brennelemente vom Lagerbecken in den Reaktor. Eine Lademaschine ermöglicht ebenfalls ein Umsetzen von Brennelementen im Reaktorbecken, welches aus betrieblichen Gründen unter anderem notwendig sein kann, um einen gleichmäßigen Verbrauch der Brennelemente in einem Reaktor zu gewährleisten. Auch werden aus betrieblichen Gründen gewünschte Platzhalter, die auch als Dummys bezeichnet werden und die den Brennelementen von ihrer Form her ähnlich sind, aber kein spaltbares Material enthalten, durch die Lademaschine bewegt bzw. versetzt.
Üblicherweise weist die Lademaschine eine Hebevorrichtung auf, die kranartig ausgestaltet ist und wirkt. Die Lademaschine kann zum Beispiel an einer entlang einer Laufbrücke horizontal bewegbaren Laufkatze aufgehängt sein, wobei die Richtung dieser Bewegung als Laufkatzenbewegungsrichtung bezeichnet werden kann. Die Laufbrücke selbst könnte in diesem Fall in einem rechten Winkel zu der Laufkatzenbewegungsrichtung ebenfalls horizontal entlang von Laufschienen bewegbar sein, wobei diese Richtung hier als Laufbrückenbewegungsrichtung bezeichnet wird. Mit einer solchen Konstruktion ist die Hebevorrichtung in einem Wirkbereich, der durch die Abmessungen von Laufschienen und Laufbrücke vorgegeben ist, in einer horizontalen Ebene beliebig positionierbar. Aufgrund des gewählten rechten Winkels zwischen den beiden in horizontaler Richtung wirkenden Bewegungen der Lademaschine kann diese Ebene auch als ein horizontal aufgespanntes Koordinatensystem mit einer x- und einer y-Achse betrachtet werden. Die Laufkatzenbewegungsrichtung entspräche einer Achse, z. B. der x-Achse, und die Laufbrückenbewegungsrichtung der anderen Achse, so dass eine eindeutige horizontale Zuordnung der Position zu einem Koordinatensystem möglich ist.
Die Hebevorrichtung selbst ist in der Regel teleskopartig aufgebaut, umfasst einen Führungsmast, der an der Laufkatze befestigt ist, und einen aus diesem nach unten herausfahrbaren Brennelementgreifer. Auf diese Weise sorgt das Verschieben des Brennelementgreifers gegenüber dem in vertikaler Richtung fixierten Führungsmast für eine vertikale Verschiebung des Brennelementgreifers. Auf Grund der hubartigen Ausformung dieses vertikalen Verschiebewegs der Hebevorrichtung kann dieser auch als Hubweg bezeichnet werden. Der Greifvorgang selbst wird von dem Brennelementgreifer durchgeführt, der eine Greifvorrichtung mit geeigneten Hilfsmitteln wie zum Beispiel Greifklinken aufweist. Auch eine Ausformung als sogenannter Doppelgreifer, wie er oftmals in Druckwasserreaktoren eingesetzt wird, ist üblich. Mit einem solchen Doppelgreifer ist es möglich, gleichzeitig oder auch alternativ zu dem Greifvorgang an dem Brennelement selbst einen Steuerstab oder einen in das Steuerstabsführungsrohr eingebrachten Drosselkörper zu manipulieren. Ein weiteres Element der Hebevorrichtung kann eine Zentrierglocke sein, die ebenfalls teleskopartig ausgefahren wird.
Die Brennelemente sind üblicherweise sowohl in einem Lagerbecken als auch in dem Reaktor stehend nebeneinander gelagert, wobei die Anordnung von oben gesehen schachbrettartig ist. In beiden Fällen ist unter anderem zum Schutz vor Strahlung Wasser vorgesehen, welches die Brennstäbe vollständig bedeckt und in der Regel einen Wasserpegel aufweist, der mehrere Meter über der Brennelementoberfläche liegt. In dem Lagerbecken ist meist ein Lagergestell vorhanden, in welchem die Brennelemente stehen und von dem jedes der Brennelemente auch seitlich gestützt wird. Im Reaktor selbst wird in aller Regel auf ein solches Lagergestell verzichtet, so dass die Brennelemente zunächst von unten durch einen Boden gestützt werden. Oftmals sind Löcher am Boden vorgesehen, in die entsprechend passgenaue Ausformungen an den Brennelementen bei einer Abwärtsbewegung des Brennelements hineingleiten sollen. Die seitliche Stützung geschieht in der Regel vor allem durch benachbarte Brennelemente. Dies bedeutet, dass die Brennelemente bevorzugt dicht nebeneinander stehen, um eine vertikale Schiefstellung einzelner Brennelemente, also ein Kippen, zu vermeiden. Aufgrund der schachbrettartigen Anordnung können die horizontalen Bewegungen der Lademaschine mit dem gewählten und beschriebenen Koordinatensystem beschrieben werden, so dass die Position der Lademaschine in dieser Ebene näherungsweise bekannt ist.
Üblicherweise werden die Bewegungen der Lademaschine von einem Leitstand, der aufgrund der betrieblichen Sicherheit eine hinreichende Entfernung vom Lagerbecken und vom Reaktor aufweist, aus manuell gesteuert. Das heißt jeder Beladevorgang und jeder Tausch von Brennelementen und auch jede Entnahme eines Brennelements aus dem Reaktorbecken wird manuell gesteuert und überwacht. Hierzu ist ein geeignetes Beobachtungssystem notwendig, welches üblicherweise eine Kamera aufweist, deren Bilder einer Bedienperson auf einem Monitor angezeigt werden. Die Kamera ist in der Regel nach unten auf das Lagerbecken bzw. auf den Reaktorboden gerichtet, so dass die Kamerabilder es einer Bedienperson ermöglichen, die notwendigen horizontalen Positionsänderungen der Hebevorrichtung und die vertikalen Hubbewegungen des Brennelementgreifers vorzunehmen. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2006 034 680 A1 bekannt.
Der Blickwinkel der Kamera ist in der Regel nicht exakt vertikal nach unten gerichtet, und das Kameraobjektiv ist, sofern sich dieses an der Lademaschine befindet, meist seitlich von einem aufgenommenen Brennelement angeordnet. Dies ist der Tatsache geschuldet, dass das Kamerabild sowohl Brennelement als auch den Boden des Reaktorbeckens bzw. des Lagerbeckens mit bereits platzierten Brennelementen oder Dummys in jeder Situation erfassen soll. Wäre zum Beispiel das Objektiv der Kamera in der Brennelement-Lademaschine so angeordnet, dass dessen Öffnung vertikal nach unten gerichtet wäre, so wären bei einem Greifen und Anheben eines Brennelements die übrigen Brennelemente zumindest zeitweise besonders stark verdeckt.
Soll nun beispielsweise für einen Brennelementwechsel ein sich im Reaktorbecken des Reaktors befindendes Brennelement durch die Lademaschine herausgehoben werden und zu dem Lagerbecken transportiert werden, so könnte die Laufkatze, an welcher sich die Hebevorrichtung befindet, zunächst an eine durch Referenzwerte festgelegte Position automatisch gefahren werden. Die Bedienperson könnte diese Position anhand des Kamerasignals zunächst überprüfen und könnte die Greifvorrichtung und ggf. die Zentrierglocke dann absenken. Anhand des angezeigten Kamerasignals würde die Bedienperson ständig überprüfen, ob sich Zentrierglocke und Greifvorrichtung sowohl in ihrer horizontalen Ebene als auch in ihrer Hubtiefe an der gewünschten Position befinden. Bei einem Abweichen von der Position, welche die Bedienperson als ideal ansieht und vornehmlich auf Erfahrungswerten beruht, würde ein manuelles Nachsteuern vorgenommen werden.
Für die Bedienperson ergeben sich vielfältige Schwierigkeiten bei der Bewertung des Kamerabildes und der Positionierung des Brennelements. Einerseits sind die Endpositionen der Brennelemente im Reaktorbecken so vorgesehen, dass sie ein gewisses Spiel aufweisen. Dies führt zu nicht gänzlich starr vorgegebenen Koordinaten, die das Brennelement in seiner Endposition im Reaktorbecken aufweist und dazu, dass der Bediener Relativpositionen beachten muss. Andererseits sind die Kamerabilder in der Regel schief, das heißt die zentrale Blickachse des Kamerabilds entspricht nicht der vertikalen Bewegungsrichtung der Lademaschine, so dass ein räumliches Vorstellungsvermögen erforderlich ist, um bei einer vertikal nach unten gerichteten Bewegung des Brennelements ein passgenaues Einfügen des Brennelements in vorhandene Lücken vorherzusehen. Auch bei einem vollständig vertikal nach unten gerichteten Blick ist unter anderem auf Grund unterschiedlicher Hubtiefenpositionen, eventuell unterschiedlicher Kameravergrößerungen und mangelnder Sicht eine Vorhersage hinsichtlich der späteren Passgenauigkeit der gewählten horizontalen Position schwierig. In der Regel ist daher ein horizontales Nachsteuern der Lademaschine durch den Bediener notwendig. Dies geht meist in ein iteratives Verfahren über.
Auf Grund dieser Schwierigkeiten und zur Gewährung einer betrieblichen Sicherheit sind einzelne Justierhilfen oder Zentrierhilfen physisch vorhanden, welche die einzelnen Prozesse wie den Brennelementwechsel für den Bediener vereinfachen. So greifen Zentrierstifte, die sich an der Zentrierglocke befinden, in einem Zwischenschritt beim Absenkvorgang in Zentrierbohrungen an den bereits stehenden Brennelementen. Dies erlaubt zum einen ein Nachrücken einzelner bereits positionierter Brennelemente und/oder zwingt andererseits die Ladevorrichtung in eine leicht andere Position, die ein endgültiges passgenaues Absenken des Brennelements erlaubt. Auch sind horizontale Referenzpositionen der Lademaschine hinterlegt, so dass im Idealfall kein Nachjustieren mehr notwendig ist. In der Praxis ist dies allerdings nicht der Fall, da zunächst die Positionen der Brennelemente mit einem Spiel behaftet sind. Auch können die Horizontalbewegungen der Lademaschine ein Spiel aufweisen, so dass die koordinatenmäßig gewünschte vorgegebene Position der Lademaschine nach einer horizontalen Bewegung nicht der tatsächlichen entspricht. Oftmals muss daher ein entsprechend aufwändiges Nachpositionieren nach dem Prinzip „Trial and Error” vorgenommen werden, um die Brennelemente zu positionieren.
Zusammengefasst ist die herkömmliche Technik mit Nachteilen behaftet, die den Wechsel von Brennelementen erschweren, ein manuelles Nachjustieren oftmals notwendig machen und bei bedienerseitigen Fehleinschätzungen des Kamerabilds auch zu Fehlablegungen führen können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Positioniersystem für eine Brennelement-Lademaschine anzugeben, welches ein aufwändiges manuelles und/oder automatisches Nachpositionieren der Brennelemente vermeidet oder zumindest vereinfacht und gleichzeitig eine hohe betriebliche Sicherheit gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Hubtiefenermittlungseinheit die aktuelle Hubtiefe des Brennelementgreifers ermittelt und einen entsprechenden Hubtiefenwert an das Computersystem übermittelt, wobei das Computersystem den von der Kamera aufgenommenen Bildern eine Zentrierschablone überlagert, und wobei das Computersystem Position und/oder Form der Zentrierschablone in Abhängigkeit von dem Hubtiefenwert verändert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass geeignete Zentrierschablonen, die auch als Masken bezeichnet werden können, den Kamerabildern überlagert werden, so dass eine Abweichung der Ist-Position des Brennelementgreifers von der Soll-Position erkannt werden kann. Ein einfaches horizontales Nachsteuern oder -regeln der Lademaschine, welches zu einer Überdeckung von Zentrierschablone und Kamerabild führt, stellt dann eine annähernd ideale Position her, so dass das Brennelement abgesenkt werden kann, ohne das aufwändiges Nachjustieren notwendig ist. Da unter anderem die zentrale Achse des Kamerabilds in der Regel nicht vertikal nach unten zeigt, sondern meist einen Winkel zu dem vertikalen Verschiebeweg des Brennelementgreifers aufweist, ist die Zentrierschablone hubtiefenabhängig zu gestalten. Dadurch dass sich die Zentrierschablone in Position und/oder Form in Abhängigkeit von der Hubtiefe ändert, wird für jede Hubtiefe eine andere Zentrierschablone maskenartig verwendet, so dass einerseits in einem weiteren Schritt in jeder Hubtiefe die Position des Brennelementgreifers horizontal von einem Ist-Wert zu einem Soll-Wert nachgeregelt werden kann. Andererseits ist eine solche Zentrierschablone besser geeignet als ein fix vorgegebenes Koordinatensystem, an dem sich die Horizontalposition des Brennelementgreifers exakt ausrichten soll, da die Brennelemente in Ihrer Endposition bekanntermaßen ein gewisses Spiel aufweisen. Daher ist es zweckmäßig sich auch an den benachbarten Brennelementen zu orientieren, so dass auf der der Zentrierschablone definierte Punkte als Ist-Werte aufgefasst werden, die z. B. mit Zentrierbohrungen von Brennelementen an benachbarten Endpositionen in Übereinklang gebracht werden sollen.
Mit einer hubtiefenabhängigen Zentrierschablone ist es zudem vorteilhafterweise möglich, auf die bislang gebräuchliche Zentrierglocke zu verzichten, da ein Nachzentrieren des Brennelementgreifers und damit des Brennelements durch physischen Kontakt vermieden werden kann. Weiterhin ist durch die Vermeidung von diversen Stößen, die an der Hebevorrichtung und den Brennelementen erfolgen, die physische Belastung sämtlicher Bauteile geringer. Zudem können Kontakte, die einer Meldepflicht des Kernkraftwerkbetreibers an die zuständige Behörde unterliegen, minimiert werden.
Wünschenswerterweise weist das Computersystem eine Regeleinheit auf, die ein automatisches horizontales Nachführen der Hebevorrichtung vornimmt. Hierzu bietet es sich an, dass die Regeleinheit aus einem Regelglied und einem Stellglied besteht. In dem Regelglied werden gewissermaßen die Position der Hebevorrichtung als Regelgröße, die Kamerabilder als Ist-Werte und die Zentrierschablone als Sollwerte behandelt. Ein automatisch vorgenommener Vergleich von Ist- und Soll-Werten wird von dem Regelglied an das Stellglied weitergeleitet, welches ein Nachführen der Hebevorrichtung veranlasst. Die vorgenommene Änderung an der Hebevorrichtung löst eine Rückkopplung aus, da ein fortlaufender oder widerkehrender Vergleich von Ist- und Soll-Werten durch das Regelglied, sowie die Weitergabe dieser Information an das Stellglied erfolgt, wodurch die Regelung den Charakter eines geschlossenen Kreislaufs aufweist.
Wünschenswerterweise werden die von der Kamera aufgenommenen Bilder in einer Anzeigeeinheit, die zum Beispiel ein Monitor sein kann, angezeigt. Auch wenn dies von der technischen Komponente nicht notwendig sein sollte, bietet es sich unter anderem aus Sicherheitsgründen an, dem Bedienpersonal die Bilder anzuzeigen. Im Computersystem hinterlegte Zentrierschablonen und Kamerabilder sind zwar grundsätzlich ausreichend, damit das Computersystem die Hebevorrichtung vollautomatisch, zumindest aber in seiner Horizontalausrichtung steuert. Allerdings können unerwartete, mit Fehlern behaftete Verschiebevorgänge auftreten, die es zunächst zu erkennen gilt. Hierzu bietet es sich an, die Kamerabilder mit der überlagerten Zentrierschablone dem Bedienpersonal, welches sich üblicherweise in einem Leitstand befindet, anzuzeigen.
Wünschenswerterweise ist es dem Bedienpersonal möglich, die Hebevorrichtung selbstständig zu bewegen. Neben der automatisch durch das Computersystem veranlassten Bewegung, ist es ebenfalls aus Gründen der betrieblichen Sicherheit vorteilhaft, wenn das Bedienpersonal, üblicherweise von einem Leitstand aus, die Hebevorrichtung steuern kann. Hierzu bietet es sich an, die Überlagerung von Kamerabildern und hubtiefenabhängiger Zentriermaske anzuzeigen, wobei eine reine Anzeige des Kamerabildes ebenfalls ausreichend sein könnte. Neben der angesprochenen betrieblichen Sicherheit kann auch die Verfahrensökonomie für eine Bedienung durch Personal sprechen. So folgen Computersysteme oftmals einem Muster, welches abgearbeitet wird. Bestimmte eventuell mit Zeitvorteilen behaftete alternative Wege werden dabei außer Acht gelassen. Ein geschulter Bediener könnte diese aber erkennen und umsetzen. Es bietet sich daher in vielen Fällen an, die Steuerung gänzlich von Bedienpersonal vornehmen zu lassen oder aber zumindest einen verfahrensökonomischen Zwischeneingriff zu gestatten.
Wünschenswerterweise ist die Zentrierschablone nicht starr vorgegeben, sondern kann durch einen Lernprozess verändert werden. Gerade durch ein selbstständig lernendes System kann die Kombination von Zentrierschablone und Kamerabildern stetig verbessert werden, so dass die überlagerte hubtiefenabhängige Zentrierschablone immer genauer wird. Eine leicht in Form und/oder Position fehlerhafte Zentrierschablone kann entsprechend korrigiert werden. Durch einen Vergleich der momentanen hubtiefenabhängigen Zentrierschablone mit den Kamerabildern und unter Berücksichtigung von notwendigen vorgenommenen Bewegungen der Hebevorrichtung kann die Zentrierschablone korrigiert werden. Ist zum Beispiel bei einer fixen Hubtiefe die Zentrierschablone ungenügend vorkonfiguriert, wird die Lerneinheit beim weiteren Absenken des Brennelementgreifers zum Beispiel auf Grund einer dann vorgenommenen Horizontalbewegung erkennen, dass die ursprüngliche Zentrierschablone nicht ideal war und wird diese in Form und/oder Position ändern. Denkbar ist es auch, aus dem bloßen Vergleich von Zentrierschablone und Kamerabildern bei verschiedenen Hubtiefen eine Änderung einzelner oder mehrerer Zentrierschablonen bei verschiedenen Hubtiefen vorzunehmen. Bei einer rein vertikalen Bewegung der Hebevorrichtung könnte zum Beispiel die Zentrierschablone bei zwei Hubtiefen deckungsgleich mit Markierungspunkten des Kamerabildes sein und bei einer Hubtiefe nicht. In diesem Fall wäre es anzunehmen, dass die Zentrierschablone in Form und/oder Position bei der genannten einen Hubtiefe fehlerhaft ist, so dass die Lerneinheit diese ändern könnte. Da für jede Hubtiefe eine Zentrierschablone hinterlegt ist, könnte dies zusätzlich auch iterativ geschehen, das heißt Zentrierschablonen bei Zwischenhubtiefen könnten ebenfalls angepasst werden.
Wünschenswerterweise ist die Kamera nicht ortsfest, sondern befindet sich an der Hebevorrichtung und macht so zumindest sämtliche horizontalen Bewegungen mit. Durch die Platzierung der Kamera an einem solchen bewegten Punkt im festen Koordinatensystem ändert sich der notwendige Blickwinkel der Kamera nicht. Die Zentrierschablone wäre in diesem Fall üblicherweise rein hubtiefenabhängig und nicht zusätzlich noch abhängig vom horizontalen Ort der Hebevorrichtung und könnte demzufolge einfacher umgesetzt werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass für jede vertikale Position eine Maske vorhanden ist, die dem Kamerabild überlagert wird und dadurch nach Art einer eingeblendeten visuellen Ziel- bzw. Zentrierungshilfe eine möglichst ideale horizontale Position der Hebevorrichtung vorgibt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand mehrerer Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
1 Eine schematische Darstellung eines Computersystems, welches eingangsseitig mit einer in einer Brennelement-Lademaschine integrierten Mastkamera verbunden ist, und den von der Mastkamera aufgenommen Bildern hubtiefenabhängig eine auch als Schablone bezeichnete Zentriermaske überlagert.
2 Eine schematische Darstellung eines Kamerabilds mit Blick auf einen Kernverband, welches mit der Zentriermaske überlagert ist.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt schematisch ein Computersystem 1, welches datenseitig mit einer Kamera 2, welche hier als Mastkamera ausgeformt ist, in einer Brennelement-Lademaschine 3 integriert ist und deren Blickwinkel im wesentlich nach unten gerichtet ist, über eine Datenleitung 2a verbunden ist.
Die Brennelement-Lademaschine 3 weist die Möglichkeit auf, in horizontaler Richtung auf Rollen 4 einer Laufbrücke verschoben zu werden. Ein Absenken des Brennelements 5 ist zum Beispiel mit einer Winde 6 möglich. Auch dargestellt ist eine Zentrierglocke 7, die bei bisherigen Vorrichtungen gebräuchlich ist, und ein Brennelementgreifer 8, der das Brennelement 5 hält.
Ein Verschieben und Absenken bzw. Anheben der Hebevorrichtung wird entweder von einem Bediener 9, der das Computersystem 1 über eine Bedieneinheit 10 bedient und sich in der Regel in einem Leitstand 9a befindet, oder von dem Computersystem 1 automatisch veranlasst. Hierfür ist eine Datenleitung 11a vorgesehen, die einerseits Steuerbefehle an die Brennelement-Lademaschine 3 weiterleitet. Andererseits werden sowohl die aktuelle Hubtiefe als auch die Horizontalposition der Brennelement-Lademaschine 3 ermittelt und über die Datenleitung 11a oder eine andere geeignete Datenleitung an das Computersystem 1 übermittelt. Die hier nur schematisch als Bestandteil des Computersystems 1 dargestellte Hubtiefenermittlungseinheit 11 nimmt zur Ermittlung der aktuellen Hubtiefe beispielsweise die Messsignale von geeignet an der Brennelement-Lademaschine 3 angebrachten Sensoren oder Positionswertgebern auf. Alternativ wird einfach der eingestellte Hubtiefen-Sollwert mit dem aktuellen Hubtiefenwert gleichgesetzt.
In Abhängigkeit von dem ermittelten Hubtiefenwert wird dem Bild der Kamera 21 eine hubtiefenabhängige Zentrierschablone überlagert. Das Computersystem 1 ist auch mit einer Anzeigeeinheit 12 verbunden, auf der die von der als Videokamera ausgelegten Kamera 2 aufgenommenen Bilder 21, welche mit der hubtiefenabhängigen Zentriermaske überlagert werden, angezeigt bzw. dargestellt werden.
Das Computersystem 1 besteht unter anderem aus einer Regeleinheit 13, die ein Regelglied 14 und ein Stellglied 15 aufweist. Durch die Regeleinheit 13 ist ein automatisiertes Nachführen der Hebevorrichtung möglich. Die Horizontal-Position der Hebevorrichtung wird an das Regelglied 14 weitergegeben und stellt die Regelgröße dar. In dem Regelglied 14 werden die von der Kamera 2 aufgenommenen Bilder der Kamera 21 als Ist-Werte mit der hubtiefenabhängigen Zentriermaske als Soll-Werte verglichen. Die hieraus ermittelte Korrektur der Horizontal-Position wird an das Stellglied 15 weitergegeben und von dieser über das Computersystem 1 und die Datenleitung 11a ausgeführt. Durch eine fortlaufende Auswertung der Bilder der Kamera 21 und der Zentriermaske durch das Regelglied 14 findet die horizontale Verschiebung so lange statt bis eine Übereinstimmung von Ist- und Sollwert vorliegt. Alternativ ist auch eine manuelle Nachführung durch den Bediener 9 möglich, der mit Hilfe geeigneter Bedienelemente und anhand der Darstellung auf der Anzeigeeinheit 12 gewissermaßen versucht, das Bild der Kamera 21 mit der eingeblendeten Zentrierschablone in Deckung zu bringen. Nach erfolgter Übereinstimmung kann das Computersystem 1 entweder automatisch oder benutzerseitig durch den Bediener 9 veranlassen, dass die Hebevorrichtung ihre Vertikal-Position ändert. Nach der Änderung der Vertikal-Position beginnt gegebenenfalls der oben beschriebene Regelvorgang von neuem, wobei die Zentrierschablone durch das Computersystem 1 an die geänderte Hubtiefe angepasst wird. Bei entsprechend kleiner Schrittweite bzw. hoher Taktfrequenz der Auswertung kann diese hubtiefenabhängige Anpassung quasi-kontinuierlich erfolgen.
Zusätzlich zu der Regeleinheit 13, der Bedieneinheit 10, und der Hubtiefenermittlungseinheit 11 weist das Computersystem 1 eine Lerneinheit 16 auf. Diese speichert durch das Computersystem 1 selbsttätig sowie benutzerseitige vorgenommene Änderungen der Horizontalposition der Brennelement-Lademaschine 3 und vergleicht diese mit dem Bild der Kamera 21 und der hubtiefenabhängigen Zentriermaske. Ausgehend von diesen vorgenommenen Positionskorrekturen kann in nachfolgenden Hubtiefen einerseits überprüft werden, ob die vorgenommene Positionskorrektur sinnvoll und quantitativ korrekt war. Andererseits kann das Computersystem 1 anhand der gewonnenen Erfahrungswerte zukünftig andere, verbesserte Positionskorrekturen vornehmen, indem unter anderem die Zentriermaske verändert wird.
2 zeigt ein von Kamera, die hier als Mastkamera ausgebildet ist, aufgenommenes Bild 21 von dem Kernverband bei einer spezifischen Hubtiefe. Erkennbar ist, dass der Kamerawinkel nicht streng nach unten gerichtet ist, sondern eine Schräge aufweist, die das passgenaue Absenken der Brennelemente 5 in die schachbrettartigen vorgesehenen Brennelementstellplätze 22 erschwert, wobei das schachbrettartige Muster 30 zum besseren Verständnis dargestellt ist. Bei einem Absenken des Brennelements 5 greifen Zentrierstifte, die sich an der Brennelement-Lademaschine 3 befinden, in hierfür vorgesehene Zentrierbohrungen 23, die sich an bereits positionierten Brennelementen 5 oder am Reaktorboden selbst befinden. In der Regel befinden sich diese Löcher an den Ecken der Brennelemente 5. Durch ein Hineingleiten der Zentrierstifte zentriert sich einerseits die Brennelement-Lademaschine 3 innerhalb eines kleinen Umfangs. Andererseits können auch die bereits stehenden Brennelemente 5 in eine besser geeignete Position nachgerückt werden. Zusätzlich können auch Niederhaltefedern 25 an den Brennelementen 5 angeordnet sein, so dass entsprechende Aussparungen an der Brennelement-Lademaschine 3 vorgesehen sind.
Üblicherweise werden die Zentrierstifte, die sich an der Zentrierglocke 7 befinden, in die Zentrierbohrungen 23 geführt, so dass die Horizontal-Position der Brennelement-Lademaschine 3 festgelegt ist. In einem zweiten Schritt kann das Brennelement 5 auf dem Reaktorboden abgestellt werden, welches Halt an einem am Reaktorboden vorgesehenen Drosselkörper 26 findet.
Dem Bild der Kamera 21 ist eine Zentrierschablone überlagert, welche im hier dargestellten Beispiel einzelne Kreuze 27 und einen Rahmen 28 aufweist. Die Kreuze 27 sind so gewählt, dass sie mit den Zentrierbohrungen 23 in Deckung gebracht werden müssen, damit sich ein Brennelement 5 über dem gewählten Feld des Reaktorbodens, einem Brennelementstellplatz 22 befindet. Ein horizontales Positionieren der Brennelement-Lademaschine 3 wird somit deutlich vereinfacht. Da die Zentriermaske hubtiefenabhängig ausgestaltet ist, also insbesondere hinsichtlich ihrer Bildposition entsprechend der aktuellen Hubtiefe korrigiert wird, wodurch beispielsweise Blickwinkel- und Parallaxeneffekte kompensiert werden, kann das Computersystem 1 oder ein Bediener 9 in jeder Hubtiefe erkennen, ob die gewählte Horizontal-Position einer Änderung bedarf oder nicht.
Bezugszeichenliste

1: Computersystem
2: Kamera
2a: Datenleitung
3: Brennelement-Lademaschine
4: Rollen
5: Brennelement
6: Winde
7: Zentrierglocke
8: Brennelementgreifer
9: Bediener
9a: Leitstand
10: Bedieneinheit
11: Hubtiefenermittlungseinheit
11a: Datenleitung
12: Anzeigeeinheit
13: Regeleinheit
14: Regelglied
15: Stellglied
16: Lerneinheit
21: Bild der Kamera
22: Brennelementstellplatz
23: Zentrierbohrung
25: Niederhaltefeder
26: Drosselkörper
27: Kreuz der Zentrierschablone
28: Rahmen der Zentrierschablone
30: schachbrettartiges Muster

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006034680 A1 [0006]

Claims

Positioniersystem für eine Brennelement-Lademaschine (3) mit einer in einer horizontalen Ebene beweglichen Hebevorrichtung, die einen Brennelementgreifer (8) aufweist, der entlang eines vertikalen Hubweges verschiebbar ist, mit einer im Wesentlichen vertikal nach unten gerichteten Kamera (2), welche die aufgenommenen Bilder (21) an ein Computersystem (1) sendet, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hubtiefenermittlungseinheit (11) die aktuelle Hubtiefe des Brennelementgreifers (8) ermittelt und einen entsprechenden Hubtiefenwert an das Computersystem (1) übermittelt, wobei das Computersystem (1) den von der Kamera (2) aufgenommenen Bildern (21) eine Zentrierschablone (27, 28) überlagert, und wobei das Computersystem (1) Position und/oder Form der Zentrierschablone (27, 28) in Abhängigkeit von dem Hubtiefenwert verändert.
Positioniersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Computersystem (1) eine Regeleinheit (13) aufweist, welche in Abhängigkeit von der Abweichung der aufgenommenen Bilder (21) zu der Zentrierschablone (27, 28) die Hebevorrichtung durch horizontale Bewegungen nachführt.
Positioniersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es eine mit dem Computersystem (1) verbundene Anzeigeeinheit (12) aufweist, welche die von der Kamera (2) aufgenommenen Bilder (21) mit der überlagerten Zentrierschablone (27, 28) anzeigt.
Positioniersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebevorrichtung einen Leitstand (9a) aufweist, der eine manuelle Bewegung der Hebevorrichtung durch einen Bediener (9) ermöglicht.
Positioniersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Computersystem (1) eine Lerneinheit (16) aufweist, welche ausgehend von einer vorgegebenen Grundkonfiguration der Zentrierschablone (27, 28) durch einen Vergleich dieser mit Bildern (21) der Kamera (2) und unter Berücksichtigung der automatisch oder manuell vorgenommenen Zentrierbewegungen der Hebevorrichtung zumindest die einer bestimmten Hubtiefe zugeordnete Position und/oder Form der Zentrierschablone (27, 28) korrigiert.
Positioniersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kamera (2) an der Hebevorrichtung befindet.