DE102013111920B4

DE102013111920B4 - Dichtstopfen, insbesondere zum Verschließen von Steuerstabantriebsstutzen in Reaktordruckbehältern, dessen Verwendung sowie Verfahren zum Verschließen

Info

Publication number: DE102013111920B4
Application number: DE102013111920.4A
Authority: DE
Inventors: Rainer Hahn
Original assignee: Kraftanlagen Heidelberg GmbH
Current assignee: Kraftanlagen Heidelberg GmbH
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2018-02-22
Anticipated expiration: 2033-10-30
Also published as: DE102013111920A1

Abstract

Dichtstopfen (32) zum Verschließen von Öffnungen (34), insbesondere zu einem ausgehend von der Seite des Reaktordruckbehälters (10) erfolgenden, vorzugsweise reversiblen, Verschließen von Steuerstabantriebsstutzen (18) oder dergleichen Kalottenstutzen im Reaktordruckbehälter (10) eines Kernreaktors, insbesondere eines Siedewasserreaktors, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende des Dichtstopfens (32) eine Spannebene (48) aufweist, wobei zwischen der Spannebene (48) und dem Grundkörper (40) des Dichtstopfens (32) ein schwenkbarer Hebel (52) angeordnet ist, und wobei die Spannebene (48) eine Führungsrolle (50) aufweist, wobei die Führungsrolle (50) dem unteren Ende des Hebels (52) zugeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dichtstopfen zum Verschließen von Öffnungen, insbesondere zu einem ausgehend von der Seite des Reaktordruckbehälters erfolgenden, vorzugsweise reversiblen, Verschließen von Steuerstabantriebsstutzen oder dergleichen Kalottenstutzen im Reaktordruckbehälter eines Kernreaktors, insbesondere eines Siedewasserreaktors. Des Weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung eines Dichtstopfens sowie ein Verfahren zum Verschließen von Öffnungen, nämlich von Steuerstabantriebsstutzen oder dergleichen Kalottenstutzen in einem Reaktordruckbehälter.
Im Rahmen des Rückbaus einer Siedewasserreaktoranlage mit von unterhalb des Reaktordruckbehälters bedienbaren und einführbaren Steuerstäben stellt sich das Problem, die Reaktordruckbehälter-Kalottenstutzen nach dem Ausbau der Kernflussmesslanzen, Steuerstäbe und Zwangsumwälzpumpen dauerhaft zu verschließen. Eine in diesem Zusammenhang beispielhaft, jedoch in nicht einschränkender Weise zu nennende Siedewasserreaktoranlage ist eine der sog. Baulinie 69, deren Aufbau und technische Daten dem Fachmann geläufig sind.
Im Rahmen des geplanten Verschließens der Kalottenstutzen stehen u.a. sowohl die ungünstige Erreichbarkeit der Kalottenstutzen (u.a. aufgrund der großen Abmessungen des Druckbehälters und der darin noch befindlichen Einbauten) als auch die noch bestehende Dosisleistung und Kontamination der unmittelbaren Arbeitsumgebung einer einfachen technischen Umsetzung im Wege.
Zusätzlich wird hierbei eine technische Lösung angestrebt, welche es erlauben würde, im Steuerstabantriebsraum unterhalb des Reaktordruckbehälters auch nach dem Schließen des Druckbehälters weitere Tätigkeiten an den betreffenden Komponenten durchführen zu können. Ein druckbehälter- und antriebsraumseitiges Verschließen ist somit nicht als doppelte Absperrung zu werten.
US 5 295 165 A offenbart einen selbstverriegelnden Stopfen zum Verschluss einer durch eine umliegende Struktur definierten Öffnung.
US 5 325 406 A zeigt einen Verschluss mit aufblasbaren Dichtungen zum Abdichten einer Düsenöffnung in einem nuklearen Dampferzeugerbehälter.
US 4 454 957 A zeigt einen selbstverriegelnden Dichtstopfen, welcher für den Verschluss einer Öffnung in der Wand eines Reaktordruckbehälters geeignet sein soll.
US 3 186 915 A offenbart einen Dichtstopfen der eingangs genannten Art. Diese Schrift schlägt eine Vorrichtung zum Austausch von Steuerstabeinheiten in Nuklearreaktoren, insbesondere in Schwerwasserreaktoren, vor. Nach der Entfernung der Steuerstabeinheit wird mittels der Vorrichtung ein Dichtstopfen in die entstandene Öffnung emporgehoben und kann in der Öffnung verschraubt werden, nämlich durch einen Verschlussring, welcher über Bedienmittel betätigbar ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zumindest eines der oben aufgeführten Probleme zu lindern.
Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Beitrag zu einer dauerhaften und sicheren Verschließbarkeit von o.g. Kalottenstutzen zu liefern.
Einen Beitrag zur Lösung mindestens einer der vorstehend genannten Aufgaben leistet ein Dichtstopfen nach den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Dichtstopfens ergeben sich aus den hierzu nachgeordneten Ansprüchen.
Einen Beitrag zur Lösung mindestens einer der vorstehend genannten Aufgaben leisten ferner eine Verwendung des erfindungsgemäßen Dichtstopfens nach Anspruch 13 sowie ein Verfahren zum Verschließen von Öffnungen nach Anspruch 14 und dessen Weiterbildung gemäß Anspruch 15.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird zunächst ein Dichtstopfen zum Verschließen von Öffnungen vorgeschlagen. Dieser eignet sich insbesondere zu einem ausgehend von der Seite des Reaktordruckbehälters erfolgenden, vorzugsweise reversiblen, Verschließen von Steuerstabantriebsstutzen im Reaktordruckbehälter.
Selbstverständlich kann mit dem Dichtstopfen auch jede andere Art von Kalottenstutzen in Reaktordruckbehältern, jede sonstige ähnliche Rohrdurchführung oder sogar jedwede vergleichbare Öffnung in vorteilhafter Weise dauerhaft und dicht verschlossen werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Dichtstopfen besteht die Möglichkeit, Verschlüsse demontierbar auszuführen, damit eine Reversibilität zum Altzustand jederzeit gegeben ist. Bevorzugt kann eine völlig zerstörungsfreie Demontage des Dichtstopfens erreicht werden.
Der erfindungsgemäße Dichtstopfen bietet den Vorteil, dass beim Setzen der Stopfen die Steuerstabführungsrohre im Reaktordruckbehälter nicht vorher demontiert werden müssen. Dadurch kann sich ein zeitlicher Vorteil von vier bis sechs Wochen beim Verschließen der Steuerstabantriebsstutzen ergeben.
Die Montage kann vorzugsweise mittels vorhandener Hantiergestänge erfolgen, welche üblicherweise zur Ausstattung der Kraftwerksanlage gehören. Es kann hierzu ein Adaptergestänge vorgesehen und eingesetzt werden, das sowohl kompatibel mit dem im Kraftwerk vorhandenen Hantiergestänge als auch mit dem erfindungsgemäßen Dichtstopfen ist.
In diesem Zusammenhang ist eine Weiterbildung der Erfindung bevorzugt, in welcher der Dichtstopfen fernhantierbar ist, ggf. wobei das obere Ende des Dichtstopfens – insbesondere über eine Gewindeaufnahme – lösbar an einem Hantiergestänge oder einem Adaptergestänge festlegbar ist. Im Rahmen dieser Ausführungsform ist eine besonders praktische Fernhantierbarkeit des Dichtstopfens gegeben. Der Stopfen kann gefahrlos von außerhalb des Druckbehälters bedient und hantiert werden. So ist auch eine Erreichbarkeit der Stutzen über beengte Einbauten und knappe bemessene Platzverhältnisse erreicht.
Bevorzugt ist ferner eine Ausführungsform, gemäß welcher der Dichtstopfen sich beim Erreichen der zu verschließenden Öffnung selbstzentrierend in Bezug auf die Öffnung verhält. Mit anderen Worten kann der Dichtstopfen so ausgestaltet sein, dass dieser sich bei der Annäherung an die zu verschließende Öffnung automatisch, nämlich insbesondere durch die Herstellung eines geeigneten Wandkontakts, in der Längsachse der Öffnung ausrichtet. So werden insbesondere Beschädigungen von Dichtringen, -flächen o.ä. des Stopfens vermieden, welche durch einen fehlerhaften Einführvorgang verursacht werden könnten. Probleme bei der Genauigkeit des Einführvorgangs können insbesondere dann entstehen, wenn der Stopfen über einen Abstand von vielen Metern zum Bedienpersonal und/oder in engen Platzverhältnissen hantiert werden muss.
Zu dem vorgenannten Zweck und gemäß einer weiterführenden Weiterbildung kann das untere Ende des Dichtstopfens eine Zentrierebene, insbesondere einen Zentrierring, aufweisen.
Im Rahmen einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Dichtstopfen so ausgestaltet, dass er sich beim oder nach dem Einführen in die zu verschließende Öffnung selbst verriegelt. Hierdurch ist die Bedienung und das Setzen des Stopfens ganz besonders für den Fall erheblich erleichtert, in dem der Stopfen fernhantiert werden muss. Darüber hinaus kann durch die Selbstverriegelung ein fehlerhaftes Setzen des Stopfens und damit eine nicht vollständig eintretende Dichtwirkung wirksam vermieden werden.
In einer diesbezüglich weiterführenden vorteilhaften Ausgestaltung ist der Stopfen so ausgestaltet, dass ein Hantier- oder Adaptergestänge nur nach einem korrekten Verriegelungsvorgang von dem Stopfen entfernt werden kann. Dabei kann der Stopfen so ausgestaltet sein, dass dieser nur im Falle einer korrekten Verriegelung die nötige Klemmkraft aufbaut, um das untere Ende des Hantier- oder Adaptergestänges, insbesondere ein geeignetes Außengewinde, wieder aus dem verriegelten Stopfen herausdrehen zu können. Im Falle einer nicht korrekten Verriegelung würde der Stopfen sich mit dem herauszudrehenden Gestänge mitdrehen, ein nicht korrektes Setzen des Dichtstopfens würde so sofort erkannt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann der erfindungsgemäße Dichtstopfen gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung so weitergebildet sein, dass er sich beim Einführen in die zu verschließende Öffnung selbsttätig weiter in die Öffnung hineinzieht. Dies erleichtert einerseits die Montage des Stopfens. Andererseits werden fehlerhafte Setzvorgänge des Dichtstopfens und damit ein unkorrektes Verschließen der Öffnung wirksam verhindert.
Eine weitere, alternativ oder zusätzlich realisierbare vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Dichtstopfen in eine unterhalb der zu verschließenden Öffnung angeordnete Hinterdrehung oder dergleichen Erweiterung des Innenquerschnitts eingreifen kann, insbesondere unter Nutzung der Kraft einer Feder. Eine solche Hinterdrehung bzw. ein genannter Innenquerschnitt bezieht sich dabei auf die Ausgestaltung des Bauteils, welches die zu verschließende Öffnung umfasst.
Das untere Ende des Dichtstopfens weist – ggf. oberhalb einer Zentrierebene – eine Spannebene auf, wobei die Spannebene eine Führungsrolle aufweist. Im Rahmen einer solchen Ausgestaltung ist u.a. realisierbar, dass der Dichtstopfen in eine Erweiterung des Innenquerschnitts eines zu verschließenden Bauteils eingreifen kann, und/oder dass ein selbsttätiges Hineinziehen des Stopfens in die zu verschließende Öffnung erfolgen kann. Eine Ausgestaltung der Spannebene mit zumindest einer Führungsrolle bietet den Vorteil einer widerstandsarmen Betätigung des Stopfens und verhindert gleichzeitig einen unerwünschten, reibungsbehafteten Kontakt zwischen Stopfen und Öffnung.
Zwischen der Spannebene und dem Grundkörper des Dichtstopfens ist ferner ein schwenkbarer Hebel, insbesondere ein Hebel in L-Form, angeordnet. Dieser Hebel kann die Innenseite der zu verschließen Öffnung mit einer in horizontaler Richtung wirkenden Spannkraft beaufschlagen. Hierzu wird auf die obigen Ausführungen verwiesen. Des Weiteren kann der Hebel, in horizontaler Richtung gesehen, ein- oder zurückfedernde Eigenschaften aufweisen, so dass ein sich während des Einführvorgangs ändernder Innenquerschnitt der zu verschließen Öffnung ausgleichbar ist. Insofern kann der Hebel auch so ausgeführt werden, dass er in eine Hinterdrehung eingreifen kann, und/oder den Dichtstopfen selbsttätig in die zu verschließen Öffnung hineinzieht.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wirkt zwischen dem oberen Ende des Hebels und dem Grundkörper des Dichtstopfens eine Druckfeder. So lässt sich eine bereits erörterte Federkraft an dem dem Stopfen zugewandten Ende des Hebels erzeugen, wirkt jedoch in vorbeschriebener Weise an dem dem Stopfen abgewandten Ende des Hebels, nämlich auf die Innenseite der zu verschließenden Öffnung.
Des Weiteren ist dem unteren Ende des Hebels eine Führungsrolle zugeordnet. Die Wirkung einer solchen Führungsrolle ist bereits erörtert worden.
Es wird eine Weiterbildung vorgeschlagen, in der der Hebel an dem Grundkörper des Dichtstopfens oder in einer Mechanikscheibe schwenkbar gelagert ist. Dabei kann eine solche Mechanikscheibe mittelbar oder unmittelbar an dem Grundkörper des Dichtstopfens angeordnet sein. So kann innerhalb einer vorgeschlagenen Mechanikscheibe eine Schwenkachse für den Hebel ausgebildet werden, so dass keine umfassende mechanische Bearbeitung des Grundkörpers des Dichtstopfens zu erfolgen hat. Die Mechanikscheibe kann beispielsweise in einfacher Art mit der Unterseite des Grundkörpers des Dichtstopfens verschraubt oder auch an diese angeschweißt werden.
Weiter bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der das untere Ende des Dichtstopfens – ggf. oberhalb einer Zentrierebene und/oder oberhalb einer Spannebene – eine Dichtebene, insbesondere mit einem Dichtring, aufweist. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, deren unteres Ende – von unten nach oben gesehen – eine Zentrierebene, eine Spannebene und eine Dichtebene aufweist. Sofern die Dichtebene einen Dichtring umfasst, kann zu dessen Anordnung eine umlaufende Ringnut in die Außenseite des Stopfens eingebracht werden. Als ganz besonders vorteilhaft erweist sich eine Ausführungsform des Dichtstopfens, deren unteres Ende – von unten nach oben gesehen – einen Zentrierring, eine Führungsrolle und einen Dichtring aufweist.
Der Dichtstopfen kann vorzugsweise aus einem austenitischen Werkstoff, bevorzugt aus dem Werkstoff 1.4404, gefertigt werden, ebenso ein möglicherweise einzusetzendes Adaptergestänge zur Fernhantierung des Stopfens.
Zur Auslegung und Überprüfung des Dichtstopfens im konkreten Einsatzfall beim Verschließen von Kalottenstutzen in einem Reaktordruckbehälter kann vorzugsweise vorgesehen werden eine Ermittlung der Spannungen in Dichtstopfen, Verriegelungen und Steuerstabführungsrohren für die Lastfälle

– Druck der Wassersäule im Reaktordruckbehälter,
– Einpressvorgang bei der Montage,
– Dichtstopfen im verriegelten Endzustand,
– Ziehvorgang bei einer eventuellen Demontage.

Ferner wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Dichtstopfens zum Verschließen von Kalottenstutzen, insbesondere von Steuerstabantriebsstutzen, in Reaktordruckbehältern, insbesondere zu einem ausgehend von der Seite des Reaktordruckbehälters erfolgenden, vorzugsweise reversiblen, Verschließen von Steuerstabantriebsstutzen vorgeschlagen.
Schließlich umfasst die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Verschließen von Öffnungen, nämlich von Steuerstabantriebsstutzen oder dergleichen Kalottenstutzen in einem Reaktordruckbehälter, wobei der erfindungsgemäße Dichtstopfen verwendet wird.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Verwendung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber bekannten Gegenständen der jeweiligen Gattung ergeben sich dabei bereits aus den obigen Ausführungen zu Wesen und Vorteilen des erfindungsgemäßen Dichtstopfens, auf welche zur Vermeidung von Wiederholungen vollumfänglich verwiesen wird.
Des Weiteren ergeben sich durch die obigen Erläuterungen vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Dichtstopfens gleichzeitig auch vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verwendung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei lassen sich Merkmale verschiedener vorteilhafter Ausgestaltungen des Dichtstopfens auch innerhalb vorteilhafter Weiterbildungen der Verwendung bzw. des Verfahrens kombinieren.
Ausführungsbeispiele der Erfindung, welche die Erfindung jedoch nicht auf die gezeigten Beispiele einschränken, sind neben allgemeinen, die hier zugrundeliegende Problematik aufzeigenden Darstellungen des Stands der Technik in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
Es zeigen:
1 in einer schematisch dargestellten, seitlichen Schnittansicht einen Ausschnitt aus dem unteren Bereich des Druckbehälters eines Siedewasserreaktors mitsamt der Durchführung der Steuerstabantriebe durch die Kalotte,
2 in einer schematischen seitlichen Ansicht den gesamten Reaktordruckbehälter mitsamt dem sich oberhalb anschließendem Flutraum und der Bedienbrücke, sowie mit einem Hantiergestänge zum Erreichen des Reaktorkerns,
3 in einer seitlichen Schnittansicht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dichtstopfens bei der Annäherung (Zentriervorgang) an einen zu verschließenden Steuerstabantriebsstutzen,
4 den Dichtstopfen aus 3 beim Einführen (Einpressvorgang) in den Steuerstabantriebsstutzen,
5 den Dichtstopfen gemäß 3 und 4 in der endgültigen Dicht- und Verriegelungsposition,
6 in einer seitlichen, teils dreidimensionalen Darstellung das bevorzugte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dichtstopfens mitsamt einem oberhalb schematisch dargestellten unteren Ende eines Adaptergestänges zur Hantierung des Stopfens,
7 eine entlang der Schnittebene A-A erhaltene Querschnittsdarstellung des Dichtstopfens aus 6,
8 eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausgestaltung eines Hebels für einen erfindungsgemäßen Dichtstopfen, und
9 eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausgestaltung einer Mechanikscheibe für einen erfindungsgemäßen Dichtstopfen, wobei die Mechanikscheibe zur schwenkbaren Lagerung eines Hebels bspw. gemäß 8 dienen kann.
1 zeigt in einer schematisch dargestellten, seitlichen Schnittansicht einen Ausschnitt aus dem unteren Bereich des Druckbehälters 10 eines Siedewasserreaktors mitsamt der Durchführung der Steuerstabantriebsgehäuserohre 12 durch die Kalotte 14. in einer schematischen Vereinfachung sind hier lediglich drei Steuerstabeinheiten dargestellt. Im Steuerstabantriebsraum unterhalb des Druckbehälters 10 befinden sich zunächst die Stellantriebe 16, welche nach oben in die Steuerstabantriebsgehäuserohre 12 übergehen. Die Durchführung der Steuerstabantriebsgehäuserohre 12 durch die Kalotte 14 des Reaktordruckbehälters 10 wird durch die Steuerstabantriebsstutzen 18 realisiert. Die Steuerstabantriebsstutzen 18 können allgemein auch als Kalottenstutzen bezeichnet werden. Innerhalb der Steuerstabantriebsgehäuserohre 12 befinden sich verschiebbare Hohlköpfe (nicht dargestellt), welche die darüber angeordneten Steuerstäbe 20 bedienen. Innerhalb des Reaktordruckbehälters 10 sind die Steuerstäbe 20 in Steuerstabführungsrohren 22 geführt.
Im Rahmen des Rückbaus der Anlage sollen die Kalottenstutzen (insbesondere die Steuerstabantriebsstutzen 18) nach dem Ausbau der Steuerstäbe 20 sowie von Kernflussmesslanzen, Zwangsumwälzpumpen, etc. (nicht dargestellt) dauerhaft verschlossen werden. Insbesondere sollen im Steuerstabantriebsraum unterhalb des Reaktordruckbehälters 10 auch nach dem Verschließen des Druckbehälters 10 weitere Tätigkeiten durchführbar sein.
2 zeigt in einer schematischen seitlichen Ansicht den gesamten Reaktordruckbehälter 10 mitsamt dem sich oberhalb anschließendem Flutraum 24 und der Bedienbrücke 26, sowie mit einem Hantiergestänge 28 zum Erreichen des Reaktorkerns. Ein solches Hantiergestänge 28 ist im Allgemeinen in dem Kernkraftwerk bereits vorhanden, um Arbeiten am Reaktor ausführen zu können. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel soll das vorhandene Hantiergestänge 28 ebenfalls verwendet werden, um die erfindungsgemäßen Dichtstopfen (hier nicht dargestellt) in die Kalottenstutzen bzw. in die Steuerstabantriebsstutzen zu setzen. Dazu ist ein Adaptergestänge 30 vorgesehen, dessen unteres Ende mit dem Dichtstopfen korrespondiert, während das obere Ende des Adaptergestänge 30 zu dem unteren Anschluss des Hantiergestänges 28 passt. Das Hantiergestänge 28 wird von der Bedienbrücke 26 gesteuert, welche sich im vorliegenden Beispiel in einer Höhe von 39 Metern befindet.
3 zeigt in einer seitlichen Schnittansicht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dichtstopfens 32 zum Verschließen von Öffnungen 34, hier bei der Annäherung (Zentriervorgang) an eine zu verschließende Öffnung 34, nämlich an einen zu verschließenden Steuerstabantriebsstutzen 18. Der Dichtstopfen 32 wird hier ausgehend von der Seite des Reaktordruckbehälters 10 an die obere Öffnung 34 des Steuerstabantriebsstutzens 18 herangeführt (vgl. hierzu auch 1).
Die zu verschließende Öffnung 34, hier das obere Ende des Steuerstabantriebsstutzens 18, verjüngt sich beim vorliegenden Beispiel von oben nach unten gesehen. Unterhalb dieser Verjüngung ist im Steuerstabantriebsstutzen 18 eine Hinterdrehung 36 ausgebildet, d.h. der Innenquerschnitt des Steuerstabantriebsstutzens 18 erweitert sich in diesem Bereich wieder. Die Erweiterung des Innenquerschnitts umfasst hier, nach unten gesehen, eine breite, zylinderförmige Ausnehmung, welche ebenfalls als Teil der Hinterdrehung 36 aufgefasst wird. Im Bereich der Öffnung 34 ist des Weiteren mit Strichlinien angedeutet der Verlauf des Hohlkolbenkopfes 38 angedeutet, welcher das obere Ende des Stellantriebs 16 für den Steuerstab 20 darstellt. Der Steuerstab 20 ist in der Situation gemäß 3 allerdings bereits ausgebaut worden. Im vorliegenden Beispiel ist daher wesentlich, dass der Dichtstopfen 32 in die Öffnung 34 einführbar ist und diese verschließen kann, ohne dabei mit der oberen Störkante des Hohlkolbenkopfes 38 zu kollidieren.
Der Dichtstopfen 32 kann durch die noch im Druckbehälter 10 befindlichen Steuerstabführungsrohre 22 geführt und in die zu verschließenden Kalottenstutzen eingesetzt werden. Die Steuerstabführungsrohre 22 müssen hierzu nicht vorher entfernt werden.
Der Dichtstopfen 32 besteht zunächst aus einem runden Grundkörper 40, der als Drehteil ausgestaltet sein kann. Beim vorliegenden Beispiel ist wesentlich, dass der Dichtstopfen 32 fernhantierbar ist. Hierzu verfügt der Grundkörper 40 an seinem oberen Ende über eine Gewindeaufnahme 42. Diese kann in geeigneter Weise ein Hantiergestänge 28 oder ein Adaptergestänge 30 aufnehmen. Damit ist der Dichtstopfen 32 auch über weite Entfernungen und/oder in beengten oder kontaminierten Bereichen problemlos hantierbar.
Das vorliegende bevorzugte Ausführungsbeispiel des Dichtstopfens 32 zeichnet sich des Weiteren dadurch aus, dass dieses sich in Bezug auf die zu verschließende Öffnung 34 selbstzentrierend verhält. Hierzu weist der Dichtstopfen 32 an seinem unteren Ende eine Zentrierebene 44, hier konkret einen Zentrierring 46, auf. Der Zentrierring 46 verhindert wirksam eine Fehlpositionierung des Stopfens 32, insbesondere wenn dieser über große Entfernungen fernhantiert wird. Durch die Selbstzentrierung wird eine Beschädigung sowohl der Öffnung 34 als auch des Dichtstopfens 32, insbesondere eine Beschädigung von dichtenden Bauteilen, vermieden. Im vorliegenden Beispiel kann der Stopfen 32 problemlos mit einer axialen Abweichung von bis zu ca. 5mm auf dem Steuerstabantriebstutzen 18 positioniert werden.
Im vorliegenden Beispiel ist ferner oberhalb der Zentrierebene 44 eine Spannebene 48 ausgebildet. Diese Spannebene 48 zeigt zwei vorteilhafte Wirkungen. Zum einen führt sie zu einer Ausgestaltung des Dichtstopfen 32, welche sich nach dem Einführen in die zu verschließende Öffnung 34 selbst verriegelt. Zum anderen ermöglicht die Spannebene 48, dass sich der Dichtstopfen 32 beim Einführen in die zu verschließende Öffnung 34 auch selbsttätig weiter in die Öffnung 34 hineinzieht.
Hier weist die Spannebene 48 mehrere Führungsrollen 50 auf, welche jeweils drehbar an dem unteren Ende eines schwenkbaren Hebels 52 gelagert sind. Der schwenkbare Hebel 52 erstreckt sich dabei zwischen der Spannebene 48 und dem Grundkörper 40 des Dichtstopfens 32. Der Hebel 52 weist im Wesentlichen eine L-Form auf. Damit die Führungsrolle 50 sich bis auf die Außenseite des Dichtstopfens 32 erstrecken kann, ist der Zentrierring 46 im Bereich jeder Führungsrolle 50 mit einer entsprechenden Ausnehmung versehen.
Der Hebel 52 ist in einem Drehpunkt 54 schwenkbar mittelbar oder unmittelbar am Grundkörper 40 gelagert. Der Drehpunkt 54 kann in einer separaten Mechanikscheibe (hier nicht dargestellt) realisiert werden, welche an dem Grundkörper 40 befestigbar ist. Wesentlich ist ferner, dass zwischen dem oberen Ende des Hebels 52 und dem Grundkörper 40 des Dichtstopfens 32 eine Druckfeder 56 angeordnet ist. Dadurch ist die Führungsrolle 50 in horizontaler Richtung federnd ausgestaltet, und kann eine Gegenkraft auf die Innenseite der zu verschließenden Öffnung 34 ausüben.
Oberhalb der Spannebene 48 ist schließlich im Grundkörper 40 des Dichtstopfens 32 eine Dichtebene 58 zum dichtenden Verschließen der Öffnung 34 ausgestaltet. Diese Dichtebene 58 wird durch einen Dichtring 60 realisiert, der in einer umlaufenden Ringnut im Grundkörper 40 angeordnet ist.
4 zeigt den Dichtstopfen 32 aus 3 beim Einführen (Einpressvorgang) in den Steuerstabantriebsstutzen 18. der Stopfen 32 wird vorzugsweise mit einer definierten Kraft von ca. 0,5kN in die zu verschließende Öffnung 34, hier in den Steuerstabantriebstutzen 18, eingepresst. Bei dem hier gezeigten Einpressvorgang ist gut zu erkennen, dass die Führungsrolle 50 an der Innenseite der zu verschließenden Öffnung 34 abrollt. Aufgrund der bereits beschriebenen Verjüngung der Öffnung 34 wird das untere Ende des Hebels 52 zwangsläufig nach innen verschwenkt, wodurch die Druckfeder 56 gespannt wird. So übt das untere Ende des Hebels 52 über die Führungsrolle 50 eine erhebliche Gegenkraft auf die Innenseite der Öffnung 34 aus. Der Dichtstopfen 32 ist so auch während des Einpress- bzw. Einführvorgangs zwangsgeführt und zentriert. Eine Beschädigung des Dichtrings 60 aufgrund eines vorzeitigen Kontakts mit der Öffnung 34 wird vermieden.
Des Weiteren wird deutlich, dass die Führungsrolle 50 beim Erreichen der Hinterdrehung 36 ausgelöst durch die Spannung der Druckfeder 56 die Tendenz zeigt, nach außen zu verschwenken. Dadurch wird sich der Dichtstopfen 32 nach Überschreiten des geringsten Innenquerschnitts der zu verschließenden Öffnung 34 selbsttätig weiter in die Öffnung 34 hineinziehen.
5 veranschaulicht den Dichtstopfen 32 gemäß 3 und 4 in der endgültigen Dicht- und Verriegelungsposition (Endposition) innerhalb der Öffnung 34. Hier ist gut zu erkennen, dass das untere Ende des Hebels 52 bzw. die Führungsrolle 50 in der Endposition nach außen verschwenkt ist, nämlich in die Hinterdrehung 36. Daher wirkt der Hebel 52 als Verriegelungshebel, welcher aufgrund der Kraft der Druckfeder 56 seine Position behält. Andererseits ist der Dichtstopfen 32 stets wieder zerstörungsfrei entfernbar, so dass – auf Wunsch – der ursprüngliche Zustand wiederherstellbar wäre.
In der Endposition liegt die Dichtebene 58 mit dem Dichtring 60 an der Öffnung 34 an und stellt so einen dichten und dauerhaften, jedoch auf Wunsch auch reversiblen Verschluss her.
Gemäß dieser Ausgestaltung ist der Stopfen 32 ferner so ausgebildet, dass ein Hantiergestänge 28 oder Adaptergestänge 30 nur nach einem korrekten Verriegelungsvorgang, wie in 5 dargestellt, von dem Stopfen 32 entfernt werden kann. Dabei ist der Stopfen 32 so ausgestaltet, dass dieser nur im Falle einer korrekten Verriegelung die nötige Klemmkraft aufbaut, um das untere Ende eines Hantiergestänges 28 oder Adaptergestänges 30 wieder aus dem der Gewindeaufnahme 42 herausdrehen zu können. Im Falle einer nicht korrekten Verriegelung würde der Stopfen 32 sich mit dem herauszudrehenden Gestänge mitdrehen, ein nicht korrektes Setzen des Dichtstopfens 32 würde sofort erkannt werden.
In der End- bzw. Verriegelungsposition gemäß 5 ist ferner zu erkennen, dass der Hohlkolbenkopf 38 die Funktion des Dichtstopfens 32 nicht behindert. Ferner ist mit Strichlinien die mögliche Lage eines Ausbauwerkzeugs 62 für die Steuerstabführungsrohre 22 angedeutet. Damit wird verdeutlicht, dass ein späterer Ausbau der Steuerstabführungsrohre 22 erfolgen kann, ohne dass die in die Steuerstabantriebsstutzen 18 gesetzten Dichtstopfen 32 den Ausbau behindern würden. Die Kalottenstutzen können daher auch in einem solchen Fall verschlossen bleiben.
6 zeigt in einer seitlichen, teils dreidimensionalen Darstellung das vorteilhafte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dichtstopfens 32 mitsamt einem darüber und schematisch dargestellten unteren Ende eines Adaptergestänges 30 zur Hantierung des Stopfens 32. Das untere Ende des Adaptergestänges 30 weist ein Gewinde 64, hier ein Außengewinde, auf, welches mit der Gewindeaufnahme 42 des Dichtstopfens 32 korrespondiert. Diese Gewindeaufnahme 42 ist in der teils dreidimensionalen Darstellung des Stopfens 32 ebenfalls erkennbar. Des Weiteren sichtbar sind die Hebel 52 mit den jeweils am unteren Ende angeordneten Führungsrollen 50, sowie die Ausnehmungen 66 des Zentrierrings 46, durch welche sich die Führungsrollen 50 auf die Außenseite des Stopfens 32 erstrecken können. Angedeutet ist schließlich, dass die Hebel 52 jeweils in einem Drehpunkt 54 gelagert sind, welcher in einer separat gefertigten Mechanikscheibe 68 ausgebildet ist.
7 zeigt eine entlang der Schnittebene A-A erhaltene Querschnittsdarstellung des Dichtstopfens 32 aus 6. In dieser Darstellung ist besonders gut die Mechanikscheibe 68 zu erkennen, welche die Drehpunkte 54 für die Hebel 52 bereitstellt.
Die Mechanikscheibe 68 ist mittels dreier Schraubverbindungen mit dem Grundkörper 40 des Stopfens 32 verbunden.
8 zeigt eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausgestaltung eines Hebels 52 für einen erfindungsgemäßen Dichtstopfen 32. Dabei ist am unteren Ende des Hebels 52 eine Aufnahme für eine Führungsrolle 50 ausgebildet. Im mittleren Bereich des im Wesentlichen L-förmigen Hebels 52 befindet sich eine Bohrung für die Ausbildung einer Lagerung des Hebels 52 in einem Drehpunkt 54. Das obere Ende des Hebels 52 ist so ausgestaltet, dass es in das untere Ende einer Druckfeder 56 eingreifen kann.
9 schließlich zeigt eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausgestaltung einer Mechanikscheibe 68 für einen erfindungsgemäßen Dichtstopfen 32, wobei die Mechanikscheibe 68 zur schwenkbaren Lagerung eines Hebels 52, bspw. eines Hebels 52 gemäß 8 dienen kann. Die Mechanikscheibe 68 weist zunächst drei vertikale Bohrungen zur Befestigung an dem Grundkörper 40 auf. Des Weiteren sind insgesamt drei Laschenpaare zur Aufnahme von geeigneten Achsen zur Bildung einer schwenkbaren Lagerung eines Hebels 52 in einem Drehpunkt 54 geschaffen.
Das anhand der vorstehend erörterten Figuren erläuterte, besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dichtstopfens kann wahlweise auch Gegenstand einer erfindungsgemäßen Verwendung und/oder eines erfindungsgemäßen Verfahrens sein, wobei ebenfalls die bereits anhand des erfindungsgemäßen Dichtstopfens beschriebenen Wirkungen und Vorteile erhalten werden.
Bezugszeichenliste

10: Reaktordruckbehälter
12: Steuerstabantriebsgehäuserohr
14: Kalotte (Reaktordruckbehälter)
16: Stellantrieb (Steuerstab)
18: Steuerstabantriebsstutzen
20: Steuerstab
22: Steuerstabführungsrohr
24: Flutraum
26: Bedienbrücke
28: Hantiergestänge
30: Adaptergestänge
32: Dichtstopfen
34: Öffnung
36: Hinterdrehung
38: Hohlkolbenkopf (Stellantrieb)
40: Grundkörper
42: Gewindeaufnahme (Grundkörper)
44: Zentrierebene
46: Zentrierring
48: Spannebene
50: Führungsrolle
52: Hebel
54: Drehpunkt (Hebel)
56: Druckfeder
58: Dichtebene
60: Dichtring
62: Ausbauwerkzeug (Steuerstabführungsrohr)
64: Gewinde (Adaptergestänge)
66: Ausnehmung (Zentrierring)
68: Mechanikscheibe

Claims

Dichtstopfen (32) zum Verschließen von Öffnungen (34), insbesondere zu einem ausgehend von der Seite des Reaktordruckbehälters (10) erfolgenden, vorzugsweise reversiblen, Verschließen von Steuerstabantriebsstutzen (18) oder dergleichen Kalottenstutzen im Reaktordruckbehälter (10) eines Kernreaktors, insbesondere eines Siedewasserreaktors, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende des Dichtstopfens (32) eine Spannebene (48) aufweist, wobei zwischen der Spannebene (48) und dem Grundkörper (40) des Dichtstopfens (32) ein schwenkbarer Hebel (52) angeordnet ist, und wobei die Spannebene (48) eine Führungsrolle (50) aufweist, wobei die Führungsrolle (50) dem unteren Ende des Hebels (52) zugeordnet ist.
Dichtstopfen (32) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtstopfen (32) fernhantierbar ist, ggf. wobei das obere Ende des Dichtstopfens (32) – insbesondere über eine Gewindeaufnahme (42) – lösbar an einem Hantiergestänge (28) oder einem Adaptergestänge (30) festlegbar ist.
Dichtstopfen (32) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtstopfen (32) sich beim Erreichen der zu verschließenden Öffnung (34) selbstzentrierend in Bezug auf die Öffnung (34) verhält.
Dichtstopfen (32) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende des Dichtstopfens (32) eine Zentrierebene (44), insbesondere einen Zentrierring (46), aufweist.
Dichtstopfen (32) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtstopfen (32) so ausgestaltet ist, dass er sich beim oder nach dem Einführen in die zu verschließende Öffnung (34) selbst verriegelt.
Dichtstopfen (32) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtstopfen (32) so ausgestaltet ist, dass er sich beim Einführen in die zu verschließende Öffnung (34) selbsttätig weiter in die Öffnung (34) hineinzieht.
Dichtstopfen (32) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtstopfen (32) in eine unterhalb der zu verschließenden Öffnung (34) angeordnete Hinterdrehung (36) oder dergleichen Erweiterung des Innenquerschnitts eingreifen kann, insbesondere unter Nutzung der Kraft einer Feder (56).
Dichtstopfen (32) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannebene (48) oberhalb einer Zentrierebene (44) angeordnet ist.
Dichtstopfen (32) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der schwenkbare Hebel (52) einen Hebel (52) in L-Form aufweist.
Dichtstopfen (32) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem oberen Ende des Hebels (52) und dem Grundkörper (40) des Dichtstopfens (32) eine Druckfeder (56) wirkt.
Dichtstopfen (32) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (52) an dem Grundkörper (40) des Dichtstopfens (32) oder in einer Mechanikscheibe (68) schwenkbar gelagert ist, ggf. wobei die Mechanikscheibe (68) mittelbar oder unmittelbar an dem Grundkörper (40) des Dichtstopfens (32) angeordnet ist.
Dichtstopfen (32) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende des Dichtstopfens (32) – oberhalb der Spannebene (48) und/oder oberhalb einer Zentrierebene (44) – eine Dichtebene (58), insbesondere mit einem Dichtring (60), aufweist.
Verwendung eines Dichtstopfens (32) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Verschließen von Kalottenstutzen, insbesondere von Steuerstabantriebsstutzen (18), in Reaktordruckbehältern (10), insbesondere zu einem ausgehend von der Seite des Reaktordruckbehälters (10) erfolgenden, vorzugsweise reversiblen, Verschließen von Steuerstabantriebsstutzen (18).
Verfahren zum Verschließen von Öffnungen (34), nämlich von Steuerstabantriebsstutzen (18) oder dergleichen Kalottenstutzen in einem Reaktordruckbehälter (10), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Festlegen, insbesondere durch Verschrauben, des oberen Endes eines Dichtstopfens (32) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 an einem Hantiergestänge (28) oder einem an einem Hantiergestänge (28) festgelegten Adaptergestänge (30), – Einführen, insbesondere ausgehend von der Bedienbrücke (26) einer Belademaschine, des Dichtstopfens (32) in den Reaktordruckbehälter (10) mittels des Hantiergestänges (28), – Einführen des Dichtstopfens (32) in das obere Ende des Steuerstabantriebsstutzens (18) und Verriegeln des Dichtstopfens (32) im Steuerstabantriebsstutzen (18), – Lösen des oberen Endes des Dichtstopfens (32) von dem Hantiergestänge (28) oder dem Adaptergestänge (30).
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Einführen des Dichtstopfens (32) mittels des Hantiergestänges (28) in den Reaktordruckbehälter (10) das Durchführen durch ein Steuerstabführungsrohr (22) umfasst.