DE1086357B - Vorrichtung zur Handhabung von Brennstoff-Patronen in einem Kernreaktor mit senkrechten Kanaelen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Handhabung von Brennstoff-Patronen in einem Kernreaktor mit senkrechten Kanälen.

Diese Vorrichtung ist insbesondere für die Durchführung des Lade- bzw. Entladevorganges bei Verwendung von Brennstoff-Patronen bestimmt, die jeweils einzeln im Inneren einer zylindrischen, an ihren beiden Enden offenen Hülse sitzen, wobei die Patrone und ihre Hülse stets gleichzeitig geladen und entladen werden.

Die Hülse der Patrone besteht aus einem Stoff, der die Wirkungsweise des Reaktors nicht beeinträchtigt, beispielsweise aus Graphit. Die Hülse hat eine innere Ringnut, und der Patroneneinsatz endet an seinem oberen Teil in einem Kopf, unter dem eine umlaufende Nut vorgesehen ist. Die beiden Nuten liegen im wesentlichen in der gleichen Höhe.

Die zur Handhabung derartiger Brennstoff-Patronen bestimmte Vorrichtung ist gemäß der Erfindung vor allem dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem langgestreckten, in vertikaler Lage durch ein Aufhängeorgan — wie beispielsweise ein Seil oder Kabel — gehaltenen Gehäuse besteht, in dem drehbare, über das untere Ende des Gehäuses herausragende Stangen in gleichen Abständen von der Längsachse des Gehäuses angeordnet und fest mit je einem Verriegelungsorgan von in horizontaler Richtung langgestreckter Form verbunden sind; die Verriegelungsorgane können gleichzeitig in die innere Ringnut der Hülse und in die unter dem Kopf der Patrone vorgesehene Nut eingreifen. Außerdem sind Mittel zur Drehung der Stangen vorgesehen, die entweder das Festlegen der Patrone und der Hülse durch Eingreifen der Enden der Verriegelungsorgane in die Nuten oder das Lösen der Patrone und der Hülse durch Ausschwenken der Verriegelungsorgane aus diesen Nuten gestatten.

Weitere Einzelheiten und Merkmale einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist; es zeigt

Fig. 1 einen teilweise aufgebrochenen Längsschnitt durch drei axial aufeinandergesetzte Brennstoff-Patronen, aus dem der Aufbau der Patrone und der Hülse sowie insbesondere die Ausbildung desjenigen Bereiches ersichtlich ist, in dem diese Teile durch die Vorrichtung zur Handhabung der Patrone ergriffen werden können,

Fig. 2 einen senkrechten Axiallängsschnitt durch die Vorrichtung,

Fig. 3 einen senkrechten, aber nur durch den unteren Teil der Vorrichtung geführten Axialschnitt wie in Fig. 2, in dem die Teile der Betätigungsvorrichtung für die Verriegelungsorgane in einer abweichenden Stellung dargestellt sind,

Vorrichtung
zur Handhabung von Brennstoff-Patronen

in einem Kernreaktor
mit senkrechten Kanälen

Anmelder:

Ste. des Forges et Ateliers du Creusot,
Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,
München. 22, Steinsdorfstr. 10

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 10. Juli 1958

Fig. 4 einen Querschnitt längs der Schnittlinie IV-IV der Fig. 2,

Fig. 5 einen Querschnitt längs der Schnittlinie V-V der Fig. 2,

Fig. 6 eine Stirnansicht, in Richtung VI-VI der Fig. 3 gesehen,

Fig. 7 einen Schnitt durch den oberen Teil einer Patrone mit Verriegelungsorganen in der Stellung, in der die Verriegelungsorgane eine Patrone ergriffen haben.

Die in der Fig. 1 teilweise geschnitten dargestellten drei Brennstoff-Patronen sind koaxial übereinandergesetzt. Jede Patrone ist von einer Hülse 1 umgeben, die beispielsweise aus Graphit besteht. Diese Hülse ist sowohl an ihrem oberen Teil 2 als auch an ihrem unteren Teil offen.

Jede Hülse 1 enthält in axialer Anordnung eine Brennstoff-Patrone, die ihrerseits aus einem Rohr aktiven Materials 3 besteht, das in eine Ummantelungshülle 4 dicht eingeschlossen ist. Die Hülle 4 ist beispielsweise aus Magnesium. Das Rohr aus aktivem Material 3, das ein Gas, beispielsweise Helium, einschließen kann, ist an seinen beiden Enden durch je eine Platte 5 abgeschlossen, über der ein Stopfen 6 angeschweißt ist.

Der Stopfen 6, der im oberen Teil der Patrone sitzt, besteht aus einem Stück mit einem Kopf 7, unter dem eine umlaufende Nut 8 vorgesehen ist.

009 569/348

Die geschlossene Hülle 4 trägt an ihrem Umfang radial angeordnete Längsrippen 9, die das Brennstoffelement in der zylindrischen Hülse 1 zentrieren.

Die zylindrische Hülse 1 weist ihrerseits eine innere Ringnut 10 auf, die im wesentlichen in der gleichen Höhe angeordnet ist wie die Nut 8 unter dem Kopf 7 der Patrone.

Die in den Fig. 2 bis 7 dargestellte Vorrichtung dient zur Handhabung einer Brennstoff-Patrone, wie sie in der Fig. 1 dargestellt ist, die also von einer beiderseits offenen Hülse umgeben ist. Die im Inneren der Hülse und unter dem Patronenkopf vorgesehenen Nuten stehen — wie bereits oben gesagt — einander im oberen Teil der Patronen im wesentlichen genau gegenüber.

Die Vorrichtung für die Handhabung derartiger Patronen besteht aus einem langgestreckten Gehäuse 11, das an einem oder mehreren Seilen oder Kabeln

12 in vertikaler Lage hängt. Die Seile oder Kabel 12 dienen gleichzeitig zur Aufhängung der Vorrichtung und zur Zuführung des elektrischen Stromes, mit dessen Hilfe die Bewegungen der Verriegelungsorgane gesteuert werden.

Das z. B. zylindrische Gehäuse 11 der Vorrichtung enthält Stangen 13, die nach unten aus dem Gehäuse herausragen und gedreht werden können. Die Stangen

13 sind parallel zur Längsachse des Gehäuses 11 und mit gleichem gegenseitigem Abstand um diese Achse herum angeordnet. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform werden drei derartige Stangen verwendet. Jede dieser Stangen ist fest mit einem Verriegelungsorgan 14 verbunden, das in horizontaler Richtung langgestreckt bzw. hammerkopfartig ausgebildet ist.

Wie man aus der Fig. 7 ersieht, ist die horizontale Länge des Verriegelungsorgans so groß, daß es gleichzeitig in die innere Ringnut 10 der Hülse 1 und in die Nut 8 unter dem Kopf 7 der Patrone eingreifen kann.

Wenn die drei Verriegelungsorgane 14 so eingestellt sind, wie es die Fig. 7 zeigt, d. h., wenn sie in die beiden Nuten eingreifen, können die Patrone und die Hülse gleichzeitig durch die Vorrichtung bewegt werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß in der Fig. 1 die unter dem Kopf 7 der Patrone vorgesehene Ringnut 8 in einer Höhenlage dargestellt ist, die etwas unterhalb des Niveaus der im Inneren der Hülse 1 aus Graphit vorgesehenen Innennut 10 liegt. Eine derartige Lage dieser Nut ist zweckmäßig, da sie sicher verhindert, daß die Patrone während der Bewegung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung von der Hülsel getragen wird und daß die obere Schulter der inneren Ringnut 10 stets das Gesamtgewicht der Hülse und der Patrone zu tragen hat.

Dank dieser Anordnung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, wird beim Anheben der erfindungsgemäßen Vorrichtung, deren Verriegelungsorgane 14 in die Nuten 8 und 10 eingeschwenkt worden sind, zunächst ganz leicht die Patrone angehoben, während die Hülse 1 noch in ihrer bisherigen Stellung verbleibt. Die Patrone wird zunächst in der Hülse selbst um einen geringen Betrag nach oben verschoben; erst nach dieser gegenseitigen Verschiebung stützen sich die Verriegelungsorgane nun auch auf die obere Schulter der Innennut 10 und heben die Hülse 1 ebenfalls an.

Die Verriegelungsorgane halten so jeweils die Patrone und die Hülse 1 getrennt.

Falls sich aus irgendwelchen Gründen der Kopf 7 der Patrone von dieser lösen sollte, können trotzdem die Patronen und die Hülse durch die erfindungsgemäße Vorrichtung aus ihrem Kanal herausgezogen werden; der einzige Unterschied gegenüber der normalen Arbeitsweise besteht dann darin, daß die Patrone dann von der Hülse gehalten wird, anstatt unabhängig von dieser in der Vorrichtung gehalten zu werden.

In den Fig. 2 und 7 ist die Stellung der Verriegelungsorgane 14 dargestellt, in der sie jeweils in radialer Stellung gegenüber der Achse des Gehäuses 11 der Vorrichtung liegen.

Die Fig. 3 zeigt die gleichen Verriegelungsorgane 14 nach einer Drehung dieser Organe in die Einführungsstellung, in der sie in den Ringspalt eingeführt werden können, welcher den Kopf 7 der Patrone von der inneren Wand der Hülse 1 trennt.

Die Mittel zur Durchführung einer solchen Drehung der Stangen 13 sind jeweils'fest mit jeder der Stangen verbundene Ritzel 15, ein gemeinsames zentrales Antriebsritzel 16, das in die Ritzel 15 eingreift, und eine Betätigungsvorrichtung für die hin- und hergehende Drehung des Antriebsritzels 16.

Diese Betätigungsvorrichtung enthält eine axial genutete Keilwelle 17 (bzw. einen Nutenschaft), deren Keilbahnvorsprünge in entsprechende Nuten 18 der Bohrung des Antriebsritzels 16 eingreifen. Die Keilwelle 17 kann sich in axialer Richtung gegenüber dem Ritzel 16 verschieben, bleibt aber in bezug auf die Drehmomentübertragung stets drehfest mit diesem Ritzel verbunden.

Die Keilwelle 17 trägt oberhalb der Keilbahnen einen Kragen 19, in dem ein Querzapfen 20 sitzt. Dieser Querzapf en 20 greift in eine fest im Gehäuse 11 angeordnete schräge Führung 21 ein. Bei einer axialen Verschiebung der Keilwelle 17 wird der Zapfen 20 durch die schräge Nutführung 21 geschwenkt und bewirkt eine Drehung der Keilwelle 17 und somit die der Verriegelungorgane 14 über die Rietzel 16 und 15 um ungefähr 90°.

Das äußere Ende der Keilwelle 17 weist einen glatten zylindrischen Teil 22 auf, der in einem Gewinde 23 endet, welches in einen starken Federteller 24 eingeschraubt ist. Eine Wickeldruckfeder 25 stützt sich auf den Federteller 24 einerseits und auf einen Stützbund 26 anderseits. Diese Feder drückt infolgedessen ständig den Federteller 24 und damit die Keilwelle 17 nach oben.

Ohne jede äußere Gegenwirkung nehmen infolgedessen die Verriegelungsorgane die in den Fig. 2 und 7 dargestellte Stellung ein, d. h. eine Stellung, in der sie die Patrone ergreifen und festhalten.

Über dem Federteller 24 ist in dem Gehäuse 11 ein Elektromagnet 27 befestigt. Sein beweglicher und mit einem Druckzapfen 28 verbundener Magnetanker wirkt auf das obere Ende der Keilwelle 17 und drückt diese Welle nach unten. Wenn also der Elektromagnet 27 erregt ist, wird die Keilwelle nach unten gedruckt, und die Verriegelungsorgane 14 nehmen diejenige Stellung an, in der sie ohne Schwierigkeit in denRingspalt zwischen dem Kopf 7 der Patrone und der Innenwand der Hülse 1 eingeführt werden können. Wird aber die Erregung des Elektromagneten ausgeschaltet, so hebt die Druckfeder 25 die Keilwelle 17, und die Vorrichtung wird in eine Stellung gebracht, in der die Verriegelungsorgane 14 die Patrone und die Hülse fest erfassen.

Die Vorrichtung weist schließlich noch eine Stange 29 auf, die in dem Gehäuse 11 der Vorrichtung in axialer Richtung verschiebbar ist und unten aus dem Gehäuse 11 zwischen den Verriegelungsorganen 14 herausragt.

Das untere Ende der Stange 29 stützt sich beim Absenken der Vorrichtung zunächst auf die Oberseite des Kopfes 7 der Patrone und wird dabei infolge des weiteren Absenkens der Vorrichtung nach oben in das Gehäuse 11 hineingedrückt.

Die Stange 29 hat z. B. an ihrem oberen Ende einen auf wesentlich größeren Durchmesser kegelförmig übergehenden Teil 30, der beim Hochdrücken der ■ Stange 29 auf einen Druckknopf 31 wirkt. Der Druckknopf kann seinerseits einen elektrischen Kontakt 32 betätigen, der beispielsweise ein Signal gibt, welches anzeigt, daß die Vorrichtung sich in derjenigen Stellung befindet, in der ihre Verriegelungsorgane zum Eingriff gebracht werden können.

Wird nun in dieser Stellung der Elektromagnet 27 abgeschaltet, so kommen die Verriegelungsorgane zum Eingriff in die Nuten 8 und 10, die Patrone kann mitsamt ihrer Hülse gehoben und in eine entsprechende Vorrichtung zum Abtransportieren eingesetzt werden. Die weiteren Patronen des gleichen Reaktorkanals können dann Zug um Zug nacheinander auf die gleiche Weise herausgezogen werden.

Beim »Laden« einer neuen Patrone erfolgt die Betätigung der Vorrichtung in umgekehrter Weise, die Patrone wird in einer Zubringervorrichtung ergriffen und nach ihrer Verankerung an den Verriegelungsorganen 14 in den Reaktorkanal eingeführt und abgesenkt, bis das Schlaffwerden des Halteseiles der Vorrichtung anzeigt, daß sie auf dem Kanalboden bzw. auf einer unter ihr liegenden Patrone aufgesetzt hat. Nun kann der Elektromagnet erregt werden, um die Verriegelungsorgane 14 zu lösen und die Vorrichtung leer aus dem Kanal herauszuziehen.

Claims (5)

Patentansprüche: 35

1. Vorrichtung zur Handhabung, z. B. zum Laden und Entladen von Brennstoff-Patronen in einem Kernreaktor mit senkrechten Kanälen, wobei jede Patrone, die an ihrem oberen Ende in einem Kopf endet, unter dem eine Ringnut vorgesehen ist, von einer zylindrischen, an ihren beiden Enden offenen Hülse umgeben ist, die eine innere Ringnut aufweist, und die beiden Nuten im wesentlichen auf gleicher Höhe liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einem langgestreckten, in vertikaler Lage durch eine Aufhängevorrichtung, z. B. ein Seil oder Kabel (12), gehaltenen Gehäuse (11) besteht, in dem drehbare, über das untere Ende des Gehäuses herausragende Stangen (13) in gleichen Abständen von der Längsachse des Gehäuses angeordnet und fest mit je einem Verriegelungsorgan (14) von in horizontaler Richtung langgestreckter Form verbunden sind und gleichzeitig in die innere Ringnut (10) der Hülse (1) und in die Ringnut (8) unter dem Kopf (7) der Patrone eingreifen können, und daß Mittel (15 bis 28) zur Drehung der Stangen (13) vorgesehen sind, die entweder das Festlegen der Patrone und der Hülse (1) durch Eingreifen der Enden der Verriegelungsorgane in die Nuten (8,10) oder das Lösen der Patrone und der Hülse durch Ausschwenken der Verriegelungsorgane aus den Nuten gestatten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für die Drehung der Stangen (13) aus je einem fest auf jeder Stange sitzenden Ritzel (15), einem mit sämtlichen Ritzeln der Stangen im Eingriff befindlichen zentralen Ritzel (16) und einer Einrichtung zur wahlweisen Drehung des zentralen Ritzels bestehen.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur wahlweisen Drehung des zentralen Antriebsritzels (16) aus einer in das innen genutete Antriebsritzel eingreifenden und innerhalb dieses Ritzels axial verschiebbaren genuteten Keilwelle (17) oder einem Nutenschaft, einer festen, geneigten Führungsbahn (21), einem starr mit dem Nutenschaft oder der Keilwelle verbundenen, in der geneigten Führungsbahn geführten Zapfen (20) und einem Betätigungsorgan besteht, das die Keilwelle oder den Nutenschaft axial verschiebt.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan für die axiale Verschiebung der Keilwelle (17) oder des Nutenschaftes ein sich auf das Ende der Welle oder des Schaftes abstützender, mittels eines Elektromagneten (27) axial verschiebbarer Druckzapfen (28) ist und eine Rückführ feder (25) ständig im Sinne einer Zurückführung der Keilwelle oder des Nutenschaftes in die Ausgangslage wirkt, in der die Patrone an der Vorrichtung festgelegt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in ihrem unteren Teil axial eine längsverschiebbare Stange (29) vorgesehen ist, die beim Ergreifen und Festlegen der Brennstoff-Patrone durch deren Kopf zurückgedrückt wird, und daß ein elektrischer Kontakt vorhanden ist, der durch die Verschiebung dieser Stange (29) betätigt wird und eine Anzeige für das Erreichen derjenigen Stellung liefert, in der die Patrone an der Vorrichtung festgelegt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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