DE1122856B

DE1122856B - Nuclear powered watercraft

Info

Publication number: DE1122856B
Application number: DED30437A
Authority: DE
Inventors: Arno Mueller
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority date: 1959-04-15
Filing date: 1959-04-15
Publication date: 1962-01-25

Description

Wasserfahrzeug mit Atomkraftantrieb Die Erfindung betrifft ein Wasserfahrzeug mit Atomkraftantrieb, und sie besteht darin, daß in der Bordwand des Schiffes oder Unterwasserfahrzeuges eine Öffnung unterhalb der Wasserlinie für das Einbringen und Auswechseln des Brennstoffes im Dock angebracht ist, die während des normalen Fahrbetriebes dicht abgeschlossen bleibt. Um den Kernbrennstoff leicht in das Innere des Schiffes einbringen zu können, sind zwischen der öffnung in der Bordwand und der Reaktoranlage Führungsschienen in waagerechter oder leicht geneigter Ebene eingebaut. Um schädliche Abstrahlungen zu vermeiden, ist der Transportweg des Kernbrennstoffes vom Reaktor zur Bordwand von einem gegebenenfalls anbaubaren Strahlungsschild umgeben. Eine weitere Maßnahme der Erfindung besteht darin, den Strahlungsschild durch eine oder mehrere Kammern zu bilden, die beim Einbringen und Auswechseln des Brennstoffes mit einer Flüssigkeit oder einem Schutzgas angefüllt werden können. Entsprechend der Lage des Reaktors im Schiff kann die öffnung in der Bordwand, im Heck des Schiffes oder im Bug des Schiffes liegen, und der Abschlußdeckel an der Außenseite wird so ausgebildet, daß er sich strömungsgünstig in den Strack des Schiffes fügt. Bei der Anbringung der Öffnung im Heck des Schiffes ist es zweckmäßig, den Abschlußdeckel gleichzeitig für die Lagerung der Schraubenwelle zu verwenden.Nuclear powered watercraft The invention relates to a nuclear powered watercraft, and it consists in the fact that an opening below the waterline for introducing and replacing the fuel in the dock is made in the side of the ship or underwater vehicle and remains tightly sealed during normal operation. In order to be able to easily bring the nuclear fuel into the interior of the ship, guide rails are installed in a horizontal or slightly inclined plane between the opening in the ship's side and the reactor system. In order to avoid harmful radiation, the transport route of the nuclear fuel from the reactor to the ship's side is surrounded by a radiation shield that can be attached if necessary. Another measure of the invention consists in forming the radiation shield by one or more chambers which can be filled with a liquid or a protective gas when the fuel is introduced and replaced. Depending on the position of the reactor in the ship , the opening can be in the side wall, in the stern of the ship or in the bow of the ship, and the cover on the outside is designed so that it fits into the strait of the ship in a streamlined manner. When making the opening in the stern of the ship, it is advisable to use the cover plate for the storage of the propeller shaft at the same time.

Erfindungsgemäß muß auch die Schwimm- oder Trockendockanlage für die Einbringung des Kernbrennstoffes in die Wasserfahrzeuge eingerichtet sein. Zu diesem Zweck wird die Seitenwand oder beide Seitenwände, gegebenenfalls auch die Stirnwand des Dockes, mit Durchbrüchen versehen, die wasserdicht verschließbar sind.According to the invention, the floating or dry dock installation must also be set up for the introduction of the nuclear fuel into the watercraft. For this purpose, the side wall or both side walls, possibly also the front wall of the dock, are provided with openings which can be closed in a watertight manner.

Bei allen Projekten atomkraftgetriebener Schiffe wurde die Form des Schiffsrumpfes in mehr oder weniger unveränderter Form von den Schiffen mit konventionellen Antriebsanlagen übernommen. So ist bei den mit Atomkraft angetriebenen Schiffen das Innere des Schiffsrumpfes nur von oben durch das Deck zugänglich, obwohl es bekannt ist, über der Wasserlinie in der Bordwand senkrechte Ladeluken anzubringen. Dadurch muß auch bei den mit Atomkraft angetriebenen Schiffen der Brennstoffwechsel mit Hilfe von Kränen in senkrechter Richtung erfolgen. Im Inneren des Schiffes wird zunächst der stark strahlende, verbrauchte Brennstoff in den schweren Abschirmbehälter übergeführt und dann der Behälter mit dem Kran aus dem Schiff heraus-gehoben und an dem gewünschten Platz außerhalb des Schiffes abgesetzt. Eine solche Form der Be-Schickung ist recht aufwendig, da der Kernbrennstoff eine extrem hohe Strahlungsintensität besitzt und besondere Vorkehrungen getroffen werden müssen, um jede Möglichkeit eines Zwischenfalles auszuschalten. Würden beispielsweise auch nur geringfügige Teile des Brennstoffes während des Transportes aus dem Abschirmbehälter ins Freie gelangen, würde sofort der Strahlungspegel weit über den unmittelbaren Arbeitsbereich hinaus auf ein Vielfaches des für den Menschen auch nur für kurze Zeit erträglichen Betrages ansteigen.In all projects involving ships powered by nuclear power, the shape of the hull was adopted in a more or less unchanged form from the ships with conventional propulsion systems. In ships powered by nuclear power, for example, the interior of the hull is only accessible from above through the deck, although it is known to attach vertical loading hatches above the waterline in the ship's side. As a result, even in ships powered by nuclear power, the fuel must be changed with the help of cranes in a vertical direction. Inside the ship, the highly radiant, spent fuel is first converted into the heavy shielding, and then lifted the containers by crane from the ship challenges and set down at the desired location outside the ship. Such a form of delivery is quite complex, since the nuclear fuel has an extremely high radiation intensity and special precautions must be taken to eliminate any possibility of an incident. For example, if even small parts of the fuel were to get out of the shielded container during transport, the radiation level would immediately rise far beyond the immediate work area to a multiple of the amount that humans can bear even for a short time.

Bei dem Erfindungsgegenstand wird die Beschickung erheblich vereinfacht und die geschilderten Gefahren ausgeschaltet. Die erfindungsgemäße Beschickungseinrichtung ist im wesentlichen für Reaktoren mit waagerechter Beschickung entworfen. Dazu werden besondere, dicht verschließbare öffnungen in der Bordwand des Schiffes vorgesehen, die so angeordnet sind, daß sie für den Brennstoffwechsel fluchtend in entsprechende Öffnungen der Wand eines Docks gebracht werden können. Beim Brennstoffwechsel wird erfindungsgemäß der verbrauchte Kernbrennstoff aus dem Schiffsinneren durch diese Öffnungen in eine Kammer des Docks übergeführt. Der Schiffsrumpf ist mit einer besonderen öffnung in der seitlichen Bordwand, dem Heck oder dem Bug versehen, die während des normalen Schiffsbetriebes mit einem geeigneten Verschlußstück vollkommen wasserdicht verschlossen ist und durch die der Brennstoffwechsel erfolgt, während das Schiff gedockt ist. Dazu weist das Dock entsprechende Spezialeinrichtungen auf, die aus der Zeichnung zu ersehen sind. Die Zeichnung stellt den Gegenstand der Erfindung beispielsweise und vereinfacht dar. Es zeigt Abb. 1 einen Querschnitt durch ein atomgetriebenes Schiff im Dock mit entsprechenden Beschickungseinrichtungen, Abb. 2 einen waagerechten Schnitt durch das Heck eines Schiffes mit einem in Längsrichtung des Schiffes angeordneten Reaktor und einem gekrümmten Beschickungskanal, Abb.3 einen lotrechten Schnitt durch das Heck eines Schiffes mit Voith-Schneider-Antrieben und leicht zum Heck ansteigendem Beschickungskanal, Abb.4 einen lotrechten Schnitt durch das Heck eines über- oder Unterwasserfahrzeuges mit Doppelschrauben und waagerecht angeordnetem Beschickungskanal und Abb. 5 einen lotrechten Schnitt durch ein Unterwasserfahrzeug, bei dem der Abschlußdeckel gleichzeitig der Lagerung der Schraubenwelle dient.In the case of the subject matter of the invention, the loading is considerably simplified and eliminated the dangers described. The loading device according to the invention is mainly designed for reactors with horizontal loading. To be special, tightly closable openings are provided in the ship's side wall, which are arranged so that they are aligned for the fuel change in the appropriate Openings in the wall of a dock can be brought. When changing fuel according to the invention, the spent nuclear fuel from the ship's interior through this Openings transferred into a chamber of the dock. The hull has a special one opening in the side wall, the stern or the bow, which during of normal ship operation completely watertight with a suitable locking piece is closed and through which the fuel change takes place while the ship is docked. For this purpose, the dock has special facilities that identify can be seen in the drawing. The drawing represents the subject of the invention as an example and in a simplified manner. FIG. 1 shows a cross section by a nuclear-powered ship in the dock with appropriate loading devices, Fig. 2 is a horizontal section through the stern of a ship with a lengthways of the ship arranged reactor and a curved feed channel, Fig.3 a vertical section through the stern of a ship with Voith-Schneider drives and the loading channel rising slightly towards the rear, Fig. 4 shows a vertical section through the stern of a surface or underwater vehicle with double screws and horizontally arranged loading channel and Fig. 5 a vertical section through an underwater vehicle, in which the cover plate also serves to support the screw shaft.

Entsprechend der Darstellung in Abb. 1 ist mit Rücksicht auf die Übersichtlichkeit ein quer im Schiff liegender Reaktor gewählt worden, bei dem der komplette Reaktorkern mit Reaktordeckel und der Baraufliegenden Abschirmung durch eine Öffnung in der seitlichen Bordwand ausgetauscht wird. Dabei läuft der Beschickungsvorgang folgendermaßen ab: Nachdem das Schiff so eingedockt ist, daß die Öffnung 1 in der Bordwand 2 der Öffnung in der Dockwand 3 gegenüberliegt, werden die Deckel 4 und 5 der beiden Öffnungen mit Hilfe der beiden Winden 6 und 7 entfernt und die Abschirmhülse 8 bis in die Zentrierung 9 der Schiffswand 2 ausgefahren. Geringfügige Differenzen in der Lage der beiden Mitten zueinander werden dabei durch leichte Schrägstellung der Hülse 8 ausgeglichen. Die Abschirmhülse 8 ist im Innern ebenso wie der Beschickungskanal 10 im Schiff mit Gleisen 17 ausgerüstet; diese Gleise bilden somit jetzt eine durchlaufende Fahrbahn. Diese Fahrbahn wird nun außerdem durch passende Überbrückungsteile 11 mit den in die heiße Zelle 12 hineinlaufenden Gleisen 13 verbunden. Weitere Vorbereitungsarbeiten, die allerdings auch schon eher ausgeführt werden konnten, sind im Schiff zu erledigen. Es ist der Beschickungskanal 10 im Schiff mit seiner Abschirmung zu versehen. Dies kann mit losen, festen Stoffen, beispielsweise Bleiziegeln, geschehen oder einfacher durch Fluten eines dafür vorgesehenen umgebenden Raumes 14 mit Wasser. Sodann sind am Reaktor alle erforderlichen Verbindungen zu lösen und der Reaktorkern 15 und Deckel 16 für das Ausziehen vorzubereiten. Beim Ausbau selbst wird der Reaktorkern 15 mit dem Deckel 16 zunächst auf einen auf den Gleisen 11, 13 und 17 laufenden, unmittelbar vor dem Reaktor im Beschickungskanal 10 stehenden Transportwagen 18 gezogen und dann mit diesem Transportfahrzeug 18 in die heiße Zelle 12 gefahren. Das Abschirmtor 19 steht dabei waagerecht, geht aber wieder in die Senkrechte, nachdem sich der verbrauchte Kern in der heißen Zelle 12 befindet, und schließt damit die heiße Zelle 12 strahlensicher ab. In der heißen Zelle 12 wird der Kern mit ferngesteuerten Manipulatoren weiter gehandhabt und in bekannter Weise beispielsweise in ein Wasserbecken übergeführt.In accordance with the illustration in Fig. 1, with a view to clarity, a transverse reactor has been selected in the ship, in which the complete reactor core with the reactor cover and the bar overlay is exchanged through an opening in the side hull. The loading process proceeds as follows: After the ship is docked in such a way that the opening 1 in the side wall 2 is opposite the opening in the dock wall 3, the covers 4 and 5 of the two openings are removed with the aid of the two winches 6 and 7 and the Shielding sleeve 8 extended into the centering 9 of the ship's wall 2 . Slight differences in the position of the two centers with respect to one another are compensated for by the slight inclination of the sleeve 8 . The interior of the shielding sleeve 8 , like the loading channel 10 in the ship, is equipped with tracks 17 ; these tracks now form a continuous carriageway. This roadway is now also connected by suitable bridging parts 11 to the tracks 13 running into the hot cell 12 . Further preparatory work, which could also be carried out earlier, has to be done in the ship. The loading channel 10 in the ship must be shielded. This can be done with loose, solid materials, for example lead bricks, or more simply by flooding a surrounding space 14 provided for this purpose with water. Then all necessary connections on the reactor are to be loosened and the reactor core 15 and cover 16 are to be prepared for pulling out. During the expansion itself, the reactor core 15 with the cover 16 is first pulled onto a transport car 18 running on the tracks 11, 13 and 17 and standing directly in front of the reactor in the charging channel 10 and then driven with this transport vehicle 18 into the hot cell 12 . The shielding gate 19 stands horizontally, but is vertical again after the used core is in the hot cell 12 , and thus closes off the hot cell 12 in a radiation-proof manner. In the hot cell 12 , the core is further handled with remote-controlled manipulators and, for example, transferred in a known manner into a water basin.

Der neue Reaktorkern wird, fertig zusammengebaut mit einem neuen oder aufgearbeiteten Reaktordeckel, mit einem Kran in den Schacht 20 eingelassen, auf einen Transportwagen 18 aufgesetzt und mit diesem Transportfahrzeug zum Reaktorbehälter gefahren und in den Behälter eingeschoben. Die Fahrbewegung des Transportfahrzeuges 18 sowie das Ein- und Ausschieben des Reaktorkernes 15 kann dabei auf verschiedene Weise, beispielsweise durch Seilzüge, Kettenzüge, Zahnstangen oder Eigenantriebe des Transportfahrzeuges, bewerkstelligt werden. Bei entsprechender Ausbildung des Reaktorkernes kann auch auf das Transportfahrzeug verzichtet und statt dessen der Kern auf langen Gleitschienen unmittelbar in den Behälter eingeschoben werden.The new reactor core, fully assembled with a new or refurbished reactor cover, is let into the shaft 20 with a crane, placed on a transport vehicle 18 and driven with this transport vehicle to the reactor container and pushed into the container. The travel movement of the transport vehicle 18 and the pushing in and out of the reactor core 15 can be accomplished in various ways, for example by means of cable pulls, chain hoists, toothed racks or the transport vehicle's own drives. If the reactor core is designed accordingly, the transport vehicle can also be dispensed with and instead the core can be pushed directly into the container on long slide rails.

Das hier vorgeschlagene System läßt sich auch anwenden, wenn lediglich der Reaktorblock in Teilen oder im Ganzen ausgewechselt werden soll und der Behälterdeckel sofort wieder verwendet wird. Nach dem Entfernen des Deckels wären in einem solchen Fall ferngesteuerte Greifer oder Manipulatoren für die Kernteile anzuwenden. In ähnlicher Weise ließen sich auch einzelne Brennstoffelemente, beispielsweise durch besondere Beschickungsstutzen im Deckel, auswechseln.The system proposed here can also be used if only the reactor block is to be replaced in whole or in part and the container lid is used again immediately. After removing the cover you would be in one Case to apply remote controlled grippers or manipulators for the core parts. In In a similar way, individual fuel elements, for example, could also be passed through Replace special charging nozzles in the lid.

Die in Abb. 1 beispielsweise dargestellte Anordnung des Beschickungskanals und Lage des Reaktors im Schiff ist nur eine von vielen Möglichkeiten. Je nach den speziellen Erfordernissen des Schiffes und dem Aufbau der Reaktoranlage werden sich oft hiervon abweichende Lösungen ergeben. In Abb. 2 ist beispielsweise der Reaktor in Längsrichtung des Schiffes angeordnet und der Beschickungskanal gekrümmt ausgeführt. An Stelle des gekrümmten Kanals könnte selbstverständlich auch ein geradliniger. rechtwinklig abgeknickter Kanal mit einer Drehscheibe für die Richtungsänderung verwendet werden.The arrangement of the feed channel shown in Fig. 1 as an example and the location of the reactor in the ship is just one of many possibilities. Depending on the special requirements of the ship and the construction of the reactor plant will be determined often deviating solutions result. For example, in Fig. 2 is the reactor Arranged in the longitudinal direction of the ship and designed the loading channel curved. Instead of the curved channel, a straight channel could of course also be used. Right-angled duct with a turntable for changing direction be used.

Ebenso könnte der Beschickungskanal, wie in Abb. 3 für ein Schiff mit zwei Voith-Schneider-Antrieben dargestellt, leicht ansteigend zum Heck geführt werden. Der Abschlußdeckel ist in diesem Falle mit einem strömungsgünstigen Verlängerungsstück versehen. Für ein Schiff mit zwei Schrauben ergibt sich entsprechend der Darstellung in Abb. 4 eine sehr einfache Lösung, wenn zwei seitlich angeordnete Ruder am Heck oder ein Ruder am Bug vorgesehen werden. Der Beschickungskanal kann dann geradlinig mittschiffs nach achtern geführt und dort mit einem Deckel ähnlich der Ausführung nach Abb. 3 abgeschlossen werden.Likewise, the loading channel, as in Fig. 3 for a ship Shown with two Voith-Schneider drives, led up slightly to the stern will. The end cover is in this case with a flow-favorable extension piece Mistake. For a ship with two screws, the figure shows in Fig. 4 a very simple solution, if two laterally arranged oars at the stern or a rudder can be provided at the bow. The feed channel can then be straight Amidships led aft and there with a cover similar to the design to be completed according to Fig. 3.

Die letztgenannte Konstruktion nach Abb. 4 eignet sich besonders für Unterwasserfahrzeuge, die durch den Atomantrieb eine wesentlich größere Bedeutung erlangen. Derartige Fahrzeuge werden meist mit einem rotationssymmetrischen, nach achtern spitz auslaufenden Schiffskörper und seitlich an diesen Körper angesetzten Rudern gebaut. Bei Zweiwellenschiffen kann damit der Beschickungskanal ohne weiteres mittschiffs zum Rumpfende geführt und die Rumpfspitze als Abschlußdeckel ausgebildet werden. Eine derartige Ausführung ist in Abb. 5 dargestellt, jedoch hier für eine Einwellenanordnung, wobei der Abschlußdeckel der Rumpfspitze gleichzeitig die Lagerung der Schraubenwelle aufnimmt. Die Kraftübertragung zur Schraubenwelle kann dabei über ein Zwischengetriebe mechanisch oder auch hydraulisch bzw. elektrisch erfolgen.The last-mentioned construction according to Fig. 4 is particularly suitable for Underwater vehicles, which are of much greater importance due to nuclear propulsion gain. Such vehicles are usually with a rotationally symmetrical, after aft pointed hull and attached to the side of this body Rowing built. In the case of twin-shaft ships, the loading channel can thus be used without further ado Amidships led to the end of the fuselage and the tip of the fuselage designed as a cover plate will. Such an embodiment is shown in Fig. 5, but here for one Single-shaft arrangement, with the end cover of the fuselage tip at the same time as storage the screw shaft. The power transmission to the screw shaft can thereby be done mechanically or hydraulically or electrically via an intermediate gear.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for changing fuel in a ship powered by nuclear power, which has a fuel transport channel that runs from the reactor system provided for horizontal loading to the ship's side below the swimming water line, is sealed on all sides and shielded during normal operation, and for changing fuel in a dry or Floating stands, characterized indicates overall that the fuel transport channel (10) of the docked watercraft outside the ship's side to an arranged in the dock (3) chamber (12) for receiving the fuel through the one of the chamber up to the side wall extendable fuel transport channel ( 8) is renewable.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the opening in the dock wall can be tightly closed with a cover (5) when the fuel transport channel (8) is not extended.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that in the chamber (12) for receiving the fuel means for handling the fuel, such as. B. manipulators or cranes are provided.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that guide rails (17) for the transport of the nuclear fuel are attached or can be installed in the fuel transport channel inside and outside the watercraft.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the fuel transport channel (8) Outside the watercraft by a radiation shield that can be attached if necessary is surrounded.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the radiation shield is formed by one or more chambers with a liquid or a Protective gas can be filled. Publications considered: "Hansa", 1957, p. 762; "Schiff und Hafen", 1956, pp. 1059 to 1062; "Shipbuilding Technology", 1957, pp. 632, 633.