DE1195876B - Beschickungsmaschine fuer Kernreaktorkanaele - Google Patents
Beschickungsmaschine fuer KernreaktorkanaeleInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
Int. α.:
G 21
Deutsche Kl.: 21g-21/20
Nummer: 1195 876
Aktenzeichen: C 29130 VIII c/21 g
Anmeldetag: 11. Februar 1963
Auslegetag: 1. Juli 1965
Die Erfindung bezieht sich auf eine Beschickungsmaschine zum Handhaben von in den Kanälen eines
Kernreaktors angeordneten Gegenständen, insbesondere Brennstoffpatronen, die ein Gestell aufweist, das
mit Einrichtungen zur Bewegung der Maschine in eine bestimmte Stellung in bezug auf irgendeinen der
Kanäle und mit Mitteln zum Festlegen der Maschine in dieser Stellung versehen ist, wobei an dem Gestell
Mittel zum Ergreifen und Festlegen eines Brennstoffpatronenträgers vorgesehen sind.
Die Beschickungsmaschine ist dabei in bekannter Weise in einem im Inneren des Strahlenschutzmantels
des Reaktors liegenden und mit den Reaktorkanälen verbundenen Raum untergebracht.
Bei bekannten Beschickungsmaschinen ist die Möglichkeit gegeben, ein heb- und senkbares Greiforgan
senkrecht über den zu beschickenden Kanal auszurichten. Die Brennstoffpatronen sind in Zellen
eines nach Art eines Trommelmagazins ausgebildeten Trägers untergebracht. Der Träger läßt sich drehen,
so daß man dem Greiforgan wahlweise eine Zelle mit einer Brennstoffpatrone oder einen Durchlaß
gegenüberstellen kann, durch den es in einen Reaktorkanal abgesenkt werden kann.
Bei einer bekannten nach diesem Prinzip arbeitenden Beschickungsmaschine enthält der Träger zwei
getrennte Kammern, die jeweils mit einem Greif organ ausgestattet sind und eine oder mehrere aneinander
hängende Brennstoffpatronen aufnehmen können. Er besitzt eine Austrittsöffnung für die Greiforgane und
die an ihnen hängenden Brennstoffpatronen.
Beim Austausch einer Brennstoffpatrone in einem Reaktorkanal sind also nacheinander folgende
Arbeitsgänge erforderlich: Hinführen des Patronenträgers zu dem zu beschickenden Kanal, Hindurchführen
eines freien Greiforgans durch die mit dem Kanal zur Deckung gebrachten Austrittsöffnung,
Erfassen und Einbringen der verbrauchten Brennstoffpatronen in den Träger, Schwenken des mit
mindestens zwei Patronen beladenen und entsprechend schweren Trägers, Absenken der nunmehr
an dem zweiten Greiforgan über dem Kanal hängenden neuen Brennstoffpatrone durch die Austrittsöffnung in den Kanal.
Allgemein verlangt diese wie im übrigen auch alle sonst bekannten Beschickungsmaschinen eine häufige
Verstellung des Brennstoffpatronenträgers, was sich angesichts dessen Schwere in einer Kraftaufwand und
Zeit verbrauchenden Betriebsweise äußert.
Insbesondere gilt dies auch für eine andere bekannte Transportmaschine, mit der mit radioaktiven
Gegenständen gefüllte Behälter auf Schienen im
Beschickungsmaschine für Kernreaktorkanäle
Anmelder:
Commissariat ä !'Energie Atomique, Paris
Vertreter:
Dipl.-Ing. R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lamprecht,
Patentanwälte, München 22, Steinsdorfstr. 10
Als Erfinder benannt:
Georges Lemesle,
Roger Martin,
Marcel Monteil, Paris;
Pierre Rouge, Gifsur-Yvette, Seine-et-Oise;
Roland Roche, Clamart, Seine (Frankreich)
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 20. Februar 1962 (888 607) - -
Innern eines Kernreaktors an einem Greiforgan hängend verfahren werden können. Auch bei dieser
Maschine ist jeder Transportvorgang mit mehrfachem Bewegen des gesamten Behälters verbunden,
von dessen Gewicht der jeweils erforderliche Kraftaufwand abhängt.
Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Beschikkungsmaschine zu entwickeln, deren Arbeitsweise
keine Relativbewegung des Brennstoffpatronenträgers oder seiner Teile gegenüber der Maschine mehr verlangt,
sobald zwischen Träger und Maschine eine feste Verbindung hergestellt ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine gegenüber dem Gestell drehbar angeordnete
Handhabungs-Baugruppe mit einer radial verstellbaren Greifervorrichtung, so daß der Greifer aus
einer Stellung, in der er über dem Kanal steht, in eine Reihe von weiteren Stellungen gebracht werden
kann, die den Positionen der in dem Träger vorgesehenen Zellen für z. B. Brennstoffelemente entsprechen.
Der Träger weist dabei außer einer bestimmten Anzahl von Zellen für neue oder gebrauchte
bzw. verbrauchte Brennstoffelemente sowie für Kanalverschlußstopfen, die zur Durchführung des
Be- bzw. Entladens eines Kanals in dem Träger
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vorübergehend untergebracht werden, einen Durchlaß für das Greiforgan und die Brennstoffpatronen
auf. Die einzelnen Zellen und der Durchlaß sind längs einer zusammenhängenden Linie angeordnet,
die dem Verlauf der Bahnkurve des Greiforgans entspricht.
Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 einen Axialschnitt durch die Maschine, der längs der Schnittlinie I-I der F i g. 2 verläuft,
F i g. 2 eine Aufsicht auf die Maschine, von der Schnittlinie H-II der F i g. 1 aus gesehen,
F i g. 3 einen gebrochenen Vertikalschnitt durch einen trommelartigen Brennstoffpatronenträger längs
der Schnittlinie III-III der F i g. 4,
F i g. 4 eine Aufsicht auf den Brennstoffpatronenträger gemäß F i g. 3,
F i g. 5 a bis 5 d die unterschiedliche Besetzung des Brennstoffpatronenträgers während des Verlaufs der
Beschickungsarbeiten an zwei Kanälen in einer einzigen Arbeitsfolge.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel läuft die innerhalb des Reaktor-Strahlenschutzmantels
angeordnete Beschickungsmaschine 32 auf einer Schiene 34, die in der F i g. 1 mit strichpunktierten
Linien angedeutet ist. Eine bekannte Einrichtung, die keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, gestattet
es, entweder die Schiene zu verschieben oder die Maschine von einer Schiene auf eine andere
überzuführen, damit sie über die gesamte Beschikkungsfläche bewegt und auf jeden Kanal ausgerichtet
werden kann. Die Maschine selbst bewegt sich auf der Schiene in der Weise, daß ein »Bestreichen« der
gesamten Fläche in Richtung senkrechter Koordinaten oder in Richtung von Polarkoordinaten möglich
ist.
Die Beschickungsmaschine 32 weist ein Gestell 36 auf, das mit auf den Schienen 34 laufenden Rollen 38
versehen ist. Ein Antriebsmechanismus, der durch einen Motor 40 angetrieben wird und beispielsweise
aus einem Zahnrad besteht, das in eine nicht dargestellte Zahnstange eingreift, ermöglicht das Verschieben
der Maschine längs der Schienen.
Das Gestell 36 trägt eine drehbare Bühne 42, die zusammen mit dem Windenwagen 66 die Handhabungsbaugruppe
67 bildet und über Rollenlager 44 an dem Gestell gelagert ist. Die Drehung der Bühne
42 gegenüber dem Gestell 36 erfolgt über einen Schneckenantrieb 46 und ein durch einen Motor 48
angetriebenes Zahnrad. In diesen Antrieb ist vorzugsweise ein Malteserkreuztrieb eingeschaltet, um
eine schrittweise Drehung zu erzielen.
Der Antrieb 46 ist mit einer verlängerten Welle versehen, die an ihrem Ende einen Vierkant 50 trägt,
um eine Einstellung von außen zu gestatten.
Das eigentliche Gestell 36 hat einen zentralen Nabenkörper, durch den ein axialer Durchlaß 52
hindurchführt, in dem sich eine Greif vorrichtung 54 bewegen läßt, die dazu dient, einen Träger für
Brennstoffpatronen zu ergreifen. Diese Greifvorrichtung wird durch einen Flaschenzug 56 bewegt, der
aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich ist. Der Flaschenzug wird mittels einer Seilwinde 58 betätigt, die von
einem Motor 60 angetrieben wird. Die Seilwindentrommel ist vorzugsweise eine während ihrer
Drehung axial verschiebbare Trommel (sie verschiebt sich zwischen der mit vollen Strichen und der mit
strichpunktierten Strichen in die F i g. 2 eingezeichneten Stellung), um der ersten Seilscheibe des
Flaschenzuges 56 das Seil unabhängig von der Höhenlage des Greifers 54 stets in der Seilscheibenebene
zuzuführen.
Die Antriebswelle der Seilwinde ist — wie die des
Drehantriebs — mit einer Verlängerung versehen, die einen Vierkant 62 zur äußeren Betätigung trägt.
An dem Nabenkörper des Gestells 36 befindet sich
ίο eine unterseitige Verlängerung 64, die die Form eines
Pyramidenstumpfes hat, sich in eine Ausnehmung entsprechender Form der Brennstoffpatronenträger
einfügt und das Zentrieren und die genaue Winkeleinstellung des Trägers gegenüber dem Gestell
sichert, wie weiter unten gezeigt wird.
Auf der drehbaren Bühne 42 ist ein Windenwagen 66 verschiebbar angeordnet; dieser Wagen ist mit
Rollen 68 versehen, die auf Führungsschienen 70 laufen, die an der Bühne 42 sitzen. Der Wagen trägt
ao eine Greifvorrichtung 75 mit einer Winde 72 für die Bewegung eines Greifers 74, der zum Handhaben
der Brennstoffpatronen dient. Dieser Greifer 74 wird auf dem ersten Abschnitt seiner Abwärtsbewegung
durch eine fest mit dem Windenwagen verbundene
as Rohrführung 76 geführt. Das Windenseil läuft über
eine Umlenk-Seilrolle 78, und seine Spannung wird durch eine Druckrolle 80 aufrechterhalten.
Bei der gleichzeitigen Drehung der Bühne 42 und des Windenwagens 66 verschiebt sich dieser in radialer
Richtung unter der Wirkung eines auf dem Windenwagen sitzenden Zapfens 82; dieser Zapfen
gleitet in einer Führungsnut 84, die in einer starr mit
dem Gestell 36 verbundenen Platte 86 vorgesehen ist. Diese Nut stellt eine mehr oder weniger komplexe
Führungsbahn 85 dar, die jedoch stets in sich geschlossen ist. Diese Bahn hat beispielsweise die
Form einer zusammengefalteten »Acht«, deren beide Schleifen ineinandergelegt sind (vgl. F i g. 2), die Anzahl
der ineinanderliegenden Schleifen könnte aber auch — falls gewünscht — erhöht werden.
Ein Brennstoftpatronenträger 87, wie er zusammen
mit der soeben beschriebenen und dargestellten Maschine verwendet werden kann, ist beispielsweise in
den F i g. 3 und 4 schematisch dargestellt. Der Träger setzt sich aus einem Zentralkörper 88 und einem
Ringkörper 90 zusammen. Der obere Teil des Zentralkörpers 88 hat eine pyramidenstumpfförmige
Ausnehmung 91, deren Gestalt der Verlängerung 64 des Nabenkörpers der Maschine angepaßt ist. Der
untere Teil dieser Ausnehmung weist weiterhin eine innere Ringnut 92, auf, in die der Greifer 54 eingreift.
Wenn der Greifer den Träger anhebt und ihn an das Gestell der Maschine heranzieht, sichert den
Eingriff der Verlängerung 64 in die Ausnehmung 91 die Zentrierung und Ausrichtung des Trägers mit
derjenigen Genauigkeit, die für die spätere genaue Einstellung des Greifers 74 erforderlich ist.
Der Ringkörper 90 des Trägers 87 besteht aus zwei mit axialem Abstand voneinander angeordneten
Platten, die durch einen rohrförmigen Durchlaß 96 und eine Reihe von etwa becherartigen Zellen 98,
100, 102 und 104 (F i g. 4) miteinander verbunden sind; der Durchlaß 96 und die Zellen liegen — von
oben gesehen — auf einem Linienzug 106, der dem Verlauf der Bahnkurve 85 entspricht. Die untere
Platte bildet den Boden der becherförmigen Zellen. Der Durchlaß 96 liegt am Verbindungs- oder Schnittpunkt
der beiden Schleifen des Linienzuges 106. In
der F i g. 4 sind nur zwei solche miteinander verbundene Schleifen vorgesehen; es ist jedoch möglich, die
Anzahl der Schleifen zu vermehren, indem man die Zellen in mehr als zwei konzentrischen Kränzen anordnet.
An Stelle des Ringkörpers 90 kann ein Gebilde mit in zwei zueinander senkrechten Achsen
unterschiedlichen Maßen verwendet werden.
Der in Fig. 4 dargestellte Träger hat einen äußeren
Kranz von Zellen 98, die zur Aufnahme der bestrahlten Patronen dienen, und einen inneren Kranz
von Zellen 100, die zur Aufnahme der neuen Brennstoffpatronen bestimmt sind; es ist aber auch die umgekehrte
Zuordnung möglich. Um die Anordnung der Brennstoffpatronen zu zeigen, ist in der Fig. 3
eine Patrone mit strichpunktierten Linien angedeutet. Vier zusätzliche Zellen 102 und 104 sind zur
Aufnahme der Abdichtungsverschlüsse von jeweils zwei zu bedienenden Kanälen bestimmt.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäß ausgebildeten Beschickungsmaschine soll nunmehr unter Bezugnahme
auf ein besonderes Beispiel beschrieben werden, in dem die Maschine aus dem gleichen Träger
nacheinander die Beschickung von zwei Kanälen durchführt, von denen jeder zehn Brennstoffpatronen,
eine obere Blindpatrone und zwei Abdichtungsstopfen mit unterschiedlichen Durchmessern enthält.
Um sicherzustellen, daß sämtliche Patronen trotz der Schwächung des Neutronenflusses an den beiden
Enden der Brennstoffkanäle eine im wesentlichen gleiche gesamte Bestrahlung erhalten, werden die ursprünglich
im unteren Teil des Kanals angeordneten beiden Patronen ein zweites Mal in den Reaktor
eingesetzt, wobei sie in den oberen Teil des Patronenzuges angeordnet werden.
Ein Brennstoffträger 87 wird durch einen nicht dargestellten Zuführmechanismus in den Beschikkungsraum
hineingebracht. Die Beschickungsmaschine 32 wird senkrecht über den Träger geführt
und übernimmt ihn.
Der Träger ist mit neuen Brennstoffpatronen versehen, die in den Zellen 100 sitzen (in der F i g. 5 a
punktiert angedeutet). Die anderen Zellen sind leer, und man erkennt, daß der Träger hinsichtlich seiner
Belastung im wesentlichen ausgeglichen ist. Der Träger 87 wird von dem Greifer 54 erfaßt, der den oberseitigen
Zentralkörper 88 des Trägers gegen die Verlängerung 64 des zentralen Nabenkörpers der Maschine
anlegt. Bei diesem Kuppeln sichert das Anlegen der Verlängerung 64 an die innere Wandfiäche
der Ausnehmung 91 das Zentrieren und die winkelmäßige Einstellung des Trägers an der Maschine;
die Anordnung der beiden Kupplungsteile ist überdies derart, daß die Nut 84 bzw. die Bahnkurve 85
und die Kurve 106 einander genau entsprechen.
Von dem Aufnehmen des Trägers bis zu dessen Absetzen bewegt sich der Träger wie ein mit dem
Gestell der Maschine einheitlicher Teil; der Greifer 54 kuppelt die beiden Teile mit ihren Paßflächen
derart fest und mit einer Kraft zusammen, die keine gegenseitige Verschiebung oder Verdrehung zuläßt,
selbst wenn bei einer teilweisen Ent- oder Beladung des Trägers dieser nicht mehr im Gleichgewicht ist.
Die Maschine wird in ihre Arbeitsstellung über den zu bedienenden Kanal geführt. In dieser Stellung
liegen der Durchlaß 96 des Trägers und der Verzweigungspunkt der Führungsnut 84 genau über dem
betreffenden Kanal. Anfänglich steht der Greifer 74 über dem Durchlaß 96. Dann wird der Greifer mittels
der Winde 72 herabgelassen, er ergreift den ersten Stopfen (mit großem Durchmesser) in der
Verlängerungshülse des betreffenden Kanals und hebt ihn so weit hoch, daß sich der ganze Stopfen
über der oberen Platte des Ringkörpers 90 des Trägers 87 befindet. Dann wird der Greifer mit dem
Stopfen über die Zelle 102 des äußeren Zellenkranzes geführt, in die er den Stopfen absetzt. Eine diese
Bewegung steuernde geeignete Weiche muß selbst-
xo verständlich an der Führungsnut vorgesehen sein.
Der Greifer wird sodann wieder über den Durchlaß 96 geführt; er ergreift dann den zweiten (im
Durchmesser kleineren) Stopfen, den er in die Zelle 104 des äußeren Zellenkranzes absetzt. Dann erfolgt
eine neue Rückführung des Greifers über den Durchlaß. Der Greifer nimmt dann die Blindpatrone aus
dem Kanal heraus und setzt sie in die in der Fig. 5b
mit α bezeichnete Zelle 98 ab. In der gleichen Weise werden durch den Greifer die acht ersten Brennstoffpatronen
aus dem Kanal in die in den Fig. 5b und 5 c mit b, c, d, e, f, g, h und i bezeichneten Zellen
98 übergeführt. Schließlich werden die beiden untersten Patronen des Kanals in die Zellen/ und k
gebracht; der Kanal ist dann entleert, während in dem Träger die Patronen und die Stopfen in der
Weise angeordnet sind, wie dies die Fig. 5b zeigt.
Die als verbraucht zu entfernenden Brennstoffpatronen sind dabei durch eine Kreuzschraffierung gekennzeichnet,
während die wieder in den Kanal oder in dessen Verlängerungshülse einzusetzenden Teile
durch einfache Schraffierung gekennzeichnet sind.
Sodann erfolgt erneut das Laden des Kanals. Die
Maschine lädt nacheinander acht neue Patronen in den Kanal, die ihrer Reihenfolge nach aus den ZeI-len
100 entnommen werden; dann folgen die vorübergehend in den Zellen 7 und k untergebrachten
Patronen, die Blindpatrone aus der Zelle α und die beiden Stopfen. Am Schluß dieses Arbeitsganges
enthält der Träger Brennstoffpatronen in derjenigen Anordnung, wie sie die F i g. 5 c zeigt. Die Maschine
wird dann über einen zweiten Kanal geführt, und das Neubeladen dieses Kanals erfolgt in ähnlicher Weise,
wie dies vorher beschrieben wurde. Nach Entleeren des zweiten Kanals zeigt der beladene Träger eine
Anordnung der in ihm untergebrachten Elemente gemäß der F i g. 5 d; die Stopfen sitzen in den Zellen
102 und 104 des inneren Zellenkranzes, die Blindpatrone in der Zelle d, die zu entfernenden verbrauchten
Patronen in den mit b', c', d', e', f, g', h' und ϊ bezeichneten Zellen 98 und die beiden letzten
Patronen in den Zellen /" und k'.
Nach dem Wiederbeladen des zweiten Kanals wird der die verbrauchten Patronen in den Zellen b
bis i und b' bis i' enthaltende Träger durch die Maschine abgesetzt, dann aus dem Betongehäuse des
Reaktors entfernt, um die verbrauchten Brennstoffpatronen nach Einsetzen in einen Behälter in ein
Entaktivierungsbecken zu bringen, worauf eine erneute Beladung des Trägers erfolgt.
Es sind selbstverständlich auch andere Folgen der einzelnen Arbeitsschritte möglich. Es ist dabei jedoch
zu beachten, daß die Zellen zur vorübergehenden Aufbewahrung der in den Kanal wieder einzuführenden
Brennstoffpatronen, der Blindpatrone und der Stopfen derart gewählt werden, daß die in ihnen
untergebrachten Teile nicht von dem Durchlaß 96 durch Patronen getrennt sind, die entfernt werden
müssen.
Claims (5)
1. Beschickungsmaschine zum Handhaben von in den Kanälen eines Kernreaktors angeordneten
Gegenständen, insbesondere Brennstoffpatronen, die ein Gestell aufweist, das mit Einrichtungen
zur Bewegung der Maschine in eine bestimmte Stellung in bezug auf irgendeinen der Kanäle
und mit Mitteln zum Festlegen der Maschine in dieser Stellung versehen ist, wobei an dem Gestell
Mittel zum Ergreifen und Festlegen eines Brennstoffpatronenträgers vorgesehen sind, gekennzeichnet
durch eine gegenüber dem Gestell (36) drehbar angeordnete Handhabungs-Baugruppe (67) mit einer radial verstellbaren
Greifervorrichtung (75), so daß der Greifer (74) aus einer Stellung, in der er über dem Kanal
steht, in eine Reihe von weiteren Stellungen gebracht werden kann, die den Positionen der in
dem Träger (87) vorgesehenen Zellen für z. B. Brennstoffelemente entsprechen.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabungs-Baugruppe
(67) mit einem Antriebsmechanismus (46, 48), der die Gruppe (67) an dem Gestell (36) um eine
zur Achse der Reaktorkanäle parallele Achse drehen kann, und mit einer Führungsvorrichtung
(82, 84) versehen ist, die während der Drehung der Gruppe (67) an dem Gestell (36) die Greifvorrichtung
(75) radial verschiebt und ihr eine Laufbahn aufzwingt, die im Grundriß eine geschlossene
Bahnkurve (85) darstellt, auf der das Greiforgan (74) nacheinander über den Kanal
und eine Reihe von in dem Träger (87) vorgesehenen Zellen für Brennstoffpatronen od. dgl.
gelangt.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabungs-Baugruppe
(67) eine drehbar an dem Gestell (36) gelagerte Bühne (42), einen die Greifvorrichtung (75) tragenden,
in radialer Richtung auf der Bühne (42) verschiebbaren Wagen (66) und eine Zapfen-Nut-Führungsvorrichtung
(82, 84) umfaßt, die zwischen dem Gestell (36) und dem Wagen (66) vorgesehen ist und den Wagen (66) während der
Drehung der Bühne (42) längs der Bahnkurve (85) führt.
4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffpatronen
in Zellen des Trägers (87) untergebracht sind, die längs einer Linie 106 angeordnet
sind, die dem Verlauf der Bahnkurve (85) entspricht.
5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (36)
einen Nabenkörper aufweist, der mit einer pyramidenstumpfförmigen Verlängerung (64) versehen
ist, die mit einer entsprechend geformten Ausnehmung (91) des Trägers (87) zum Zentrieren
und Einstellen des letzteren zusammenwirkt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1054 185,
065 147.
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1054 185,
065 147.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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