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Vorrichtung zum Be- und Entladen von Brennelementhülsen für Kernspaltzonen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Be-und Entladen von für die Spaltzone
eines Kemreaktors bestimmte Brennelementhülsen mit jeweils mehreren stab- oder stückförinigen
Kernbrennstoffkörpem unterschiedlicher Brennstoffzusammensetzung, die nach einem
vorgegebenen Schema in die Elementhülsen eingelagert bzw. aus ihnen in zugehörige
Lagerbehälter zurückgeführt werden.
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Bei Versuchsanordnungen füllt man Brennelemente mit verschiedenartigen
Spaltstoffen, um ihr Verhalten beim Reaktorbetrieb untersuchen zu können. Man kann
damit nämlich die Brennstoffzusammensetzung von Leistungsreaktoren z. B. nach längerem
Betrieb simulieren. Zwischen die Spaltstoffüllung kann man sogar andere Materialien,
z. B. Absorberstoff oder Werkstoffe für den Aufbau der Spaltzone einfügen.
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Es wurden schon Versuchsanordnungen gebaut, bei denen die Teststoffe
in Form von Plättehen in die Brennelementhülsen eingelegt waren, wobei ein Plättchen
sich über den ganzen Querschnitt eines Brennelementes erstreckt. Es ist manchmal
aber vorteilhafter, wenn die Teststoffe nicht in Form von Plättchen übereinanderliegen,
sondern in Form von Stäben oder Würfeln nebeneinander angeordnet sind oder wenn
beide Stapelarten in einer Versuchsanordnung angewendet werden können.
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Zum Einsetzen der Plättchen in die Brennelementhülsen sind mechanische
Einrichtungen bekannt, siehe z. B. die deutsche Auslegeschrift 1209 222.
Aber auch in Form von Stäben werden die Teststoffe in solcher Mannigfaltigkeit und
Vielzahl in einen Reaktor eingesetzt, daß das Einordnen von Hand zu aufwendig wäre.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zu schaffen,
mit der die Stäbe mechanisch in die Spaltstoffelemente eingesetzt werden und auch
weitgehend automatisiert in einer vorgegebenen Anordnung eingeordnet werden können.
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Hierzu weist die Einrichtung nach der Erfindung eine Sortiervorrichtung
zum Zusammenfassen und Wiederaufgliedern der Spaltstoffstäbchen in vorbestimmter
Anordnung sowie eine Umsetzvorrichtung, welche die geordneten Stäbchen aus der Sortiervorrichtung
in eine Brennelementhülse einsetzt bzw. die gesamten Stäbchen aus der Brennelementhülse
entnimmt und der Sortiereinrichtung zur Aufgliederung wieder zuleitet, auf.
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Es sei aber noch darauf hingewiesen, daß unter »Spaltstoffen.« sowohl
Brennstoffe als auch Brutstoffe verstanden werden sollen.
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Mit dieser Einrichtung werden Brennstoffstäbe unterschiedlicher Brennstoffzusammensetzung
nach einem vorgegebenen Schema in die Elementhülsen gelagert bzw. aus ihnen in zugehörige
Lagerbehälter zurückgeführt. Dabei werden die geordnet in der Sortiervorrichtung
stehenden Stäbchen in der Umsetzvorrichtung gemeinsam erfaßt und zusammen als Bündel
in das Spaltzonenelement geschoben. In der Sortiereinrichtung können die einzelnen
Stäbe z. B. von Hand ausgewechselt werden, nachdem die auszuwechselnden Stäbe mit
Hilfe darunter angeordneter Stempel automatisch nach einem vorgegebenen Schema angehoben
sind. Man kann den Vorgang bei Bedarf natürlich auch noch weiter automatisieren,
indem man z. B. einen Behälter mit gleichartigen Spaltstoffstäben unter die Umsetzvorrichtung
fährt und aus diesen mit Hilfe der Stempel die Stäbchen an all den Positionen hochfahren
läßt, für die Stäbchen dieses Typs vorgesehen sind. Die zuvor an den entsprechenden
Stellen liegenden Stäbchen werden dabei nach oben ausgestoßen und dort abgenommen.
Die Bewegung der einzelnen Stempel kann natürlich automatisch nach einem vorgegebenen
Schema z. B. mit Hilfe von Lochkarten erfolgen.
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Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen erläutert:
F i g. 1 zeigt eine Beladeeinrichtung im Seiten- und Grundriß.
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Eine Transportbahn mit zwei im Abstand voneinander gelagerten Rolleisten
1 und 2 verbindet die Umsetzvorrichtung 3 mit der Sortiervorrichtung
4. Die Sortiervorrichtung 4 besteht aus einem Hubaggregat 9
(F i
g. 2), das unterhalb der Rollbahn 1, 2 angeordnet ist und eine Anzahl
Hubstempel 10 umfaßt. Für jeden Brennstoffstab 11 irn Aufbewahrungsbehälter
5 ist ein Hubstempel vorgesehen, so daß jeder Brennstoffstab einzeln ausgefahren
werden kann. Durch elektrisch gesteuerte Ventile können die einzelnen Hubstempel
aus
der Ferne hydraulisch betätigt werden, z. B. durch Handbetätigung an einem Steuerpult
17 (F i g. 3) oder nach einem vorgegebenen, beispielsweise auf Lochstreifen
eingestanzten Programm. Der Aufbewahrungsbehälter 5 ist in der Figur als
Doppelmagazin ausgebildet, d. h., zwei quadratische Behälter sind zu einem
größeren vereinigt. Das ist aber lediglich für die Lagerung und den Transport der
Behälter von Bedeutung, nicht für den Umsetzvorgang. Im Behälter stehen die Brennstoffstäbe
auf den Stegen 15 eines kammartigen, herausziehbaren Bodens 14. Um die Brennstoffstäbe
auswechseln zu können, wird der Aufbewahrungsbehälter 5 auf der Rollbahn
1, 2 über das Hubaggregat 9 gefahren. Dann werden die Hubstempel gemeinsam
angehoben, wobei sie durch die Aussparungen 16 an ihrem oberen Ende die Stege
15 des Behälterbodens 14 und die Brennstoffstäbe 11 leicht anheben.
Nun kann. der Boden 14 des Aufbewahrungsbehälters herausgezogen werden. Durch Ausfahren
der einzelnen Hubstempel an den gewünschten Positionen werden die auszuwechselnden
Brennstoffstäbe aus der Gruppe nach oben herausgehoben und dort von Hand abgenommen
und in einen anderen Aufbewahrungsbehälter eingesetzt. Zum Einfüllen werden Brennstoffstäbe
in die leeren Positionen, an denen auch die Hubstempel ausgefahren sind, eingesetzt
und -mit Hilfe einer Druckplatte 13 nach unten geschoben. Sind jedoch größere
Mengen von Brennstoffstäben um usetzen, so können sie natürlich auch mit
Hilfe einer Greifvorrichtung abgenommen werden.
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F i g. 3 zeigt eine schematisch dargestellte Steuereinrichtung
für über Kolben 18 hydraulisch angetriebene, durch eine Tastatur
17 gesteuerte Hubstempel 10, von denen jeder getrennt in den darüberliegenden
Behälter 5 einfahren kann, um das ihm zugeordnete Brennstoffstäbehen
11 anzuheben. Durch die Druckplatte 13, die durch ein Elektroventil
19 gesteuert wird, können die Brennstoffstäbchen wieder in den Behälter zurückgeschoben
werden. Man kann aber auch zwischen Stempel und Magazin einen Aufbewahrungsbehälter
mit einer Brennstoffsorte anbringen und die Stempel an den Positionen hochfahren
lassen, für die Brennstoffstäbe der im Behälter gelagerten Sorte vorgesehen sind.
Eventuell im Behälter stehende Stäbe werden dabei einfach nach oben ausgestoßen
und können dort abgenommen werden.
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Mit der Umsetzvorrichtung (F i g. 4) wird der sortierte Inhalt
eines ganzen Aufbewahrungsbehälters in eine Brennelementhülse eingeführt. Hierzu
wird der Behälter 5 über die Rollenbahn 1, 2 in die Umsetzvorrichtung
eingefahren und dort arretiert. Durchzwei einander gegenüber in Zylindern 22,
23 senkrecht verschiebbare und durch seitliche Lagerungen 24, 25
abgestützte
Spannvorrichtungen 20, 21 werden die Brennstoffstäbe an ihren aus dem Behälter
5 herausstehenden Enden erfaßt und leicht angehoben, so daß der Boden 14
des Behälters 5 herausgezogen werden kann. Durch die fluchtend unter dem
Behälter stehende Brennelementhülse 26 fährt darauf ein Tragstempel
27 nach oben, bis die Brennstoffstäbe auf ihm aufstehen. Darauf lösen sich
die Spannvorrichtungen 20, 21, und der Stützstempel 24 fährt nach unten, bis die
Brennstoffstäbe bis zu ihrem oberen Rand in die Brennelementhülse eingefahren sind.
Gegebenenfalls kann dieser Vorgang durch einen Druckstempel 28
unterstützt
werden, der über dem Behälter 5 angeordnet ist. , Anschließend wird
der nächste Behälter in die.-Beladevorrichtung eingefahren und auf die gleiche Weise
entleert usw., bis die Brennelementhülse 26 gefüllt und der Stempel
27 bis zum -unteren Rand der Hülse ausgefahren ist.
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Die Brennelementhülse selbst ist in einem Führungskanal
29 (F i g. 1) festgehalten, der um die Drehachse 30 schwenkbar
gelagert ist, so daß er z. B. horizontal durch denTransportkana131 ankommendeHülsen
aufnehmen und in senkrechte Lage zwischen die Bela:devorrichtung und Hubstempelzylinder
schwenken kann. Da alle Vorrichtungen hydraulisch betätigt werden, soll auch der
Führungskanal 29 durch eine hydraulisch betätigte Einrichtung 30 schwenkbar
sein.. Nachdem sie entleert sind, fahren die Behälter auf eine quer zur Arbeitsrollenbahn
1, 2 liegende weitere Rollenbahn 7, über die sie abtransportiert werden
können., Sie können aber auch auf eine andere parallel zur Arbeitsrollenbahn 12
liegende Bahn geschoben werden, um als Absetzbehälter für aus den vollen Behältern
der Rollenbahn 1, 2 entnommene Brennstoffstäbe zu dienen. Zwischen den paralleHaufenden
Rollenbahnen ist eine Arbeitsbühne 32 für das Bedienungspersonal angebracht.
Zum Zuführen der Vorratsbehälter aus dem Lagerraum sind die beiden parallellaufenden
Rollenbahnen 1, 2 und 6 auch auf der Seite der Umsetzvorrichtung durch
eine zum Lagerraum führende Rollenbahn 8 miteinander verbunden.