DE1280427B - Vorrichtung zum Trennen eines bestrahlten Kernbrennstoffstabes von seiner Huelle - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G21c

Deutsche Kl.: 21g-21/20

Nummer: 1280 427

Aktenzeichen: P 12 80 427.2-33 (C 24349)

Anmeldetag: 12. Juni 1961

Auslegetag: 17. Oktober 1968

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen eines bestrahlten Kernbrennstoffstabes von der ihn umgebenden Hülle mit Schneidorganen, die unter axialer Relativbewegung zwischen Schneidorganen und Hülle in dieser Längsschlitze erzeugen.

Es sind bereits Vorrichtungen zum Behandeln von Kernreaktorbrennstoffelementen bekannt, bei denen ein Stempel mit einer vorderen Schneidkante und ein Haltebauteil vorgesehen sind, die das Brennstoffelement in genau gleichachsige Lage zu einem Preßgesenk bringen, relativ zu dem das Brennstoffelement vorwärts gerückt und die Hülle auf- bzw. weggeschnitten wird (deutsche Auslegeschrift 1042777).

Bei dieser bekannten Vorrichtung findet nur ein Auseinanderbiegen der Hülle statt, auch ist ein unversehrtes Hereingewinnen des von der Hülle befreiten Brennstoffelementes nicht vorgesehen.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung läuft das Brennstoffelement mit der Hülle gegen Schneidkanten an, die Längsschlitze in der Hülle erzeugen und diese in zwei Streifen aufspalten; durch Keilstücke wird dann die Hülle beiderseits der Schlitze aufgebogen. Diese Vorrichtung ist nur bei leicht biegbaren Hüllen anwendbar (USA.-Patentschrift 2 880 636).

Demgegenüber ist es das Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zum Trennen eines bestrahlten Kernbrennstoffstabes von der ihn umgebenden Hülle mit Schneidorganen zu schaffen, die auch bei formsteifen Hüllen, z. B. solchen, die durch radiale Kühlrippen versteift sind, anwendbar und bei der eine Gewähr dafür gegeben ist, daß alle Teile der abgetrennten Hülle sorgfältig von dem Kernbrennstoffstab getrennt aufgefangen werden können, um Verschmutzungen der Kernbrennstoff stäbe zu vermeiden; auch soll der Kernbrennstoffstab selbst unversehrt gewinnbar sein.

Gemäß der Erfindung sind bei der Vorrichtung zum Trennen des Kernbrennstoffstabes von der Hülle die Schneidorgane auf einem Wagen angeordnet, der in Achsrichtung der gegebenenfalls formsteifen Hülle verfahrbar ist, während diese an dem ringförmigen Rand einer Lochplatte anliegt, und es ist ein Stößel vorgesehen, der den Kernbrennstoffstab nach dem Schlitzen der Hülle durch die Öffnung der Platte ausstößt.

Dabei können insbesondere der Stößel und der Wagen mit zwei gleichachsigen Kolben verbunden sein, die dem gleichen hydraulischen und pneumatischen Druckzylinder angehören.

Eine besonders brauchbare Anordnung ergibt sich durch Verwendung einer schwenkbar gelagerten Aufnahmerutsche für die von der Hülle zu befreienden

Vorrichtung zum Trennen eines bestrahlten
Kernbrennstoffstabes von seiner Hülle

Anmelder:

Commissariat ä l'Energie Atomique, Paris

Vertreter:

Dr. W. P. Radt und Dipl.-Ing. E. E. Finkener,

Patentanwälte,

4630 Bochum, Heinrich-König-Str. 12

Als Erfinder benannt:

Pierre Dabernard, Anthony, Seine;

Rene Guilloteau,

Briand, Cachan, Seine (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 13. Juni 1960 (829 816)

Kernbrennstoffstäbe und durch besondere Mittel, die beim Verschieben des die Schneidorgane tragenden Wagens betätigt werden und dazu dienen, die Rutsche aus dem Weg des Wagens automatisch während des Aufschneidens aus der Hülle auszuschwenken und die Rutsche bei der Rückkehr des Wagens in seine Ausgangsstellung wieder in ihre Arbeitsstellung einzuschwenken.

Diese Vorrichtungen können mit verhältnismäßig geringem Kraftaufwand auch unter Wasser arbeiten, was aus Sicherheitsgründen erwünscht ist.
Ein Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung soll an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.

F i g. 1 zeigt die Vorrichtung in der Draufsicht;
F i g. 2 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung in einem etwas kleineren Maßstab;

F i g. 3 stellt in erheblich größerem Maßstab einen senkrechten Schnitt in Richtung der Schnittlinien III-IIIderFig.2dar;

F i g. 4 zeigt einen Schnitt entsprechend der Schnittlinien IV-IV der Fig. 2;

F i g. 5 stellt einen Schnitt entsprechend der Schnittlinien V-V von F i g. 2 dar;

809 627/1149

3 4

F i g. 6 ist eine Draufsicht auf einzelne der in die Ausgangsstellung zurückgeführt wird, die Hülle F i g. 4 dargestellten Teile. wird von dem Halter 3 mittels eines Auswerfers ent-

Mit 1 ist die BrennstofEhüIle bezeichnet, welche fernt, und das Druckmittel wird bei 18 auf die den Kernbrennstoff stab 2 eng umgibt. Während des Außenseite des Kolbens 8 (links in F i g. 1) zur Ein-Aufschneidens und Ausstoßens liegt die Hülle 1 auf 5 wirkung gebracht, wodurch der Wagen 1 in die Aneinem trogförmigen Halter 3 in. der Achse der kreis- fangsstellung zurückgeführt wird, förmigen Öffnung einer Lochplatte 4, wobei die Die Vorrichtung ist dann für ein neues Arbeits-

Hülle 1 axial an den Rändern" dieser öffnung an- spiel bereit, welches leicht vollständig automatisch schlägt. Das Aufschneiden der Hülle erfolgt dadurch, vorgenommen werden kann.

daß an dieser in der Richtung, in welcher sie gegen io Natürlich können mit der obigen Vorrichtung die Lochplatte 4 andrückt, wenigstens zwei Schneid- Kernbrennstoffelemente verschiedener Durchmesser rädchen 5 entlanggeführt werden, welche von einem und Längen von ihrer Hülle befreit werden. Hierfür in der Längsrichtung verfahrbaren Wagen 6 getragen genügt es, die Höhe des trogförmigen Halters einzuwerden. stellen und/oder den Durchmesser der Öffnung der

Das Ausstoßen erfolgt dann durch den Druck eines 15 Lochplatte zu verändern.

Stößels 7, welcher axial den Kernbrennstoff stab 2 in Wie insbesondere F i g. 4 erkennen läßt sind zwei

die Lochplatte einzudrücken und so von seiner Hülle Schneidrädchen 5 vorhanden, welche in bezug auf zu lösen sucht, während die Hülle festgehalten wird. die Hülle einander diametral gegenüberliegen. Sie Die Verstellungen des Wagens 6 und des Stößels 7 sind lose an lotrechten Achsen 19 drehbar, deren werden durch zwei gleichachsige Kolben 8 und 9 ge- ao Abstand durch Verdrehung der exzentrischen Nocken steuert, welche unabhängig voneinander in dem glei- , 20(Fi g. 6) eingestellt werden kann. Hierfür ziehen chen doppeltwirkenden hydraulischen Druckzylin- Federn 21 ständig die Achsen 19 tragende Hebel 22 der 10 arbeiten. Der Druckzylinder 10 ist starr mit gegen diese Nocken. Diese Hebel sind um lotrecht an der Lochplatte 4 durch vier zylindrische waagerechte dem Wagen 6 befestigte Wellen 23 schwenkbar. Der Stangen 11 verbunden, welche als Laufbahn für an 25 Pfeil43 (Fig. 6) gibt die Vorschubrichtung des Wadem Wagen 6 angebrachte Rollen 12 entsprechenden . gens 6 bei dem Aufschneiden an. Geteilte feste Sek-Profils dienen. toren 44 (F i g. 4 und 6) gestatten die leichte Bestim-

Die vollständig unter Wasser liegende Vorrichtung mung der Winkelstellung eines drehfest mit den arbeitet folgendermaßen: Nocken 20 verbundenen Zeigers 45 und somit des

Zunächst wird das Kernbrennstoffelement (d.h. 30 Abstands der Schneidrädchen.

die durch einen Kernbrennstoffstab und seine Schutz- . In den F i g. 2 und 3 ist eine Aufnahmerutsche 24 hülle gebildete Anordnung) auf den Halter 3 gebracht sichtbar, deren schräge Flächen die Kernbrennstoffz. B. durch sein Eigengewicht, wie dies weiter unten elemente durch ihr Eigengewicht zu dem Halter 3 erläutert ist. Die beiden Kolben 8 und 9 befinden führen. Eine in der Längsrichtung am Boden des sich in ihren am weitesten in den Druckzylinder ein- 35 Halters 3 befestigte dreieckige Schiene 25 gibt den gezogenen Stellungen (rechts in F i g. 1). Hüllen die richtige Stellung.

Das Druckmittel wird dann bei 15 zwischen den Um die Rutsche 24 beim Aufschneiden zurück-

beiden Kolben 8 und 9 eingelassen, wodurch der treten zu lassen, ist diese um eine waagerechte Achse Wagen 6 in Richtung auf das Kernbrennstoffelement 26 (Fig. 2 und 3) schwenkbar und weist zwei Schrägverschoben wird (nach links in F i g. 1). Die Schneid- 40 flächen 27 auf, welche mit an dem Wagen 6 angerädchen 5, deren gegenüberliegende Schneidkanten brachten Rollen 28 zusammenwirken. Bei dem Vorauf einen Abstand eingestellt sind, welcher kleiner schub des Wagens (d. h. seiner Verstellung in Richals der Außendurchmesser der Hülle 1, aber etwas tung auf die Lochscheibe) tritt dann die Rutsche größer als der des Stabes 2 ist, drücken zunächst das automatisch zurück, während sie beim Rückgang des Kernbrennstoffelement gegen die Lochplatte 4 und 45 Wagens wieder in ihre Arbeitsstellung kommt, treten nach dem axialen Anschlagen desselben an die Eine von dem Wagen 6 getragene und durch eine

Lochplatte in die Hülle ein, wobei sie in dieser Längs- Feder 30 nach unten gedrückte Rolle 29 (F i g. 3 einschnitte einschneiden, wodurch die Trennung zwi- und 4) hält die Hüllen gegen den Boden des trogschen der Hülle und dem Kernbrennstoffstab ein- förmigen Halters 3 gedrückt und verhindert die geleitet wird. 50 Durchbiegung derselben. Eine Ausnehmung 35 der

Am Ende ihres Hubes treten die Schneidrädchen in Lochplatte nimmt diese Rolle am Ende des Hubes zwei entsprechende Ausnehmungen 13 der Loch- des Wagens auf.

platte 4. Der Auswerfer der Hüllen weist im wesentlichen

Hierauf wird das Druckmittel bei 16 hinter dem zwei parallele ausgeschnittene Platten 31 (Fig. 3) Boden des Kolbens 9 zugeführt, wodurch der Stößel 7 55 auf, welche in Querschlitzen 32 des Halters 3 gleiten in Richtung auf das Kernbrennstoffelement verscho- und an einem Fußteil 33 angebracht sind, dessen vorben und hierauf axial kräftig gegen dieses gedrückt zugsweise hydraulisch vorgenommene Verstellungen wird. Durch diesen Druck wird der Kernbrennstoff- durch Stäbe 34 geführt werden, stab 2 in die öffnung der Lochplatte 4 gedrückt, Das den Druckzylinder tragende Ende der Vorderen Durchmesser etwas größer als der des Kern- 60 richtung ruht einfach auf einem Gestell 36, wähbrennstoffStabes ist, wobei sich gleichzeitig die an der rend das andere Ende über zwei Zapfen 37 (Fig. 2) Lochplatte anschlagende Hülle längs der in sie ein- in halben Lagern 38 ruht, welche die gleiche waagegeschnittenen Einschnitte öffnet. rechte Achse haben und von Flanschen 39 des Ge-Der ausgetriebene Kernbrennstoffstab wird durch stells 36 getragen werden. Diese Anordnung gestattet, eine Rutsche 14 in einen beliebigen Behälter abge- 65 die gesamte Vorrichtung leicht von dem Gestell, z. B. führt. für Reparaturen, dadurch zu trennen, daß in der Hierauf wird das Druckmittel bei 17 zwischen den Nähe des Druckzylinders angeordnete Bügel 40 nach Kolben 8 und 9 zugeführt, wodurch der Stößel 7 in oben gezogen werden. Dieser Zug bewirkt zunächst

die Schwenkung der Anordnung um die Zapfen 37, worauf das Ganze angehoben wird. Das Wiedereinsetzen der reparierten Vorrichtung oder einer anderen Vorrichtung erfolgt ebenso einfach in umgekehrter Weise. Wie in F i g. 2 sichtbar, befinden sich das Gestell und die gesamte Vorrichtung in einem mit Wasser gefüllten Gefäß 41.

Ein Schutzgitter 46 (F i g. 5) schützt die beweglichen Teile der Vorrichtung gegen den Fall von be- ίο strahlten Patronen oder anderen Gegenständen.

Nur beispielshalber sind nachstehend einige Angaben über die Entfernung von Hüllen gemacht, welche in befriedigender Weise mit der obigen Vorrichtung vorgenommen wurde:

Zylindrische Kernbrennstoffstäbe aus natürlichem Uran mit einem Durchmesser von 26 mm und einer Länge von etwa 300 mm,

Hüllen aus einer Magnesium-Zirkonium-Legie- _ao rung mit einer radialen Dicke von 1,5 mm und Längsrippen,

Schneidrädchen aus hartem Chrom-Nickel-Stahl,

Öldruck für den Druckzylinder: 15 kg/cm²,

auf den Kernbrennstoffstab ausgeübter Druck: 3 bis 8 Tonnen,

Verstellgeschwindigkeit der Kolben: etwa 10 cm/sec,

Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Hüllenentfernungen: größenordnungsmäßig 1 Minute.

Die Entfernung kann natürlich abgewandelt werden. So brauchen z. B. die den Wagen und den Stößel betätigenden Kolben nicht gleichachsig zu sein, sondern der eine kann z. B. gleichachsig zu der Lochplatte und der andere nicht gleichachsig zu dieser sein, aber in der Achse derselben über ein Gestänge wirken. Ebenso können die Verstellungen des Wagens und des Kolbens durch mechanische Systeme mit Ketten oder Kabeln erzeugt werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Trennen eines bestrahlten Kernbrennstoffstabes von der ihn umgebenden Hülle mit Schneidorganen, die unter axialer Relativbewegung zwischen Schneidorganen und Hülle in dieser Längsschlitze erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidorgane

(5) auf einem Wagen (6) angeordnet sind, der in Achsrichtung der gegebenenfalls formsteifen Hülle (1) verfahrbar ist, während diese an dem ringförmigen Rand einer Lochplatte (4) anliegt, und daß ein Stößel (7) vorgesehen ist, der den Kernbrennstoffstab (2) nach dem Schlitzen der Hülle (1) durch die Öffnung der Platte (4) ausstößt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (7) und der Wagen

(6) mit zwei gleichachsigen Kolben (8, 9) verbunden sind, die dem gleichen hydraulischen oder pneumatischen Druckzylinder (10) angehören.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine schwenkbar gelagerte Aufnahmerutsche (24) für die von der Hülle zu befreienden Kernbrennstoffelemente und durch beim Verschieben des Wagens (6) betätigbare Mittel (27, 28) zum automatischen Ausschwenken der Rutsche aus dem Weg des Wagens während des Auf Schneidens der Hülle und zum Einschwenken der Rutsche in ihre Arbeitsstellung bei der Rückkehr des Wagens in seine Ausgangsstellung.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1042 777;
USA.-Patentschrift Nr. 2 880 636.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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