DE1464529B2 - Maschine zum Be- und Entladen der Brennstoffkanale eines Kernreaktors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Be- und Entladen der Brennstoffkanäle eines Kernreaktors mit einer an jeden der Brennstoffkanäle ansetzbaren Muffe, mit einer an die Muffe anschließbaren Brennelement-Speichertrommel, deren Speicherkanäle parallel zur Muffenachse verlaufende Achsen aufweisen und zum koaxialen Ausrichten auf die Muffenachse um eine zur Muffenachse parallele Achse drehbar angeordnet sind, und mit einem an die Brennelement-Speichertrommel anschließbaren, um eine zur Muffenachse parallele Achse schwenkbaren Trägerrohr, in dem koaxial zur Muffenachse einstellbare Führungsrohre für axial verschiebbare Greiforgane angeordnet sind, die wahlweise für Kanalverschlußstopfen und für Brennelemente auf die Muffe ausrichtbar sind.

Eine Maschine dieser Art ist in der französischen Patentschrift 1 305 507 beschrieben. Bei dieser Maschine bestehen die Greiforgane aus einem Stempel und einem koaxial dazu in einem gemeinsamen Führungsrohr gelagerten Rohr. Stempel und Rohr werden dabei von einer gemeinsamen Steuerung betätigt. Daher müssen die Kanalverschlußstopfen in der Speichertrommel eingebracht sein, bevor die Bewegung der Brennelemente beginnen kann, was naturgemäß zu einer unerwünschten Verzögerung für das gesamte Arbeiten der Maschine führt.

Weiter ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 090 785 eine Maschine bekannt mit einem an die Muffe anschließbaren, um eine zur Muffenachse parallele Achse schwenkbaren Trägerrohr, in dem koaxial zur Muffenachse einstellbare Führungsrohre für axial verschiebbare Greiforgane angeordnet sind, die für Kanalverschlußstopfen auf die Muffe ausrichtbar sind, bei der die Greiforgane aus in Richtung der Trägerrohrachse verlaufenden, im Trägerrohr parallel danebenliegenden Verschlußstopfen-Greiferstangen mit daran befestigten Stopfen-Greifern bestehen, die abwechselnd koaxial zur Muffenachse einstellbar sind und bei der die Verschlußstopfen-Greiferstangen so kurz sind, daß ein Verschlußstopfen vollständig in das Trägerrohr aufnehmbar und dort speicherbar ist und bei der an dem Trägerrohr eine Verschiebungsvorrichtung der Verschlußstopfen-Greiferstangen zum Transport der Verschlußstopfen zwischen einer Brennstoffkanalmündung und der Speicherstellung des Verschlußstopfens im Trägerrohr vorgesehen ist. Diese Maschine dient also allein zur Handhabung von Kanalverschlußstopfen bzw. zum Austauschen eines solchen Stopfens gegen einen anderen. Es werden also nur Körper einheitlicher Abmessungen bewegt, und dementsprechend ist die Steuerung für die Greiforgane so ausgelegt, daß stets ein konstanter Weg zu durchlaufen ist. Eine Handhabung von Brennelementen und von Kanalverschlußstopfen mit dieser Maschine wäre also wegen deren unterschiedlicher Länge mit dem Durchlaufen unnötig großer Wege verknüpft und würde daher unnötig viel Zeit in Anspruch nehmen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zu entwickeln, die bei einfachem und gedrängtem Aufbau und daher geringem Platzbedarf ein rascheres Arbeiten als bisher gestattet.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Maschine der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Greiforgane aus einer in Richtung der Trägerrohrachse verlaufenden Brennelement-Greiferstange mit daran befestigtem Brennelement-Greifer und aus einer im Trägerrohr parallel danebenliegenden Verschlußstopfen-Greiferstange mit daran befestigtem Stopfen-Greifer bestehen, daß die zwei Greiferstangen abwechselnd koaxial zur Muffenachse einstellbar sind, daß die Verschlußstopfen-Greiferstange um so viel kürzer als die Brennelement-Greiferstange ausgebildet ist, daß ein Verschlußstopfen vollständig in das Trägerrohr aufnehmbar und dort speicherbar ist, daß an den mit der Brennelement-Speichertrommel verbundenem Ende des Trägerrohres eine Verschiebevorrichtung der Brennelement-Greiferstange zum Transport der Brennelemente zwischen der Spaltzone und der Brennelement-Speichertrommel angeordnet ist und daß am mittleren Teil des Trägerrohres eine Verschiebungsvorrichtung der Verschlußstopfen-Greiferstange zum Transport der Verschlußstopfen zwischen einer Brennstoffkanalmündung und der Speicherstellung des Verschlußstopfens im Trägerrohr vorgesehen ist. Ein mögliches Ausführungsbeispiel der oben beschriebenen Maschine ist in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der oben beschriebenen Maschine,

Fig. 2a, 2b und 2c in größerem Maßstab ,und in vertikalem Schnitt die Teile A, B und C derjftaschine

nach Fig. 1, in der einer Handhabung^on Brennelementen entsprechenden Stellung, ' <

F i g. 3 a, 3 b und 3 c entsprechend den F i g. 2 a, 2 b und 2 c die gleichen Teile der Maschine, aber in derjenigen Stellung, die der Handhabung von Kanalverschlußstopfen entspricht,

Fig. 4 bis 9 Querschnitte in unterschiedlichen Maßstäben, entsprechend den Schnittlinien IV-IV der Fig. 2a, V-V der Fig. 2b, VI-VI der Fig. 2c, VII-VII der Fig. 3c, VIII-VIII der Fig. 2b, IX-IX der F i g. 3 b.

Die in Fig. 1 veranschaulichte Maschine hat ein Maschinengestell 1, das sich senkrecht zur Richtung der Brennstoffkanäle bewegen läßt und eine Muffe 2 aufweist, die abdichtend an jeden der Kanäle angesetzt werden kann, ferner eine Brennelement-Speichertrommel 3, die um eine parallel zur Achse Y-Y der Muffe 2 liegenden Achse X-X drehbar ist und beispielsweise an eine Zuführvorrichtung für neue Brennelemente angeschlossen wird; außerdem sind Greiforgane vorgesehen, die sich in Richtung der Achse Y-Y verschieben lassen (F i g. Vf.

Die in dieser Weise ausgebildete Maschine enthält zwei unterschiedliche Greiferstangen, nämlich eine Verschlußstopfen-Greiferstange 4 (Fig. 9) für die Handhabung der Kanal-Verschlußstopfen und eine Brennelement-Greiferstange 5 (F i g. 6 und 7) für die Handhabung der Brennelemente. Die Greiferstangen 4 und 5 sind in geradlinigen und zueinander parallelen Führungsrohren 6 und 7 angeordnet, die in ein Trägerrohr 8 eingebaut sind, das um eine parallel zur Achse Y-Y liegende Achse Z-Z derart drehbar ist, daß das eine oder das andere der Führungsrohre 6 bzw. 7 gleichachsig zu der Muffe 2 eingestellt werden kann, um entweder die Greiferstange 4 (F i g. 3, 7 und 9) oder die Greiferstange 5 (F i g. 2, 4, 5, 6 und 8) in die Arbeitsstellung zu bringen.

Zu diesem Zweck hat das Trägerrohr 8 mehrere Fenster 9 und ist über Rollenlagerungen 10 innerhalb

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eines dichten rohrförmigen Gehäuses 11 drehbar gelagert; das Gehäuse 11 ist starr mit dem Maschinengestell 1 verbunden. Wie die Zeichnung zeigt, haben die Führungsrohre 6 und 7 vorzugsweise einen Winkelabstand, bezogen auf die Drehachse Z-Z des Trägerrohres 8, der höchstens 60° beträgt. Dieser geringe Drehwinkel gestattet es, für die Rollen der Rollenlagerungen 10 nur eine Bewegung über einen Umfangsabschnitt vorzusehen, der diesem begrenzten Drehwinkel entspricht. Anschläge 19 (F i g. 8) begrenzen den Drehwinkel des Trägerrohres 8.

Um das Trägerrohr 8 um diesen Winkel zu drehen, ist beispielsweise eine Kraftbetätigungsvorrichtung 12 vorgesehen, deren Betätigungsstange 13 mit dem Bauteil 8 über eine Schwinge 14 (F i g. 9 und 3 b) verbunden ist. Die Betätigungsvorrichtung 12 kann durch ein Druckmedium oder durch einen mechanischen Antrieb 15 mit einer Drehmomentbegrenzung 16 betätigt werden. Der mechanische Antrieb kann auch gegebenenfalls hilfsweise über einen Handantrieb 17 betätigt werden.

Selbstverständlich ist die Betätigungsvorrichtung 12 vollkommen dicht an das Gehäuse 11 angebaut, wie dies die F i g. 9 zeigt, um Leckströmungen des Kühlmediums, das aus den Kanälen des Kernreaktors oder aus einem an der Maschine vorgesehenen Behälter 18 (F i g. 1) kommt, zu vermeiden.

Zur Längsverschiebung der Greiferstangen 4 und 5 in ihren Führungsrohren 6 und 7 ordnet man zweckmäßigerweise an der Greiferstange 4, die für die Handhabung der Stopfen dient, eine Zahnstange 20 (Fig. 3a) an und an der Greiferstange 5, die zur Handhabung der Brennelemente dient, eine Zahnstange 21 (F i g. 6 und 7). Die Zahnstangen 20 und 21 stehen im Eingriff mit den Antriebsritzeln 22, die drehbar auf fest mit dem Trägerrohr 8 verbundenen Achsen sitzen und durch einen Mechanismus angetrieben werden, der abgedichtet durch das Gehäuse 11 hindurchgeführt ist und durch ein Fenster 9 in das Trägerrohr 8 mit einem derartigen Spiel hineingreift, daß die Drehung des Trägerrohres 8 um den gegebenen Drehwinkel 1 möglich ist.

Für die Brennelement-Greiferstange 5 ist der erwähnte Mechanismus 23 (Fig. 2c) in Rücksicht auf den sehr langen Verschiebungsweg dieser Greiferstange ganz am vorderen Ende des Gehäuses 11 bzw. des Trägerrohres 8 angeordnet. Dieser Mechanismus besteht im wesentlichen aus einem Kardangelenk 24, dessen Zentrum auf der Achse Z-Z liegt und das derart ausgebildet ist, daß (vgl. F i g. 7) die Achse des Ritzels 22 in dessen Wirkstellung mit der Achse der mit dem Kardangelenk 24 verbundenen Antriebswelle 25 zusammenfällt und daß die Gelenkachse des Kreuzzapfens 26 des Kardans, die auf der Seite der Welle 25 liegt, mit der Achse Z-Z, um die sich das Trägerrohr 8 dreht und um die auch das Ritzel 22 zwischen seiner aktiven (Fig. 6) und inaktiven (F i g. 7) Stellung geschwenkt wird, zusammenfällt. Diese Anordnung gestattet es, die Abmessungen des Kardangelenkes klein zu halten.

Bei der Greiferstange 4 für die Handhabung der Stopfen ist der Längs-Verschiebungsmechanismus 27 (Fig. 3b) entsprechend dem oben beschriebenen Mechanismus ausgebildet; er ist aber, nach dem mittleren Abschnitt des Trägerrohres 8 verschoben, um eine ausreichend große Länge des zur Abdichtung des Kanals benutzten Stopfens zu berücksichtigen.

Für die Betätigung des (nicht dargestellten) Greifers, der an dem Ende jeder der Greiferstangen 4 und 5 sitzt, ist bei der Brennelement-Greiferstange 5 ein Antrieb vorgesehen, der in jeder beliebigen Verschieburigslage der Brennelement-Greiferstange 5 wirksam ist; bei der Verschlüßstopfen-Greiferstange 4 ist jedoch ein vereinfachter Antrieb vorgesehen, der hur dann fünktionsbereit ist, wenn die Verschlüßstopfen-Greiferstange 4 an derjenigen Stelle ankommt, an der sich der Stopfen iri seiner Abdichtstellung in dem Reaktor befindet. Diese Vereinfachung ist möglich, weil der Stopfen stets fest mit dem Greifer der Verschlußstopfen-Greiferstarige 4 verbunden bleibt, solange er sich iri der Maschine befindet.

Um den Greifer der Brennelement-Greif erstange 5 zu betätigen, verwendet man ein Seil, von dem ein Seilabschnitt 28 a von einer Antriebs-Seilscheibe 29 zu einer Umlenkrolle 30 (Fig. 2a, 2b und 5) läuft,

die frei drehbar auf einem Laufwagen 31 angeordnet ist; der anschließende Seilabschnitt 28 b geht von dieser UmlenkroUe 30 zu einer Seilrolle 32 (F i g\ 2 a und 4), deren Achse äii dem Trägerrohr 8 festgelegt ist und von der der letzte Seiiäbschnitt 28 c axial in die Führung 7 sowie die hohle Greiferstange 5 eintritt und an dem Greifer dieser Greiferstange befestigt ist; der Laufwagen 31 wird gleichzeitig mit der Brennelement-Greiferstange 5 durch ein Seil in Längsrichtung verschoben, von dem ein Seilabschnitt 32 a >

(Fig. 2b) an der Führung 7 befestigt ist und \$0 eine koaxial zur UmlenkroUe 30 angeordnete ,,»eil-UmlenkroUe 33 läuft, während ein anderer Seilabschnitt 32 b von der Seilrolle 33 zu einer an den Bauteil 8 frei drehbar gelagerten Seilrolle läuft, während der letzte Seilabschnitt nach rückwärts zurückgeführt und an der Greiferstange 5 befestigt ist. Bei dieser Anordnung bewegt sich der Seilabschnitt 28c des Betätigungsseiles für den Greifer nicht in bezug auf die Greiferstange 5, wenn der Bedienungsmanri die Seilscheibe 29 (Fig. 2a) über die Betätigungsvorrichtung 34 (F i g. 4) nicht betätigt, ganz unabhängig davon, welche Verschiebebewegungen die Brennelement-Greiferstange 5 ihrerseits ausführt. Der Laufwagen 31 kann außerdem dazu diehen, eine elektrische Leitung 35 (Fig. 2a) stets gespannt zu halten; diese Leitung ist mit einem Gerät, wie beispielsweise einem Zugmeßgerät, verbunden, das mit dem Greifer der Brennelemenf-Greiferstange 5 zusammenwirkt. Schließlich karin

man einen Hilfsantrieb 36 (Fig. 2b) vorsehen, um ^/; die Brennelemente durch Öffnen des Greifers freigeben zu lassen. , . ?

Für die Betätigung des Greifers der Verschlußstopfen-Greiferstange 4 verwendet man einen Antrieb 37 (F i g. 9), der selbsttätig mit einer Kupplung 38 in Eingriff kommt, wenn sich die Greiferstange 4 in ihrer aus F i g. 9 ersichtlichen Arbeitsstellung befindet, und der wieder selbsttätig ausgekuppelt wird, wenn die Greiferstange 4 aus dieser Stellung verschwenkt wird. Dieser Antrieb 37 wirkt mit einem drehbar in der Verschlußstopfen-Greiferstange 4 sitzenden Finger zusammen, dessen Drehung eine Längsverschiebung des Betätigungsseiles des Greifers und dadurch dessen Öffnen öder Schließen bewirkt.

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß man so eine Maschine zum Beladen und Entladen der Brennstoffkanäle eines Kernreaktors erhält, deren Wesentlicher Vorteil ihre verhältnismäßig kleine Ge-

samtlänge ist, die sich daraus ergibt, daß die Brennelement-Greiferstange 5 für die Handhabung der Brennelemente, die notwendigerweise lang sein muß, um bis in den hinteren Teil der Kanäle des Reaktors reichen zu können, nur die Verschiebungslänge aufweisen muß, welche für das Herausziehen der Brennelemente bis über die Brennelement-Speichertrommel 3 hinaus notwendig ist, aber nicht mehr — wie bisher — eine Verschiebungslänge, die auch noch das Herausziehen der Kanalverschlußstopfen gestattet, die ganz wesentlich langer sind als die Brennelemente.

Außerdem ist die oben beschriebene Maschine verhältnismäßig leicht, denn ihr zur Aufnahme des sehr langen Stopfens bestimmter Teil braucht lediglieh eine schwache Schutzabschirmung, während nur ihr zur Aufnahme der kurzen Brennelemente bestimmter Teil eine starke Schutzabschirmung braucht.

Schließlich ist die oben beschriebene Maschine in ihrem mechanischen Aufbau sehr einfach, stabil und den Funktionsbedingungen speziell angepaßt, so daß sie nur an wenigen Stellen einen begrenzten Abschirmschutz benötigt, an denen eine Abschirmung unbedingt erforderlich ist; auf diese Weise läßt sich das Gewicht der Maschine ebenfalls verringern.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Maschine zum Be- und Entladen der Brennstoffkanäle eines Kernreaktors mit einer an jeden der Brennstoffkanäle ansetzbaren Muffe, mit einer an die Muffe anschließbaren Brennelement-Speichertrommel, deren Speicherkanäle parallel zur Muffenachse verlaufende Achsen aufweisen und zum koaxialen Ausrichten auf die Muffenachse um eine zur Muffen achse parallele Achse drehbar angeordnet sind, und mit einem an die Brennelement-Speichertrommel anschließbaren, um eine zur Muffenachse parallele Achse schwenkbaren Trägerrohr, in dem koaxial zur Muffenachse einstellbare Führungsrohre für axial verschiebbare Greiforgane angeordnet sind, die wahlweise für Kanalverschlußstopfen und für Brennelemente auf die Muffe ausrichtbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Greiforgane aus einer in Richtung der Trägerrohrachse verlaufenden Brennelement-Greiferstange (5) mit daran befestigtem Brennelement-Greifer und aus einer im Trägerrohr (8) parallel danebenliegenden Verschlußstopfen-Greiferstange (4) mit daran befestigtem Stopfen-Greifer bestehen, daß die zwei Greiferstangen abwechselnd koaxial zur Muffenachse einstellbar sind, daß die Verschlußstopfen-Greiferstange (4) um so viel kürzer als die Brennelement-Greiferstange ausgebildet ist, daß ein Verschlußstopfen vollständig in das Trägerrohr aufnehmbar und dort speicherbar ist, daß an den mit der Brennelement-Speichertrommel (3) verbundenem Ende des Trägerrohres (8) eine Verschiebevorrichtung (23) der Brennelement-Greiferstange zum Transport der Brennelemente zwischen der Spaltzone und der Brennelement-Speichertrommel (3) angeordnet ist und daß am mittleren Teil des Trägerrohres eine Verschiebungsvorrichtung (27) der Verschlußstopfen-Greiferstange zum Transport der Verschlußstopfen zwischen einer Brennstoffkanalmündung und der Speicherstellung des Verschlußstopfens im Trägerrohr (8) vorgesehen ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stopfengreiferstange (4) und der Brennelementgreiferstange (5) je eine Zahnstange (21) sitzt, die jeweils mit einem an dem Trägerrohr (8) gelagerten Ritzel (22) im Eingriff steht, das gemeinsam mit dem Trägerrohr schwenkbar und von außerhalb des Trägerrohrgehäuses angetrieben ist.

3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei in dem Trägerrohr (8) fest angeordnete geradlinige rohrförmige Führungen (6, 7) aufweist, die je eine der zwei Greiferstangen (4, 5) enthalten, und durch eine Drehung des Trägerrohrs abwechselnd koaxial zur Achse der Muffe (2) einstellbar sind.

4. Maschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Betätigungsseil (23) des Brennelementgreiferorgans, eine Anordnung (31, 32 a, 32 b, 33) zur Führung des Betätigungsseils und zu seiner Bewegung zusammen mit der Brennelement-Greiferstange (5) sowie durch Mittel (29, 30, 32) zur Bewegung des Seiles relativ zu der Greiferstange zwecks Öffnens oder Schließens des Brennelement-Greiforgans.

5. Maschine nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Umlenkrolle (30) für das Betätigungsseil (23) des Brennelementgreiforgans,4Hie von einem durch die Verschiebung der Br^iihelement-Greiferstange (5) beweglichen Lauforgan (31) getragen wird.

6. Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Betätigungsmittel für das Stopfengreiforgan, die am von der Muffe (2) abgewandten Ende der Stopfengreiferstange (4) angeordnet, sind, in Form einer an oder in dem Trägerrohr (8) an- oder eingebauten Kupplung (38), die nur in der Arbeitsstellung, d. h., wenn das Stopfengreiforgan in den Reaktor eingeführt ist, einen außerhalb des Trägerrohres angeordneten Antrieb (37) mit einem drehbar in der Stopfen-Greiferstange (4) sitzenden Finger verbindet, dessen Drehung eine Längsverschiebung des Betätigungsseils für das Öffnen und Schließen des Stopfen-Greiforgans bewirkt.

7. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebungseinrichftung der Brennelement-Greiferstange (5) ein das 'Ritzel (22) mit einer Ausgangswelle (25) einer außerhalb des Trägerrohres (8) angeordneten Antriebsvorrichtung (34) kuppelndes Kardangelenk. (24) aufweist, dessen Zentrum in der Drehachse (Z-Z) des Trägerrohres liegt und mit der Achse des Ritzels (22) in dessen aktiver Stellung zusammenfällt, und daß in dieser Stellung die Achse des Ritzels (22) auch mit der Achse der Übertragungswelle (25) zusammenfällt, welche mit dem Kardangelenk verbunden ist.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerrohr (8), das die Greiferstangen enthält, mit Fenstern (9) für den Durchtritt der Antriebsvorrichtungen versehen ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen