DE1539995C - Abgeschirmter Brennstoffbehälter für einen Kernreaktor - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen abgeschirm- Ordnung in den Behälter eingeführt bzw. aus diesem ten Brennstoffbehälter für einen Kernreaktor, mit herausgeführt werden. Hierdurch wird zwar insgesamt einem länglichen dichten, abgeschirmten Gehäuse, das der in einem Kernreaktor für radioaktive Brennstoffeine Vielzähl von länglichen radioaktiven Brennstoff- elemente zur Verfügung stehende Raum weitestelementen aufzunehmen vermag, das sowohl ein zen- 5 gehend ausgenutzt, jedoch unter Inkaufnahme des trales Lagerabteil für die Aufnahme eines Brennstoff- Nachteils, daß für die Einführung bzw. Herausnahme elements aufweist, so daß dessen Längsachse im der einzelnen radioaktiven Brennstoffelemente in den Lagerabteil im wesentlichen koaxial zur Längsachse bzw. aus dem genannten Behälter eine relativ große des Gehäuses verläuft, als auch eine Vielzahl von Anzähl von die betreffenden radioaktiven Brennstoffweiteren Lagerabteilen für die Aufnahme weiterer io elemente aufnehmenden Anordnungen und entBrennstoffelemente, deren Längsachsen in den weite- sprechenden Einführ- und Herausnähmeeinrichtungen ren Lagerabteilen gegen die Längsachse des Gehäuses erforderlich ist.

versetzt und zu dieser parallel verlaufen, und mit an Es ist ferner ein Kernreaktor mit Reaktorgefäß

einem Ende des Gehäuses vorgesehenen Verschluß- und einer oberhalb des Gefäßdeckels angeordneten

einrichtungen, die durch selektives öffnen einen Ge- 15 Lademaschine bekannt (deutsche Auslegeschrift

häusezugang zu schaffen erlauben, dessen Längsachse 1 054 185). Bei diesem bekannten Kernreaktor besitzt

parallel zur Längsachse des Gehäuses verläuft. die Lademaschine einerseits mindestens zwei Greifer-

Beim Betrieb eines Kernreaktors iet es in regel- vorrichtungen, die in einem druckfesten, als Speichermäßigen Zeitabständen erforderlich, radioaktive magazin benutzten Lademaschinenbehälter angeord-Brennstoffelemente aus dem Kernreaktor herauszu- ao net und aus der Speicherstellung in die Arbeitsstellung nehmen und solche Brennstoffelemente zu verschiede- über der verschließbaren Durchtrittsöffnung im Benen Stellen hin zu fördern. Außerdem ist es erforder- hälterboden verschwenkbar sind. Andererseits bildet lieh, in den Kernreaktor radioaktive Brennstoff- jedes radioaktive Brennstoffelement mit dem zugeordelemente, wie z. B. frische radioaktive Brennstoff- neten Dichtverschluß eine bauliche Einheit. Von elemente, einzuführen und die alten, verbrauchten 35 Nachteil bei diesem bekannten Kernreaktor ist jedoCh, radioaktiven Brennstoffelemente zu ersetzen. Darüber daß die radioaktiven Brennstoffelemente an ihren hinaus müssen die radioaktiven Brennstoffelemente Enden gesondert ausgebildet sein müssen, um mit zu bzw. von dem Kernreaktor hin- bzw. wegtranspor- ihrer Einführung in die, eigentliche Moderatorwanne tiert werden. Beim Umgang mit solchen radioaktiven diese abzudichten.

Brennstoffelementen ist es sehr wichtig, daß das Per- 30 Aus der französischen Patentschrift 1 234 173 ist

sonal gegen die radioaktiven Brennstoffelemente selbst eine Verschlußvorrichtung von Kernreaktorkanälen

und gegen die diesen ausgesetzten und dadurch durCh bekannt, die aus einem inneren und einem äußeren

Strahlung verseuchten Einrichtungen abgeschirmt ist. rotierbar gelagerten zylindrischen Verschlußteil be-

Weitere wichtige Überlegungen betreffen die für den steht, die jeweils Durchgangsöffnungen aufweisen, die

Betrieb erforderliche Zeit und die Kosten der Ein- 35 mit den Reaktorkanälen in Deckung bringbar sind,

richtung und/oder der benötigten Anlagen. und bei der das innere und das äußere VersChlußteil

Bei den derzeit bekannten Kernreaktoren ist zur wählweise derart drehbar sind, daß die Durchgangs-Handhabung und zum Transport radioaktiver Brenn- Öffnungen außer Deckung gelangen und den Durchstoffelemente mit einem beweglichen abgeschirmten gang in das Gehäuse verschließen und abdichten.
Behälter hoher Aufnahmefähigkeit eine Bedienungs- 40 Aus der französischen Patentschrift 1 205 689 ist brücke bzw. ein Laufkran sowie das Eintauchen in ein abgeschirmter Brennstoffbehälter für einen Kern-Wasser erforderlich, wenn nicht sehr große Isolations- reaktor mit einem länglichen, dichten, abgeschirmten rohre verwendet werden. Eine derartige Anlage und/ Gehäuse, das eine Vielzahl von länglichen radio- oder Einrichtung ist kostspielig. Bei den trocknen aktiven Brennstoffelementen aufzunehmen vermag, Kernreaktoren, z. B. gasgekühlten Kernreaktoren, ist 45 und das eine Vielzahl von Lagerabteilen für die Aufzur Eingabe solcher radioaktiver Brennstoffelemente nähme von Brennstoffelementen, deren Längsachse in einen sehr aufnähmefähigen beweglichen Behälter in den Lagerabteilen gegen die Längsachse des Geentweder ein abgedichteter Behälter für jedes radio- häuses versetzt und zu dieser parallel verlaufen, und aktive Brennstoffelement sowie dessen Einführung mit an einem Ende des Gehäuses versehenen Verin eine gesonderte wassergekühlte Kammer des ge- 50 Schlußeinrichtungen, die durch selektives öffnen einen meinsamen Behälters erforderlich, oder es muß Gehäusezugang zu schaffen erlauben, dessen Längsirgendeine große AbsChirmungsröhre oder eine an- achse parallel zur Längsachse des Gehäuses verläuft, dere schwere Einrichtung zur trockenen Einführung bekannt, bei dem die den Gehäusezugang schaffender radioaktiven Brennstoffelemente vorgesehen wer- den Verschlußeinrichtungen ein erstes im wesentden. Dies verursacht jedoch wiederum hohe Kosten. 55 liehen zylindrisches äußeres Verschlußteil und ein

Es ist bereits bekannt (französische Patentschrift zweites zylindrisches inneres Verschlußteil enthalten, 1 145 803), zur Einführung bzw. Herausnahme von das innerhalb des äußeren Verschlußteils getragen radioaktiven Brennstoffelementen in die bzw. aus der und um eine Achse drehbar ist, die parallel und ver-Spaltzone eines Kernreaktors einzelne Anordnungen setzt zur Achse des äußeren Verschlußteiles verläuft, vorzusehen, die jeweils eine relativ geringe Anzahl 60 bei dem das äußere Verschlußteil und das innere von radioaktiven Brennstoffelementen aufzunehmen VersChlußteil jeweils eine Durchgangsöffnung aufvermögen. Die betreffenden Anordnungen tragen die weisen, bei dem die Durchgangsöffnungen zur Festbetreffenden radioaktiven Brennstoffelemente jeweils legung eines Durchgangs für die Einführung und/oder auf einer Kreislinie, und ferner ist der jeweiligen An- Herausnahme von Brennstoffelementen in bzw. aus Ordnung eine Öffnung in einer Wand eines die radio- 65 dem Gehäuse miteinander sowie mit den Lageraktiven Brennstoffelemente aufnehmenden Behälters abteilen durch entsprechende Drehung in Deckung zugehörig. Durch die jeweilige Öffnung können die bringbar sind und bei dem das äußere Verschlußteil radioaktiven Brennstoffelemente der jeweiligen An- derart drehbar ist, daß die Durchgangsöffnungen

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außer Deckung gelangen und den Durchgang in das F i g. 1 zeigt in einer Seitenansicht einen Teil-Gehäuse verschließen und abdichten. schnitt einer Kernreaktoranlage mit einem Kemreak-

Von Nachteil bei den beiden zuletzt betrachteten tor und mit zum Transport von radioaktiven Brenn-

Anordnungen ist, daß von dem insgesamt für eine Stoffelementen dienenden entsprechenden Brenn-

Aufnahme radioaktiver Brennstoffelemente jeweils 5 stoffbeMltern;

ausnutzbaren Raum nur ein geringer Teil ausgenutzt F i g. 2 zeigt in vergrößerter Schnittansicht den bei

ist, wodurch jeweils nur ein Zugang bzw. eine Ab- der Kernreaktoranlage gemäß F i g. 1 vorgesehenen

dichtung von in relativ geringer Anzahl vorgesehenen Brennstoffbehälter;

radioaktiven Brennstoffelementen ermöglicht ist Fig. 3 zeigt eine .Schnittansicht entlang der in

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, io Fig. 2 eingetragenen Schnittlinie 3-3;
einen Weg zu zeigen, wie vorzugehen ist, um radio- F i g. 4 und 5 zeigen Schnittansichten entlang der aktive Brennstoffelemente bei möglichst geringer Öff- in Fig. 2 eingetragenen Schnittlinien4-4 bzw. 5-5; nung eines für die Aufnahme solcher radioaktiver F i g. 6 zeigt in einer Teilschnittansicht den in Brennstoffelemente vorgesehenen Brennstoffbehälters F i g. 2 bis 5 dargestellten Brennstoffbehälter in Verin diesen Brennstoffbehälter einführen bzw. aus die- 15 bindung mit einer zugehörigen Halterungs- und Aufsem herausführen zu können, ohne dabei relativ nahmeanordnung;

große und teure Abschirmungsröhren in den Brenn- F i g. 7 und 8 zeigen in vergrößertem Maßstab

stoffbeMlter einführen zu müssen, und wie außerdem jeweils Einzelheiten der in F i g. 6 dargestellten An-

mit relativ geringem konstruktivem Aufwand aus- Ordnung;

gekommen werden kann, um unter möglichst hoher 20 F i g. 9 zeigt in einem Seitensdhnitt einen Greifer

Ausnutzung des für die Aufnahme von radioaktiven in vergrößertem Maßstab für den in F i g. 2 bis 8 dar-

Brennstoffelementen in dem genannten Brennstoff- gestellten Brennstoffbehälter;

behälter zur Verfügung stehenden Raumes derartige Fig. 10 bis 12 zeigen Schnittansichten entlang der

radioaktive Brennstoffelemente in diesen Brennstoff- in F i g. 9 eingetragenen Schnittlinien 10-10 bzw.

behälter einführen bzw. aus diesem Brennstoff- 25 11-11 bzw. 12-12.

behälter herausführen zu können. In F i g. 1 ist eine Kernreaktoranlage in ihren

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe wesentlichen Bestandteilen dargestellt. Die betrefbei einem abgeschirmten Brennstoffbehälter der ein- fende Kernreaktoranlage enthält einen gasgekühlten gangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß Kernreaktor 30 mit einer ersten Behälterbirne 32 und die den Gehäusezugang schaffenden Verschlußein- 30 einer zweiten Behälterbirne 34. Der Kernreaktor 30 richtungen ein erstes im wesentlichen zylindrisches ist im unteren Teil eines Reaktorbauwerkes 36 anäußeres Verschlußteil, das relativ zu dem Gehäuse geordnet. Dieses Reaktorbauwerk 36 enthält oberhalb um eine Achse drehbar ist, die parallel zur Längs- des Kernreaktors 30 eine Zwischenwand 38, und achse des Gehäuses verläuft, und ein zweites, zylin- außerdem ist eine Zugangsöffnung 40 oberhalb der drisches inneres Versdhlußteil enthalten, das inner- 35 Reaktorbirnen vorgesehen.

halb des äußeren Verschlußteils getragen und um Oberhalb der Zugangsöffnung 40 ist eine Brücke eine Achse drehbar ist, die parallel und versetzt zur 42 in Höhe der Zwischenwand 38 beweglich angeord-Rotationsachse des äußeren Verschlußteils verläuft, net. Sie besteht aus Trägern 44, die quer zur Bedaß das äußere Verschlußteil und das innere Ver- wegungsrichtung der Brücke verlaufen und die parschlußteil jeweils eine Durchgangsöffnung aufweisen, 40 allel mit weiteren (nicht dargestellten) Trägern in daß die Durchgangsöffnungen zur Festlegung eines einem Laufkran liegen, der sich über weitere Teile Durchgangs für die Einführung und/oder Heraus- der Reaktoranlage erstreckt. Ferner ist ein (nicht darnähme von Brennstoffelementen in bzw. aus dem Ge- gestellter) Vorratsraum für die radioaktiven Brennhäuse miteinander sowie mit dem zentralen Lager- Stoffelemente vorgesehen sowie ein Entladeraum 48 abteil und den weiteren Lagerabteilen durch ent- 45 für einen Brennstoffbehälter. Beide Räume sind ähnsprechende Drehung in Deckung bringbar sind und lieh wie der Kernreaktor unterhalb der eigentlichen daß das innere VersChlußteil und das äußere Ver- Zufü'hrungseinrichtung angeordnet oder versenkt. Der schlußteil wahlweise derart drehbar sind, daß die Durch- Entladeraum 48, der zur Aufnahme des Brennstoffgangsöffnungen außer Deckung gelangen und den behälters dient, ist mit einer in seinem oberen Teil Durchgang in das Gehäuse verschließen und abdichten. 5° innerhalb der Zwischenwand 38 befindlichen Zu-

Der die Erfindung aufweisende Brennstoffbehälter gangsöffnung 49 versehen.

zeichnet sich gegenüber den oben betrachteten be- Die erwähnte Zuführungseinrichtung ist mit einer

kannten Anordnungen durch den Vorteil aus, daß in der Mitte offenen Anordnung versehen, die eine

sie auf relativ einfache Weise und mit relativ gerin- Zuführung von Bedienungseinrichtungen sowie den

gern konstruktivem Aufwand auszukommen vermag, 55 Durchgang von radioaktiven Stoffen oder Elementen

um einen Zugang zu dem in einem abgeschirmten ermöglicht. Ein selbsttätig angetriebener, auf Rädern

Brennstoffbehälter befindlichen radioaktiven Brenn- laufender abgeschirmter Brennstoffbehälter 50, der

Stoffelementen zu schaff en, die in dem betreffenden im folgenden näher beschrieben werden wird, läuft

Brennstoffbehälter unter relativ guter Ausnutzung des auf den Trägern bzw. Schienen 44 zwischen dem

in diesem Brennstoffbehälter insgesamt zur Verfügung 60 Kernreaktor 30 und dem eigentlichen Brennstofflager-

stehenden Raumes untergebracht sind. raum (nicht dargestellt) sowie dem erwähnten Ent-

Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestal- laderaum 48. Der untere Teil des Brennstoffbehälters

tungen des die Erfindung aufweisenden Brennstoff- 50 erstreckt sich, wie F i g. 1 erkennen läßt, durch die

behälters sind in den Unteransprüchen gekenn- öffnung in der eigentlichen Zuführungseinrichtung

zeichnet. 65 hindurch; er kann zu dem Kernreaktor sowie zu an-

An Hand der Figuren wird ein Ausführungsbeispiel deren Einrichtungen in dem unteren Teil der Kern-

des die Erfindung aufweisenden Brennstoffbehälters reaktoranlage entsprechend ausgerichtet sein,

näher erläutert. Die kombinierte Bewegung der Brücke 42 gegen-

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über der Öffnung 40 und des Brennstoffbehälters 50 laufenden Lagerabteilen oder Kanälen 208 (Fig. A), gegenüber der Brücke 42 ermöglicht eine wahlweise von denen jeder ein Steuerstab-Führungsrohr 53 oder Einstellung des Brennstoffbehälters 50 über eine An- Brennstoffelement 54 aufzunehmen vermag. Das Gezahl von Steuerdüsen oder speziellen Nachfülldüsen häuse 200 enthält ferner an seinem unteren Ende des Kernreaktors. Die betreffenden Düsen 51 er- 5 (Fig. 2) eine kleine verschiebbare Durchgangsöffstrecken sidh aus der ersten Behälterbirne 32 nach nung 210, der jedes Lagerabteil 208 bei Drehung der oben; sie stehen mit dem eigentlichen Reaktorkern Halterung gegenübergestellt werden kann. Am oberen 52 in Verbindung, der sich innerhalb der Behälter- Ende des Gehäuses ist oberhalb der drehbaren Haltebirne 32 befindet. Der Reaktorkern 52 besteht aus rung ein Greifer 214 vorgesehen, der jeweils ein einer weitgehend zylindrischen Packung oder einem io Brennstoffelement erfassen und in ein Lagerabteil Bündel länglicher aufrecht stehender Brennstoff- hinein oder aus diesem heraus fördern kann,
elemente, zu denen Führungsrühren 53 für Steuer- Nachdem der Brennstoffbehälter 50 mit radiostäbe und Brennstoffstabelemente 54 gehören. Der aktiven Brennstoffelementen aus dem Kernreaktor 30 Reaktorkern kann auch von geeigneten Reflektions- gefüllt ist, werden die betreffenden Brennstoffelementen (nicht dargestellt) umgeben sein. Vor einer 15 elemente zu einem Lagerraum hin transportiert, in Nachfüllung mit Brennstoffelementen wird entweder dem sie aus dem Brennstoffbehälter 50 zur »Abkühder Mechanismus für die Steuerstäbe mit seinen zwei lung« während einer einige Monate lang dauernden zugeordneten Steuerstabelementen oder im Falle einer Zeitspanne herausgeführt werden. Der abgeschirmte speziellen Nachfülldüse an der jeweils ausgewählten Brennstoffbehälter 50 wird danach dazu verwendet, Düse, der jeweilige Abschirmungsverschluß vom 20 um »abgekühlte« Brennstoffelemente aus dem Lager-Kernreaktor entfernt. Sodann wird der Brennstoff- raum herauszuführen und in einen Transportbehälter behälter 50 über die ausgewählte Zuführungsdüse 51 abzugeben, mit dessen Hilfe die betreffenden Brenngestellt und mit dieser verbunden. Die verbrauchten Stoffelemente zu einer Brennstoff-Rückgewinnungsradioaktiven Brennstoffelemente werden dann aus anlage hin geführt werden.

dem Kernreaktor durch diese Düse hindurch entfernt 25 Obwohl frische radioaktive Brennstoffelemente aus und ' in den betreffenden Brennstoffbehälter ein- neuem radioaktivem Brennstoff nicht eine solche Abgeführt. Dieser Brennstoffbehälter wird ebenfalls zur schirmung erfordern, wie sie bei verbrauchten radio-Einführung neuer radioaktiver Brennstoffelemente in aktiven Brennstoffelementen nötig ist, wird der abdem Kernreaktor verwendet. geschirmte Brennstoffbehälter 50 auch zur Übergabe

Mit Hilfe des Brennstoffbehälters 50 werden die 30 frischer radioaktiver Brennstoffelemente aus rückverbrauchten radioaktiven Brennstoffelemente zu gewonnenem Brennstoff von einem Lagerraum oder einem (nicht dargestellten) Brennstoffelemente-Spei- direkt von einem Transportbehälter zu dem Kerncherraum hin transportiert, in dem diese Elemente reaktor 30 hin bzw. zur Beschickung des Kernreakfür eine gewisse Zeitspanne zur »Abkühlung« ge- tors 30 verwendet.

lagert werden. Die »abgekühlten« radioaktiven Brenn- 35 Im folgenden wird der abgeschirmte Brennstoffstoffelemente werden danach mit dem Brennstoff- behälter 50 genauer beschrieben. Wie besonders deutbehälter 50 zu einem Transportbehälter 60 hin ge- lieh ^laus F i g. 2 hervorgeht, bildet das längliche leitet, der sich in dem unteren Entladeraum 48 befin- dichte, abgeschirmte Gehäuse 200 in seinem Innendet.^: Zu diesem Zweck wird der Brennstoffbehälter 50 raum eine zylindrische Kammer 204. Die Wandunlängs der Träger bzw. Schienen 44 in eine Lage ober- 40 gen des Gehäuses 200 bestehen aus einer geeigneten halb der Öffnung 49 geführt, in der ein Zugang zu Abschirmungskonstruktion, wie z. B. aus einer indem Entladeraum 48 möglich ist, und sodann erfolgt neren und äußeren Stahlhülle mit einer Zwischeneine Übergabe der verbrauchten radioaktiven Brenn- schicht aus Blei.

Stoffelemente in den Transportbehälter 60. Der Das Gehäuse 200 ist an seinem unteren Ende mit

Brennstoffbehälter 50 wird auch zur Überführung 45 einem Verschluß bzw. mit Verschlußeinrichtungen

neuer radioaktiver Brennstoffelemente von dem 216 versehen, welche die Durchgangsöffnung 210 des

Transportbehälter 60 zu dem Kernreaktor hin ver- Brennstoffbe'hälters freigeben. Die Verschlußeinrich-

wendet. tungen bzw. der Verschluß 216 bestehen bzw. besteht

Der Brennstoffbehälter 50, der ein abgeschirmter aus zwei Teilen, nämlich einem kleineren inneren

Brennstoffbehälter ist, ist in weiteren Einzelheiten in 50 Verschluß teil 216 a und einem größeren äußeren Ver-

Fig. 2 bis 12 näher dargestellt. Wie bereits an- schlußteil 216b. Beide Verschlußteile 216a und

gedeutet, besteht die Aufgabe dieses abgeschirmten 216 b sind jeweils mit einer Dürchgangsöffnung 210 a

Brennstoffbehälters 50 im wesentlichen darin, gleich- bzw. 210 b versehen. Diese Durchgangsöffnungen wer-

zeitig einen Vorrat an radioaktiven Brennstoffelemen- den durch relative Bewegung der beiden Verschluß-

ten 54 und/oder Steuerstab-Führungsrohren 53 auf- 55 teile 216a, 216 & gegeneinander verschoben; fluchten

zunehmen bzw. abzugeben und eine Anzahl derarti- diese Durchgangsöffnungen, so bilden sie die Durch-

ger Elemente zwischen dem Kernreaktor, einem gangsöffnung 210. Im anderen Falle ist ein dichter

Lagerraum und Transporteinrichtungen zu transpor- Verschluß des Innenraums des Brennstoffbehälters 50

tieren. gegeben.

Der dargestellte abgeschirmte Brennstoffbehälter 50 60 Das zylindrische äußere Verschlußteil 216 & ist,

besteht aus einem länglichen dichten, abgeschirmten wie F i g. 2 und 3 erkennen lassen, mit senkrecht

Gehäuse 200, das auf einem mit Rädern versehenen liegender Achse in dem offenen unteren Ende des

Führungsschlitten 202 (F i g. 1) längs der Träger bzw. Brennstoffbehälters gelagert. Die Durchgangsöffnung

Schienen 44 beweglich ist. Das Gehäuse 200 enthält 210 Z? dieses Verschlußteils 2165 hat eine ovale Form

eine innere Kammer 204 (Fig. 2), in der eine zylin- 65 (Fig. 3); sie ist von der Mitte des Verschlußteils

drische Halterung 206 um die senkrechte Achse des 216 b nach außen gerichtet. Die Durchgangsöffnung

Behälters drehbar angeordnet ist. Die Halterung 206 210 a des Verschlußteils 216 a ist in ähnlicher Weise

enthält eine Anzahl von länglichen, senkrecht ver- angeordnet, jedoch gegenüber der Mittellinie des

Verschlußteils derart versetzt, daß ihre Längsachse, von oben gesehen, auf einer Sehne des Verschlußteils liegt (F i g. 3). Ein horizontal angeordneter Ring 220 mit Innenverzahnung ist von der Unterseite des äußeren Verschlußteils 2l6ö drehbar gehalten; er ist um eine Achse des Verschlußteils 2166 beweglich. Das äußere Versc'hlußteil 216 b ist an seiner Unterseite mit einer zylindrischen Vertiefung versehen, in der das zylindrische innere Verschlußteil 216 a passend befestigt ist. Die Vertiefung verläuft zum äußeren Verschlußteil 2166 exzentrisch. Obwohl die betreffende Vertiefung unterhalb der Durchgangsöffnung •210 liegt und mit dieser verbunden ist, ist sie mit ihrer Mitte 221 (F i g. 3) gegenüber der Durdhgangsöffnung 210 b versetzt.

Das innere Verschlußteil 216 a ist in der Vertiefung durch geeignete Lagerungen um seine Achse drehbar gehalten; es enthält auf der einen Seite seiner Mittelachse die längliche Durchgangsöffnung 210 a. An der unteren Seite des inneren Verschlußteils 216 a ist ein dünner Ring 222 mit Außenzahnung befestigt, der in dem größeren Ring 220 eingreift. Durch eine wahlweise betätigte Einrichtung 224 für die Durchgangsöffnung (F i g. 3) wird der größere Ring 220 gedreht, wodurch der kleinere Ring 222 und das innere Verschlußteil 216a in bezug auf das äußere Verschlußteil 216 b verdreht werden. Auf diese Weise werden die Durchgangsöffnungen 210 α, 210 ό einander gegenübergestellt oder gegeneinander verschoben.

Die Durchgangsörfnungen 210 a, 210 b sind in Fig.2 und 3 fluchtend dargestellt. Wie besonders deutlich aus F i g. 3 hervorgeht, erstreckt sich die völlig geöffnete, durch die fluchtenden Durchgangsöffnungen 210 a, 210 b gebildete Durchgangsöffnung 210 von der Mitte des Brennstoffbehälters aus radial nach außen. Bei völliger Öffnung ist damit der Zugang zu einem mittleren Lagerabteil 208 und auch zu einem weiteren, außen liegenden Lagerabteil möglich, wie dies noch näher ersichtlich werden wird. Wird das innere Verschlußteil 216a um seine Achse gedreht, die auf der Mitte 221 der Vertiefung liegt, so kann die Durchgangsöffnung 210 a in die in Fi g. 3 gestrichelt dargestellte Lage gebracht werden. Dadurch ist der Brennstoffbehälter völlig verschlossen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die betreffende Durchgangsöffnung 210α in eine (nicht dargestellte) Zwischenstellung zu bringen, in der sich die Durchgangsöffnungen 210a und 210ö nur teilweise gegenüberstehen. Auf diese Weise ist dann eine kleinere Durchgangsöffnung zu dem mittleren Lagerabteil des Brennstoffbehälters oder zu einem weiter außen liegenden Lagerabteil hin geschaffen. Es sei bemerkt, daß sogar bei völlig freigegebener Durchgangsöffnung 210 deren Fläche gegenüber dem Speicherquerschnitt des Brennstoffbehälters relativ klein ist und daß die nur teilweise sich gegenüberstehenden Durchgangsöffnungen einen noch kleineren Durchgang bilden.

Das äußere Verschlußteil 216b ist in einem ringförmigen Lager 226 zwischen der Unterseite seiner, zylindrischen Wand und dem Gehäuse um dessen vertikale Achse drehbar gelagert. Der obere Teil des äußeren Vcrschlußteils 216/; hat einen verringerten Durchmesser; er bildet eine horizontale Kante 228, auf der ein kegelig gezahnter Ring 230 befestigt ist. In diesen Ring 230 greift ein Kegelzahnrad 232 ein, das auf dem Ende einer horizontal angeordneten Welle 233 befestigt ist. Diese Welle 233 ist durch die Gehäusewaiul hindurcimcführl und in dieser drehbar gelagert. Auf die betreffende Welle wirkt eine auf der Außenseite des Gehäuses befindliche Antriebseinrichtung 234 ein. Mit Hilfe dieser Antriebseinrichtung 234 werden die beiden Verschlußteile als eine Einheit bewegt und die Durchgangsöffnung 210 wahlweise seitlich verschoben, um einen Zugang zu den mittleren Brennstoffelementen hin zu ermöglichen, die in seitlichen Lagen direkt bedient werden müssen. Am unteren Ende des Gehäuses 200 ist ein zylindrischer Abschirmungsrand 235 außen vorgesehen. Obefhalb dieses Abschirmungsrandes 235 ist ein horizontaler Flansch 236 an der Gehäusewand befestigt. Dieser Flansch 236 trägt einen wahlweise be-. tätigbaren Hebemechanismus in Form eines Schnckkentriebes 238, einer biegsamen Antriebswelle 238a und eines Antriebes 239 (F i g. 3), der mit dem betreffenden Rand 235 verbunden ist und diesen anhebt oder absenkt, wenn der Behälter 200 mit anderen Einrichtungen, wie z. B. einer Abschirmungsröhre, zur Übergabe der radioaktiven Brennstoffelemente zum oder vom Behälter 200 in Verbindung steht.

Die Halterung 206 des Brennstoffbehälters 50 ist in der inneren Kammer 204 oberhalb der Verschlußeinrichtungen 216 angeordnet. Diese Halterung 206 ist durch eine zylindrische, senkrecht stehende offene Konstruktion gebildet, die um die mittlere Achse des Gehäuses 200 drehbar gelagert ist. Die betreffende Konstruktion enthält eine horizontale kreisrunde obere Tragplatte 240, die in halber Höhe der Kammer 204 liegt und deren Innenwandung berührt. Von der Tragplatte 240 aus sind mehrere Trag- und Führungsstäbe 244 nach unten gerichtet. An den Führungsstäben 244 sind mehrere horizontale kreisrunde, Lagerabteile bildende Platten 246 mit Abstand zu-

einander befestigt. Von 3er untersten Platte 246 aus erstrecken sich mehrere senkrechte Stangen 247 mit Abstand zueinander nach unten. An ihren unteren Enden tragen die betreffenden Stangen 247 eine kreisrunde untere Tragplatte 248 (Fig. 4), die in der Kammer 204 gerade über den Verschlußcinrichtungen 216 liegt. Ein ringförmiger unterer Flansch 249 zwischen der unteren Tragplatte 248 und der Gehäusewand ermöglicht eine seitliche Einstellung und Feststellung des unteren Endes der Halterung, und /war speziell bei deren Drehung. Innerhalb der Kiimmer 204 ist um die Halterung herum und mit Abstand zur Kammerinnenwand eine rohrförmige Hülse.250 angeordnet.

Die erwähnten Platten 246, 248 weisen jeweils siebcn kreisrunde öffnungen 251 auf, die in senkrechter Richtung fluchten und sieben Lagerabteile, Kanäle oder Halterungen 208 bilden. Wie besonders deutlich aus F i g. 4 ersichtlich ist, sind die senkrechten Stäbe 244 um die öffnungen 251 herum angeordnet, \vodurch teilweise die Lagerabteile gebildet und die Brennstoffelemente in vertikaler Ausrichtung beweglich gehalten werden. Die dargestellte Halterung 21Ϊ6 enthält ein mittleres und sechs äußere Lagerabteile, die auf einem Kreis um das mittlere Lagerabteil heium angeordnet sind.

An der Oberseite der oberen Tragplatte 240 ist ein gezähnter Ring 252 befestigt, mit dessen Zühmm» ein Zahnrad 254 kämmt, das an dem Hiule einer horizontal liegenden Welle 256 befestigt ist. Diese Welle 256 ist wahlweise durch eine Antriebseinrichtung 212 bewegbar, die auf der Außenseite des Gehäuses 200 befestigt ist. Dadurch kanu die I laltertm;·, 206 in jede »ewünsehte Ι.:ιμο gedreht worden. IVi

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Brennstoffbehälter SO enthält im übrigen eine Halterung bzw. einen Haltemecihanismus 260, der zum Festhalten der radioaktiven Brennstoffelemente in den einzelnen Lagerabteilen 208 wahlweise betätigt werden kann. S

Wie besonders deutlich aus F i g. 5, 6 und 8 ersichtlich ist, ist am unteren Ende jedes Lagerabteils 208 ein länglicher, horizontal verlaufender Haltestab bzw. eine Brücke 262 vorgesehen. Jede Brücke 262 ist mit einem Ende auf der unteren Tragplatte 248 schwenkbar gelagert; sie steht dabei einer Öffnung 251 des jeweiligen Lagerabteils 208 gegenüber. Die betreffende Brücke 262 ist dabei um einen horizontalen Zapfen 264 (F i g. 8) drehbar, so daß eine Bewegung zwischen einer senkrechten, nach oben gestellten öffnungslage (gestrichelt dargestellt) und einer horizontalen unteren Haltelage (durchgehende Linien) möglich ist. Wird eine Brücke 262 angehoben, so gelangt sie aus dem Bereich des jeweiligen Lagerabteils 208 so weit heraus, daß die Bewegung eines Brennstoff- ao elements oder einer Einrichtung zu dessen Handhabung durc'h den Kanal (Lagerabteil) hindurch nicht mehr behindert ist. Wird eine Brücke 262 abgesenkt, so erstreckt sie sich horizontal quer durch das betreffende Lagerabteil und ruht mit ihrem freien Ende auf einem in der Tragplatte 248 befestigten Lager 265 über der öffnung 251. Auf diese Weise trägt die betreffende Brücke das darüber liegende Brennstoffelement (F i g. 6). Das schwenkbar gelagerte Ende der jeweiligen Brücke 262 ist mit Zähnen versehen, die in eine Zahnstange 266 eingreifen, welche am untersten Ende eines senkrechten Stabes 268 befestigt ist. Jeder dieser Stäbe 268 wird durch die Platten 246 gehalten, und außerdem ist er senkrecht beweglich. An seinem oberen Ende ist jeder Stab 268 über eine eine Federeinrichtung darstellende Druckfeder 270 mit einem Betätigungsstift 272 verbunden, der durch die obere Tragplatte gehalten wird und der senkrecht beweglich ist.

Jeder Betätigungsstift 272 ist in einer rohrförmigen senkrechten Führung 275 gehalten. Diese Führungen 275 werden durch die obere Tragplatte 240 gehalten; sie sind durch diese hindurchgeführt. Eine vorgespannte Feder 276 in jeder Führung 275 drückt den jeweiligen Betätigungsstift 272 nach oben, so daß dessen oberes Ende aus der Tragplatte 240 herausragt, wie dies F i g. 8 erkennen läßt. Vom unteren Ende des jeweiligen Betätigungsstiftes 272 aus ragt ein senkrechtes Verbindungsrohr 278 nach unten. Es ist an seinem unteren Ende offen und enthält eine Feder 270 sowie eine Führung 279, die am oberen Ende des jeweils zugeordneten senkrechten Stabes 268 befestigt ist. Sind ein Betätigungsstift 272 und der zugehörige Stab 268 in ihrer oberen Stellung, so befindet sich die jeweilige Brücke 262 in ihrer hörtzontalen Haltestellung, wie dies F i g. 8 erkennen läßt.

Zur Öffnung der Lagerabteile werden die Betätigungsstifte 272 durch eine horizontale Druckplatte 280 betätigt, die innerhalb der inneren Kammer 204 über der Halterung senkrecht beweglich angeordnet ist. Dabei sind im besonderen mehrere Bolzen 281 mit Abstand zueinander auf der Druckplatte 280 befestigt, und außerdem ragen die betreffenden Bolzen durch eine öffnung in der oberen Tragplatte 240 in eine senkrechte Federröhre 282 hinein, die an der Platte 240 befestigt und von dieser aus nach unten gerichtet ist. Das untere Ende jeder Röhre 282 ist verschlossen, und eine Druckfeder 283 bewirkt in der jeweiligen Röhre 282 eine federnde Lagerung der Druckplatte und ermöglicht deren Bewegung nach unten (F i g. 7).

Eine Antriebseinrichtung 284 sowie ein Absenkmechanismus 285 sind auf Tragbrücken an der Kammerinnenwand über der Druckplatte 280 angeordnet. Die Antriebseinrichtung 284 betätigt den Absenkmechanismus 285, wodurch die Druckplatte 280 entgegen der Kraft der Federn 283 abgesenkt wird. Die unteren Enden der senkrecht beweglichen Stäbe 286 des Absenkmechanismus 285 liegen in einer ringförmigen Vertiefung 287 in der Oberfläche der Druckplatte 280. Auf diese Weise ist eine Drehung der Druckplatte 280 zusammen mit der Halterung möglich, währenddessen, zwischen der Druckplatte 280 und dem festen Absenkmechanismus 285 auch eine senkrechte Triebverbindung besteht.

Wird die Druckplatte 280 nach unten bewegt, so werden die Brücken 262 nach oben in ihre jeweilige Öffnungsstellung geschwenkt. Ist in einem Lagerabteil bereits ein radioaktives Brennstoffelement vorhanden, so wird die zugehörige Brücke 262 durch dieses Brennstoffelement in seiner unteren Lage gehalten, und der zugehörige Stab 268 bleibt stehen. Die Bewegung des entsprechenden Betätigungsstiftes 272 wird dabei durch die zugehörige Druckfeder 270 aufgenommen. Ist ein radioaktives Brennstoffelement an seiner vorgesehenen Stelle und soll das dieses Brennstoffelement enthaltende Lagerabteil verschlossen werden, so wird die Druckplatte 280 angehoben, und die Betätigungsstifte 272 werden gelöst. Dadurch vermag die dem betreffenden Lagerabteil zugehörige Brücke 262 in ihre untere Haltelage umzukippen. Dabei wird selbstverständlich das Brennstoffelement zu Anfang weit genug in seinem Lagerabteil angehoben, um das Umkippen der betreffenden Brücke 262 nach unten zu ermöglichen. Sodann kann das betreffende Brennstoffelement wieder abgesenkt und auf die Brücke 262 aufgesetzt werden. Die betreffende Brücke hält dann das radioaktive Brennstoffelement in seinem Lagerabteil, wie dies oben bereits gezeigt worden ist.

Wie besonders deutlich aus F i g. 2 ersichtlich ist, ist im oberen Teil der inneren Kammer 204 eine Greifer- oder Bedienungsvorrichtung 290 vorgesehen. Diese Bedienungsvorrichtung 290 dient im wesentlichen zur selektiven Einstellung des Greifers 214. Der Greifer 214 ist dabei mit einem Greifermitnehmer 293 versehen, welcher auf einer im wesentlichen kreisförmigen, horizontal liegenden Querplatte 291 drehbar gelagert ist. Die Drehung des Greifermitnehmers 293 erfolgt über eine Welle 310, die durch eine auf der Außenseite des Gehäuses 200 befestigte Antriebseinrichtung 312 angetrieben wird. Zwischen der genannten Welle 310 und dem Greifermitnehmer 293 sind dabei noch einige hier nicht näher bezeichnete Zwischenzahnräder vorgesehen.

Für die Bewegung des Greifers 214 in bezogen auf die Mitte des erwähnten Greifermitnehmers 293 radialer Richtung ist eine weitere Antriebseinrichtung 342 auf der Außenseite des Gehäuses 200 vorgesehen. Diese Antriebseinridhtung 342 wirkt über eine Welle 340 auf eine Zugspindel 334, die mit ihrer Drehung den Greifer 214 in der erwähnten radialen Richtung entsprechend verschiebt.

Eine senkrechte Bewegung des Greifers 214 ist bei dem in F i g. 2 dargestellten abgeschirmten Brennstoff-

behälter durch in F i g. 2 nicht näher bezeichnete Seilführungen ermöglicht. Die dabei benutzten Seile 348, 350 werden auf eine Seiltrommel 362 aufgewickelt bzw. von dieser abgewickelt. Die Steuerung dieser Seiltrommel 362 erfolgt von einem Antriebsmotor 368 her über ein Getriebe 366.

Der in F i g. 2 dargestellte Greifer 214 ist in weiteren Einzelheiten in F i g. 9 bis 12 näher gezeigt. Wie aus F i g. 9 hervorgeht, enthält der Greifer 214 ein im wesentlichen hohlzylindrisches, aufrecht stehendes Greifergehäuse 378, das an seinem unteren Ende offen ist und das an seinem oberen Ende verschlossen ist. Das Greifergehäuse 378 umschließt einen im wesentlichen zylindrischen Hohlraum 379, in welchem Elemente für die erwähnte Zugseilführung enthalten sind. Ferner ist in dem genannten Hohlraum 379 eine Steueranordnung 381 vorgesehen, die mit Hilfe von Betätigungszapfen 394 und 395 in gesondert geformten Schlitzen 400 bzw. 401 von Greiferarmen 396, 397 geführt ist. Die betreffenden Greiferarme 396, 397 sind etwa in Höhe der Mitte des Greifers 214 um die Zapfen 398, 399 schwenkbar gelagert. Auf eine entsprechende Bewegung der Zapfen 394, 395 durch die erwähnte Steueranordnung 381 ist es möglich, ein Führungsrohr 53 und ein radioaktives Brennstoffelement 54 aufzunehmen. Das 'hakenförmig ausgebildete Ende 406 des Greiferarms 397 wird dabei in eine Aussparung 53 a in ein Führungsrohr 53 eingeführt, und das hakenförmig ausgebildete Ende 402 des Greiferarms 396 wird unter einen Absatz 54 a eines radioaktiven Brennstoffelements 54 geführt.

Wie oben bereits erwähnt, sind in Fig. 10, 11 und 12 Schnittansichten des in F i g. 9 dargestellten Greifers dargestellt. Dabei dürfte ersichtlich sein, daß jeder der erwähnten Greif arme 396 und 397 dreimal vorgesehen ist. Dabei sind sämtliche vorgesehenen Greiferarme 396 und sämtliche vorgesehenen Greiferarme 397 jeweils um 120° gegeneinander versetzt. Die Anordnung ist im übrigen so getroffen, daß zwischen jeweils zwei Greiferarmen 396 symmetrisch ein Greiferarm 397 angeordnet ist.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Abgeschirmter Brennstoffbehälter für einen Kernreaktor, mit einem länglichen dichten, abgeschirmten Gehäuse, das eine Vielzahl von länglichen radioaktiven Brennstoffelementen aufzunehmen vermag, das sowohl ein zentrales Lagerabteil für die Aufnahme eines Brennstoffelements aufweist, so daß dessen Längsachse im Lagerabteil im wesentlichen koaxial zur Längsachse des Gehäuses verläuft, als auch eine Vielzähl von weiteren Lagerabteilen für die Aufnahme weiterer Brennstoffelemente, deren Längsachsen in den weiteren Lagerabteilen gegen die Längsachse des Gehäuses versetzt und zu dieser parallel verlaufen, und mit an einem Ende des Gehäuses vorgesehenen Verschlußeinrichtungen, die durch selektives Öffnen einen Gehäusezugang zu schaffen erlauben, dessen Längsachse parallel zur Längsachse des Gehäuses verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die den Gehäusezugang schaffenden Verschlußeinrichtungen (216 b, 216 a) ein erstes im wesentlichen zylindrisches äußeres Verschlußteil (216 b), das relativ zu dem Gehäuse (200) um eine Achse drehbar ist, die parallel zur Längsachse des Gehäuses (200) verläuft, und ein zweites, zylindrisches inneres Verschlußteil (216 a) enthalten, das innerhalb des äußeren Verschlußteils (216 b) getragen und um eine Achse drehbar ist, die parallel und versetzt zur Rotationsachse des äußeren Verschlußteils (216 b) verläuft, daß das äußere Verschlußteil (216 b) und das innere Verschlußteil (216 a) jeweils eine Durchgangsöffnung (210 b, 210 α) aufweisen, daß die Durchgangsöffnungen (210 b, 210 a) zur Festlegung eines Durchgangs für die Einführung und/oder Herausnahme von Brennstoffelementen (54) in bzw. aus dem Gehäuse (200) miteinander sowie mit dem zentralen Lagerabteil und den weiteren Lagerabteilen durch entsprechende Drehung in Deckung bringbar sind und daß das innere Verschluß teil (216 a) und das äußere Verschlußteil (216 b) wahlweise derart drehbar sind, daß die Durchgangsöffnungen (210 a, 210 b) außer Deckung gelangen und den Durchgang in das Gehäuse (200) verschließen und abdichten (F i g. 2, 3).

2. Brennstoffbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnungen (210 b) des äußeren Verschlußteils (216 b) einen länglichen und derart proportionierten Querschnitt aufweist, daß jedes Ende des Querschnitts von einem Brennstoffelement (54) durchsetzbar ist, und daß die Durchgangsöffnung derart im äußeren Verschlußteil angeordnet ist, daß ein Ende ihres Querschnitts stets zu der Längsachse des Gehäuses (200) ausgerichtet ist.

3. Brennstoffbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (210 α) des inneren Verschlußteils (216 a) einen länglichen und derart proportionierten Querschnitt aufweist, daß jedes Ende des Querschnitts von einem Brennstoffelement (54) durchsetzbar ist.

4. Brennstoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (200) Halterungen (262) für die Brennstoffelemente (54) und Einrichtungen (266) vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Halterungen (262) aus einer Haltelage in eine Öffnungslage bewegbar sind, in der eine leichte Einführung eines Brennstoffelements (54) in ein Lagerabteil (208) innerhalb des Gehäuses (200) von einer Stelle unterhalb der Halterungen (262) zu einer Stelle oberhalb der Halterungen hin möglich ist (Fig. 5 bis 8).

5. Brennstoffbehälter naCh Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (280, 260, 268) zur gleichzeitigen Bewegung sämtlicher kein Brennstoffelement tragender Halterungen (262) in die Öffnungslage vorgesehen ist.

6. Brennstoffbehälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (280, 260, 268) zur gleichzeitigen Bewegung der Halterungen für jede einzelne Halterung (262) einen gesonderten Stab (268) aufweist, durch den die zugehörige Halterung (262) in ihre Öffnungslage bewegbar ist, wenn auf den Stab eine Längskraft ausgeübt wird, und daß jeder der Stäbe (268) mit einer Federeinrichtung (270) verbunden ist, die die Längskraft aufnimmt, wenn ein Brennstoffelement (54) von der zugehörigen Halterung (262) aufgenommen ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen