DE1564633A1 - Lademaschine fuer Kesselreaktoren - Google Patents

Description

• Lademaschine für Kesselreaktoren Nach dem bisherigen Stande der Technik haben praktisch alle Kesseldeckel von Kernreaktoren etwa den gleichen Durchmesser wie der Behälter selbst. Nach dem Abheben derselben ist stets der ganze Reaktorkern von oben aus zugänglich. Dies gilt in Sonderheit für Leichtwasserreaktoren, die auch als quasi homogene Reaktoren bezeichnet werden können. Der Kesselflansch ist aber bei hohen Drücken ein begrenzendes Bauelement für die Kesselgröße selbst. Es ist daher schon vorgeschlagen worden, bei extrem hohen Drücken, z. B. überkritischen Drücken, die Deckeldurchmesser wesentlich kleiner als die Kesseldurchmesser zu machen. Dies bietet auch dann Vorteile, wenn der Raum oberhalb des eigentlichen Reaktorkernes teilweise durch andere Bauelemente ausgefüllt iot, was also inabe=. sondere für sogenannte integrierte Kernreaktoren gilt.

  :yei :solchen Kernreaktoren kommt selbs;verständlich der Lade-

  maschine eine ganz besondere Bedeutun,: zu. jie ist auf einen

  en#-,er. Raum t:e:lchränla und muß trotvdem ein einzaches und

  sicheres Arbeiten beim z'lrenneleme :tsechsel -eaäi.rleisten.

  Nach eine: n.citit vorverölfent7 ichten Vorschlag bes ".rei"h4

  eine derar*,.-e iiadenaschine einer: adialberelcn und

  wird der Reaktorkern zur Erfassung sämtlicher @renneiemer:te

  unterhalb der 7£jadema.^.ciiine -edreht. ierbei Ist. es notwendig,

  die obere Kernhalteplatte etwas anzuheben und :r:it einem

  radialen `u "7ersehen, dusch den die Lademaschine

  auf die darunter vorbebewegten r-rennelemente @-reiäen tann.

  Eine andere 3=öLlic:@keit besteh, darin, die

  oberhalb des feststehenden Reaktorkernes radial zu bewe,.-en und

  gle.^r.-z@:t-tr; zu dr£h_en. Ist e:: äann ro,wer.(li,, die

  obere nach üben aDZ::.LE UErt und ..._ ` n-ner zer:-

  tralen -ohrurZ, die abdeckbar Sein kann, zu versehen, damit

  durch sie hindurch die Lade.::aäcr;ne eingeführt werden kann.

  Die vorliegende Erfindung befaßt sich mi', dem Aufbau einer

  Lademaschine, die beiden 3:ö#licnke.#ten gerecht wird, für in

  Kesseln, vorzugsweise solchen m- t im Verhältnis zum Durch-

  messer kleinen Deckelöffnungen, unte.r:ebrachte Kernreak torer

  zum .;uswechseln und Umse uzen vor. 3rennelenienten bei ab:-esc::ü:

  tet'en Reaktoren die mit ihren wesentlichen Teilen in den Reaktorkessel einL;eführt wird und die Brennelemente mit Hilfe eines @ufzuE;es bewetlt. Erfindungsgemäß besteht die Lademaschine aus im. wesentlichen einem im Reaktorkessel abgestützten Zentralkörper 1, einer radial ausstellbaren Aufnahmeeinrichtung 2 und einer mit dem Zentralkörper 1 verbundenen und relativ zu diesem drehbaren Führungseinrichtun£; 30 sowie einer außerhalb des- :;eaktorkessels angeordneten Aufzurseinrichtung 2E. Der im Reaktorkessel abgestützte Zentralkörper 1 kann dabei auch drehbar gelagert sein, wenn die Lademaschine den gesamten Bereich oberhalb des Reaktorkernes bestreichen soll. .;'e.:;entlich ist dabei, daß ein das Brennelement aufnehmender (8) durch geeignete I,:ittel so geführt wird, daß seine horizontalen Kooräinatenachscn mit denen de-- Kerne. und damit der Brennelemente in IV;eder Position übereinstimmen. Ferner ist eine Einrichtung vorgesehen (Zentrierteil 11), welche vor dem Brennelement-Zug- oder Absenkvorgang einerseits den i:insatz i.8) auf dem Erennelement örtlich zentriert und andererseits die Erennelementoberteile zu der Umgebung des zu ziehen- _ den Brennelements im Rahmen ihrer Einbauepiele auseinanderdrückt, so daß, unabhängig von der jeweiligen, durch Toleranzen be,.."ngten Laffe der einzelnen Brennelemente eine @-rößtmögliche oder zumindest dem Sollwert entsprechende Öffnung für das zu bewegende Brennelement freigehalten wird. An Hand der Figur 1 sowie der Figur 2, die einen Querschnitt einer speziellen Einzelheit entlang der Linie II-II zeigt, seien die dieser Erfindung zu Grunde liegenden Gedanken näher erläutert. Der Reaktor ist im Querschnitt nur so weit darge-, stellt, wie -es zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nötig ist. Dabei ist mit 3 der Reaktorkessel und mit 31 seine obere Deckelöffnung bezeichnet. Der Deckel selbst ist abgenommen. An seiner Statt ist dafür ein Wasserbecken 32 zur Abschirmunc und Kühlung der aus dem Reaktor zu entfernenden Erennelemente aufgesetzt. Dies ist jedoch bekannter Stand der Technik und soll hier nicht weiter näher erläutert werden. Die Figur zeigt die bereits in den Reaktor eingefahrene Lademaschine. Dazu ist die obere Kernhalteplatte 17 nach oben abgezogen und durch nicht dargestellte Mittel mit dem Kessel 30 verriegelt. Sie ist mit einem zentralen Durchbruch für die Lademaschine versehen in den die Lagerung 16 des Zentralkörpers 1 der Lademaschine eingreift. In diesem Lager kann z.B, dieser Zentralkörper 1 und damit die gesamte Lademaschine von außerhalb des Reaktorkessels über den Antrieb 4 und das Ritzel 5 gedreht werden. Der Zentralkörper 1 ist dabei drehbar mit der Führungseinrichtung 30 verbunden, die über Ausleger 34 in die Deckelöffnung des Reaktors 31 eingehängt ist. Die Führungseinrichtung ist im wesentlichen ein Rohr, dessen innerer Querschnitt so gewählt ist, daß die entnommenen Erennelemente ohne Schwierigkeiten hindurch bewegt werden können. Am Zentralkörper 1 ist nun in der dargestellten Weise über das Hebelsystem 61, 71, 72 die Aufnahmeeinrichtung für die Brennelemente befestigt. Dabei ist der iiebel 72 im Gelenk 73 des Zentralkörpers befestigt, die Hebel 61 und 71 dagegen auf dem Schieber 67. Durch eine mit Hilfe nicht dargestellter blittel gesteuerte Auf- und Abwärtsbewegung dieses Bauteils 67 kann die Aufnahmeeinrichtung 2 in radialer Richtung mehr oder weniger weit, von der Achse des Reaktorkessels bis zu seiner Wandung hin verstellt werden. Dabei ist der Hebel 61 im funkt 6 und der Hebel 72 in Punkt 7 mit der Aufnahmeeinrichtung 2 gelenkig verbunden. Das Gelenk 7 ist dabei vorzugsweise mit einer gewissen Lose ausgestattet, damit die Aufnahmeeinrichtung ohne besondete Jusiterungsschwierigkeiten auf die jeweiligen nrennelementpositionen abgesenkt werden kann. Durch diese Lose wird sozusagen eine Selbstzentrierung ermöglicht. Die Aufnahmeeinrichtung 2 enthält in ihrem Inneren einen drehbaren Einsatz 8 zur Aufnahme der Brennelemente 12. Dieser Einsatz 8 ist"also in seinem Durchmesser entsprechend der äußeren Form der Brennelemente dimensioniert, er kann z.B. quadratisch sein. Auch seine Länge entspricht selbstverständlich der Länge der aufzunehmenden. Brennelemente. An seinem unteren Ende trägt dieser Einsatz 8 ein vertikal verschiebliches Zentriertel 11, welches durch Abstützung auf entsprechende abgeschrägte Flächen der Brennelementköpfe 12 nicht nur die Aufnahmeeinrichtung 2 mit ihrem Einsatz 8 fein zentriert, sondern auch die Brennelemente um ihr Kopfspiel auseinanderdrückt und so das Einführen bzw. das Herausziehen der BrerLnelemente erleichtert. Dies ist besonders wichtig bei kastenlosen Brennelementen, die also -nicht von einer praktisch glatten Blechwand umschlossen sind. Die Unterkante der Zentriereinrichtung 11 kann dabei mit in axialer Richtung hin- und hergehenden, von der Seite aus zickzack -förmig erscheinenden Kanten versehen sein, um sozusagen einen scherenförmigen Eingriff mit den Brennelementen 12 zu erreichen und ein Festhaken. mit Gicherneit zu vermeiden. Statt der Schrägflächen bei 12 können auch andere -lemente, z.F. Löcher und konische Zapfen verwendet werden. Der Antrieb der vertikal beweglichen Zentriereinrichtung kann dabei z.B. über einen :iydraulikkolben 13, ebenso -edoch auch mechanisch oder elektrisch durchgeführt werden. Auch kann anstat;, eines Zentrierte-les 11 der ganze Einsatz (8) vertikal abgesenkt werden.
• Im inneren des Einsatzes 8 ist leicht gleitend ein Schlitten angeordnet, der an seiner Unterseite eine an sich bekannte Greifeinrichtung 10 für die Erennelemente 12 besitzt. L r hängt an einem Seilzug: 25, dessen Antrieb sich außerhalb des Reaktordruckkessels befindet. Die Greifeinrichtung 10 wird dabei von einer hydraulichen Einrichtung 14 am unteren Ende des Einsatzes 8 betätigt, d. h. sie kann nur in der unteren 3tellungeöffnet oder geschlossen werden. Damit :.st sichergestelllt, daß die Verbindung zwischen dem Greifer und dem Brennelement 12 nicht vorzeitig gelöst werden kann, so daß Beschädigungen der Brennelemente durch vorzeitiges Abfallen vermieden werden.
• Da die Brennelemente im Reaktorkern stets in der gleichen Lage angeordnet sind, muß bei einer sich drehenden Lademaschine dafür Sorge getragen werden, daß auch die Aufnahmeeinrichtungen stets diese .a.;e beibehalten. Dies ist auf verschiedene. Weise möglich. in dem dargestellten Beispiel ist zu diesem Zweck an der Führungseinrichtung 30 ein Zahnkranz 22 vorgesehen, auf dem ein mit dem Zentralkörper 1 verbundenes Ritzel in Eingriff steht. Dieses Ritzel ist über ein Teleskop und Kardangestänge 20, s. auch Fi. 2, mit einem zweiten Ritzel 19 verbunden, das an der Aufnahmeeinrichtung 2 gelagert ist und im -Eingriff mit einem auf dem drehbaren Einsatz 8 angebrachten Zahnkranz 19 steht. Der Zahnkranz 18 und damit der Einsatz 8 hat damit zwangsweise die selbe Lage wie der Zahnkranz 22, unabhängig davon, wie der Zentralkörper 1 und die Aufnahmeeinrichtung gerade stehen. Selbstverständlich muß der Zahnkranz 22 immer eine zum Reaktorkern und den Drennelementen orientierte feste Lage haben, was durch die Halterung üLer die Ausleger 34 gewährleistet werden kann. -ei drehbaren drehbarem Reaktorkern und in Ur.:fangsr-'chtune.; feststellender, also nur längs eines Kernhalbmessers beweglicher Lademaschine könnte die Führungsenriehtung 30 drehsteif mit dem Kern verbunden und somit relativ tum Kessel drehbar sein. Las Umsetzen der Brennelemente erfolgt nun in der Weise, daß das jeweilige Brennelement 12 vom Greifer 10 erfaßt und über das Seil der Seilzugeinrichtung 26-in den drehbaren Einsatz 8 gezogen wird. In der gezeichneten obersten Stellung wird der Schlitten 9 durch eine nicht dargestellte Vorrichtung verriegelt, damit das Brennelement bei der Verstellung der Aufnahmeeinrichtung 2 seine Höhenlage nicht verändern kann. Er wird erst über der neuen Position wieder freigegeben. Sollte das betreffende Brennelement jedoch aus dem Reaktor entfernt werden, so wird die Aufnahmeeinrichtung durch Betätigung des Scheibers 67 in die Zentralstellung gebracht. Nun kann es mit Hilfe des Seilzuges durch die Führungseinrichtung 30 nach oben bewegt und in eine evtl. darüber bereits vorher angebrachte Transportflasche 23 eingeführt werden.
• Diese befindet sich im dargestellten Beispiel unter Wasser, der Wasserspiegel 27 ist so hoch, daß auch im eingefahrenen Zustand das ganze Brennelement unter Wasser steht. Für diesen Fall ist der Schlitten 9 an seiner Oberseite mit Dichtflächen. versehen, die an entsprechenden Flächen der Transportflasche 23 anliegen. In dieser Stellung kann wiederum der Schlitten mit dem daranhängenden Brennelement mit der Transportflasche 23 verriegelt und die Seilkupplung gelöst werden. Nunmehr kann die Transportflasche mit den darin befindlichen Brennelementen - die untere Öffnung der Transportflasche wurde inzwischen mit Hilfe des Schiebers 25 abgeschlossen - mit Hilfe des im Reäktorgebäude befindlichen Hauptkranes zum Brennelementbecken ab- ' transportiert werden. Der Einsatz eines neuen Brennelementes geschieht in umgekehrter Reihenfolge, nur daß es hier nicht notwendig ist, eine Transportflasche zu benutzen, da dasselbe noch keine Aktivität zeigt. Wenn es die konstruktiven Möglichkeiten erlauben, kann natürlich auch die Transportflasche 23 so tief abgesenkt werden, daß sie praktisch vollständig in den Reaktorkessel hineintaucht. In diesem Falle wäre dann das Waaaerbecken 32 ohärhalb des Reaktorgefäßes nicht mehr nötig.. Da sich die Brennelemente 12 während ihrer Betriebszeit durchaus etwas verformen.können, besteht die Gefahr, daß sie während des Herausziehens unter Umständen etwas im drehbaren Einsatz 8 bzw. :auch gegenüber den anderen Brennelementen im Reaktorkern klemmen. Um die damit verbundene Hemmung zu verkleinern, kann an dem Schlitten 9 eine Bewegungs- z.B. eine Rütteleinrichtung angebracht werden, die z.B. auf hydraulischer oder elektrischer Basis arbeitet und eine leichtere Herausnhme der Brennelemente ermöglicht. Das Führungsspiel innerhalb des Einsatzes 8 für das Brennelement muß für diesen Zweck dann entsprechend groß bemessen sein. Auch das bereits erwähnte Spiel im Gelenk 7 kann zur Verringerung solcher Hemmungen beitragen.
• Aus dieser Beschreibung dürfte hervorgehen, daß-es sich bei dieser Lademaschinenkonatruktion um ein verhältnismäßig unkompliziertes Gebilde handelt, das nicht auf eine genaue Zentrierarbeit der Bedienungswerkzeuge angewiesen ist. Der Zentralkörper 1 läßt sich wie beschrieben leicht abstützen.-Auch, eine weitere Abstützung an seinem unteren Ende ist durchaus möglich.- Eine Feinzentrierung der Aufnahmeeinrichtung erfolgt automatisch durch das Bauteil 11. Auch die Transportflasche 23 und der Seilantrieb 26 brauchen nur ungefähr über ihrer Position zu stehen, die sich im übrigen, da sie sich ja genau über-der Mitte des Reaktorbehälters befinden, sehr genau festlegen und mit Anschlägen präzise anfahren läßt. Selbstverständlich sind auch noch andere konstruktive Ausbildurgsformen denkbar, die dem Prinzip dieser Erfindung entsprechen. In der Figur sind nur solche Einzelheiten eingezeichnet, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig sind. Die Darstellung ist rein schematisch, auf eine MaBstäblichkeit wurde aus Übersichtlichkeitsgründen verzichtet.

Claims (9)

1. Patentansprüche ' 1. Lademaschine für in Kesseln, vorzugsweise solchen mit im 1 Verhältnis zum Durchmesser kleine Deckelöffnungen, untergebrachte Kernreaktoren zum Auswechseln und Umsetzen von Brennelementen bei abt-eschaltetem Reaktor,.die mit ihren wesentlieaen Teilen in den Reaktorkessel eingeführt wird und die Brennelemente mit Hilfe eines Aufzuges bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen aus einer von einem im Reaktorkessel ab-estützten Zentralkörper (1) radial aussLellbaren Aufnahmeeinrichtung (2), einer mit dem Zentralkörper (1) verbundenen und relativ zu diesem drehbaren Führungseinrichtung (30) sowie einer außerhalb des Reaktorkessels angeordneten Aufzugeinrichtung (26) besteht.
2. 2. Lademaschine nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung (2) einen drehbaren Einsatz (8) zur Aufnahme der Brennelemente (12) enthält. der mit einer vertikal-verschieblichen Zentriereinrichtung (11) zur Erfassung der genauen Brennstabposition sowie einen im Einsatz (8) geführten über die gesamte Dänge beweglichen Schlitten (9) mit einer an sich bekannten Greifeinrichtung (10) für die Brennelemente (12) versehen ist.
3. 3. Lademaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (8) an seinem unteren Ende mit seitlich angebrachten Mitteln (14) zur Betätigung der Greifeinrichtung (10) versehen ist.
4. 4. Lademaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB die Zentriereinrichtung (11) auf ihrer Unterseite mit in axialer Richtung rin- und hergehenden, von der Seite aus zick-zack-förmig erscheinenden Kanten versehen ist.
5. 5. Lademaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifereinrichtung (10) mit einer Bewegungs- bzw. Rütteleinrichtung für den leichteren Transport evtl. verformter L#rennelemente versehen ist.
6. 6. Lademaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung (2) gegenüber ihrem Verstellmechanis^:us (61, 71), insbesondere am Gelenk (7), zur leichteren Justierung mit den Brennelementpositionen ein gewisses Spiel aufweist.
7. 7. Lademaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die bei einer Drehung der Lademaschine die formschlüssige Zuordnung des Einsatzes (E) zu den im Reaktorkern befindlichen Brennelementen gewähr-'eisten. B.
8. Lademaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am drehbaren Zentralkörper (1) ein mit einem Zahnkranz (22) auf der Führungseinrichtung (30) in Eingriff stehendes Ritzel (26) vorgesehen ist, das über ein Teleskop- und Kardangestänge (20) mit einem Ritzel (19) verbunden ist, das seinerseits mit einem Zahnkranz (18) auf dem drehbaren Einsatz (8) in Eingriff steht. _
9. 9. Lademaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB - der Schlitten (9) auf der von der Greifereinrichtung (10) abgewandten Seite mit Dichtflächen versehen ist, die in entsprechende Sitze im Inneren der für den Brennelementtransport verwendeten Transportflaschen (23) passen und außerdem eine an sich bekannte Seilkupplung besitzt.