DE1589815A1

DE1589815A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Durchtrennen von Reaktorbrennelementhuellen,Bestrahlungskapseln oder Lager- und Transportbehaeltern mittels Hochfrequenz

Info

Publication number: DE1589815A1
Application number: DE19671589815
Authority: DE
Inventors: Schretzmann Dipl-Phys Dr Klaus; Dipl-Phys Friedrich Reiss; Dorner Dipl-Ing Dr Stefan
Original assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Current assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Priority date: 1967-03-03
Filing date: 1967-03-03
Publication date: 1970-05-14

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Durchtrennen von Reaktorbrenn-@ elementhüllen, Bestrahlungskapseln oder Lager- und Transportbehältern mittels Hochfrequenz. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum berührungslosen Durchtrennen von vorzugsweise dünnwandigen Reaktorbrennelementhüllen, Bestrahlungskapseln oder Lager- und Transportbehältern aub elektrisch leitendem bzw. nicht leitendem INiaterial in Vakuum-,Hochvakuum- oder bei hohen Drücken. Dieses Verfahren ist nicht nur in der Kerntechnik sondern auch in der chemischen Technik anwendbar.
In der chemischen Technik, insbesondere beim Umgang mit radioaktiven Stoffen müssen bestimmte Substanzen, die zum Transport und zur Lagerung in einem Behälter hermetisch abgeschlossen. werden, mit anderen Substanzen in Vakuum- oder Hochdruckatmosphäre zur Reaktion gebracht werden. In der Kerntechnik werden Substanzen, die radioaktiver Strahlung ausgesetzt werden sollen oder würden, in Kapseln eingeschlossen,weil sie entweder mit den inneren Teilen der Strahlenquelle -Reaktor oder Radioisotop- nicht direkt in Berührung kommen sollen bzw. weil sie selbst bei der Bestrahlung radioaktiv werden und somit in der Regel ohne eine Hülle bei Transport und 'Lagerung ihre Umgebung radio- aktiv verunreinigen würden. Diese Umhüllungen müssen gerade aus Sicherheitsgründen in den meisten Fällen verschweißt sein. Ent- nahmehähne oder ähnliche Vorrichtungen dürfen an ihnen nicht an- gebracht werden. Sowohl zum Öffnen solcher hermetisch abge- schlossener Substanzbehälter und Bestrahlungskapseln als auch zum Öffnen der Brennelementhüllen für die Wiederaufbereitung oder zum Ablassen der entstandenen gasförmigen Spaltprodukte braucht man Einrichtungen, die diese Behälter funktionell sicher und auf einfache Weise öffnen=.
Es ist bekannt, diese hermetisch verschlossenen Gefäße oder Um- hüllungen in Handschuhkästen, die mit den notwendigen Werkzeugen ausgerüstet sind, unter einer vorgegebenen Atmosphäre mechanisch zu öffnen. Dieses Verfahren ist bei metallischen Gefäßen zumeist umständlich und setzt zudem die Verwendung von Schutzgasen voraus. Wird z.B. das Öffnen im iiochvakuum verlangt, so sind Handschuhkästen ungeeignet, da die Handschuhe unbeweglich werden bzw. zerreissen würden. Vakuumdichte Schiebe- und Drehvorrichtungen sind dagegen meistens nicht flexibel genug, um die vielen zum Öffnen nötigen Manipulationen durchzuführen. Außerdem sind die kostspielig und empfindlich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, solche hermetisch ver- schlossenen Gefäße und Umhüllungen auf eine einfache und sichere Art so zu öffnen, daß es dazu nicht nötig ist, dem zu öffnenden Gegenstand insgesamt oder an einer bestimmten Stelle eine besondere Form zu geben, und daß die Öffnung sowohl im Hochvakuum als auch in einer Hochdruckatmosphäre gleichermaßen einfach geschehen kann. Weiterhin besteht das Problem, die Umhüllungen wegen der Gefähr- lichkeit der zu handhabenden radioaktiven Stoffe aus einem ge- wissen Sicherheitsabstand bzw. von einem Schutzraum aus zu öffnen und außerdem wegen der radioaktiven Verseuchungsmöglichkeit der .Arbeitsmittel die Gefäße und Umhüllungen möglichst berührungslos zu durchtrennen. Die in den Gefäßen und Umhüllungen enthaltenen radioaktiven Substanzen sollen unmittelbar in einen Auffanggefäß zu sammeln sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß fernbedient der zu durchtrennende Gegenstand (aus elektrisch leitendem Material) berührungslos bis zur Höhe der Trennstelle in eine an sich bekannte, dessen Form angepaßte Hochfrequenzspule eingeführt wird, dann der Hochfrequenzkreis bis zum Schmelzen der Trennstelle eingeschaltet wird und darauf die beiden zu trennenden Teile suseinanderbewegt werden. Beiim.berührungslosen Durchtrennen von Reaktorbrennelementhüllen,Bestrahlungakapseln oder Lager- und Transportbehältern aus elektrisch nichtleitendem Material wird zuvor um die Trennstelle eine elektrisch leitender Ring (Suszeptor) aufgebracht. Zum erleichtern den Trennen der schmelzflüssigen Trennstelle kann bei Hohlbehältern vor oder während der Erhitzung zwischen Außen- und Innenraum ein Differenzdruck erzeugt werden. Eine andere l4öglichkeit die flüssige Trennstelle zu durchtrennen besteht darin, daß eine Hälfte des Gegenstandes beschwert wird. Eine weitere Möglichkeit für das Durchtrennen ist, daß bei Schmelzflüssigkeit der Trennstelle der Gegenstand einem mechanischen Schwingungsfeld ausgesetzt wird. Alle diene Verfahren haben wegen der Einfachheit der Anordnung den Vor- teil, daß sie fernbedient oder fernbetätigt ausgeführt werden können. -in der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Durchführung den oben- genannten Verfahrens angegeben, mit der es durch Anordnen einen elektrisch nichtleitenden Gefäßes zwischen Induktionsspule und Trennstelle (bei Gegenständen aus elektrisch leitendem Material) bzw. zwischen Induktionsspule und Suszeptor (beim elektrisch nicht- leitenden Gegenstand) möglich ist, die in den Brennelementhüllen, Bestrahlungskapseln oder Lager- und Transportbehältern enthaltenen radioaktive Stoffe aufzufangen. Ein zu großer Spalt zwischen Induktionsspule und Gegenstand bzw. Suszeptor kann durch einen Konzentrator überbrückt werden. Einzelne Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Zeichnungen erläutert: Figur 1 zeigt ein zylindrisches Gefäß 1, dessen Wandung in der Höhe der aufzutrennenden Stelle 2 von einer ringförmigen Induktions- spule 3 umgeben ist, deren elektrische Hochfrequenzströme die Zylinderwanderung an der Trennstelle schmelzflüssig machen, so daß entweder unterschiedliche Druckverhältnisse innerhalb und außerhalb des Gefäßes oder das Gewicht der einen Gefäßhälfte die Trennaht 2 aufreissen oder daß das Gefäß einer Stoß- oder Schwingungsbeschleun;gung ausgesetzt wird oder die elektromagnetischen Kräfte des Iiochfrequenzfeldes die Schmelze ausein-andertreiben.
Figur 2 zeigt eine zum Aufschweißen von rechteckigem Gefäßen oder Umhüllungen 4 besonders ausgebildete Induktionsspule 5. Aus Gründen der besseren Wärmeableitung von den Ecken in das Innere des Werk-stückes 4 sind die Abstände zwischen Spulenecke und Werkstückkante etwas,vergrößert. .
Figur 3 zeigt eine Ausführung, bei der ein Gefäß 12 unter (Hoch)Vakuum oder unter definierter Atmosphäre geöffnet werden kann. Hier besitzt das zu öffnende Gefäß 12 einen angesetzten zylindrischen Stutzen 6, der zum leichteren Öffnen mit einer Trennrille 7 versehen wurde. Das obere Ende des Stutzens ist hier z.D. an einer gespannten Spiralfeder 8 angehängt, deren Kraft ausreicht, das Gewicht des über der Trennrille 7 befind- lichen Teils des Stutzens hochzuheben. Den Stutzen umgibt ein Schutzrohr 9 aus Glas oder einem anderen nichtleitendem Material, das an den unteren Enden des Stutzens 6 mittels einer Dichtung 11 vakuum- bzw. druckdicht angeschlossen ist. Das Schutzrohr 9 hat einen Ansatz 10, durch den es evakuiert bzw. im anderen Falle mit einer definierten Gasatmosphäre gefüllt werden kann. Die Trenn- rille 7 ist außen von der Induktionsspule 3 umgeben. Beim Einschalten des Hochfrequenzstromes schmilzt der Stutzen 6 an der Trennrille 7 durch, das O7perteil wird abgehoben. Das im Gefäß enthaltene Gas kann-über den Ansatz 10 abgesaugt werden. Nach Beendigung des Gasentnahmevorgangs ist es bei diesem Verfahren jederzeit möglich, den Rohrstutzen 6 mittels der gleichen Spulenanordnung 3 wieder zuzuschweißen. . Fig. 4 zeigt das Aufschweißen von verschieden geformten Böden von unter Innendruck stehenden Gefäßen oder Umhüllungen. Mit der Spulenanordnung in Fig. 4a und Fig. 4b gelingt es, sehr kleine Öffnungen in einen flachen Boden (4a) oder einen konvexen Boden (4b) zu machen. In Fig. 4c kann bei einer konkaven Bodenform durch diese Spulenanordnung der ganze Boden abgetrennt werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Gefäße und Umhüllungen sehr einfach geöffnet werden und die Trennschnitte sehr präzis ausgeführt werden können. Außerdem ist die Einrichtung wegen ihrer Einfachheit sehr wenig störanfällig; unkompliziert zu handhaben und nicht kostspielig. Sie arbeitet ebenso sicher im Hochvakuum wie in Hochdruckatmosphäre , selbst bei hohen Temperaturen. Dieses Verfahren ist für eine Automatisierung und zur Fernbedienung sehr gut geeignet. Die nach diesem Verfahren geöffneten Behältnisse können mit der gleichen Spulenanordnung anschließend sehr leicht wieder zugeschweißt werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum berührungslosen Durchtrennen von vorzugsweise dünnwandigen Reaktorbrennelementhüllen, Bestrahlungskapseln oder Lager- und Transportbehältern aus elektrisch leitendem Material im Vakuum, Hochvakuum oder bei hohen Drücken, dadurch gekennzeichnet, daß fernbedient der zu durchtrennende Gegenstand berührungslos bis zur Höhe der Trennstelle in eine an sich bekannte, dessen Form angepaßte Hochfrequenzspule eingeführt wird, dann der Hochfrequenzkreis bis zum Schmelzen der Trennstelle eingeschaltet wird und darauf die beiden zu trennenden Teile auseinänderbewegt werden. 2. Verfahren zum berührungslosen Durchtrennen von Gegenständen nach Anspruch 1 aus elektrisch nichtleitendem Material, dadurch gekennzeichnet, daß zuvor um die Trennstelle ein elektrisch leitender Ring (Suszeptor) aufgebracht wird . 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 für Hohlbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder während der Erhitzung zwischen, Außen- und Innenraum ein Differenzdruck erzeugt wird. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Trennen der schmelzflüssigen Trennstelle eine Hälfte des Gegenstandes beschwert wird. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Trennen die Trennstelle des Gegenstandes der Einwirkung eines mechanischen Schwingungsfeldes ausgesetzt wird. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2; dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Induktionsspule und Trennstelle (bei Gegenständen aus elektrisch leitendem Mäterial) bzw. zwischen Induktionsspule und Suszeptor (beim elektrisch nicht-leitenden Gegenstand) ein elektrisch nichtleitendes Auffangge- fäß angeordnet ist. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Induktionsspule und Gegenstand bzw. Suszeptor ein Konzentrator eingesetzt ist.