DE1812088B2 - Vorrichtung zum Wechsel von Brennelementen eines nicht stationären Kernreaktors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wechsel von Brennelementen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Vorrichtung ist aus dem »Directory of Nuclear Reactors«, Vol. IV, IAEA, Wien 1962, S. 17-20 und 39-40 bekannt.

Die bekannte Vorrichtung hat Lagermöglichkeiten für bestrahlte Brennelemente und ist für kleine transportable Kernreaktoren, wie sie z. B. zur Versorgung von Stützpunkten in unterschlossenen Gebieten verwendet werden, geeignet. Bei der verhältnismäßig geringen Leistung solcher Reaktoren konnten hier Absetzpositionen in unmittelbarer Nachbarschaft der Spaitzone vorgesehen werden, in denen die abgebrannten Brennelemente so lange gelagert werden, bis sie abgeklungen sind und zur Wiederaufarbeitung abtransportiert werden können. Diese Lösung ist z. B. bei einem Schiffsreaktor aufgrund des hohen Platzbedarfes nicht möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Konstruktion einer Vorrichtung zum Wechsel von Brennelementen in einem nicht stationären Kernreaktor, die einen schnellen, zügigen Wechsel gewährleistet und dabei den Umfang aufwendiger Anlagen so gering wie möglich hält.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem

kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.

Die neuen Brennelemente wenden bereits in dem aufzusetzenden Manipulierbecken an den Einsatzort gebracht Da Brennelementwechsel und Transport wegen der Pufferung im Manipulierbecken voneinander unabhängig sind, kann der Wechsel in gleichbleibendem Takt vorgenommen werden.

Die im Anspruch 2 beschriebene besondere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine besonders günstige Anordnung des zur Handhabung der Brennelemente erforderlichen Manipulators.

Die im Anspruch 3 beschriebene Anordnung der Magazine bietet in der Beckenmitte ausreichend Platz für das Handhaben der Elemente mittels des Manipulators bei gleichzeitiger guter Zugänglichkeit der Magazine.

Bei einer nach dam Anspruch 4 ausgestalteten Vorrichtung kann eine Teilabschirmung des Manipulierbeckens im Ringraum auch mit nicht entsalztem normalem Wasser oder Seewasser durchgeführt werden.

Anhand der F i g. 1 bis 3 soll die Erfindung und ihre Arbeitsweise nachstehend näher erläutert werden.

F i g. 1 zeigt einen Kernreaktor mit aufgesetztem transportablem Manipulierbecken im Schnitt,

F i g. 2 zeigt die gleiche Ansicht w ie F i g. 1, jedoch mit eingesetztem Transportbehälter,

F i g. 3 zeigt eine Draufsicht auf das Manipulierbekken.

In Fig. 1 ist ein Manipulierbecken 1 auf das Druckbehälterunterteil 3 eines Reaktors 2 aufgesetzt, nachdem dessen Deckel entfernt ist Das Manipulierbekken 1 hat zylindrische Form, wobei der Durchmesser im oberen Teil größer ist als im unteren Teil, der in den Reaktor hineinragt und auf einem Deckelflansch 4 des Druckbehälterunterteils aufsitzt. Das Manipulierbecken ist an der Auflagestelle mit einem Flansch 5 versehen, der unter Zwischenlage einer Dichtung passend auf den Deckelflansch 4 aufgesetzt ist.

Entlang des Umfangs des unteren Teiles des Manipulierbeckens ist, wie aus Fig.3 ersichtlich, eine Anzahl von Magazinen 6 für frische und gebrauchte Brennelemente angeordnet. Der obere Teil des Manipulierbeckens weist eine konzentrisch zur Außenwand angeordnete zylindrische Trennwand 7 auf, wodurch ein äußerer ringförmiger Beckenbereich geschaffen wird, der zwecks Kühlung und Abschirmung mit Seewasser gefüllt ist. Das Manipulierbecken ist durch im Innenraum angebrachte Versteifungsrippen 8 verstärkt. Am oberen offenen Ende des Manipulierbekkens ist ein auf Schienen 9 laufender Manipulator vorgesehen, dessen Manipulatorbrücke 10 mitteis der auf den Schienen laufenden Räder verfahrbar ist und der einen Oberwagen 11 mit Hubwerk 12 aufweist, wobei an dem Oberwagen 11 ein Führungsrohr 13 angebracht ist, an dessen hierin geführtem Greifer ein Brennelement angekoppelt ist. Auf der Manipulatorbrücke 10 ist auch eine Bühne 14 für das Bedienungspersonal vorgesehen. Die Laufschienen 9 sind auf Doppel-T-Trägern gelagert, die über Stützen 15 auf dem Flansch S abgestützt sind.

Die Arbeitsweise mit der oben beschriebenen Vorrichtung ist bei Anwendung für den Brennelementwechsel auf kernenergiegetriebenen Schiffen wie folgt:

In einer Land-Service-Station werden ein oder mehrere Manipulierbecken einschließlich eventuell notwendiger Zwischenflansche zur Anpassung an verschiedene Reaktortypen auf Vorrat gehalten. Jedes Manipulierbecken besitzt neben dem Manipulator

Magazine für neue und gebrauchte Brennelemente. Darüber hinaus werden genormte Transportbehälter für verbrauchte Brennelemente auf Vorrat gehalten. Bei Einlaufen eines Schiffes wird ein passendes Manipulierbecken an Land mit der erforderlichen Anzahl neuer Brennelemente durch Einfügen derselben in die dafür vorgesehenen Magazine bestückt Bei einem Reaktor mit insgesamt vierundzwanzig Brennelementen wird z. B. die Hälfte ausgetauscht Die Transportbehälter können z. B. vier verbrauchte Brennelemente aufnehmen; im Manipulierbecken sind dann nur vier Magazine für verbrauchte Brennelemente und zwölf Magazine für frische Brennelemente vorgesehen. Nachdem von dem gefluteten Reaktordruckbehälter der Deckel abgenommen worden ist wird mittels einer Land- oder is Schiffskrananlage das Manipulierbecken von Land an Bord gehievt und gegebenenfalls unter Verwendung eines entsprechenden Zwischenflansches auf die öffnung des Reaktordruckbehälters aufgesetzt Sodann werden der Reaktordruckbehälter und das Manipulierbecken bis zum Pegel 16 geflutet

Hierauf fährt der Manipulator über die vorgegebenen Positionen oberhalb des Reaktorkerns und hebt nacheinander mittels seines Greifers im Reaktorkern stehende gebrauchte Brennelemente heraus. Die Brennelemente werden bis in das Manipulierbecken hochgezogen und in die entsprechenden Magazine für verbrauchte Brennelemente eingesetzt.

Daraufhin wird ein von Land an Bord gehievter Transportbehälter 18, der in den Reaktordruckbehälter teilweise absenkbar ist (Fig.2) und auf dem Flansch 5 abgestützt wird, mittels des Manipulators mit den in den Magazinen befindlichen verbrauchten Brennelementen gefüllt Der mit ösen versehene Transportbehälter wird unter Wasser mit einem Decket verschlossen und dann aus dem Reaktordruckbehälter und durch das Manipulierbecken hindurch an Land gehievt Bis zum Abtransport des nächsten Transportbehälters werden mittels des Manipulators neue Brennelemente den entsprechenden Magazinen entnommen und in den Reaktorkern abgesenkt Gleichzeitig wird jeder Kub vom Reaktorkern her dazu benutzt, um ein weiteres gebrauchtes Brennelement in ein im Manipulierbecken befindliches Magazin für verbrauchte Brennelemente abzusetzen oder im Reaktorkern umzusetzen.

Um den vollen Querschnitt der öffnung des Reaktordruckbehälters freizugeben, wird der Manipulator soweit zur Seite in eine entsprechende Ausbuchtung 17 des oberen Manipulierbeckenteils gefahren, daß der Transportbehälter ohne Behinderung in den Reaktordruckbehälter abgesenkt werden kann.

Nach Beendigung des Wechselvorganges wird der Kühlmittelspiegel wieder bis in den Reaktordruckbehälter abgesenkt Ebenso wird das zu Abschirmzwecken dienende Seewasser aus dem Ringraum im oberen Teil des Manipulierbeckens abgelassen und das gesamte Manipulierbecken vom Druckbehälter abgehoben und an Land gehievt Hiernach wird der Reaktordruckbehälter wieder verschlossen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Wechsel von Brennelementen eines Reaktorkerns, der in einem mit einem Deckelflansch versehenen Druckbehälterunterteil angeordnet ist, wobei die Vorrichtung ein getrennt von dem nicht stationären Reaktor transportables Manipulierbecken aufweist, das über eine Bodenöffnung mit dem Druckbehälterunterteil über dessen Deckelflansch in Verbindung steht, so daß bei Brennelementwechsel das Manipulierbecken und das Druckbehälterunterteil gemeinsam mit Kühlwasser geflutet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung nur beim Brennelement- '5 wechsel über einen am Boden des Manipulierbekkens (1) angebrachten Flansch (5) mit dem Deckelflansch (4) lösbar erfolgt, daß im Inneren des Manipulierbeckens Magazine (6) für frische und abgebrannte Brennelemente angeordnet sind, daß das Manipulierbecken mit einem Manipulator (10, 11, 12, 13) zur Handhabung der Brennelemente versehen ist und daß auf dem Boden des Beckens ein Standplatz für einen Brennelementtransportbehälter (18) vorgesehen ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Manipulator (10,11,12,13) auf an dem Beckenrand befestigten Schienen (9) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem zylinderförmigen Manipulierbecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Magazine (6) entlang des Umfangs im Beckeninneren angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Manipulierbecken (1) aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten, durch eine Wand (7) getrennten Beckenbereichen besteht und daß der außen angeordnete ringförmige Beckenbereich unabhängig von dem inneren Beckenbereich mit Wasser füllbar ist. *°