DE1815867B2 - Kontinuierliches Verfahren zur Behandlung bestrahlter Kernbrennstoff-Elemente und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Behandlung bestrahlter Kernbrennstoff-Elemente, von denen ein Teil aus einer Hülle und der andere Teil aus einem nuklearen Brennstoff besteht, wobei diese Elemente in Körbe eingefüllt werden und diese Körbe in ein eine Angriffsflüssigkeit enthaltendes Auflösungsbad mit bestimmtem Niveau eintauchen, in dem einer der beiden Teile der Elemente aufgelöst wird. Die Erfindung richtet sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens.

Nach einem bekannten Verfahren der vorgenannten Art (deutsche Zeitschrift „Kerntechnik" 9 [1967] Heft 6, Seiten 238-242, sowie amerikanische Zeitschrift "Reactor Fuel Processing", Volume 9 No. 2, Spring 196b, Seiten 75-83) werden die in einem Zerhacker bzw. einer Zerkleinerungsvorrichtung in Stücke aufgeteilten bestrahlten Kernbrennstoff-Elemente in Körbe gefüllt, deren gelochte Wandung mit einer auflösbaren Verkleidung versehen ist. Die Körbe werden Auflösungsvorrichtungen zugeführt, die mit einem Auflösungsbad aus einer Angriffsflüsigkeit gefüllt sind, das dazu bestimmt ist, den nuklearen Brennstoff, beispielsweise Uranoxid, aufzulösen, während das Hüllenmaterial aus einer Zirkoniumlegierung oder aus Edelstahl ungelöst zurückbleibt. Die gefüllten Körbe werden in das Auflösungsbad eingeführt und bleiben dort während einer vorbestimmten Behandlungsdauer, die ausreicht, um den nuklearen Brennstoff aufzulösen. Dann werden die

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Körbe aus dem Auflösungsbad herausgehoben und einer ein Waschbad enthaltenden Waschvorrichtung zugeführt. Das Waschbad enthält gewöhnlich frische Angriffsflüssigkeit und dient dazu, den aus dem Hüllenmaterial bestehenden festen Abfall von nuklearen Brennstoffresten sowie von beladener Angriffsflüssigieit zu reinigen. Auch die Körbe s;!bst werden dabei einem entsprechenden Reinigungsvorgang unterworfen. Die Körbe werden dann aus dem Waschbad herausgehoben und in einer Austragsvorrichtung entleert Danach werden die leeren,gereinigten Körbe wieder in den Bereich des Zerhackers bzw. der Zerkleinerungsvorrichtung zurückgeführt, wo sie erneut mit zerkleinerten bestrahlten Kernbrennstoff-Elementen gefüllt werden. Die im Auflösungsbad zurückbleibende beladene Angriffsflussigkeit wird nun aus der Auflösungsvorrichtung abgezogen und dem eigentlichen Aufarbeitungsprozeß unterworfen, der beispielsweise aus einem zweizyklischen Extraktionsverfahren besteht. Bevor der Auflösungsvorrichtung wieder ein frisch gefifflterKorb zugeführt wird, wird das Auflösungsbad mit irischer Angriffsflüssigkeit wieder aufgefü.'JL Auch das Waschbad muß erneuert werden.

Die Unterbrechung im Betrieb der Auflösungs- und der Wasch Vorrichtungen durch Abziehen und Erneuern der Auflösungs- bzw. Waschbäder hat zur Folge, daß das Verfahren langwierig und verhältnismäßig kompliziert ist, wodurch die hierfür benutzte Anlage nur mit niedrigem Wirkungsgrad betrieben werden kann. Darüber hinaus erfordert das ständige Auswechseln der Badflüssigkeit zusätzliche Maßnahmen seitens des Bedienungspersonals. Insbesondere bei Behandlungsverfahren für bestrahlte Kernbrennstoff-Elemente bevorzugt man jedoch weitgehend automatisch ablaufende Verfahren.

Es besteht daher die Aufgabe, das eingangs genannte Verfahren so zu verbessern, daß ein kontinuierlicher Betrieb der Auflösungs- und der Waschvorrichtungen ermöglicht wird.

Als Lösung ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Körbe aufeinanderfolgend jeweils mit einer bestimmten Menge bestrahlter Elemente gefüllt werden, das Füllgut in diesen Körben von Korb zu Korb der Angriffsflüssigkeit ausgesetzt wird und dabei der lösbare Bestandteil gelöst wird, daß das Füllgut des ersten Korbes nach vollständiger Auflösung der löslichen Teile der in ihm enthaltenen Elemente in ein Waschbad aus frischer Angriffsflüssigkeit bestimmten Niveaus überführt wird und dabei eine entsprechende Menge frischer Angriffsflüssigkeit aus dem Waschbad in das Auflösungsbad verdrängt und von dort gleichzeitig eine gleiche Menge an beladener Angriffsflüssigkeit abgezogen wird, und daß das Waschbad nach Jem Abführen des gespülten Füllgutes mit frischer Angriffsfiüssigkeit wieder auf sein Niveau aufgefüllt wird. Dabei ist es möglich, nicht nur das Füllgut selbst in das Waschbad zu überführen, sondern das Verfahren läßt sich auch dadurch ergänzen, daß das Füllgut zusammen mit seinem Korb in das Waschbad überführt wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglieh, die Auflösungs- und Waschvorrichtungen ständig betriebsbereit zu halten, indem die AngriiTsflüssigkeit in den Bädern nach bzw. während der Entnahme der den festen Abfall enthaltenden Körbe sofort und automatisch wieder aufgefüllt wird. Wenn es sich um ein Verfahren handelt, bei dem das Füllgut zusammen mit dem Korb nach vollständiger Auflösung der löslichen Teile der Kernbrennstoff-Elemente aus dem Auflösungsbad herausgehoben wird, strömt sofort frische Angriffsflüs sigkeit in der erforderlichen Menge aus dem Waschba< in das Auflösungsbad, da der mit dem Füllgut in das Auf lösungsbad eingetauchte Korb die zum Auffüllen de! Auflösungsbades erforderliche Menge an frischer An griffsflüssigkeit aus dem Waschbad verdrängt Da: gleiche Ergebnis wird bei dem Verfahren erzielt, bei den lediglich das Füllgut dazu benutzt wird, eine entspre chende Menge an frischer Angriffsflüssigkeit aus den Waschbad in das Auflösungsbad zu fördern. Die Er neuerung der Angriffsflüssigkeit im Auflösungsbac wird dadurch erreicht, daß während des Auffüllens mi frischer AngriiTsflüssigkeit gleichzeitig eine gleich* Menge an beladener Angriffsflüssigkeit abgezoger wird. Das Waschbad selbst wird nach dem Entferner des Füllgutes oder des das Füllgut enthaltenden Korbe« durch Zuführen frischer Angriffsflüssigkeit wieder ergänzt, so daß das Waschbad sein vorbestimmies Niveai wieder erreicht Gewöhnlich umfaßt eine Einrichtuni zur Behandlung bestrahlter Kernbrennstoff-Element« mehrere Auflösungsvorrichtungen, die bei Anwendung des erfindungsgemäßcn Verfahrens takiwcise so benuizi werden können, daß die Pumpwirkung, die ein in da; Waschbad eingeführter Korb bzw. dessen Füllgut verursacht, dazu dient, ein anderes Auflösungsbad wiedei mit frischer Angriffsflüssigkeit aufzufüllen, aus dem gerade ein anderer Korb entnommen bzw. eine andere Füllgutmenge abgeführt wird. Bei entsprechender zeit licher Abstimmung der in den einzelnen Auflösungs vorrichtungen durchgeführten Behandlungen kann so mit ein vollkommen kontinuierlicher Betrieb der Auf lösungs- und Waschvorrichtungen erreicht werden.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver fahrens vorgesehene Vorrichtung ist dadurch gekenn zeichnet, daß ein Auflösungsbad enthaltende Auf lösungsvorrichtungen mit einer ein Waschbad enthaltenden und über eine Zuführleitung mit frischer An griffsflüssigkeit versorgten Waschvorrichtung über eir Rohrleitungssystem in Verbindung stehen, das mit Ni veauregeleinrichtungen für die Konstanthaltung de; Flüssigkeitsspiegels im Auflösungsbad und mit eine: Abführleitung für beiadene Angriffsflüssigkeit versehen ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnunger näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

F i g. 1 in schematischer Darstellung eine Seitenan sieht einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtunj zur Durchführung eines kontinuierlichen Verfahren; zur Behandlung bestrahlter Kern-Elemente, teilweise im Schnitt;

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung von F i g 1, ebenfalls teilweise im Schnitt;

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung einer weite ren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchfüh rung des kontinuierlichen Verfahrens zur Behandlung bestrahlter Kernbrennstoff-Elemente, teilweise in Schnitt;

F i g. 4 einen Vertikalschnitt durch eine Auflösungs vorrichtung der Vorrichtung gemäß Fig. 3;

F i g. 5 eine Seitenansicht einer abgeänderten Aus führungsform des in F i g. 4 strichpunktiert eingefaß ten Bereichs XIV;

F i g. 5a eine Darstellung der in F i g. 5 in dem strichpunktiert eingefaßten Bereich XIVa gelegenen Einzelheit in vergrößertem Maßstab;

Fig. 6 eine Seitenansicht einer abgeänderten Ausführungsform der Auflösungsvorrichtung von Fig. 4.

Bei dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind innerhalb einer strahlungssicheren Kammer 6 mehrere, beispielsweise drei, Auflösungsvorrichtungen 1, la, lft angeordnet, die mittels Stopfen 14,14 a, 14ft verschlossen sind, die ihrerseits mit zum Einhängen der Stopfen 14,14a, 14 ft an Hubvorrichtungen bestimmten Ösen, 70,70a, 70 ft versehen sind. Die Auflösungsvorrichtungen 1, la, lft sind innen mit Anschlägen 71, 71 a, 71 ft ausgestattet, auf denen mit siebartig ausgebildeten Wandungen versehene Körbe 26 aufliegen, an denen oben jeweils ein Bügel 72 angebracht ist Ein Greifer einer Hub; und Überführungs-Vorrichtung 73 läßt sich mit den Ösen 70, 70 a und 70 b sowie mit den Bügeln 72 in Eingriff bringen, so daß die Körbe 26 und die Stopfen 14,14 α, 14 b mittels der Hub- und Überführungsvorrichtung 73 angehoben, transportiert und abgesenkt werden können. Die Hub- und Überführungsvorrichtung 73 besteht aus Einschienen-Laufbahnen 74, IAb, die jeweils senkrecht zu den Auflösungsvorrichtungen 1,1 α und 1 b angeordnet sind, und aus einer Einschienenlaufbahn 74 c, die senkrecht zu einer Abzugsleitung 62 angebracht ist. Die Hub- und Überführungsvorrichtung 73 führt zu einer Waschvorrichtung 3 mit einem mit einer Öse 70 c versehenen Stopfen 14 c. In entsprechender Ausbildung zu den Auflösungsvorrichtungen 1, la, \b weist die Waschvorrichtung 3 ebenfalls einen innen angeordneten Anschlag 71 cauf. Eine von einer Umschaltvorrichtung 74 e, die beispielsweise aus einer Zahnstange 74/und einem Ritzel 74ä bestehen kann, gesteuerte Weiche 74 rf ermöglicht es, die Einschienen-Laufbahn 74 c wahlweise mit der einen oder der anderen der Einschienen-Laufbahnen 74,74 b zu verbinden.

An die Waschvorrichtung 3 ist eine Zuführleitung 60 zur Zuführung von AngrifTsflüssigkeit angeschlossen, in die ein Durchsatzregler 75 zwischengeschaltet ist, der möglichst außerhalb der Kammer 6 angeordnet ist und mit dem sich die mittels der Zuführleitung 60 zugeführte Durchsatzmenge an AngrifTsflüssigkeit auf einem konstanten, vorbestimmten Wert halten läßt. Da die Kammer 6 abgeschirmt ist, kann man für den Durchsatzregler 75 eine handelsübliche Konstruktion verwenden, die pneumatischer, elektrischer, hydraulischer oder anderer Art sein kann.

Die Auflösungsvorrichtungen 1, la, \b stehen mit der Waschvorrichtung 3 über eine Leitung 48 und untereinander über ein Rohrleitungssystem 39 in Verbindung, an das die Leitung 48 und ebenso eine Abführleitung 49 angeschlossen sind, wobei letztere zum Abführen beladener AngrifTsflüssigkeit dient. In der Leitung 48 und in der Abführleitung 49 sind jeweils Niveauregeleinrichtungen 76, 77 zwischengeschaltet, die vorzugsweise aus einem Gehäuse 78 bzw. 54 bestehen. In diesen Gehäusen ist jeweils eine Trennwand 79 bzw. 55 angeordnet, deren unterer Rand 79 a bzw. 55 a fest mit dem betreffenden Gehäuse verbunden ist, während der obere Rand 79 b bzw. 55 b der jeweiligen Trennwand 79 bzw. 55, der in yorbestimmter Höhe angeordnet ist, frei bleibt und als Überlaufkante für die AngrifTsflüssigkeit dient Dabei ist zu beachten, daß der obere Rand 796 der Trennwand 79 um eine Höhe Λ höher angeordnet ist als der obere Rand 55 b der Trennwand 55.

Leitungen 50,80 und 56 verbinden das Rohrleitungssystem 39, das Gehäuse 78 und das Gehäuse 54 mit einem Kondensator 65, dem mittels einer Leitung 66 Kühlmittel zugeführt wird und der mit einer Abzugsleitung 81 für nicht-kondensierbare Gase versehen ist Die im Kondensator 65 verflüssigten Dämpfe werden beispielsweise der Waschvorrichtung 3 über eine Leitung 82 wieder zugeführt, die beispielsweise an die Zuführlei tung 60 für die Angriffsflüssigkeit angeschlossen ist Die Auflösungsvorrichtungeii 1,1 a, 1 b sind mit einei Schneidvorrichtung 83 bekannter Art über eine Leitung 84, die Leitung 42 sowie über Leitungen 42a, Alb verbunden, wobei die Leitungen 42,42 a, 42 b vorzugsweise unterhalb des Niveaus des oberen Randes 55 b dei Trennwand 55 in die Auflösungsvorrichtungen I, la, It münden. Zwischen die Leitung 418 und die Leitungen 42, 42 a 42 b ist eine Verteilungsvonichtung 85 bekanntei Bauart geschaltet, die ein Gehäuse aufweist, an das die Leitung 84 und die vorzugsweise geneigten Leitungen 42,42 α, 42 fr angeschlossen sind

,₅ Bei Inbetriebnahme der vorstehend beschriebenen Vorrichtung bringt man zunächst jeweils einen Korb 26 in jede der Auflösungsvorrichtungen 1, la, 16 (Fig. 1 und 2) ein, wobei diese auf den Anschlägen 71,71 α, 71 b aufsetzen. Anschließend leitet man frische Angriffsflüssigkeit in die Waschvorrichtung 3 über den Durchsatzregler 75 und die Zufuhrleitungen 60. Die AngrifTsflüssigkeit strömt dabei über den oberen Rand 79ft der Niveauregeleinrichtung 76 in die Auflösungsvorrichtungen 1,1 α, 1 ft, so daß sich in diesen jeweils ein Auflösungsbad bildet, das jeweils bis zur Höhe des oberen Randes 55 ft der Trennwand 55 re icht, die in der Niveauregeleinrichtung 77 zur Regelung des Abflusses beladener AngrifTsflüssigkeit angeorcnet ist Die AngrifTsflüssigkeit bildet so in den Auflösungsvorrichtungen 1, 1 α, 1 ft aufgrund des verbindende η Rolirleitungssystems 39 ein zusammenhängendes Auflösungsbad, in das die Körbe 26 eintauchen. Dabei verhindert der Niveauunterschied h zwischen den oberen Flandern 79 A, 55 ft der Trennwände 79 und 55, daß die AngrifTsflüssigkeit aus den Auflösurigsvomchtun;ien 1, la, lft zu der Waschvorrichtung zurückströmen kann.

Dann wird mittels bekannter Vorrichtungen die Schneidvorrichtung 83 mit Kernbrennstoff-Elementen der Art gespeist, bei der ein Teil aus einer Hülle und der andere Teil aus einem nuklear ?n Brennstoff besteht, beispielsweise aus einem Pulver mfder Basis von Uranoxid, das in Hüllen bzw. Kartuschen aus rostfreiem Stahl oder einer Zirkoniumlegierung, sogenanntem „zircaloy" eingeschlossen ist Die Anj;riffsflüssigkeit enthält in diesem Falle Salpetersäure. Wenn die Schneidvorrichtung 83 mit einer konstanten, vorbestimmten Geschwindigkeit arbeitet, nimmt de r in die Auflösungsvorrichtung 1 eingesetzte Korb 26 e Jenfalls eine konstante Menge zerkleinerter Brennstoffelemente 27 (Fig. 1) so lange auf, wie die Schneidvorri chtimg83 über die Verteilungsvonichtung 85 in Verbindung mit der Leitung 42 bleibt Ist dieser Korb 26 gefüllt, vrird statt derLeitung 42 die Leitung 42a an die Verteilungsvorrichtung 85 angeschlossen, um so den in die Auüösungsvorrichtung la eingeführten Korb 26 zu füllen. Danach trennt man die Leitung 42 α ab und schließt die Leitung 42 ft an, so daß nun auch der in die Auflösungsvorrichtung lft eingeführte Korb 26 gefüllt werden kann.

Die. durch Vorversuche bestimmbare Dauer des Auflösungsvorganges des einschließlich der zerkleinerten Hüllen in die Auflösungsvorrichtung 1 eingegebenen Brennstoffpulvers ist kleiner als die Gesamtdauer des Füllvorganges der Körbe 26, die in die Auflösungsvorrichtungen 1 α, 1 fr eingesetzt wurden. Dies fuhrt dazu, daß die in die Auflösungsvorrichtung 1 eingegebenen zerkleinerten Brennstoffelemente 27 von ihrem Brennstoffpulver bereits befreit sind, bevor der Korb 26, der in die Aufiösungsvorrichtung lft eingesetzt worden ist.

vollends gefüllt ist. Hierdurch wird nach dem Herausnehmen des Stopfens 14 mittels der Hub- und Überführungsvorrichtung 73 ermöglicht, den Korb 26 mit Hilfe der Hub- und Überführungsvorrichtung 73 aus der Auflösungsvorrichtung 1 herauszuheben und ihn über die Weiche 74 d in das in der Waschvorrichtung 3 enthaltene Waschbad zu führen. Von der Waschvorrichtung 3 aus wird der Korb 26 nach Vollendung des Wasch- und Reinigungsvorganges für die zurückgebliebenen festen Bestandteile der Brennstoffelemente 27 mittels der Hub- und Überführungsvorrichtung 73 einer Kippvorrichtung 126 zugeführt, mittels derer die von dem Brennstoffpulver befreiten und gewaschenen festen Bestandteile der Brennstoffelemente 27 auf die als Rutsche ausgebildete Abzugsleitung 62 aufgegeben werden. Der Korb 26, der innerhalb des Waschbades der Waschvorrichtung 3 ebenfalls einem Waschvorgang unterworfen worden ist, wird sodann mittels der Hub- und Überführungsvorrichtung 73 wieder zu der Auflösungsvorrichtung 1 zurücktransportiert und in diese wieder eingesetzt. Der Korb 26 kann nun aufs Neue mit zerkleinerten Brennstoffelementen 27 gefüllt werden.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Schneidvorrichtung auch durch eine Zufuhr- und Verteilungsvorrichtung ersetzbar ist, mit der man den Körben ganze Kernbrennstoff-Elemente zuführen kann, wenn es erwünscht ist, die Elemente dem Waschvorgang ohne vorherige Zerkleinerung zu unterwerfen.

Da die aus den Auflösungsvorrichtungen I, la, Ib austretenden Siluredämpfe auch in die Vertei lungs vorrichtung 85 und in die Schneidvorrichtung 83 eindringen können, ist es wesentlich, daß die Leitungen 42,42 a, 42 b unterhalb der Höhe des oberen Randes 55 b der Trennwand 55 in die betreffende Auflösungsvorrichtung 1,1 a, 1 b münden.

Unterhalb der Einschienen-Laufbahn 74, 74 b, 74 c sind vorteühafterweise Tropfpfannen 155 (F i g. 2) angeordnet, die dazu bestimmt sind, aus den Körben 26 bei deren Transport herabtropfende Angriffsflüssigkeit zu sammeln und abzuführen.

Bei einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung (F i g. 3 und 4) sind die Auflösungsvorrichtungen 1,1 α mit der Waschvorrichtung 3 über die vorzugsweise geneigten und als Rutschen ausgebildeten Leitungen 43 verbunden und die Abzugsleitung 62 ist fest an die Waschvorrichtung 3 angeschlossen. Die vorzugsweise durch ein Rohr aus rostfreiem Stahl gebildete Auflösungsvorrichtung 1 ist im unteren Teil mittels eines Bodens 40 geschlossen und weist im oberen Teil einen an die Kammer 6 mit Hilfe von Verbindungsbauteilen 7 (Fig. 4), beispielsweise mit Hilfe einer metallischen Platte Ta und mit Schrauben Ib befestigten Flansch 8 auf.

Zwischen dem Flansch 8 und der Platte 7 α ist eine Dichtung 9 aus Kunststoff oder Metall angeordnet Aus der Zeichnung geht hervor, daß die rohrförmige Auflösungsvorrichtung im Vergleich zu ihren Querschnittsabmessungen verhältnismäßig lang ist, wobei das Rohr beispielsweise eine Länge von etwa 7 m bei einem Durchmesser von 300 mm aufweist.

Im Inneren des Rohres der Auflösungsvorrichtung 1 ist eine Auskleidung 10 vorzugsweise aus dem gleichen Material angeordnet, die im unteren Teil durchbrochen und im oberen Teil mit einem auf dem Rohr aufliegenden Flansch 11 versehen ist Die Auskleidung 10, an der eine Stange 36 befestigt ist, weist zwei Öffnungen 44, 45 auf, die jeweils in einer den Leitungen 42 bzw. 43 zugewandten Stellung stehen, wenn ein Zapfen 12 in eine im Rohr der Auflösungsvorrichtung 1 ausgesparte Vertiefung 13 eingreift.

Das Rohr der Auflösungsvorrichtung 1 ist an seiner oberen Öffnung mittels eines oben geschlossenen Rohres 14' verschlossen, das an seinem unteren Rand einen an der Kammer 6 oder der Platte la mittels Schrauben 16 od. dgl. befestigten Flansch 15 aufweist, wobei eine Dichtung 17 zwischen dem Flansch 15 und der Platte 7 a angeordnet ist. Im Inneren des Rohres 14' ist eine Welle 20 mittels eines beispielsweise in einem Vorsprung 22 ausgebildeten Lagers 21 und durch eine fest mit dem Rohr 14' verbundene Lagerhülse 23 gelagert. Die Abdichtung zwischen der Lagerhülse 23 und der Welle20 wird mittels eines Dichtringes 24 gewährleistet, der beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen besteht. Die Welle 20 kann über ein Ritzel 19 eine Zahnstange antreiben, die an einer Verbindungsstange 18 ausgebildet ist, an die der verschiebbar innerhalb der Auskleidung 10 gelagerte Korb 26 gehängt ist. Dieser mit einer Siebwandung versehene und in seinen oberen und unteren Teilen von Öffnungen 30 und 31 durchsetzte Korb 26 wird mittels eines Bodens 29 verschlossen, der gegenüber der Öffnung 31 stark geneigt ist und an dem mittels einer Achse 33 eine Klappe 32 angelenkt ist, mittels derer die Öffnung 31 verschließbar ist. An dieser mit Flanschen 35 versehenen Klappe 32, die auch einen abgerundeten Teil 38 aufweist, ist eine Nut 34 ausgebildet, deren der Auskleidung 10 benachbarte Wandung 28 gegenüber der Verbindungsstange 18 geneigt ist, während die andere Wandung parallel zu der Verbindungsstange 18 verlaufen kann. Der Korb 26, die Verbindungsstange 18 und die Welle 20 bestehen vorzugsweise aus rostfreiem Stahl wie das Rohr und die Auskleidung 10 der Auflösungsvorrichtung 1.

Wird die Welle 20 in Drehung versetzt.beispielsweise über einen Getriebemotor 25 (vgl. Fig. 3), so wird der Korb aus der mit 26e bezeichneten unteren oder ersten Stellung, in der sich die Öffnung 30 gegenüber der Leitung 42 befindet, in eine obere oder zweite Stellung 26ζ gebracht, in der die Öffnung 31 der Auslaßleitung 43 gegenüberliegt. Befindet sich derKorb in derersten oder unteren Stellung 26 e, so steht der abgerundete Teil 38 in Kontakt mit der Auskleidung 10, und die Öffnung 31 ist durch c*ie Klappe 32 verschlossen. Während des Anhebens des Korbes 26 greift die Stange 36 in die Nut 34 ein und bewirkt zusammen mit einem Gleitfutter innerhalb der Nut 34 eine Schwenkbewegung der Klappe 32 um die Achse 33. Die Klappe 32 dringt in die Auslaßleitung 43 ein, die einen erweiterten Teil 37 aufweist, der dazu dient, freien Raum für die Klappenbewegung zu schaffen. Der aus im Aufiösungsbad behandelten sowie zerkleinerten Kernbrennstoff-Elementen 27 bestehende Inhalt des Korbes 26 wird nach Freigabe der Öffnung 31 in die Auslaßleitung 43 entleert.

Bei dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß F i g. 5 weist der obere Verschluß des Rohres der Auflösungsvorrichtung 1 eine mit einer Hülse 161 versehene Platte 160 auf, durch die die Verbindungsstange 18 hindurchgeführt ist Oberhalb der Platte 160 ist das Rohr 14' angeordnet, das mit einer Abdichtung 162 versehen ist, in der sich bei Betätigung einer Bandspeicherscheibe 163 durch den Getriebemotor 25 ein Band 164 verschiebt, das vorzugsweise aus rostfreiem Stahl besieht und fest mit der Verbindungsstange 18 verbunden ist In das Rohr 14' wird ständig Stickstoff oder ein anderes Gas über eine Leitung 165 aus einer nicht dargestellten Gasquelle eingeblasen, um das Aufsteigen von Dämpfen aus dem Auflösungsbad innerhalb des Rohres 14' zu vermeiden. Aus

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diesem Grunde ist der obere Teil des Rohres der Auflösungsvorrichtung 1, das verbreitert ist, um das Abheben der Auskleidung 10 und des Korbes 26 zu ermöglichen, vorteilhaft von einer Kühlvorrichtung 166, beispielsweise einem Kühlmantel, umgeben, der mit Wasser oder einem anderen Kühlmittet über Leitungen 167 gespeist ist. Die Kühlvorrichtung 166 dient dazu, die unerwünschten Dämpfe zu kondensieren, bevor sie in die Hülse 161 und von dort in das Rohr 14' gelangen können.

Der Korb 26 ist mit \ferschleißstücken 168 (F i g. 5 a) ausgestattet, die dazu dienen, die seitliche Wandung des Korbes 26 im Abstand von der Auskleidung 10 zu halten. Der Füllungszustand des Korbes 26 läßt sich mittels einer Stange 169 feststellen, die verschiebbar im Rohr 14' in ein oder mehreren Lagern 170 und einer Dichtung 171 gelagert ist. Die Stange 169 ruht in der in F i g. 5 mit voll ausgezogenen Linien dargestellten Stellung auf dem Boden 29 des Korbes 26, wenn dieser leer ist

Sie nimmt jedoch eine in Fig. 5 mit strichpunktierten Linien dargestellte und mit 169 b bezeichnete Stellung ein, wenn der Korb 26 gefüllt ist. Schließlich wird die Auskleidung 10 vorzugsweise in ihrem unteren Teil durch einen Boden 10 (Fig. 4) gebildet, der dazu bestimmt ist, die zerkleinerten Brennstoff-Elemente 27 aufzunehmen.

Bei einer abgeänderten Ausführungsform (Fig. 6) des Ausführungsbeispiels gemäß der Fig. S entfällt die Auskleidung 10. Die Stange 36, die wenigstens mit einer Stange 172 fest verbunden ist, die mittels Lagern 173 verschiebbar im Korb 26 gelagert ist, verbleibt daher dauernd im Inneren der Nut 34. Bringt man den Korb 26 aus seiner unteren oder ersten Stellung 26 e, wo sich der abgerundete Teil 38 der Klappe 32 in Kontakt mit dem Rohr der Auflösungsvorrichtung 1 befindet, in seine obere oder zweite Stellung 26 r, so stößt die Stange 172 an der Platte 160 an, wodurch bei diesem Ausführungsbeispiel das Öffnen der Klappe 32 und das Entleeren des Korbinhaltes in die Auslaßleitung 43 erfolgt.

An dem Korb 26 ist ein Hiifsboden 29 g befestigt, der dazu bestimmt ist, die zerkleinerten Kernbrennstoff-Elemente 27 aufzunehmen, falls der Boden 29 bricht

Ein besonders wesentliches gemeinsames Merkmal der in den Fig. 3 bis 6 dargestellten verschiedenen Ausführungsbeispiele besteht darin, daß die zerkleinerten Kernbrennstoff-Elemente 27 aus den rohrförmig ausgebildeten Auflösungsvorrichtungen 1,1 β und aus den ebenfalls rohrförmig ausgebildeten Waschvorrichtungen 3 in die Auslaßleitungen 43 bzw. in die Abzugsleitung 62 ausgetragen werden können, ohne daß die Körbe 26 aus den Auflösungsvorrichtungen 1,1 a und den Waschvorrichtungen 3 herausgenommen werden. Voraussetzung hierfür ist, daß die Rohre der Auflösungsvorrichtungen 1, 1 a und der Waschvorrichtungen 3 Körbe 26 mit Klappen 32 aufweisen, die mit automatisch arbeitenden Offnungsvorrichtungen 33-36 (F i g. 4) oder 33-36-172-160 ( F i g. 6) und mit einer Hubvorrichtung ie-19-20 (F i g. 4) oder 18-163-25 (F i g. 5 und 6) für die Körbe 26 zusammenwirkt Diese Anordnung und Ausbildung der Auflösungsvorrichtungen 1, 1 a sowie der Waschvorrichtungen 3 läßt die Verwendung von Hubvorrichtungen zu, die ähnlich wie die Hub- und Überführungsvorrichtung 73 (F i g. 1 und 2) ausgebildet sein können, jedoch einen erheblich geringeren Platzbedarf erfordern. Hierdurch lassen sich auch die Abmessungen der Kammer6 vermindern, wobei die Rohre der Auflösungsvorrichtungen 1,1 a, wie erwähnt, einen Durchmesser von 300 mm bei einer Höhe von 7 m aufweisen können.

Nach Fig. 3 weisen die Rohre der Auflösungsvorrichtungen 1,1a und der Waschvorrichtung 3, die mil Heizverkleidungen 51 ausgestattet und mit Rohrverzweigungen 52 versehen sind, Thermosiphonumlaufeinrichtungen auf, die für die Rohre der Auflösungs-

Vorrichtungen 1,1a aus einer Rohrleitung 39' und einer mit der Rohrleitung 39 verbundenen Rohrleitung 41 und für das Rohr der Waschvorrichtung 3 aus einer Rohrleitung 58 und aus einer mit dieser Rohrleitung verbundenen Rohrleitung 57 bestehen. Andere Rohr-

,₅ leitungen 46, 50, 63, 64 verbinden das Rohrleitungssystem 39, die Rohre der Auflösungsvorrichtungen 1, 1 α, die Rohrleitung 58 und das Rohr der Waschvorrichtung 3 mit dem Kondensator 65.

Die Niveauregeleinrichtungen 76, 77 sind jeweils

durch zwei Verlängerungen der Abfuhrleitung 49 gebildet, die als Auslaß für die Angriffsflüssigkeit sowie als hochgelegene Stelle der Leitung 48 dienen, die das Rohr 58 der Waschvorrichtung 3 mit dem Rohrleitungssystem 39 verbindet

Die Schneidvorrichtung 83 und die Verteilungsvorrichrung 85 sind bei diesen Ausfuhrungsbeispielen durch zwei Schneidvorrichtungen 83,83 α ersetzt worden, die jeweils die rinnenförmige Leitung 42 bzw. 42a speisen, die ihrerseits jeweils an das entsprechende der

Rohre der Auflösungsvorrichtungen 1,1 α angeschlossen und mit elektrischen Anlaßschützen 138,138 a ausgestattet sind. Jedoch lassen sich auch in diesen Ausführungsbeispielen die Schneid- und Verteilungsvorrichtungen durch Zuführvorrichtungen ersetzen, mit

denen man ganze K ernbrennstoff-Elemente in die K örbe einlullen kann.

Zur Inbetriebnahme der Vorrichtung nach Fig. 3 füllt man, wie in dem vorhergehenden Beispiel, die Rohre der Auflösungsvorrichtungen 1, 1 α sowie der

Waschvorrichtung 3. Hierzu wird im vorliegenden FaISc zunächst eine der Schneidvorrichtungen, beispielsweise 83, mittels des Anlaßschützes 138 eingeschaltet Sobald der im Rohr der Auflösungsvorrichtung 1 enthaltene Korb 26 gefüllt ist. wird die Schneidevorrich-

tung 83 mittels des Anlaßschützes 138 angehalten, und man schaltet nun mitte's des Schützes 138 a die Schneidvorrichtung 83 α ein. Die zerkleinerten Kernbrennstoff-Elemente 27 (Fig. 4) gelangen nun in den im Rohr der Auflösungsvorrichtung la enthaltenen Korb 26 über

die Leitung 42 a. Bevor dieser Korb 26 gefüllt wird, werden die in das Rohr der Auflösungsvorrichtung 1 eingebrachten zerkleinerten KernbrennstofT-Elemente 27 in dem Auflösungsbad von nuklearem Brennstoff befreit, und der im Rohr der Auflösungsvorrichtung 1

enthaltene Korb 26 wird in der Weise wieder angehoben, daß die zerkleinerten Kernbrennstoff-Elemente 27 in das P.ohr der Waschvorrichtung 3 hinein ausgeschüttet werden.

Nach ihrer Behandlung im Waschbad der Waschvorrichtung 3 gelangen die zerkleinerten Kernbrennstoff-Elemente 27 in die Abzugsleitung 62, indem der im Rohr der Waschvorrichtung 3 befindliche Korb 26 angehoben wird, wie es zum Entleeren der Körbe 26 in den Auflösungsvorrichtungen 1,1a der Fall ist
Die in den Fig. 3-6 dargestellten Ausführungsbeispicle weisen außer einer erheblichen Verminderung des Platzbedarfs den weitern Vorteil auf, daß eine erhebliche Verminderung der Freisetzung von Säure-

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ipfen in der Kammer 6 erreicht wird, da die Rohre lie Rohre der Aufiösungsvorrichtungen 1,1a sowie Waschvorrichtung 3 stets verschließen. Auch die neidvorrichtungen 83, 83 α und die Verteilungsichtung 85 (Fig. 1) lassen sich in dieser Weise ier gegen frei werdende Dämpfe schützen.

il

Eine weitere Verbesserung des Schutzes gegen Säur^- dämpfe ist dadurch erreichbar, daß Stickstoff-oder Inertgasspülungen in den Leitungen 42, 42 α über Stutzen 4,5 vorgenommen werden, wobei das Inertgas beispielsweise in den Stutzen 4 ein- und aus dem Stutzen 5 austritt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Kontinuierliches Verfahren zur Behandlung bestrahlter Kernbrennstoff-Elemente, von denen ein Teil aus einer Hülle und der andere Teil aus einem nuklearen Brennstoff besteht, wobei diese Elemente in Körbe eingefüllt werden und diese Körbe in ein eine Angriffsflüssigkeit enthaltendes Auflösungsbad mit bestimmtem Niveau eintauchen, in dem einer der beiden Teile der Elemente aufgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Körbe aufeinanderfolgend jeweils mit einer bestimmten Menge bestrahlter Elemente gefüllt werden, das Füllgut in diesen Körben von Korb zu Korb der Angriffsflüssigkeit ausgesetzt wird und dabei der lösbare Bestandteil gelöst wird, daß das Füllgut des ersten Korbes nach vollständiger Auflösung der löslichen Teile der in ihm enthaltenen Elemente in ein Waschbad aus frischer Angiiffsfiüssigkeit bestimmten Niveaus überführt wird und dabei eine entsprechende Menge frischer Angriffsflüssigkeit aus dem Waschbad in das Auflösungsbad verdrängt und von dort gleichzeitig eine gleiche Menge an beladener Angriffsflüssigkeit abgezogen wird, und daß das Waschbad nach dem Abführen des gespülten Füllgutes mit frischer Angriffoflüssigkeit wieder aufsein Niveau aufgefüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllgut zusammen mit seinem Korb in das Waschbad überführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Niveau des Waschbades über dem Niveau des Auflösungsbades gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasstrahl bei einer Temperatur höher als die gewöhnliche Temperatur auf den Niveaus des Auflösungs- und/oder des Waschbades eingeblasen wird und die Bäder auf einer Temperatur höher als die gewöhnliche Temperatur gehalten werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auflösungsbad enthaltende Auflösungsvorrichtungen (1, la, Ib) mit einer ein Waschbad enthaltenden und über eine Zuführleitung (60) mit frischer Angriffsflüssigkeit versorgten Waschvorrichtung (3) über ein Rohrleitungssystem (39) in Verbindung stehen, das mit Niveauregeleinrichtungen (76,77,48) für die Konstanthaltung des Flüssigkeitsspiegels im Auflösungsbad und mit einer Abführungsleitung (49) für beladene Angriffsflüssigkeit versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit Leitungen (42) zum Zuführen von ganzen oder zerkleinerten Brennstoffelementen (27) versehene Auflösungsvorrichtungen (1, la) vorgesehen sind, innerhalb derer zwischen zwei Stellungen (26 z, 26 e) verschiebbare Körbe (26) angeordnet sind, die jeweils in der ersten Stellung (26e) über eine Öffnung (30) mit der zugeordneten Leitung (42) zum Zuführen von Brennstoffelementen (27) und in der zweiten Stellung (26z in F i g. 4) mit einer zur Waschvorrichtung (3) führenden Auslaßleitung (43) für die unlöslichen Bestandteile verbunden sind (F i g. 3 und 4).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Korb (26) an seinem unteren Ende mittels eines Bodens (29) und einer hieran ge lenkig befestigten Klappe (32) verschlossen ist, di< mittels einer mit ihr längs einer Nut (34) in Ein griff stehenden Stange (36) beim Übergang des Kor bes (26) in seine zweite Stellung (26z) zu der Auslaß leitung (43) hin in sine offene Lage verschwenkbai ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Korb (26) innerhalb einei

ίο rohrförmigen aufrechtstehenden Auflösungsvorrichtung (1,1 a) mittels einer Hubvorrichtung heb- und senkbar ist, die eine am Korb (26) befestigte Verbindungsstange (18) mit einem Zahnstangenabschnitt aufweist, mit dem ein Ritzel (19) auf einei Welle (20) kämmt, die zur Drehbetätigung abdichtend durch ein die Auflösungsvorrichtung (1, la) oben abschließendes Rohr (14) geführt ist

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Niveauregeleinrichtungen (76,77) aus einem Gehäuse (78,54) bestehen, in dem eine Trennwand (79, 55) eingezogen ist, deren unterer Rand (79 α, 55 α) fest mit dem G ehäuse (78,54) verbunden ist und deren oberer Rand (79 b, 55 b) als Überlaufkante dient, und daß die Niveauregelein- * richtungen in verschiedenen Höhen mit einem bestimmten Höhenunterschied (A) zwischen ihren oberen Rändern (790,55 b) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Niveauregeleinrichtung (48) aus einem aufrechtstehenden Rohr von umgekehrter U-Form besteht.