DE1815867C3 - Kontinuierliches Verfahren zur Behandlung bestrahlter Kernbrennstoff-Elemente und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Ende mittels eines Bodens (29) und einer hieran gelenkig befestigten Klappe (32) verschlossen ist, die mittels einer mit ihr längs einer Nut (34) in Eingriffstehenden Stange (36) beim Übergang des Korbes (26) in seine zweite Stellung (26z) zu der Auslaßlertung (43) hin in eine offene Lage verschwenkbar ist

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Korb (26) innerhalb einer rohrförmigen aufrechtstehenden Auflösungsvorrichtung (1,1 a) mittels einer Hubvorrichtung heb- und senkbar ist, die eine am Korb (26) befestigte Verbindungsstange (18) mit einem Zahnstangenabsthnitt aufweist, mit dem ein Ritzel (19) auf einer 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 Gehäuse (78,54) verbunden ist und deren oberer Rand (79 b, 55 b) als Überlaufkante dient, und daß die Niveauregeleinrichtungen in verschiedenen Höhen mit einem bestimmten Höhenunterschied (A) zwischen ihren oberen Rändern (79 b, 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.

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 1966, 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

jiörbe aus dem Auflösungsbad herausgehoben und siner ein Waschbad enthaltenden Waschvorrichtung zugeführt. Das Waschbad enthält gewöhnlich frische Angriffsflüssigkeit und aient dazu, den aus dem Hüllenmaterial bestehenden festen Abfall von nuklearen Brennstoffresten sowie von beladener Angriffsflüssigkeit zu reinigen. Auch die Körbe selbst 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 Angriffsflüssigkeit wird nun aus der Auflösungsvorrichtung abgezogen und dem eigentlichen Aufarbeitungsprozeß unterworfen, der beispielsweise aus einem zweizyklischen Extraktionsverfahren besteht Bevor der Auflösungsvorrichtung wieder ein frisch gefüllter Korb zugeführt wird, wird das Auflösungsbad mit frischer Angriffsflüssigkeit wieder aufgefüllt Auch das Waschbad muß erneuert werden.

Die Unterbrechung im Betrieb der Auflösungs- und der Waschvorrichtungen durch Abziehen und Erneuern der Auflösungs- bzw. Waschbäder hat zur Folge, daß das Verfahren langwierig und verhältnismäßig kompliziert ist, wodurch die hierfür benutzte Anlage nui 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 dem Abführen des gespülten Füllgutes mit frischer Angriffsflüssigkeit 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 Angriffsflüssigkeit 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 Angriffsflüssigkeit in der erforderlichen Menge aus dem Waschbad in das Auflösungsbad, da der mit dem Füllgut in das Auflösungsbad eingetauchte Korb die zum Auffüllen des Auflösungsbades erforderliche Menge an frischer Angriffsflüssigkeit aus dem Waschbad verdrängt Das gleiche Ergebnis wird bei dem Verfahren erzielt,bei dem lediglich das Füllgut dazu benutzt wird, eine entsprechende Menge an frischer Angriffsflüssigkeit aus dem Waschbad in das Auflösungsbad zu fördern. Die Erneuerung der Angriffsflüssigkeit im Auflösungsbad wird dadurch erreicht, daß während des Auffüllens mit frischer Angriffsflüssigkeit gleichzeitig eine gleiche Menge an beladener Angriffsflüssigkeit abgezogen wird. Das Waschbad selbst wird nach dem Entfernen des Füllgutes oder des das Füllgut enthaltenden Korbes durch Zuführen frischer Angriffsflüssigkeit wieder ergänzt, so daß das Waschbad sein vorbestimmtes Niveau wieder erreicht. Gewöhnlich umfaßt eine Einrichtung zur Behandlung bestrahlter Kernbrennstoff-Elemente mehrere Auflösungsvorrichtungen, die bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens taktweise so benutzt werden können, daß die Pumpwirkung, die ein in das Waschbad eingeführter Korb bzw. dessen Füllgut verursacht, dazu dient, ein anderes Auflösungsbad wieder mit frischer Angriffsflüssigkeit aufzufüllen, aus dem gerade ein anderer Korb entnommen bzw. eine andere Füllgutmenge abgeführt wird. Bei entsprechender zeitlicher Abstimmung der in den einzelnen Auflösungsvorrichtungen durchgeführten Behandlungen kann somit ein vollkommen kontinuierlicher Betrieb der Auflösungs- und Waschvorrichtungen erreicht werden.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehene Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Auflösungsbad enthaltende Auflösungsvorrichtungen mit einer ein Waschbad enthaltenden und über eine Zuführleitung mit frischer Angriffsflüssigkeit versorgten Waschvorrichtung über ein Rohrleitungssystem in Verbindung stehen, das mit Niveauregeleinrichtungen für die Konstanthaltung des Flüssigkeitsspiegels im Auflösungsbad und mit einer Abführleitung für beladene Angriffsflüssigkeit versehen ist.

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

F i g. 1 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung eines kontinuierlichen Verfahrens zur Behandlung bestrahlter Kern-F.lemente, teilweise im Schnitt;

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Verrichtung 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 Behandluni bestrahlter Kernbrennstoff-Elemente, teilweise in Schnitt;

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

Fig. 5 eine Seitenansicht einer abgeänderten Au: führungsform des in F i g. 4 strichpunktiert eingefai ten Bereichs XlV;

F i g. 5a eine Darstellung der in F i g. 5 in dem stricl punktiert eingefaßten Bereich XIVa gelegenen Einze heit in vergrößertem Maßstab;

Fig. 6 eine Seitenansicht einer abgeänderten Au führungsform der Auflösungsvorrithtung von Fig.

Bei dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel sind innerhalb einer strahlungssicheren Kammer 6 mehrere, beispielsweise drei, Auflösungsvorrichtungen 1, la, 16 angeordnet, die mittels Stopfen 14,14a, 146 verschlossen sind, die ihrerseits mit zum Einhängen der Stopfen 14,14 a, 146 an Hubvorrichtungen bestimmten Ösen, 70,70a, 706 versehen sind. Die Auflösungsvorrichtungen 1, la, 16 sind innen mit Anschlägen 71, 71 a, 716 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 Überführungsvorrichtung 73 läßt sich mit den Ösen 70,70 a und 706 sowie mit den Bügeln 72 in Eingriff bringen, so daß die Körbe 26 und die Stopfen 14,14a, 14 6 mittels der Hub- und Überführungsvorrichtung 73 angehoben, transportiert und abgesenkt werden können. Die Hub- und Überführungsvorrichtung 73 besteht aus Einschienen-Laufbahnen 74,74 6, die jeweils senkrecht zu den Auflösungsvorrichtungen 1,1a und 16 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, 16 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 74g bestehen kann, gesteuerte Weiche 74 d ermöglicht es, die Einschienen-Laufbahn 74 c wahlweise mit der einen oder der anderen der Einschienen-Laufbahnen 74,746 zu verbinden.

An die Waschvorrichtung 3 ist eine Zuführleitung 60 zur Zuführung von Angriffsflüssigkeit 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 Angriffsflüssigkeit 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, 16 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 Angriffsflüssigkeit 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 6 bzw. 55 b der jeweiligen Trennwand 79 bzw. 55, der in yorbestimmter Höhe angeordnet ist, frei bleibt und als Überlaufkante für die Angriffsflüssigkeit dient Dabei ist zu beachten, daß der obere Rand 796 der Trennwand 79 um eine Höhe A höher angeordnet ist als der obere Rand 556 der Trennwand 55.

Leitungen 50,80 und 56 verbinden das Rohrleitungssystem 39,dasGehäuse 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 Zuführleitung 60 für die Angriffsflüssigkeit angeschlossen ist. Die Auflösungsvomchtungen 1,1 α, 16 sind mit einer Schneidvorrichtung 83 bekannter Art über eine Leitung 84, die Leitung 42 sowie über Leitungen 42a, 426 verbunden, wobei die Leitungen42,42a, 426 vorzugsweise unterhalb des Niveaus des oberen Randes 556 der Trennwand 55 in die Auflösungsvomchtungen 1,1 α, 16

,ο münden. Zwischen die Leitung48 und die Leitungen 42, 42 a 426 ist eine Verteilungsvorrichtung 85 bekannter Bauart geschaltet, die ein Gehäuse aufweist, an das die Leitung 84 und die vorzugsweise geneigten Leitungen 42,42 α, 42 b angeschlossen sind.

,₅ Bei Inbetriebnahme der vorstehend beschriebenen Vorrichtung bringt man zunächst jeweils einen Korb 26 in jede der Auflösungsvorrichtungen 1,1 a, 16 (F i g. 1 und 2) ein, wobei diese auf den Anschlägen 71,71 α, 716 aufsetzen. Anschließend leitet man frische Angriffsflüssigkeit in die Waschvorrichtung 3 über den Durchsatzregler 75 und die Zufuhrleitungen 60. Die Angriffsflüssigkeit strömt dabei über den oberen Rand 796 der Niveauregeleinrichtung 76 in die Auflösungsvorrichtungen 1, la, 16, so daß sich in diesen jeweils ein Auflösungsbad bildet, das jeweils bis zur Höhe des oberen Randes 55 6 der Trennwand 55 reicht, die in der Ni veauregeleinrichtung 77 zur Regelung des Abflusses beladener Angriffsflüssigkeit angeordnet ist. Die Angriffsflüssigkeit bildet so in den Auflösungsvomchtungen 1, la, 16 aufgrund des verbindenden Rohrleitungssystem;) 39 ein zusammenhängendes Auflösungsbad, in das die Körbe 26 eintauchen. Dabei verhindert der Niveauunterschied h zwischen den oberen Rändern 79 6, 55 6 der Trennwände 79 und 55, daß die Angriffsflüssigkeit aus den Auflösungsvorrichtungen !, la, 16 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 H ülle und der andere Teil aus einem nuklearen Brennstoff besteht, beispielsweise aus einem Pulver auf der Basis von Uranoxid, das in Hüllen bzw. Kartuschen aus rostfreiem Stahl oder einer Zirkoniumlegierung, sogenanntem „zircaloy" eingeschlossen ist Die Angriffsflüssigkeit enthält in diesem Falle Salpetersäure. Wenn die Schneidvorrichtung 83 mit einer konstanten, vorbestimmten Geschwindigkeit arbeitet, nimmt der in die Auflösungsvorrichtung 1 eingesetzte Korb 26 ebenfalls eine konstante Menge zerkleinerter Brennstoffelemente 27 (Fig. 1)

so so lange auf, wie die Schneidvorrichtung 83 über die Verteilungsvorrichtung 85 in Verbindung mit der Leitung 42 bleibt Ist dieser Korb 26 gefüllt, wird statt der Leitung42 die Leitung 42 a an die Verteilungsvorrichtung 85 angeschlossen, um so den in die Auflösungsvorrichtung 1 a eingeführten Korb 26 zu füllen. Danach trennt man die Leitung 42 α ab und schließt die Leitung 42 6 an, so daß nun auch der in die Auflösungsvorrichtung 16 eingeführte Korb 26 gefüllt werden kann.

Die durch Vorversuche bestimmbare Dauer des Auf-

lösungsvorganges des einschließlich der zerkleinerten Hüllen in die Auflösungsvorrichtung 1 eingegebenen Brennstoffpulver ist kleiner als die Gesamtdauer des Füllvorganges der Körbe 26, die in die Auflösungsvorrichtungen 1 α. 16 eingesetzt wurden. Dies führt dazu, daß die in die Auflösungsvorrichtung 1 eingegebenen zerkleinerten Brennstoffelemente 27 von ihrem Brennstoffpulver bereits befreit sind, bevor der Korb 26, der in die Auflösungsvorrichtung 16 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 daraufhingewiesen, 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 \,\a,\b austretenden Säuredämpfe auch in die Verteilungsvorrichtung85 und in die Schneidvorrichtung83 eindringen können, ist es wesentlich,daß die Leitungen 42,42 a, 42 b unterhalb der Höhe des oberen Randes 556 der Trennwand 55 in die betreffende Auflösungsvorrichtung 1,1 a, \b münden.

Unterhalb der Einschienen-Laufbahn 74, 74 ft, 74c sind vorteilhafterweise Tropfpfannen 155 (Fig. 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 la und mit Schrauben 7ft befestigten Flansch 8 auf.

Zwischen dem Flansch 8 und der Platte 7 β ist eine Dichtung9 aus Kunststoff oder Metall angeordnet. Aus der Zeichnung geht hervor, daß die rohrformige Auflösungsvorrichtung im Vergleich zu ihren Querschnittsabmessungen verhältnismäßig lang ist, wobei das Rohr beispielsweise eine Länge von etwa 7 m bei einem Durchmesser von 3(X) mm aufweist.

Im Inneren des Rohres der Auflösungsvorrichtung I 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 7 α 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 geneigi: 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 II.

Wird die Welle 2% in Drehung versetzt,beispielsweise über einen Getriebemotor 25 (vgl. Fig. 3), so wird der Korb aus der mit 2(>e bezeichneten unteren oder ersten Stellung, in der sich die Öffnung 30 gegenüber der Leitung 42 befindet, in eine obere oder zweite Stellung 26; gebracht, in der die Öffnung 31 der Auslaßleitung 43 gegenüberliegt. Befindet sich der Korb in derersten oder unteren Stellung 26 e, so steht der abgerundete Teil 38 in Kontakt mit dci Auskleidung 10, und die Öffnung 31 ist durch die 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 e inen erweiterten Teil 37 aufweist, dei dazu dient, freien Raum für die Klappenbewegung zu schaffen. Der aus im Auflösungsbad behandelten sowie zerkleinerten Kernbrennstoff-Elementen 27 beste hende Inhalt des Korbes 26 wird nach Freigabe der Öff nung 31 in die Auslaßleitung 43 entleert.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 5 weist de: obere Verschluß des Rohres der Auflösungsvorrichtunj 1 eine mit einer Hülse 161 versehene Platte 160 auf, durcl die die Verbindungsstange 18 hindurchgeführt ist. Ober halb der Platte 160 ist das Rohr 14' angeordnet, das mi einer Abdichtung 162 versehen ist, in der sich bei Be tätigung einer Bandspeicherscheibe 163 durch den Ge triebemotor 25 ein Band 164 verschiebt, das Vorzugs weise aus rostfreiem Stahl besteht und fest mit der Vei bindungsstange 18 verbunden ist. In das Rohr 14' wir ständig Stickstoff oder ein anderes Gas über eine Lei tung 165 aus einer nicht dargestellten Gasquelle einge blasen, um das Aufsteigen von Dämpfen aus dem Aul lösungsnad innerhalb des Rohres 14' /u vermeiden. Au

IO

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 Kühlmittel 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 Verschleißstücken 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. 5 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 z, 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 Auslaßleitung43 erfolgt.

An dem Korb 26 ist ein Hilfsboden 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 Kernbiennstoff-Elemente 27 aus den rohrförmig ausgebildeten Auflösungsvorrichtungen 1,1 α und aus den ebenfails rohrförmig ausgebildeten Waschvorrichtungen 3 in die Auslaßleitungen 43 bzw. in die Abzugsleitung 62 lusgetragen werden können, ohne daß die Körbe 26 aus den Auflösungsvorrichtungen 1,1a und den Waschvorrichtungen 3 herausgenommen werden. Voraussetzung hierfür ist, daß die Rohre der Auflösungsvonichtungen 1, 1 α und der Waschvorrichtungen 3 Körbe 26 mit Klappen 32 aufweisen, die mit automatisch arbeitenden Offnungsvorrichtungen 33-36 (F i g. 4) odor33-36-172-160 (F i g. 6) und mit einer Hubvorrichtung 18-19-20 (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 α sowie der Waschvorrichtungen 3 läßt die Verwendung von H ubvoi richtungen zu, die ähnlich wie die Hub-und Überführungsvorrichtung 73 (F ig. 1 und 2) ausgebildet sein können, jedoch einen erheblich geringeren Platzbedarf erfordern. Hierdurch lassen sich auch die Abmessungen derKammer6 vermindern, wobei die Rohre der Auflösungsvorrichtungen 1,1 α, 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 mit Heizverkleidungen 51 ausgestattet und mit Rohrverzweigungen 52 versehen sind, Thermosiphonumlaufeinrichtungen auf. die für die Rohre der Auflösungsvorrichtungen 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 Rohrleitungen 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 Abführleitung 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 Verteilungsvorrichtung 85 sind bei diesen Ausführungsbeispielen 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 1,1a angeschlossen und mit elektrischen Anlaßschützen 138,138 α ausgestattet sind. Jedoch lassen sich auch in diesen Ausführungsbeispielen die Schneid- und Ve rtei lungs vorrichtungen durch Zuführvorrichtungen ersetzen, mit denen man ganze Kernbrennstoff-Elemente in die Körbe einfüilen kann.

Zur In&cLiiebnahme 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 Falle 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 Schneidevorrichtung 83 mittels des Anlaßschützes 138 angehalten, und man «ehaltet nun mittels des Schützes 138 α 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 Auflösungsvorrichlung 1 eingebrachten zerkleinerten Kernbrennstoff-Elemente 27 in dem Auflösungsbad von nuklearem Brennstoff befreit, und der im Rohr der Auflösungsvorrichtung 1 enthaltene K orb 26 wird in der Weise wieder angehoben, daß die zerkleinerten Kernbrennstoff-Elemente 27 in das Rohr der Waschvorrichtung 3 hinein ausgeschüttet werden.

Nach ihrer 3eh?ndluns 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 2i in den Auflösungsvorrichtungen 1,1a der Fall ist. Die in den Fig. 3-6 dargestellten Ausführungs· beispielt- weisen außer einer erheblichen Verminderung des Platzbedarfs den weitern Vorteil auf, daß eine erhebliche Verminderung der Freisetzung von Säure

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dämpfen in der Kammer 6 erreicht wird, da die Rohre 14' die Rohre der Auflösungsvorrichtungen 1,1a sowie der Waschvorrichtung 3 stets verschließen. Auch die Schneidvorrichtungen 83, 83 α und die Verteilungsvorrichtung 85 (Fig. 1) lassen sich in dieser Weise besser gegen frei werdende Dämpfe schützen.

Eine weitere Verbesserung des Schutzes gegen Sä dämpfe ist dadurch erreichbar, daß Stickstoff- oder Ii gasspülungen in den Leitungen 42, 42 α über Stu 4,5 vorgenommen werden, wobei das Inertgas beisp weise in den Stutzen 4 ein- und aus dem Stutzen 5 tritt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche: 1

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 K örbe 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, Jas 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 dem Abführen des gespülten Füllgutes mit frischer Angriffsflüssigkeit 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 Aullösungsbades 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 ->der mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auflösung* bad enthaltende Auflösungsvorrichtungen (1, la, lh) mit einer ein Waschbad enthaltenden und über eine Zuführleitung (60) mit frischer Angriflsflüssigkeit versorgten Waschvorrichtung (3) über ein Rohrleitungssystem (39) in Verbindung stellen, das mit Niveauregeleinrichtungen (76,77,48) für die Konstanthaltung des Flüssigkeitsspiegels im Auflösungsbad und mit einer Abführungsleitung (49) für beladene Angriffsfiiissigkeit 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 (26z, 26f?) verschiebbare Körbe(26) angeordnet sind_? die jeweils in der ersten Stellung (26 e) 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

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