DE1929108U

DE1929108U - Vorrichtung zum transport fuer kernbrennstoffelemente.

Info

Publication number: DE1929108U
Application number: DEE15469U
Authority: DE
Original assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Current assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Priority date: 1960-06-24
Filing date: 1961-06-20
Publication date: 1965-12-16
Also published as: US3200043A; GB932794A; LU40295A1; CH387816A; NL266299A

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. RICHARD MOLLER-BÖRNER PATENTANWALT DIPL.-ING. HANS-HEINRICH WEY BERLIN-DAHLEM · PODBIELSKIALLEE 68 MÜNCHEN 22 · WIDENMAYERSTRASSE 49 TELEFON: 76 29 07 · TELEGRAMME: PROPlNDUS TELEFON : 22 55 85 · TELEGRAMME: PROPINDUS

E 15 469/21g Gbm Berlin_f den 12. Oktober 1965 Suropäische Atomgemeinschaft
(EURATOM),
Brüssel (Belgien)

Neue Beschreibungseinleitung :

Vorrichtung zum Transport für ICernbrennstoffelemente

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum Transport für ICernbrennstoffelemente, die in eine das Reaktorgefäß und die mit Bedienungsöffnungen versehenen Serviceräume der Elemente umschließende strahlendichte Kammer eingebaut ist, wobei der Reaktor eine besondere in sein Gefäß eingebaute Be- und Entlademaschine besitzt und das Gefäß eine verschließbare Zutrittsöffnung aufweist. Bei allen festen Brennstoff verwendenden Kernreaktoren wird von Zeit zu Zeit das Auswechseln der Brennstoffelemente erforderlich^ wobei beachtliche Strahlungsgefahren auftreten.

Ziel der Neuerung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Fernbedienung von Brennstoffelementen, bei der die Strahlungsgefahren wesentlich verringert sind.

Die Neuerung ist gekennzeichnet durch einen Transportkolben zum Heben und Senken der Brennstoffelemente, ein von der Zutrittsöffnung über die Bedienungsöffnungen der Serviceeinbauten

FERNSCHREIBER: 018 4057

geführtes Fahrgleis für den Kolben und entlang des Gleises, außerhalb der Kammer angeordnete, kinematisch mit dem Kolben gekoppelte Antriebswellen für den Kolbenvorschub sowie Antriebsvorrichtungen im Innern des Kolbens zum Heben und Senken der Brennstoffelemente in den Kolben hinein bzw» aus ihm heraus.

Die neuerungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise in einen Reaktor eingebaut sein, der in einem Druckgefäß eingeschlossen ist, in das die Brennstoffelemente eingesetzt werden, indem sie in vertikaler Lage durch eine Gasschleuse in der Behälterwand herabgelassen werden. Der Gasschleuseneingang bildet eine der vorgenannten Stellen, wobei weitere Stellen in geeigneter Weise, z. B„ hintereinander, angeordnet sind, und der Luftschleuseneingang eine Aufnahmestelle, eine Behälterstelle und eine Abgabestelle für bestrahlte Teile sein kann. Der Transportkolben kann also, indem er in der richtigen Reihenfolge an jede dieser Stellen bewegt wird, durch eine Anzahl von Arbeitsgängen, die an den Elementen zwischen ihrer Abgabe aus einer Nachschubstelle für neue Brennstoffelemente und ihrer Rückkehr zu einer Ablage für bestrahlte Brennstoffelemente vorgenommen werden müssen, zum Transport und zur Steuerung von in einem Kanister eingeschlossenen oder nicht eingeschlossenen Brennstoffelementen dienen. Unter ^Mhintereinanderliegenden Stellen" sind im vorliegenden Fall auf einer geraden linearen Bahn oder auf einer gekrümmten Bahn angeordnete Stellen zu verstehen.

(^T;Jeiter siehe Seite 3 der neuen Beschreibung. vom 17.9.65)

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Zum besseren Verständnis der Feuerung wird unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung eine ihrer ausführungsformen besehrieben. Es zeigern

Pig, 1 eine perspektivische Ansicht eines gasgekühlten Kernreaktors, von dem ein Teil zur Veraiasehaulichung der inneren Bestandteile aufgebrochen ist,

Fig. 2 eine schematische Ansicht, die in vereinfachter Porm das Transportsystem für die Brennstoffelemente veranschaulicht,

Mg. 3 eine mehr detaillierte Ansicht eines in den Pig. 1 und 2 dargestellten Teiles,

Pig. 4 einen Teilschnitt nach der Linie IV-IT in Pig. 3, Pig. 5 eine Ansicht von Pig. 3 in- Richtung des Pfeiles V,

Pig. 6 eine Teildraufsicht auf einen Schnitt nach der Linie VI**VI in Pig. 3 und

Pig. 7 eine Teildraufsicht auf einen Schnitt nach der Linie VII-VII in Pig. 3·

In Pig. 1 und 2 sind zur Veranschaulichung der Transportmittel für Brennstoffelemente in den Reaktor hinein und aus ihm heraus die wesentlichen Teile eines mit hocherhitztem Heliumgas gekühlten Reaktors dargestellt.

Der eigentliche Reaktor ist in einem Druckgefäß 1 untergebracht und enthält ein Einlaßventil la, eine den Reaktorkern enthaltende untere Kammer 1b, einen mittels eines nicht dargestellten Schutzstopfens verschließbaren Hals 1c sowie eine obere Kammer 1d

in der die lade~ und Entlademaschine und eine Anzahl Spitzen zur Aufnahme von Brennstoffelementen untergebracht sind. Das Druckgefäß 1 ist zusammen mit seiner Betonabschirmung 2 in einem inneren Stahlbehältergehäuse 3 untergebracht, das eine Stickstoffatmosphäre umschließt. Das Gehäuse 3 ist von einem doppelwandigen äußeren Betonbehältergehäuse 4 umgeben, in dem sich das Schaltpult 5 für die Brennstoffelement-Beschickungsanlage befindet. Im oberen Seil des inneren Behältergehäuses ist eine auf einer drehbaren Kranbahn 7 ruhende Laufkatze 6 angeordnet. Ein Zutrittsdurchgang 8 mit luftdichten !Euren schafft eine Verbindung durch das äußere und innere Behältergehäuse hindurch in eine Beschickungskammer 8a im inneren Behältergehäuse. Im inneren Behältergehäuse befindet sich unterirdisch ein Aufbewahrungsmagazin 9 für Brennstoffelemente mit vielen Stationen, von denen durch Drehen des Magazins zwei beliebige mit je einem der vertikalen Schächte 9a, 9b in Verbindung gebracht werden können, die zu der Beschickungskammer 8a bzw. einer Transportkammer 10 führen. Die Transportkammer erstreckt sich horizontal über fünf hintereinanderliegende Stellen A, B, C, D und E, die im inneren Behältergehäuse wie folgt verteilt liegen?

A am oberen Ende eines sich vertikal zwischen der Besehickungskammer 8a und der Transportkammer 10 erstreckenden Beschikkungsschacht 11_s

B am oberen En.de eines hier als Ersatzschacht bezeichneten Schachtes 12, der sich wie der Schacht 11 erstreckt,

0 am oberen Ende des Schachtes 9b,

D am oberen Ende des Eingangsventils 13a einer Abschirmungs-

zelle 13 und
1 am oberen Ende des Haupteingangsventils 1a des Druckgefäßes

Ein von einem Schlitten getragener Transportkolben 14 für Brennstoffelemente ist so angeordnet, daß er auf entlang der Transportkammer angeordneten Schienen 15 über die fünf Stellen A bis E laufen kann. Der Kolben 14 ist von bekannter Bauart mit einem Yersehließventil 14a an seinem unteren Ende und einem Haken für die Brennstoffelemente, der über ein Kabel mit einer in seinem verschlossenen oberen Ende angeordneten Winde verbunden ist. Das Ventil 14a wird über die Transmission S4j der Haken über die Transmission S5 und die Winde über die Trans*- mission S6 betätigt.

Der Transportkolben 14 wird über die Schienen 15 durch Betätigung der Transmission S7 bewegt, die zusammen mit allen Transmissionsantrieben für den Transportkolben so genutet und über ihre horizontale Länge ausdehnbar ist, daß sie das betätigte Teil an jedem beliebigen Abschnitt der Transportkolbenbewegung mit dem Hauptantrieb verbindet. Wenn sich der Transportkolben 14 vor dem Transport eines Brennstoffelementes zwischen dem Kolben und dem Reaktordruckgefäß oder Abschirmungszelle an einer der Stellen D oder B befindet, muß die Grundfläche des Kolbens vor dem Betätigen des erforderlichen Ventils auf der jeweiligen Einlaßöffnung abgedichtet werden. Zu diesem Zweck sind die Öffnungen des Haupteinlaßventils 1a und des Eingangs 13a der Abschirmungszelle mit einem mittels der

Transmissionen S10 bzw. S1 betätigten Klemmechanismus versehen. Die Transmission S2 betätigt das Ventil 13a auf der Eingangs*- öffnung der Abschirmungszelle, während das Haupteingangsventil 1a durch die Welle 23 und vollständig eingeschlossenen Antrieb 24 betätigt wird. Die Transmission S3 betätigt einen abnehmbaren Ventildeckel 25 für die Haupteingangsöffnung. Der abnehmbare Tentildeekel 25 hat den Zweck, eine Gasaustrittsüberwaehung und das lernhalten von Staub von der Haupteingangsöffnung zu ermöglichen und ist so angeordnet, daß er sich bei Druckanstieg auf der Innenseite der Öffnung automatisch öffnet.

Alle Torgänge in der Abschirmungszelle werden bei Unterdruck (etwa 0,1 at) ausgeführt.

Die Abschirmungszelle 13 ist ein zylindrisches Druckgefäß, das vom Hauptdruckgefäß 1 getrennt, jedoch seitlich von ihm und mit seiner Achse parallel zu ihm angeordnet ist. Der untere Teil der Zelle 13 hat einen Drehtisch 16 mit drei winkelmäßig versetzt angeordneten Stationen. Der Drehtisch wird von unten mit Hilfe einer Welle 16a angetrieben, die durch die Unterseite des Gefäßes hindurchragt, wo sie von einem Motor 17 angetrieben wird. Die Abschirmungszelle hat die Aufgabe, das Einschließen eines Brennstoffelementes in einem Behälter oder Herausnehmen aus einem Behälter bei Unterdruck zu ermöglichen» Der Schließmechanismus für den Behälter wird von einem Antrieb parallel mit dem Motor 17 betätigt. Sowohl der Motor 17 als auch die Welle 16a sind vollkommen eingeschlossen.

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Sowohl die Abschirmungszelle 13 als auch die Luft schleuse für das Eingangsventil 1a des Hauptdruckgefäßes können aus einer Gasleitung 18 mit Stickstoff gereinigt werden.

Die oberen Enden der Schächte 11, 12 und 9b haben Deekel 20, 21 bzw. 22, von denen die Deekel 20, 21 miteinander gekuppelt und so auf Schwenkrahmen angeordnet sind, daß sie durch Drehen der !Transmissionen S 8 abgenommen werden können. Der Deckel 22 kann durch Drehen der Transmissionen S9 in. gleicher Weise abgenommen werden.

Das Haupteingangsventil 1a wird mit Hilfe einer Welle 25 betätigt, die sich durch die Betonschutzwand hindurch zu einem Motor 24 erstreckt, der vollkommen eingeschlossen ist und im Schaltraum ferngesteuert wird, wobei jedoch eine eventuell erforderliche Handbetätigung vorgesehen ist.

Die Anordnung ist aus den Fig. 3 bis 7 ersichtlich, in denen die mit den Jig. 1 und 2 gemeinsamen Seile die gleichen Bezugszeichen haben.

Am Schaltpult 5 ist eine Reihe von Motoren M1 bis M10 angeordnet, die über die Transmissionen S1 bis S10 die folgenden Teile betätigen:

M1 zur Betätigung des Klemmechanismus, der das Anklemmen des Transportkolbens 14 auf dem Eingang der Abschirmungszelle über die Transmission S1 (Hg. 3) bewirkt,

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M2 zur Betätigung des Ventils der Eingangs öffnung der Abschirmungszelle über die Transmission S2 (Mg. 3),

M3 zur Betätigung des Staubdeekels 25 für die Haupteingangsöffnung über die Transmission S3 (Hg. 7),

M4 zur Betätigung des Bodenventils des Transportkolbens über die [Dransmission S4 (Fig. 3),

M5 zur Betätigung des Transportkolbenhakens über die [Transmission S5 (I¹Ig. 3)j

M6 zur Betätigung der Winde in dem Transportkolben 14 über die Transmission S6 (Mg. 3),

M7 für den Antrieb des Transportkolbens 14 über die Transmission S7 (Mg. 6),

M8 Öffnungs- und Schließmechanismus für die Deckel des Srsatzschachtes und des Beschickungsschachtes für die Transmission S8 (lig. 7),

M9 Öffnungs- und Schließmechanismus für den Deckel 21 des Entladeschachtes 9b über die Transmission S9 (I¹Ig. 7),

M10 Klemmechanismus für das festklemmen des Transportkolbens auf dem Haupteingangsventil 1a über die Transmission S10 (Mg. 7).

Bei Betrieb wird ein neues Brennstoffelement in einem abgedichteten Behälter durch die lahrzeugluftschleuse im Zutrittsdurchgang 8 auf dem Transportkarren in die Beschickungskammer 8a im inneren Behältergehäuse und unter den Ladeschacht 11 gebracht. Inz\o.schen steht der Transportkolben am oberen Ende des Entladeschachtes 9b, wobei sein Bodenventil geöffnet und

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sein Haken vollständig hochgeführt und. offen ist. Die evakuierte Abschirmungszelle, deren "Ventil 13a geschlossen ist, hat ihren Behälterverschließmeohanismus geöffnet zur Aufnahme eines Brennstoffelemenfbehälters. Zum Schließen der Behälter in der Zelle 13a wird ein Behälterversohließmechanismus verwendet, wie er in D.3?.P.S. Br. 7 dargestellt ist.

Der Transportkolben 14 wird dann von dem oberen Ende des Schachtes 9"b zum oberen Ende des ladeschachtes 11 bewegt, Der Deckel 20 über dem Ladesehacht 11 wird dann geöffnet und der Haken in den Ladeschacht 11 bis in die Beschickungskammer 8a hinein herabgelassen, wo er sich in den Hebekopf des Brennstoff« elementbehälters setzt und diesen durch den Schacht 11 hinauf in den Transportkolben 14 hinein hochführt. Der Transportkolben wird dann au der Stelle D, d. h. dem oberen Ende der Abschirmungszelle 13 gebracht, worauf der Deckel 20 des Ladeschachtes wieder geschlossen wird. Der Kolben wird dann auf die Öffnung der Absehirmungszelle geklemmt. Mit Hilfe einer Vakuumpumpe wird der Transportkolben evakuiert.

Daran anschließend wird das Einlaßventil 13a der Abschirmungs~ zelle geöffnet. Durch Ingangsetzen der Winde des Transportkolbens wird der Brennstoffelementbehälter mit der Kappe nach unten in die Absehirmungszelle herabgelassen, in der durch Betätigung des vorstehend erwähnten Behälterverschließmechanismus die. Verschlußkappe des Behälters geöffnet, dann der Behälter vom Brennstoffelement abgehoben und durch Hochführen des Iransportkolbenhakens in den Transportkolben hineingeführt wird.

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Der Drehtisch 16 wird, durch den Motor 17 gedreht, bis sieh eine Behälteraufbewahrungsstelle auf dem Drehtisch 16 unmittelbar unterhalb des Transportkolbens 14 befindet, worauf dann der Behälter auf diese Stelle herabgelassen und der Transportkolbenhaken von dem Brennstoffelementbehälter gelöst wird. Der Haken wird dam ein zulässiges Stück hochgeführt. Der Drehtisch 16 der Abschirmungszelle wird dann gedreht, bis sich das von seinem Behälter entledigte Brennstoffelement unter dem Haken befindet, der dann herabgelassen wird, um in das Brennstoffelement einzugreifen, das dann in den Kolben hineingezogen wird. Das Bodenventil 14a des Transportkolbens und das Ventil 13a der Abschirmungszelle \ferden dann beide geschlossen, und der Transportkolben 14 wird von der Öffnung der Abschirmungszelle (Stelle D) gelöst.

Der nächste Arbeitsgang ist das lösen des Ventildeckels des Haupteingangs, der dann geöffnet wird, worauf der Transportkolben 14 zu der Stelle E über der Öffnung des Reaktoreingangs gebracht und. in dieser Stellung festgeklemmt wird. Das Bodenventil 14a des Transportkolbens wird dann geöffnet und vorhandener Stickstoff mittels einer Vakuumpumpe entfernt. Dann wird in den Transportkolben Helium bis zu einem Druck gleich dem im Druckbehälter 1 eingebracht. Dann kann das Ventil la des Haupteingangs geöffnet und das neue Brennstoffelement auf eine Spitze in der Transportkammer 1d herabgelassen werden, worauf der Haken gelöst und zurück in den Kolben hochgezogen wird. Das Ventil 1a des Haupteingangs wird dann geschlossen, worauf die nicht dargestellte Beschickungsmaschine des Reaktors das

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Brennstoffelement zum Reaktorkern transportiert.

Zum Herausnehmen eines verbrauchten Brennstoffelementes aus dem Reaktor wird an den Stellen D und E das umgekehrte Verfahren befolgt mit der Ausnahme, daß das unter Druck stehende Reaktorkühlgas, das in den Transportkolben eingebracht worden war, durch Druckverminderung in dem geschlossenen Kolben ausgestoßen wird, wobei bei geschlossenem Yentil des Haupteingangs evakuiert und mit Stickstoff, d. h. dem im Behältergehäuse 3 eingeschlossenen Gas, gereinigt wird. Das Yentil des Transportkolbens wird dann geschlossen. Ein weiterer Unterschied ist der, daß in der Abschirmungszelle 13 das verbrachte Brennstoffelement statt aus seinem Behälter entfernt zu werden, wie im lalle eines neuen Brennstoffelements, in einen Behälter eingebracht und unter Vakuum verschlossen wird. Sobald das verbrauchte Brennstoffelement in einem abgedichteten Behälter eingeschlossen ist, wird der Transportkolben 14 mit dem Behälter zu der Stelle G gebracht un-d der Deckel 22 für den benachbarten Schacht 9b abgenommen. Der Behälter wird dann in das Magazin 9 herabgelassen vom Haken gelöst, der dann zurück in den Transportkolben hochgeführt wird. Der Deckel 22 des Entladeschachtes wird dann wieder geschlossen. Das Aufbewahrungsmagazin wird so gedreht, daß es eine freie Kammer unterhalb des Intladeschachtes 9b beläßt.

Schutzansprüche gPd/Scho - 12 711

Claims

PATENTANWALT DIPL.-1NG. RICHARD MÜLLER-BÖRNER PATENTANWALT DIPL.-ING. HANS-HEINRICH WEY BERLIN-DAHLEM · PODBtELSKIALLEE 68 MÜNCHEN 22 · WIDENMAYERSTRASSE 49 TELEFON: 76 29 07 - TELEGRAMMEiPROPINDUS TELEFON ; 22 55 85 ■ TELEGRAMME: PROPINDUS S 15 469/21g Gbm Berlin, den 12. Oktober 1965 Europäische Atomgemeinschaft (EURATOM) Neue Schutzansprüche 1 bis 4 :

1. Vorrichtung zum Transport für Kernbrennstoffelemente, die in eine das Realctorgefäß und die mit Bedienungsöffnungen versehenen Serviceräume der Elemente umschließende strahlendichte Kammer eingebaut ist, wobei der Reaktor eine besondere in sein Gefäß eingebaute Be- und Entlademaschine besitzt und das Gefäß eine verschließbare Zutrittsöffnung aufweist, gekennzeichnet durch¹ einen Transportkolben (14) zum Heben und Senken der Brennstoffelemente ρ ein von der Zutrittsöffnung über die Bedienungsöffnungen ,(A ~ B) der Serviceeinbauten (11, 12, 9b, 13a, 1a) geführtes Fahrgleis (15) für den Kolben (14) und entlang des Gleises (15), außerhalb der Kammer (3) angeordnete, kinematisch mit dem Kolben gekoppelte Antriebswellen (S1 - SIO) für den Kolbenvorschub sowie Antriebsvorrichtungen im Innern des Kolbens zum Heben und Senken der Brennstoffelemente in den Kolben hinein bzw. aus ihm heraus.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportflasche (14) mit einem Verschlußventil (14a) an ihrem unteren Ende und einem Haken für die Brennstoffelemente versehen ist, der über ein Kabel mit einer in ihrem verschlossenen oberen Ende angeordneten Winde verbunden ist.

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FERNSCHREIBER: 0134057

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen des Haupteinaßventils (1a) und des Eingangs der Abschirmungszelle (13) mit einem mittels der Transmission (S10 bzw. 1) betätigbaren Klemmechanismus zum Anklemmen der Flasche (14) versehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schächte (11, 12, 9b) mit Deckeln (20, 21 bzw. 22) versehen sind, von denen die Deckel (20, 21) miteinander gekuppelt und so auf Schwenkrahmen angeordnet sind, daß sie durch Umlauf der zugehörigen Transmissionen (S8) abnehmbar ausgebildet sind.

³d/H - 12 711