DE19916901C1

DE19916901C1 - Fuel element changing process, for nuclear power reactor core, comprises moving fuel element group including fuel element with control element

Info

Publication number: DE19916901C1
Application number: DE19916901A
Authority: DE
Inventors: Karl Faeser; Erwin Laurer; Juergen Model
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Areva GmbH
Priority date: 1999-04-14
Filing date: 1999-04-14
Publication date: 2000-06-29
Anticipated expiration: 2019-04-15

Abstract

In the fuel element changing process, a fuel element (8a) of a moved group (G1, G2, H1) includes a control element (9, 41). In a nuclear fuel element changing process, in which two or more fuel elements (8a,b; 30a,b; 40a,b) are moved together as a group (G1,G2,H1), at least one fuel element (8a) of a group is a fuel element with a control element (9,41).

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Kerntechnik.The invention is in the field of nuclear technology.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswechseln von Brennelementen im Reaktorkern eines Kernkraftwerks, wobei we nigstens zwei Brennelemente eine Gruppe bildend gemeinsam be wegt werden.The invention relates to a method for replacing Fuel elements in the reactor core of a nuclear power plant, whereby we at least two fuel assemblies forming a group together be moved.

Im Laufe der Betriebszeit eines Kernreaktors wird der in den Brennelementen enthaltene Kernbrennstoff durch Abbrennen ver braucht, mit der Folge, daß die Brennelemente von Zeit zu Zeit ausgewechselt werden müssen. Hierzu müssen abgebrannte Brennelemente aus dem Reaktorkern in das Brennelement-Lager becken und frische, unverbrauchte oder nur zum Teil ver brauchte Brennelemente aus dem Brennelement-Lagerbecken in den Reaktorkern bewegt werden.In the course of the operating time of a nuclear reactor, that in the Fuel contained in nuclear fuel by burning ver needs, with the result that the fuel assemblies from time to time Time to be replaced. To do this, burned down Fuel elements from the reactor core to the fuel element store basin and ver, fresh, unused or only partially needed fuel elements from the fuel pool in the reactor core are moved.

Während des Betriebs weist der Reaktorkern eine Vielzahl von Brennelementen auf, die im wesentlichen langgestreckt-quader förmig geformt sind und dicht nebeneinander benachbart, geo dätisch vertikal orientiert sind. Zur Steuerung der Kernreak tion weist eine Mehrzahl dieser Brennelemente Steuerelemente, sogenannte Steuerstäbe oder Regelstäbe, auf, die durch in den Brennelementen enthaltene Steuerstabführungsrohre in die Brennelemente eingebracht sind. In denjenigen Brennelementen, die keine Steuerstäbe aufweisen, sind die Steuerstabführungs rohre von sogenannten Drosselkörpern verschlossen. Diese wer den benötigt, um den Kühlmitteldurchsatz gleichmäßig über den Reaktorkern zu verteilen.During operation, the reactor core has a variety of Fuel assemblies on the essentially elongated cuboid are shaped and close together, geo are vertically oriented. To control the kernreak tion has a plurality of these fuel elements control elements so-called control rods or control rods, which by in the Fuel rod contained control rod guide tubes in the Fuel elements are introduced. In those fuel elements that have no control rods are the control rod guides pipes closed by so-called throttle bodies. This who which is required to keep the coolant throughput evenly above the Distribute reactor core.

Der Austausch von Brennelementen erfolgt in der Regel nach einem Betriebszyklus des Kernkraftwerks von mehreren, insbe sondere 12 bis 18 Monaten. Hierzu muß das Kernkraftwerk ab geschaltet und der Reaktorkern drucklos gemacht werden. Durch Demontage des Druckbehälterdeckels und Ausbau verschiedener Einbauten wird der Reaktorkern von oben zugänglich. Dies ge schieht bei geflutetem Reaktorbecken, um die Wasserabschir mung für den freiliegenden Reaktorkern zu erhalten. Über dem gefluteten Brennelement-Lagerbecken und dem Reaktorbecken kann dann eine Manipulierbrücke mit einem in einem Führungs mast hängenden Greifer verfahren werden, wobei jede Position im Brennelement-Lagergestell und im Reaktorkern mit Hilfe ei nes nach Koordinaten justierten Positionierungssystems ange fahren werden kann.The exchange of fuel assemblies usually takes place after an operating cycle of the nuclear power plant of several, in particular especially 12 to 18 months. To do this, the nuclear power plant must switched and the reactor core are depressurized. By Disassembly of the pressure vessel lid and removal of various The reactor core is accessible from above. This ge shoots around the water shield when the reactor pool is flooded Obtaining the exposed core. About that flooded fuel pool and the reactor pool can then be a manipulation bridge with one in a guide mast hanging grabs are moved, taking any position in the fuel assembly storage rack and in the reactor core using egg Positioning system adjusted according to coordinates can be driven.

Zum Austausch des Kernbrennstoffs eines Kernkraftwerks ist es beispielsweise aus der DE 26 23 103 A1 bekannt, mehrere Stäbe ein und desselben Brennele ments, insbesondere Brenn-, Brut-, Absorber- oder Giftstäbe, zugleich zu ziehen bzw. einzusetzen.It is for exchanging the nuclear fuel of a nuclear power plant for example from DE 26 23 103 A1 known, several rods of the same Brennele elements, in particular fuel rods, brood rods, absorber rods or poison rods, to pull or use at the same time.

Zum Austausch des Kernbrennstoffs werden jedoch in der Regel die einzelnen Brennelemente jeweils als Ganzes ausgetauscht. Zur Handhabung von Brennelementen und Steuerstäben sowie von Drosselkörpern kann beispielsweise ein sogenannter Doppel greifer eingesetzt werden, wie er in der DE-AS 17 64 176 beschrieben ist. Dieser Doppelgreifer ist ausgestattet mit einem selbständig bedienbaren Steuer stabgreifer und einem selbständig bedienbaren Brennelement greifer, so daß es möglich ist, sowohl einen Steuerstab als auch ein Brennelement für sich allein zu transportieren und umzusetzen als auch das Brennelement mit dem noch darin be findlichen Steuerstab zu verfahren.However, the exchange of nuclear fuel is usually done the individual fuel elements exchanged as a whole. For the handling of fuel assemblies and control rods as well as Throttle bodies can be a so-called double, for example can be used as in the DE-AS 17 64 176 is described. This double gripper is equipped with an independently operable tax rod gripper and an independently operable fuel element gripper so that it is possible to use both a control stick also to transport a fuel element on its own and implement as well as the fuel assembly with the still be in it sensitive control rod to move.

Eine ähnliche Vorrichtung ist als "Handhabemechanismus für Brennelementbündel und Kontrollelementgruppen" in der DE-OS 22 55 852 beschrieben.A similar device is known as a "handling mechanism for Fuel bundles and control element groups "in the DE-OS 22 55 852 described.

Aus der US 5,473,645 ist eine Vorrichtung zum Aufbewahren ei nes Brennstoffsupports und zweier zugehöriger Steuerstäbe be kannt. Damit können in einem Siedewasserreaktor ein Brenn stoffsupport und die zugehörigen Steuerstäbe simultan gezogen werden.From US 5,473,645 a device for storing egg fuel support and two associated control rods knows. This can be used in a boiling water reactor fabric support and the associated control rods pulled simultaneously become.

In der DE 31 10 582 C2 ist ein Verfahren zum Manipulieren und/oder Lagern eines Kernreaktorbrennelements beschrieben, bei dem mittels eines speziellen Kuppelteils gewährleistet ist, daß ausschließlich hin Brennelement mit einem Zusatzkör per aus neutronenabsorbierendem Werkstoff manipulierbar oder lagerbar ist. Der Zusatzkörper wird neben den Brennstäben, insbesondere in für Absorberstäbe eines Steuerelements vorge sehene Zwischenräume zwischen den Brennstäben, lösbar ange bracht.DE 31 10 582 C2 describes a method for manipulation and / or storing a nuclear reactor fuel element, guaranteed by means of a special dome part is that only out fuel with an add-on manipulated by neutron absorbing material or is storable. The additional body is next to the fuel rods, in particular for absorber rods of a control element see spaces between the fuel rods, releasably attached brings.

Die beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen haben den ge meinsamen Nachteil, daß jeweils nur ein einziges Brennele ment, gegebenenfalls mit zugehörigem Steuerstab, handhabbar ist. Da während des Brennelement-Austauschs das Kernkraftwerk abgeschaltet ist, stellt die Dauer des Brennelement-Wechsels einen wesentlichen Kostenfaktor dar. Außerdem ist das Bedien personal während eines Brennelement-Wechsels einer Strahlen belastung ausgesetzt. Es besteht deshalb ein Bedarf, die für weinen Brennelement-Wechsel erforderliche Zeit zu verkürzen.The methods and devices described have the ge common disadvantage that only a single Brennele ment, if necessary with associated control stick, manageable is. Since the nuclear power plant during the fuel element exchange is switched off, represents the duration of the fuel element change is an essential cost factor. In addition, the operation staff during a fuel change of a beam exposed to stress. There is therefore a need for crying to shorten the time required to change the fuel assembly.

Aus der US 5,687,207 ist ein Verfahren zum Brennelement-Wech sel bekannt, bei dem zwei Brennelemente gleichzeitig gehand habt werden. Hierzu wird eine Lademaschine zunächst über ei nem ersten Brennelement positioniert. Nachdem das erste Brennelement gezogen wurde, wird die Lademaschine über einem zweiten Brennelement positioniert und dieses ebenfalls gezo gen. Die beiden Brennelemente werden in ein gemeinsames Füh rungsrohr eingebracht.US Pat. No. 5,687,207 describes a method for changing fuel assemblies sel known, in which two fuel elements handled at the same time will have. For this purpose, a loading machine is initially operated via egg Positioned a first fuel assembly. After the first If the fuel assembly has been pulled, the loading machine is placed over a second fuel element positioned and this also gezo gen. The two fuel assemblies are in one joint pipe introduced.

Bei diesem Verfahren kann nicht sicher ausgeschlossen werden, daß mit den beiden unmittelbar nebeneinander angeordneten Brennelementen eine unzulässige Kritikalität erreicht wird. Kritikalität liegt an einer Stelle dann vor, falls dort die Anzahl der pro Zeiteinheit produzierten Neutronen gleich groß ist wie die Anzahl der pro Zeiteinheit durch Absorption und Leckverluste verlorengegangenen Neutronen. Der sogenannte ef fektive Multiplikationsfaktor, der durch das Verhältnis aus der Produktionsrate einerseits und zu der Summe aus Absorpti ons- und Leckverlustrate andererseits gebildet ist, ist dann eins. Neben einer Reihe von internationalen Vorschriften gibt es auch eine Reihe von nationalen Vorschriften, in denen ge regelt ist, welcher maximale effektive Multiplikationsfaktor bei abgeschaltetem (Druckwasser-)Reaktor, z. B. beim Brennele ment-Wechsel, noch zulässig ist. Beispielsweise ist in der sicherheitstechnischen Regel KTA 3602 des deutschen kerntech nischen Ausschusses (KTA) maximal ein effektiver Multiplika tionsfaktor von 0,95 erlaubt. Dieser Wert darf schon unter der Annahme nicht überschritten werden, daß das Kühlmittel im Reaktorbecken und/oder Brennelement-Lagerbecken reines unbo riertes Wasser ist. Mit anderen Worten: Eine zusätzliche, aus einer Borkonzentration im Kühlmittel folgende Sicherheit darf bei der Handhabung von Brennelementen nicht berücksichtigt werden, und es muß bereits ohne diese zusätzliche Sicherheit gewährleistet sein, daß der effektive Multiplikationsfaktor den Wert 0,95 nicht übersteigt. Dies ist bei dem Verfahren der US 5,687,207 nicht sicher gewährleistet.With this procedure, it cannot be reliably excluded that with the two arranged side by side Fuel elements an inadmissible criticality is achieved. Criticality exists at one point if there is a Number of neutrons produced per unit of time is the same size is like the number of per unit time by absorption and Leakage losses of lost neutrons. The so-called ef fective multiplication factor, which is determined by the ratio the production rate on the one hand and the sum of absorpti Ons and leakage loss rate on the other hand is formed one. In addition to a number of international regulations there there are also a number of national regulations in which ge regulates which maximum effective multiplication factor when the (pressurized water) reactor is switched off, e.g. B. with the Brennele ment change, is still allowed. For example, in the safety-related rule KTA 3602 of the German kerntech African committee (KTA) a maximum of effective multiplication allowed factor of 0.95. This value may be below the assumption that the coolant in the Reactor pool and / or fuel element storage pool pure unbo water. In other words, an additional one a boron concentration in the coolant not taken into account when handling fuel assemblies and it must already be without this additional security be guaranteed that the effective multiplication factor does not exceed 0.95. This is the procedure the US 5,687,207 is not guaranteed.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren zum Auswechseln von Brennelementen im Reaktorkern ei nes Kernkraftwerks anzugeben, mit dem der Brennelement-Wech sel in kurzer Zeit möglich ist, und bei dem eine unzulässige Kritikalität sicher vermieden wird.The invention is therefore based on the object, a Ver drive to replace fuel elements in the reactor core nes nuclear power plant with which the fuel element change sel is possible in a short time, and in which an impermissible Criticality is surely avoided.

Diese Aufgabe wird bezogen auf das eingangs genannte Verfah ren gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß wenigstens ein Brennelement der Gruppe ein Brennelement mit einem Steuerele ment ist.This task is based on the procedure mentioned at the beginning ren solved according to the invention in that at least one Fuel element of the group is a fuel element with a control element ment is.

Dadurch, daß eines der bewegten Brennelemente ein (eingefah renes) Steuerelement enthält, ist es auf einfache Weise mög lich, den effektiven Multiplikationsfaktor auf einen Wert un terhalb von 0,95 zu bringen. Es ist hierzu nicht zwingend er forderlich, einen entsprechend großen Abstand und/oder neu tronenabsorbierende Zwischenwände - vorzugsweise aus Borstahl - zwischen den gemeinsam bewegten Brennelementen vorzusehen, obgleich dies je nach Anforderungsfall zusätzlich möglich ist. Beide Vorkehrungen, sowohl der große Abstand als auch die Zwischenwände, sind in der Regel im Lagergestell des Brennelement-Lagerbeckens verwirklicht. Diese Vorkehrungen können jedoch für einen zeitsparenden Brennelement-Wechsel, bei dem mehrere Brennelemente gleichzeitig aus dem Reaktor kern gezogen und/oder gleichzeitig wieder in diesen einge setzt werden, nicht in einfacher Weise realisiert werden, da die Brennelemente im Reaktorkern ohne nennenswerten Abstand direkt nebeneinander stehend angeordnet sind.The fact that one of the moving fuel assemblies (received renes) control, it is easily possible Lich, the effective multiplication factor to a value un bring below 0.95. It is not mandatory for this required, a correspondingly large distance and / or new Tron-absorbing partitions - preferably made of boron steel - to be provided between the fuel elements moving together, although this is also possible depending on the requirement is. Both precautions, both the large distance as well the partitions are usually in the storage rack of the Fuel element storage pool realized. These precautions However, for a time-saving fuel element change, in which several fuel elements from the reactor at the same time core pulled and / or inserted back into it at the same time can not be realized in a simple way, because the fuel elements in the reactor core with no significant distance are arranged directly next to each other.

Vorzugsweise umfaßt die Gruppe mindestens drei Brennelemente. Beispielsweise werden vier Brennelemente gemeinsam bewegt, wovon wenigstens zwei Brennelemente ein eingefahrenes Steuer element aufweisen.The group preferably comprises at least three fuel assemblies. For example, four fuel assemblies are moved together of which at least two fuel assemblies are a retracted tax have element.

Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung werden die Brennelemente der Gruppe gleichzeitig, insbesondere synchron, angehoben oder abgesenkt. Dies ist insbesondere deshalb mög lich, weil - wie oben bereits dargelegt - ein die Kritikali tät verhindernder großer Abstand zwischen den Brennelementen oder eine neutronenabsorbierende Zwischenwand zwischen den Brennelementen nicht zwingend erforderlich ist, da das Unter schreiten der Kritikalität erfindungsgemäß dadurch erreicht wird, daß wenigstens ein bewegtes Brennelement mit einem Steuerelement ausgestattet ist. Deshalb muß zwischen zwei An hebevorgängen (Ziehen zweier Brennelemente) oder zwischen zwei Absenkungsvorgängen nicht notwendigerweise eine Neuposi tionierung einer entsprechenden Lademaschine erfolgen. Es ist deshalb mit der bevorzugten Ausgestaltung in besonders vor teilhafter Weise möglich, den Brennelement-Wechsel in sehr kurzer Zeit durchzuführen.According to a particularly preferred embodiment, the Fuel elements of the group simultaneously, in particular synchronously, raised or lowered. This is particularly possible Lich, because - as already explained above - a criticism large distance between the fuel assemblies or a neutron absorbing partition between the Fuel elements is not absolutely necessary as the sub criticality achieved according to the invention thereby achieved is that at least one moving fuel assembly with a Control is equipped. Therefore between two An lifting operations (pulling two fuel assemblies) or between two lowering processes are not necessarily a new position a corresponding loading machine. It is therefore with the preferred configuration in particular before partially possible, the fuel element change in very to perform in a short time.

Das genannte Anheben kann beim Ziehen der Brennelemente aus dem Reaktorkern und/oder aus dem Brennelement-Lagergestell stattfinden. Gleiches gilt für das Absenken.Said lifting can take place when the fuel elements are pulled out the reactor core and / or from the fuel assembly storage rack occur. The same applies to lowering.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung werden die Brennelemente der Gruppe gleichzeitig in geodätisch horizontaler Richtung transportiert. Dadurch wird die Zeit für einen Brennelement- Wechsel in vorteilhafter Weise weiter reduziert. According to a preferred development, the fuel assemblies the group simultaneously in a geodetically horizontal direction transported. This saves the time for a Change further reduced in an advantageous manner.

Vorzugsweise sind die Brennelemente einer Gruppe, die gemein sam bewegt werden, solche Brennelemente, die im Reaktorkern benachbart angeordnet waren oder werden.Preferably, the fuel assemblies of a group are common sam are moved, such fuel elements in the reactor core were or will be located adjacent.

Zum Auswechseln zahlreicher oder aller Brennelemente des Re aktorkerns ist es zweckmäßig, nacheinander mehrere Gruppen zu bewegen, wobei den Gruppen unterschiedliche Brennelementpo sitionen im Reaktorkern zugeordnet sind.To replace numerous or all fuel elements of the Re Actuator core, it is advisable to add several groups in succession move, the groups different fuel element po sitions in the reactor core are assigned.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung sind im Reaktorkern die Gruppen mosaikartig, insbesondere lückenlos, aneinandergren zend angeordnet. Dadurch ist es möglich, einen Großteil aller Brennelemente im Reaktorkern gruppenweise auszutauschen, ohne daß eine sehr große Zahl einzelner Brennelemente übrigbliebe, die einzeln bewegt werden müßten. Dadurch wird die notwendige Zeit für einen Brennelement-Wechsel für den gesamten Reaktor kern in vorteilhafter Weise weiter reduziert.According to a preferred embodiment, the are in the reactor core Bring groups together like a mosaic, especially without gaps zend arranged. This makes it possible for most of all Replace fuel assemblies in groups in the core without that a very large number of individual fuel elements remain, that would have to be moved individually. This will make the necessary Time for a fuel element change for the entire reactor core further reduced in an advantageous manner.

Nach einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung wird in einem Brennelement an die Stelle eines Drosselkörpers wenig stens ein Ersatz-Steuerelement eingebaut. Beispielsweise ist das Ersatz-Steuerelement das (eine) Steuerelement, welches in der Gruppe mitbewegt wird. Das Ersatz-Steuerelement kann aber auch in der Gruppe zusätzlich zu einem bereits während des Betriebs in einem Brennelement vorhandenen Steuerelement (sog. Betriebs-Steuerelement) in einem anderen Brennelement an die Stelle des dortigen Drosselkörpers eingebaut sein.According to a very particularly preferred embodiment, in a fuel element in place of a throttle body little at least a replacement control is installed. For example the replacement control the control (s) that are in the group is moved. The replacement control can also in the group in addition to one already during the Control existing in a fuel assembly (so-called operation control element) in another fuel assembly be installed in the place of the throttle body there.

Durch die Verwendung des Ersatz-Steuerelements ist es in vor teilhafter Weise möglich, auch in denjenigen Bereichen im Re aktorkern Brennelemente gruppenweise zu bewegen, in denen nicht zu jedem Brennelement ohne Steuerelement ein benachbar tes Brennelement mit Steuerelement vorhanden ist. Dies ist häufig insbesondere in der Nähe der Kernmitte der Fall, wo eine Mehrzahl von Brennelementen anstelle von Steuerelementen Drosselkörper aufweist. Durch die Verwendung des Ersatz- Steuerelements ist es möglich, auch diese Brennelemente im Bereich der Kernmitte gruppen- oder paarweise zu bewegen, insbesondere gruppen- oder paarweise zu ziehen und gruppen- oder paarweise in Richtung des Brennelement-Lagerbeckens zu transportieren.By using the replacement control it is in front partially possible, even in those areas in the Re to move the fuel core in groups in which not adjacent to each fuel element without a control element Fuel element with control element is present. This is often especially in the vicinity of the core center where a plurality of fuel elements instead of control elements Has throttle body. By using the replacement Control element, it is also possible in the fuel elements To move the core center in groups or pairs, especially to draw in groups or in pairs and to group or in pairs in the direction of the fuel pool transport.

Bevorzugt wird zum Auswechseln aller oder einer Vielzahl der Brennelemente des Reaktorkerns ein einziges Ersatz-Steuerele ment verwendet. Dieses Ersatz-Steuerelement kann nacheinander zum Einbau an verschiedenen Positionen im Reaktorkern an die Stelle des jeweils dort vorhandenen Drosselkörpers verwendet werden.It is preferred to replace all or a large number of Fuel elements of the reactor core are a single replacement control element ment used. This replacement control can be successively for installation at different positions in the reactor core Place of the throttle body used there become.

Insbesondere wird bei einem ersten Brennelement einer ersten Gruppe im Reaktorkern ein erster Drosselkörper entfernt und durch das Ersatz-Steuerelement ersetzt, und es wird dann die erste Gruppe zum Brennelement-Lagerbecken transportiert.In particular, a first fuel element becomes a first one Group removed a first throttle body in the reactor core and replaced with the replacement control, and then it becomes the first group transported to the fuel pool.

Vorzugsweise wird nach dem Absetzen aller Brennelemente der ersten Gruppe im Brennelement-Lagerbecken das Ersatz-Steuer element aus dem ersten Brennelement gezogen und zum Einsetzen in ein zweites Brennelement einer zweiten Gruppe im Reaktor kern verwendet, aus dem ein zweiter Drosselkörper entfernt wurde, und es wird die zweite Gruppe zum Brennelement-Lager becken transportiert.After all fuel elements have been discontinued, the first group in the fuel pool the replacement tax element pulled out of the first fuel assembly and ready for insertion into a second fuel assembly of a second group in the reactor core used, from which a second throttle body is removed and the second group becomes the fuel pool tank transported.

Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung wird das Ersatz- Steuerelement nacheinander derart in Brennelemente an unter schiedlichen Brennelementpositionen im Reaktorkern einge setzt, daß diese Brennelementpositionen zusammen mit den Po sitionen von Brennelementen, die im Reaktorbetrieb ein Steu erelement aufweisen, ein schachbrettartiges Muster aus Posi tionen mit bzw. ohne Steuerelement ergeben. Dadurch ist es auf besonders einfache Weise möglich, Brennelemente z. B. paarweise oder in Vierergruppen zu wechseln, wobei keine oder nur eine sehr geringe Anzahl an einzelnen Brennelementen üb rig bleibt, aus denen keine Gruppe gebildet werden kann und die entsprechend der bislang üblichen Vorgehensweise - ein zeln - gewechselt werden müssen.According to another preferred development, the replacement Control one after the other in fuel assemblies under different fuel element positions in the reactor core sets that these fuel element positions together with the Po sitions of fuel assemblies that a control in reactor operation erelement, a checkerboard pattern from Posi result with or without control. That’s it possible in a particularly simple manner, fuel elements z. B. to change in pairs or in groups of four, none or only a very small number of individual fuel assemblies rig remains from which no group can be formed and according to the usual procedure - a tent - need to be changed.

Die genannte schachbrettmusterartige Verteilung ist insbeson dere bei einem Druckwasserreaktor, z. B. vom Typ KONVOI, von Vorteil. Bei anderen Anlagen kann das Ersatz-Steuerelement nacheinander derart in Brennelemente an unterschiedlichen Brennelementpositionen im Reaktorkern eingesetzt werden, daß je zwei benachbarten Brennelementen ohne Betriebssteuerele ment zeitweise das Ersatz-Steuerelement zugeordnet wird.The checkerboard pattern-like distribution is in particular in a pressurized water reactor, e.g. B. of the type KONVOI from Advantage. In other plants, the replacement control can one after the other in fuel assemblies at different Fuel element positions are used in the reactor core that two adjacent fuel assemblies without operational controls temporarily the replacement control is assigned.

Falls beispielsweise im Reaktorkern während des Reaktorbe triebs die Brennelemente ohne Steuerelement, d. h. diejenigen mit Drosselkörper, eine geradlinige Reihe bilden, wird bei spielsweise jede zweite Position dieser Brennelemente ohne Betriebs-Steuerelement vorübergehend mit dem Ersatz-Steuer element versehen. Das Ersatz-Steuerelement wird vor dem Zie hen einer Brennelementgruppe oder eines Brennelementpaars in die entsprechende Brennelementposition eingesetzt.For example, in the reactor core during the reactor loading drove the fuel assemblies without control, d. H. those with throttle body, forming a straight line, at for example, every second position of these fuel elements without Operation control temporarily with the replacement tax element. The replacement control is before the go hen a fuel assembly or a fuel assembly in the corresponding fuel element position is used.

Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung werden zum Aus wechseln aller oder einer Vielzahl der Brennelemente des Re aktorkerns
According to another preferred development, all or a plurality of the fuel elements of the reactor core are replaced

a) first of all all the throttle bodies to be replaced from the burner elements removed,
b) then fuel elements in several groups, each with replacement Control transported to the fuel pool,
c) then further fuel elements in several groups each with a fuel assembly which is a control element in reactor operation ment has transported to the fuel pool and
d) then any remaining fuel elements individually transported to the fuel pool.

Vorzugsweise wird hierbei nur ein einziges Ersatz-Steuerele ment in der oben angegebenen Weise mehrfach verwendet. Bei einer Vorgehensweise entlang der Schritte a) bis d) läßt sich eine äußerst große zeitliche Einsparung erzielen.Preferably only a single replacement control element is used ment used several times in the manner indicated above. At a procedure along steps a) to d) can be achieve an extremely large time saving.

Das Verfahren mit seinen Ausgestaltungen findet bevorzugt auch beim Transport unverbrauchter und/oder teilweise ver brauchter Brennelemente vom Brennelement-Lagerbecken zum Re aktorkern Verwendung. Insbesondere wird der Transport unver brauchter und/oder teilweise verbrauchter Brennelemente vom Brennelement-Lagerbecken zum Reaktorkern unter Verwendung des Ersatz-Steuerelements in umgekehrter Reihenfolge der be schriebenen Vorgehensweisen analog durchgeführt. Dadurch ist die Zeitersparnis vorteilhaft weiter erhöht.The method and its configurations are preferred even when transporting unused and / or partially ver used fuel elements from the fuel pool to the re actuator core use. In particular, the transport is not used and / or partially used fuel elements from Fuel pool to the core using the Replacement control in reverse order of be The procedures described are carried out analogously. This is the time saving advantageously further increased.

Das Ersatz-Steuerelement, das an die Stelle eines Drosselkör pers eingebaut wird, kann ein noch nicht im Reaktorbetrieb eingesetztes Steuerelement oder ein bereits im Reaktorbetrieb benutztes Steuerelement sein. Im letztgenannten Fall wird vorzugsweise ein Steuerelement verwendet, das noch nicht vollständig verbraucht ist.The replacement control that replaces a throttle body pers installed, can not yet in reactor operation used control element or one already in reactor operation used control. In the latter case preferably uses a control that is not yet is completely used up.

Das Verfahren nach der Erfindung sowie eine zu seiner Durch führung geeignete Lademaschine werden anhand der Fig. 1 bis 6 näher erläutert. Es zeigen:The method according to the invention and a loading machine suitable for its implementation are explained in more detail with reference to FIGS. 1 to 6. Show it:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt (Vertikalschnitt) durch die Lademaschine in einer Gesamtansicht, Fig. 1 is a schematic longitudinal sectional view (vertical cross section) through the loading machine in a general view,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Führungsmast der Ladema schine und zwei Brennelemente in (Horizontal-) Schnittdarstellung, Fig. 2 is a plan view of a machine guide mast of Ladema and two fuel assemblies in (horizontal) cross-sectional view

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Doppelgreifers der Lademaschine, Fig. 3 is a schematic representation of a double gripper of the handling machine,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Umsetzens von zwei Brennelementen zwischen dem Reaktorkern und dem Brennelement-Lagergestell, Fig. 4 is a schematic representation of reacting two fuel assemblies between the reactor core and the fuel element storage rack,

Fig. 5 eine Vorgehensweise zum Austausch aller Brennele mente eines Reaktorkerns gemäß einem ersten Ausfüh rungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung, bei dem Brennelemente paarweise bewegt werden, und Fig. 5 shows a procedure for the replacement of all fuel elements of a reactor core according to a first embodiment of the method according to the invention, in which fuel elements are moved in pairs, and

Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verfahrens nach der Erfindung, bei dem Brennelemente in Vierergruppen bewegt werden. Fig. 6 shows a second embodiment of a method according to the invention, in which fuel elements are moved in groups of four.

Fig. 1 gibt schematisch die Darstellung einer Lademaschine für die Handhabung von Brennelementen wieder. Die Ladema schine weist eine verfahrbare Brücke 1 auf, wie sie in Reak torgebäuden installiert ist. Die Brücke 1 ist senkrecht zur Blattebene bewegbar. Auf der Brücke 1 befindet sich eine Laufkatze 2, die geodätisch horizontal im rechten Winkel zur Brücke 1 verfahrbar ist. Auf der Laufkatze 2 ist ein Füh rungsmast 3 um seine Mittelachse drehbar gelagert. Im Füh rungsmast 3 befindet sich eine Zentrierglocke 4. Innerhalb dieser Zentrierglocke 4 sind zwei Doppelgreifer vorhanden, von denen in Fig. 1 nur einer ersichtlich ist. Jeder der Doppelgreifer weist einen äußeren Brennelementgreifer 5 und einen inneren Steuerstabgreifer 6 auf. Oberhalb eines Rah mens 2.1 der Laufkatze 2 befinden sich Hubwerke 7, die auf einem mit dem Führungsmast 3 verbundenen Hubwerksgestänge 7.1 angeordnet sind. Fig. 1 shows schematically the representation of a loading machine for the handling of fuel assemblies. The loading machine has a movable bridge 1 as installed in reactor buildings. The bridge 1 is movable perpendicular to the sheet plane. On the bridge 1 there is a trolley 2 which can be moved geodetically horizontally at right angles to the bridge 1 . On the trolley 2 , a Füh mast 3 is rotatably mounted about its central axis. In Füh approximately mast 3 there is a centering 4th Within this centering bell 4 there are two double grippers, only one of which can be seen in FIG. 1. Each of the double grippers has an outer fuel assembly gripper 5 and an inner control rod gripper 6 . Above a frame 2.1 of the trolley 2 there are hoists 7 which are arranged on a hoist linkage 7.1 connected to the guide mast 3 .

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Führungsmast 3 mit sich im Führungsmast 3 befindlicher Zentrierglocke 4 und zwei Brennelementen 8a, 8b. Der Führungsmast 3 ist an den Stel len 3.1 in vertikaler Richtung geteilt. Mit anderen Worten: Er setzt sich aus zwei Hälften 3a, 3b eines in axialer Rich tung geteilten Rohrs zusammen. Die Zentrierglocke 4 weist ei nen rechteckigen Querschnitt auf und ist entsprechend der Teilung des Führungsmasts 3 an den Stellen 4.1 vertikal ge teilt. Jede der Hälften oder jedes der Teilstücke 4a, 4b der Zentrierglocke 4 ist so bemessen, daß darin ein Brennele ment 8a bzw. 8b aufgenommen werden kann. Zur stabilen Führung der Zentrierglocke 4 im Führungsmast 3 weist der Letztgenann te entlang seiner Längsrichtung Winkeleisen 3.2 auf. An dia gonal gegenüberliegenden Winkeleisen 3.2 tragen diese eine Rollenführung 3.3. In die Rollenführungen 3.3 greifen mit hinreichendem Schlupf als Rollen ausgebildete Führungsrä der 4.3 ein, deren Drehachsen senkrecht auf der die Rollen führung 3.3 tragenden Fläche der Winkeleisen 3.2 stehen. Die Führungsrollen 4.3 sind an einem nahezu trapezför migen Anbau 4.2 der Zentrierglocke 4 angebracht, der die räumliche Ent fernung zwischen der Zentrierglockenwand und dem Winkelei sen 3.2 weitgehend überwindet. Fig. 2 shows a cross section through the guide mast 3 in the guide mast 3 befindlicher centering bell 4 and two fuel assemblies 8 a, 8 b. The guide mast 3 is at the Stel len 3.1 divided in the vertical direction. In other words, it is composed of two halves 3 a, 3 b of a tube divided in the axial direction. The centering bell 4 has a rectangular cross-section and is vertically divided according to the division of the guide mast 3 at points 4.1 . Each of the halves or each of the sections 4 a, 4 b of the centering bell 4 is dimensioned so that a Brennele element 8 a and 8 b can be added. For stable guidance of the centering bell 4 in the guide mast 3 , the last te has angle iron 3.2 along its longitudinal direction. On diagonally opposite angle iron 3.2 , these carry a roller guide 3.3 . In the roller guides 3.3 , with sufficient slip, guideways designed as rollers engage the 4.3 , the axes of rotation of which are perpendicular to the surface of the angle iron 3.2 carrying the roller guide 3.3 . The guide rollers 4.3 are attached to an almost trapezoidal attachment 4.2 of the centering bell 4 , which largely overcomes the spatial distance between the centering bell wall and the angular ring 3.2 .

Diesen nahezu trapezförmigen Anbauten 4.2 gegenüber liegen weitere trapezförmige Anbauten 4.4 der Zentrierglocke 4. An ihrer dem Winkeleisen 3.2 benachbarten Seite weisen diese An bauten 4.4 Laufrollen 4.5 auf, deren Drehachse parallel zu der benachbarten Fläche des Winkeleisens 3.2 orientiert ist. An den beiden verbleibenden freien Außenseiten der Zentrier glocke 4 ist an die Außenwand der Zentrierglocke 4 jeweils eine Laufrolle 4.6 angebracht, die direkt an der Innenwand des Führungsmasts 3 abrollt.Opposite these almost trapezoidal attachments 4.2 are further trapezoidal attachments 4.4 of the centering bell 4 . On their side adjacent to the angle iron 3.2 , these have built on 4.4 castors 4.5 , the axis of rotation of which is oriented parallel to the adjacent surface of the angle iron 3.2 . Bell at the two remaining free outer sides of the centering 4 a pulley 4.6 is connected to the outer wall of the centering bell 4 are each attached, which rolls directly on the inner wall of the guide mast. 3

Die Aufnahme der Brennelemente 8a, 8b in die Teile 4a bzw. 4b der Zentrierglocke 4 erfolgt durch die in Fig. 2 nicht näher dargestellten Brennelementgreifer 5.The fuel elements 8 a, 8 b are accommodated in the parts 4 a and 4 b of the centering bell 4 by the fuel element grippers 5, which are not shown in FIG. 2.

Dabei ist jede der beiden Zentrierglockenhälften mit einem Brennelementgreifer 5 versehen, wie er in Fig. 3 gezeigt ist. Jeder dieser Brennelementgreifer 5 ist um einen im Inne ren des Brennelementgreifers 5 angeordneten Steuerstabgrei fer 6 ergänzt zu einem sogenannten Doppelgreifer, insbeson dere nach DE-AS 17 64 176, insbesondere darin Spalte 3, Zeile 42, bis Spalte 7, Zeile 5. Bezüglich Einzelheiten des Doppel greifers wird auf DE-AS 17 64 176 verwiesen. Each of the two centering bell halves is provided with a fuel assembly gripper 5 , as shown in FIG. 3. Each of these fuel assembly grippers 5 is supplemented by a control rod gripper 6 arranged in the interior of the fuel assembly gripper 5 to form a so-called double gripper, in particular according to DE-AS 17 64 176, in particular column 3, line 42, to column 7, line 5. With regard to details the double gripper is referred to DE-AS 17 64 176.

Gemäß Fig. 3 weist jeder der beiden Doppelgreifer im wesent lichen zwei funktionelle Elemente auf, nämlich den Brennele mentgreifer 5 und den in diesem konzentrisch angeordneten Steuerelementgreifer 6. Um ein erstes Brennelement 8a und ein weiteres Brennelement 8b aus dem Reaktorkern oder einem Brennelement-Lagergestell zu entnehmen, oder auch um Drossel körper aus Brennelementen zu entfernen, wird zunächst die ge samte Greifanordnung mit Hilfe der Brücke 1 und der Lauf katze 2 in eine Position oberhalb der zu wechselnden Brenn elemente 8a, 8b gebracht. Daraufhin wird die Zentrierglocke 4 soweit abgesenkt, daß sie mit ihrer Unterkante eine Position knapp oberhalb des ersten Brennelements 8a einnimmt. Wird das Brennelement 8a dem Reaktorkern entnommen, so greifen die Zentrierbolzen 4.7 der Zentrierglocke 4 in korrespondierende Bohrungen in den Brennelement-Köpfen der den betreffenden Brennelementen 8a, 8b benachbarten Brennelemente ein. Auf diese Weise wird eine exakte Positionierung der Brennelement greifer 5 und der Steuerstabgreifer 6 bewirkt. Dabei ist die Zentrierglocke 4 in ihrer Position so im Führungsmast 3 ge halten, daß sie nicht mit ihrer Gewichtskraft auf die Brenn elemente 8a, 8b einwirkt, die sich unter ihr befinden. An schließend werden die Brennelementgreifer 5 soweit abgesenkt, bis sie sich mit ihren Greifklinken 5.1 in die Brennelement- Köpfe der Brennelemente 8a, 8b einklinken können. Mit Hilfe eines Hubwerks 7 und eines Doppelseils 7.2 werden die von den Brennelementgreifern 5 gehaltenen Brennelemente 8a, 8b simul tan nach oben gehoben und in die Zentrierglocke 4 eingefah ren. Anschließend wird die Zentrierglocke 4 selbst nach oben gezogen und in den Führungsmast 3 eingefahren. In dieser Transportstellung sind die Brennelemente 8a, 8b dann im Reak torraum horizontal verfahrbar, d. h. insbesondere werden die Brennelemente 8a, 8b in Richtung zum Brennelement-Lagerbecken transportiert.Referring to FIG. 3, each of the two double grippers on functional in Wesent union of two elements, namely the Brennele ment claw 5 and the concentrically arranged in this control element gripper 6. In order to remove a first fuel assembly 8 a and another fuel assembly 8 b from the reactor core or a fuel assembly storage rack, or also to remove throttle bodies from fuel assemblies, the entire gripping arrangement is first used with the aid of the bridge 1 and the trolley 2 in brought a position above the focal elements to be changed 8 a, 8 b. Then the centering bell 4 is lowered so far that it occupies a position just above the first fuel assembly 8 a with its lower edge. If the fuel assembly 8 a is removed from the reactor core, the centering pins 4.7 of the centering bell 4 engage in corresponding bores in the fuel assembly heads of the fuel assemblies 8 a, 8 b adjacent to the fuel assemblies concerned. In this way, an exact positioning of the fuel gripper 5 and the control rod gripper 6 is effected. The centering bell 4 is held in position in the guide mast 3 ge that it does not act with its weight on the focal elements 8 a, 8 b, which are below it. At closing, the fuel assembly gripper 5 is lowered until it can engage with its gripping pawls 5.1 in the fuel assembly heads of the fuel assemblies 8 a, 8 b. By means of a lifting mechanism 7 and a double rope 7.2, the fuel held by the fuel assembly grippers 5 8 a, 8 b simul tan lifted upwards and in the centering bell 4 eingefah ren. Subsequently, the centering bell 4 itself is pulled up and retracted into the guide mast 3 . In this transport position, the fuel elements 8 a, 8 b can then be moved horizontally in the reactor space, ie in particular the fuel elements 8 a, 8 b are transported in the direction of the fuel element storage pool.

Mit der beschriebenen Lademaschine ist es auch möglich, ein Steuerelement, insbesondere ein Ersatz-Steuerelement 9 (Fig. 3), in ein Brennelement 8a einzubauen oder aus diesem zu ent nehmen. Zum Entnehmen des Ersatz-Steuerelements 9 aus dem Brennelement 8a wird nach Herabfahren der Zentrierglocke 4 der Brennelementgreifer 5 mit gegriffenem Brennelement 8a ebenfalls abgesenkt, bis dieses seine Endposition im Brenn element-Lagergestell erreicht hat. Dann wird der Brennele mentgreifer 5 geöffnet. Mittig durch den Körper des Brennele mentgreifers 5 wird der Steuerelementgreifer 6 abgesenkt, bis er seine Greifposition erreicht hat. Er wird geschlossen und hat hierbei das Ersatz-Steuerelement 9 gegriffen. Durch die anschließende Aufwärtshubbewegung des Einzelhubwerks 7a des Hubwerks 7 wird zunächst das Ersatz-Steuerelement 9 vollstän dig in den Körper des Brennelementgreifers 5 gezogen. An schließend wird durch die weitere Bewegung des Hubwerks 7 auch der Brennelementgreifer 5 - ohne Brennelement 8a - in die Zentrierglocke 4 bewegt.With the loading machine described, it is also possible to install a control element, in particular a replacement control element 9 ( FIG. 3), in a fuel assembly 8 a or to remove it from it. To remove the replacement control element 9 from the fuel element 8 a, after lowering the centering bell 4, the fuel element gripper 5 with gripped fuel element 8 a is also lowered until it reaches its end position in the fuel element storage rack. Then the Brennele mentgreifer 5 is opened. Centered by the body of the fuel gripper 5 , the control gripper 6 is lowered until it has reached its gripping position. It is closed and has gripped the replacement control element 9 . Due to the subsequent upward stroke movement of the single hoist 7 a of the hoist 7 , the replacement control element 9 is first completely pulled into the body of the fuel element gripper 5 . At closing, the fuel gripper 5 - without fuel 8 a - is moved into the centering bell 4 by the further movement of the lifting mechanism 7 .

Das Hubwerk 7 arbeitet kontinuierlich weiter, so daß als nächstes auch die Zentrierglocke 4 in den Führungsmast 3 ein gefahren wird, womit letztlich eine Verfahrstellung für die Lademaschine erreicht ist. Das Verfahren der Lademaschine be ginnt, nachdem die beiden Hälften 3a, 3b, des Führungsmastes 3 geschlossen wurden.The hoist 7 continues to work, so that next the centering bell 4 is moved into the guide mast 3 , which ultimately reaches a travel position for the loading machine. The method of loading machine begins after the two halves 3 a, 3 b, the guide mast 3 have been closed.

Der Einbau des Ersatz-Steuerelements 9 in ein Brennele ment 8a, aus dem der Drosselkörper entfernt wurde, geschieht in umgekehrter Reihenfolge.The installation of the replacement control element 9 in a Brennele element 8 a, from which the throttle body has been removed, is done in reverse order.

Mit der beschriebenen Lademaschine ist es auch in einfacher Weise möglich, mindestens zwei Drosselkörper aus unterschied lichen Brennelementen, nämlich z. B. aus dem ersten Brennele ment 8a und einem zweiten Brennelement 30a, gleichzeitig zu ziehen, auch dann, falls zwischen diesen beiden Brennelemen ten 8a, 30a ein weiteres Brennelement 8b angeordnet ist, aus dem der Drosselkörper nicht entfernt werden soll (siehe Fig. 5). Die beiden Greifereinheiten der Lademaschine mit je einem Brennelementgreifer 5 und einem Steuerstabgreifer 6 sind näm lich parallel zur Brücke 1 voneinander entfernbar. Auch um eine relative Positionsänderung entnommener Brennelemente 8a, 8b zum Einbau in das Brennelement-Lagergestell zu ermögli chen, ist der Führungsmast 3 an den Stellen 3.1 und ebenso die Zentrierglocke 4 an den Stellen 4.1 vertikal geteilt (siehe Fig. 2). Je der Masthälfte 3a, 3b und jedem entsprechenden Teilstück 4a, 4b der Zentrierglocke 4 ist ein gesondertes Einzelhubwerk 7a des Hubwerks 7 zugeordnet. Die Führungsmasthälften 3a, 3b sind mitsamt ihren Einbauten, wie Zentrierglocken-Teil stücken 4a, 4b, Greifern und ihren zugehörigen Einzelhubwer ken 7a, auf der Laufkatze 2 horizontal verfahrbar.With the loading machine described, it is also possible in a simple manner, at least two throttle bodies from different fuel elements, namely z. B. from the first fuel element 8 a and a second fuel element 30 a to pull simultaneously, even if between these two fuel elements 8 a, 30 a a further fuel element 8 b is arranged, from which the throttle body should not be removed (see Fig. 5). The two gripper units of the loading machine, each with a fuel assembly gripper 5 and a control rod gripper 6, can be removed from one another in parallel to the bridge 1 . Also in order to enable a relative change in position of removed fuel assemblies 8 a, 8 b for installation in the fuel assembly storage rack, the guide mast 3 is vertically divided at points 3.1 and likewise the centering bell 4 at points 4.1 (see FIG. 2). Depending on the mast half 3 a, 3 b and each corresponding portion 4 a, 4 b of the centering bell 4 is a lifting mechanism 7 of the allocated a separate Einzelhubwerk. 7 The guide mast halves 3 a, 3 b are together with their internals, such as centering bell pieces 4 a, 4 b, grippers and their associated individual hoist ken 7 a, horizontally movable on the trolley 2 .

In Fig. 4 ist der Brennelement-Wechsel gemäß dem Verfahren nach der Erfindung schematisch dargestellt. Ein Reaktorbec ken 10 ist über einen Kanal 11 mit einem Brennelement-Lager becken 12 verbunden. Das Reaktorbecken 10, der Kanal 11 und das Brennelement-Lagerbecken 12 sind bis zu einem gemeinsamen Wasserspiegel 13 mit - vorzugsweise boriertem - Wasser ge füllt. Im Reaktorbecken 10 ist der Reaktordruckbehälter 14 angeordnet, in dem sich der Reaktorkern 20 befindet. Im Brennelement-Lagerbecken 12 befindet sich ein Brennelement- Lagergestell 16 zur Aufnahme abgebrannter und zur Bevorratung frischer Brennelemente. Über dem Reaktorkern 20 ist die Lade maschine 19 mit je einem Doppelgreifer 17a, 17b für die Brennelemente 8a, 8b schematisch angedeutet. Die Ladema schine 19 bewegt sich auf einem Traggestell 18, das sich vom Reaktorbecken 10 zum Brennelement-Lagerbecken 12 erstreckt.In FIG. 4, the refueling is shown schematically according to the method of the invention. A Reaktorbec ken 10 is connected via a channel 11 to a fuel pool 12 . The reactor pool 10 , the channel 11 and the fuel pool 12 are filled up to a common water level 13 with - preferably borated - water. The reactor pressure vessel 14 , in which the reactor core 20 is located, is arranged in the reactor basin 10 . In the fuel element storage pool 12 there is a fuel element storage rack 16 for receiving spent and for storing fresh fuel elements. Above the reactor core 20 , the loading machine 19 with a double gripper 17 a, 17 b for the fuel elements 8 a, 8 b is indicated schematically. The Ladema machine 19 moves on a support frame 18 which extends from the reactor pool 10 to the fuel pool 12 .

Abgebrannte Brennelemente 8a, 8b werden mit Hilfe der Ladema schine 19 zunächst im Reaktorbecken 10 angehoben (Pfeil 21), dann in horizontaler Richtung 22 durch den Kanal 11 zum Brennelement-Lagerbecken 12 transportiert und dort entlang der Pfeilrichtung 23 in das Brennelement-Lagergestell 16 ab gesenkt. In umgekehrter Reihenfolge findet der Transport fri scher oder nur zum Teil abgebrannter Brennelemente in den Re aktorkern 20 statt. Spent fuel assemblies 8 a, 8 b are first raised in the reactor pool 10 with the aid of the loading machine 19 (arrow 21 ), then transported in a horizontal direction 22 through the channel 11 to the fuel pool 12 and there along the arrow direction 23 into the fuel assembly rack 16 lowered. In the reverse order, the transport of fresh or only partially spent fuel elements takes place in the reactor core 20 .

Fig. 5 zeigt in schematischer Weise ein erstes Ausführungs beispiel des Verfahrens nach der Erfindung. Dargestellt ist die Anordnung der insgesamt 193 Brennelemente 8 im Reaktor kern 20 einer KONVOI-Anlage in einer horizontalen Quer schnittsdarstellung. Die Brennelemente 8 sind in Zeilen und Spalten schachbrettmusterartig angeordnet, wobei die Spalten mit den Buchstaben A bis P und die Zeilen mit den Zahlen 1 bis 15 benannt sind. Jedes der insgesamt 193 Quadrate stellt ein Brennelement dar. Die sieben Brennelemente der ersten Zeile beispielsweise werden in der beschriebenen Zeilen-Spal ten Notation mit E1 bis L1 bezeichnet. Fig. 5 shows schematically a first embodiment of the method according to the invention. The arrangement of a total of 193 fuel elements 8 in the reactor core 20 of a KONVOI system is shown in a horizontal cross-sectional view. The fuel assemblies 8 are arranged in rows and columns in a checkerboard pattern, the columns being named with the letters A to P and the rows being numbered 1 to 15 . Each of the total of 193 squares represents a fuel assembly. The seven fuel assemblies in the first row, for example, are designated E1 to L1 in the row-column notation described.

In der Querschnittsdarstellung der Fig. 5 sind vier orthogo nale Raumrichtungen mit 0°/360°, 90°, 180° sowie 270° be zeichnet. Die Brücke 1 ist entlang der Achse 0°-180° verfahr bar, die Laufkatze 2 senkrecht dazu, also entlang der Achse 90°-270°. Das Brennelement-Lagerbecken 12 befindet sich in Richtung 0°/360°.In the cross-sectional view of FIG. 5 are the four-dimensional spatial directions orthogo with 0 ° / 360 °, 90 °, 180 ° and 270 ° is distinguished be. The bridge 1 can be moved along the axis 0 ° -180 °, the trolley 2 perpendicular to it, that is along the axis 90 ° -270 °. The fuel pool 12 is in the direction of 0 ° / 360 °.

Die Brennelemente, die mit einem ausgefüllten schwarzen Kreis gekennzeichnet sind (z. B. F2, H2, K2, . . . F14, H14, K14), ent halten während des Reaktorbetriebs ein (Betriebs-) Steuerele ment 41. Das sind insgesamt etwa ein Drittel aller Brennele mente, hier genau 61. Alle übrigen Brennelemente (z. B. E1 bis L1, C2, D2, E2, G2, J2, L2, ...) enthalten während des Reak torbetriebs einen nicht näher dargestellten Drosselkörper.The fuel assemblies, which are marked with a filled black circle (e.g. F2, H2, K2,... F14, H14, K14), contain an (operating) control element 41 during reactor operation. That is a total of about a third of all fuel elements, here exactly 61. All other fuel elements (e.g. E1 to L1, C2, D2, E2, G2, J2, L2, ...) do not contain any more during the reactor operation shown throttle body.

Zum Auswechseln aller oder einer Vielzahl der Brennelemente 8 des Reaktorkerns 20 werden zunächst an den mit einem unausge füllten Kreis gekennzeichneten Brennelementen (z. B. F1, H1, K1, D2, M2, . . . E9, G9, J9, L9, . . ., E15, G15, J15) die Drossel körper entfernt. Dabei werden die insgesamt 28 Drosselkörper aus solchen Brennelementen entfernt (hohler Kreis), daß zu sammen mit den Brennelementen mit Betriebs-Steuerelement 41 (voller Kreis) ein schachbrettartiges Muster gebildet ist. Bei in Reihe angeordneten Brennelementen ohne Betriebs-Steu erelement wird hierbei aus jedem zweiten Brennelement der Drosselkörper entfernt. In einer Zeile oder Spalte angeord nete Drosselkörper werden mit der anhand der Fig. 3 be schriebenen Lademaschine - soweit möglich - paarweise und be vorzugt simultan entnommen (F1-H1, G5-J5, E7-G7, J7-L7, usw.).To replace all or a large number of the fuel elements 8 of the reactor core 20 , the fuel elements (for example F1, H1, K1, D2, M2,... E9, G9, J9, L9,... ., E15, G15, J15) removed the throttle body. The total of 28 throttle bodies are removed from such fuel assemblies (hollow circle) that a checkerboard-like pattern is formed together with the fuel assemblies with the operating control element 41 (full circle). In the case of fuel elements arranged in series without an operating control element, the throttle body is removed from every second fuel element. In a row or column arranged throttle bodies are removed with the loading machine described with reference to FIG. 3 - if possible - in pairs and preferably simultaneously (F1-H1, G5-J5, E7-G7, J7-L7, etc.).

Anschließend werden die Brennelemente 8a (E15), 8b (F15), 30a (G15), 30b (H15), 40a (F14), 40b (G14) . . . gruppenweise zum Brennelement-Lagerbecken 12 transportiert. Dabei werden Grup pen G-1, G-2 . . . G-28 und H-1, H-2 ... H-61 derartig gebil det, daß der Reaktorkern (20) mosaikartig und lückenlos abge deckt wird. Jede Gruppe umfaßt zwei Brennelemente und ist so mit mittels der anhand der Fig. 1 bis 4 beschriebenen La demaschine handhabbar. Während des Bewegens oder Transportie rens wird jede Gruppe ein Brennelement ohne Steuerelement (kein Kreis) sowie ein Brennelement mit Steuerelement enthal ten, wobei dieses Steuerelement entweder ein Betriebs-Steuer element 41 (voller Kreis) oder das Ersatz-Steuerelement 9 (hohler Kreis) ist.Then the fuel elements 8 a (E15), 8 b (F15), 30 a (G15), 30 b (H15), 40 a (F14), 40 b (G14). . . transported in groups to the fuel pool 12 . Groups G-1, G-2. . . G-28 and H-1, H-2 ... H-61 formed such that the reactor core ( 20 ) is covered in a mosaic-like manner and without gaps. Each group comprises two fuel assemblies and can be handled with the machine described by means of FIGS . 1 to 4. During movement or transportation, each group will contain a fuel assembly without control (no circuit) and a fuel assembly with control, this control being either an operational control element 41 (full circle) or replacement control element 9 (hollow circle) .

Nach dem Entfernen aller zu ersetzenden Drosselkörper werden zunächst alle Gruppen G-1 . . . G-28 zum Brennelement-Lagerbec ken 12 transportiert, aus denen der Drosselkörper entfernt wurde und in die später nacheinander jeweils das Ersatz-Steu erelement 9 eingesetzt wird. Im dargestellten Beispiel wird mit der Gruppe G-1 begonnen, die aus dem ersten Brennele ment 8a (E15) und dem weiteren Brennelement 8b (F15) gebildet ist. Die Lademaschine holt hierzu aus dem Brennelement-Lager becken 12 das Ersatz-Steuerelement 9 mit seiner nach 90° zei genden (in Fig. 5 linken) Greifereinheit, steuert die Posi tionen F15 und E15 an und senkt die Zentrierglocke 4 (Fig. 1) bis kurz über den Brennelementköpfen ab. Nach dem Zentrie ren der Zentrierglocke 4 wird die linke Greifereinheit abge senkt und das Ersatz-Steuerelement 9 in das darunterliegende erste Brennelement 8a (anstelle des dort entfernten Drossel körpers) eingeführt. Der weitere Arbeitsablauf ergibt sich aus der Beschreibung zu Fig. 3. Die beiden Brennelemente 8a, 8b der ersten Gruppe G-1 werden simultan aus dem Reaktor kern 20 gezogen und dann zum Brennelement-Lagerbecken 12 transportiert.After removing all the throttle bodies to be replaced, all groups G-1. . . G-28 transported to the fuel assembly Lagerbec ken 12 , from which the throttle body was removed and in which the replacement control element 9 is used one after the other. In the example shown, group G-1 is started, which is formed from the first fuel element 8 a (E15) and the further fuel element 8 b (F15). The loading machine fetches from the fuel pool 12 the replacement control element 9 with its gripper unit pointing to the left after 90 ° (left in Fig. 5), controls the positions F15 and E15 and lowers the centering bell 4 ( Fig. 1) until just above the fuel assembly heads. After centering the centering bell 4 , the left gripper unit is lowered and the replacement control element 9 is inserted into the underlying first fuel element 8 a (instead of the throttle body removed there). The further workflow results from the description of Fig. 3. The two fuel elements 8 a, 8 b of the first group G-1 are simultaneously pulled out of the reactor core 20 and then transported to the fuel pool 12 .

Im Brennelement-Lagerbecken 12 werden die beiden Brennele mente 8a, 8b im Brennelement-Lagergestell abgesetzt, nachdem die beiden Masthälften 3a, 3b um eine Distanz voneinander entfernt wurden, die ungefähr der Dicke der Lagergestell- Zwischenwände entspricht. Nach erfolgtem Absenkvorgang werden die beiden Brennelementgreifer 5 geöffnet. Mittig durch einen der beiden Brennelementgreifer 5 wird der dort angeordnete Steuerstabgreifer 6 abgesenkt, bis er seine Greifposition er reicht hat (nicht explizit dargestellt). Er wird geschlossen und hat hierbei das Ersatz-Steuerelement 9 gegriffen. Dieses wird bei der anschließenden Aufwärtsbewegung beider Doppel greifer 17a, 17b in die Teilstücke 4a, 4b der Zentriergloc ke 4 gezogen. Nach Erreichen einer Transportstellung werden die beiden Hälften 3a, 3b des Führungsmasts 3 geschlossen und die Lademaschine 19 wird in Richtung zum Reaktorbec ken 10 in Bewegung gesetzt.In the fuel pool 12 , the two fuel elements 8 a, 8 b are deposited in the fuel storage rack after the two mast halves 3 a, 3 b have been removed from each other by a distance which corresponds approximately to the thickness of the storage rack partitions. After the lowering process has taken place, the two fuel assembly grippers 5 are opened. The control rod gripper 6 arranged there is lowered in the middle by one of the two fuel assembly grippers 5 until it reaches its gripping position (not explicitly shown). It is closed and has gripped the replacement control element 9 . This is pulled during the subsequent upward movement of both double grippers 17 a, 17 b into the sections 4 a, 4 b of the centering bell 4 . After reaching a transport position, the two halves 3 a, 3 b of the guide mast 3 are closed and the loading machine 19 is set in the direction of the Reaktorbec ken 10 in motion.

Dort wird das Ersatz-Steuerelement 9 dann in ein zweites Brennelement 30a (G15) eingesetzt, das zusammen mit einem weiteren Brennelement 30b (H15) eine zweite Gruppe G-2 bil det. Diese zweite Gruppe G-2 wird wie die erste Gruppe ins Brennelement-Lagerbecken 12 transportiert und das von dort wieder mittels der Lademaschine 19 zurückgebrachte Ersatz- Steuerelement 9 wird dann in ein anderes Brennelement J15 eingesetzt, das zusammen mit einem benachbarten Brennele ment K15 eine dritte Gruppe G-3 bildet. Auf diese Weise wer den alle 28 Gruppen in der Reihenfolge G-1 (E15, F15), G-2 (G15, H15), G-3 (J15, K15), G-4 (D14, E14), G-5 (M14, N14), G-6 (C12, D12), ... G-28 (K1, L1) jeweils mit dem Ersatz-Steu erelement 9 zum Brennelement-Lagerbecken transportiert. All diese 28 Gruppen weisen zumindest ein Brennelement auf, aus dem zuvor der Drosselkörper entfernt wurde, so daß nacheinan der das Ersatz-Steuerelement 9 eingesetzt werden kann. In den anderen Brennelementen der Gruppe bleibt der Drosselkörper eingebaut.There, the replacement control element 9 is then inserted into a second fuel element 30 a (G15) which, together with another fuel element 30 b (H15), forms a second group G-2. This second group G-2 is transported like the first group into the fuel pool 12 and the replacement control element 9 brought back from there by the loading machine 19 is then used in another fuel element J15, which together with an adjacent fuel element K15 is a third Group G-3 forms. In this way, all 28 groups in the order G-1 (E15, F15), G-2 (G15, H15), G-3 (J15, K15), G-4 (D14, E14), G-5 (M14, N14), G-6 (C12, D12), ... G-28 (K1, L1) each with the replacement control element 9 transported to the fuel pool. All of these 28 groups have at least one fuel assembly, from which the throttle body was previously removed, so that the replacement control element 9 can be used in succession. The throttle body remains installed in the other fuel assemblies in the group.

Anschließend beginnt der Abtransport von Brennelementen 40a (F14), 40b (G14), ... in mehreren - insgesamt 61 - Gruppen in der Reihenfolge H-1 (F14, G14), H-2 (H14, J14), H-3 (K14, L14) ... H-61 (K2, L2). Diese Gruppen enthalten jeweils ein Brennelement (z. B. 40a), das bereits im Reaktorbetrieb ein Steuerelement 41, nämlich ein sogenanntes Betriebs-Steuerele ment 41, aufweist. Begonnen wird hierbei mit der Gruppe H-1, die aus einem dritten Brennelement 40a mit Betriebs-Steuer element 41 und einem weiteren Brennelement 40b gebildet ist.Then the removal of fuel assemblies 40 a (F14), 40 b (G14), ... begins in several - a total of 61 - groups in the order H-1 (F14, G14), H-2 (H14, J14), H -3 (K14, L14) ... H-61 (K2, L2). These groups each containing a fuel element (eg. B. 40 a), which is already in the reactor operating a control element 41, namely a so-called operating Steuerele element 41 has. It starts with group H-1, which is formed from a third fuel element 40 a with operation control element 41 and a further fuel element 40 b.

Nachdem auch diese Brennelementgruppen H-1 ... H-61 zum Brennelement-Lagerbecken transportiert wurden, verbleiben noch 15 Einzelbrennelemente E1, C2, B3, O4, ... (markiert in Fig. 5 mit diagonalem Kreuz), die keiner Gruppenbildung un terzogen werden können und deshalb einzeln zum Brennelement- Lagerbecken 12 transportiert werden.After these fuel element groups H-1 ... H-61 have also been transported to the fuel element storage pool, there are still 15 individual fuel elements E1, C2, B3, O4, ... (marked with a diagonal cross in FIG. 5) which do not form any groups can be trained and therefore transported individually to the fuel pool 12 .

Nachdem alle Brennelemente zum Brennelement-Lagerbecken 12 transportiert wurden, findet der Wiederbeladevorgang des Re aktorkerns mit frischen Brennelementen unter Verwendung des Ersatz-Steuerelements 9 in umgekehrter Reihenfolge analog statt.After all the fuel elements have been transported to the fuel pool 12 , the re-loading process of the reactor core with fresh fuel elements takes place in the reverse order using the replacement control element 9 .

Eine Fahrt der Lademaschine zwischen Reaktorbecken 10 und Brennelement-Lagerbecken 12 dauert incl. Ziehen und Absenken der Brennelemente im Mittel 10 min. Von den 193 Brennelemen ten werden 178 paarweise transportiert, wozu 89 Fahrten, also 890 min erforderlich sind. Zusätzlich werden für 28mal Absen ken des Ersatz-Steuerelements 9 in die Brennelemente im Reak torkern 20 und Ziehen dieses Ersatz-Steuerelements 9 aus den Brennelementen im Brennelement-Lagerbecken 12 56 min benö tigt. Zusammen mit dem Zeitbedarf von 150 min für den Trans port der 15 Einzelbrennelemente E1, C2, ... ergibt sich für den eigentlichen Brennelementwechsel ein Zeitbedarf von 1096 min. Hinzu kommt eine Zeit von 160 min für den Ausbau der 28 Drosselkörper, so daß der Zeitbedarf für den gesamten Brenn element-Wechsel bei 1256 min (= 20,9 h) liegt. Das sind 35% weniger als bei der bislang praktizierten Einzelentladung nö tig sind.A journey of the loading machine between the reactor pool 10 and the fuel assembly storage pool 12 takes an average of 10 minutes including pulling and lowering the fuel assemblies. Of the 193 fuel elements, 178 are transported in pairs, which requires 89 trips, i.e. 890 minutes. In addition, for 28 times lowering the replacement control element 9 into the fuel elements in the reactor core 20 and pulling this replacement control element 9 from the fuel elements in the fuel pool 12 56 min. Together with the time requirement of 150 minutes for the transport of the 15 individual fuel elements E1, C2, ..., this results in a time requirement of 1096 minutes for the actual fuel element change. In addition, there is a time of 160 min for the removal of the 28 throttle bodies, so that the time required for the entire fuel element change is 1256 min (= 20.9 h). That is 35% less than was necessary with the single discharge previously practiced.

Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der Er findung, bei dem insgesamt vier Brennelemente 50, 51, 52, 53 eine Gruppe I bildend gemeinsam bewegt werden. Die Gruppe um faßt Brennelemente 50, 53 mit Drosselkörper, d. h. ohne Be triebs-Steuerelement, und Brennelemente 51, 52 mit Betriebs- Steuerelementen 41 bzw. 55. Fig. 6 shows a second embodiment according to the invention, in which a total of four fuel assemblies 50 , 51 , 52 , 53 are moved together forming a group I. The group includes fuel assemblies 50 , 53 with a throttle body, ie without an operating control element, and fuel assemblies 51 , 52 with operating control elements 41 and 55 .

Claims

1. A method for replacing fuel elements in the reactor core ( 20 ) of a nuclear power plant, with at least two fuel elements ( 8 a, 8 b or 30 a, 30 b or 40 a, 40 b) a group (G-1 or G- 2 or H-1) are moved together, characterized in that at least one fuel element ( 8 a or 30 a or 40 a) of the group (G-1 or G-2 or H-1) is a fuel element with a control element ( 9 or 41 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that the group (I) comprises at least three fuel elements ( 50 , 51 , 52 , 53 ).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the fuel elements of the group (G-1, G-2, H-1, I) are raised ( 21 ) or lowered ( 23 ) at the same time.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the fuel elements of the group (G-1, G-2, H-1, I) are simultaneously transported in the geodetic table horizontal direction ( 22 ).

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the fuel elements ( 8 a, 8 b or 30 a, 30 b or 40 a, 40 b or 50 , 51 , 52 , 53 ) of the group (G- 1 or G-2 or H-1 or I) in the reactor core ( 20 ) were or are arranged adjacent.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that several groups (G-1, G-2, H-1) are moved in succession, the groups (G-1, G-2, H-1 ) Different fuel element positions in the reactor core ( 20 ) are assigned.

7. The method according to claim 6, characterized in that in the reactor core ( 20 ) the groups (G-1, G-2, H-1) are arranged in a mosaic, in particular without gaps, adjacent to each other.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that at least one replacement control element ( 9 ) is installed in a fuel element in the place of a throttle body.

9. The method according to claim 8, characterized in that a single replacement control element ( 9 ) is used to change all or a plurality of the fuel elements of the reactor core ( 20 ).

10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that in a first fuel assembly ( 8 a) a first group (G-1) in the reactor core ( 20 ) a first throttle body is removed and replaced by the replacement control element ( 9 ) , and then the first group (G-1) is transported to the fuel pool ( 12 ).

11. The method according to claim 10, characterized in that after the deposition of all the fuel elements ( 8 a, 8 b) of the first group (G-1) in the fuel pool ( 12 ), the replacement control element ( 9 ) from the first fuel element ( 8 a) pulled and used for insertion into a second fuel assembly ( 30 a) of a second group (G-2) in the reactor core ( 20 ), from which a second throttle body has been removed, and that the second group (G-2) is transported to the fuel pool ( 12 ).

12. The method according to any one of claims 8 to 11, characterized in that the replacement control element ( 9 ) in succession in fuel elements ( 8 a, 30 a,...) Is used at different fuel element positions in the reactor core ( 20 ) that these fuel element positions together with the positions of fuel elements ( 40 a), which have a control element ( 41 ) in reactor operation, result in a checkerboard-like pattern of positions with or without control element ( 9 , 41 ).

13. The method according to any one of claims 8 to 12, characterized in that to replace all or a plurality of the fuel elements ( 8 ) of the reactor core ( 20 )

a) all throttle bodies to be replaced are first removed from the fuel elements ( 8 a, 30 a),
b) then fuel elements ( 8 a, 8 b, 30 a, 30 b) in several groups (G-1, G-2,... G-28) each with a replacement control element ( 9 ) for the fuel element storage pool ( 12 ) be transported,
c) then further fuel elements ( 40 a, 40 b) in several groups (H-1, H-2,... H-61) each with a fuel element ( 40 a) which has a control element ( 41 ) in reactor operation, be transported to the fuel pool ( 12 ), and
d) any remaining fuel elements (E-1, E-2) are then transported individually to the fuel element storage pool ( 12 ).

14. The method according to any one of claims 10 to 13, characterized in that the trans port unused and / or partially used fuel elements from the fuel pool ( 12 ) to the reactor core ( 20 ) using the replacement control element ( 9 ) in reverse order is carried out analogously.

15. The method according to any one of claims 8 to 14, characterized in that the replacement control element ( 9 ) is a control element not yet used in reactor operation.

16. The method according to any one of claims 8 to 14, characterized in that the replacement control element ( 9 ) is a control element already used in reactor operation.