DE2018495A1 - Verriegelungssystem für Kernreaktoren - Google Patents

Description

Yerriegelungssystem für Kernreaktoren

Me Erfindung ¹Detrifft ein ¥erriegeliingssys;teiiiⁱ für Kernreaktoren, das verhindert,,, daßBrennstoff fkassetteii mit falscher Drehorientlerung in eine Bremistoffkassettenp;ositi©B eines Kernreaktors eingesetzt werden 'können, .

Bei Leichtwasserreaktoren baben äie BrennstoffkassetteB ge~ vrähniicii einen: ie wesentiicten gfuaäratisehen Querscimitt imä sinö ?aa mit-Wasser' gefüllten Spalten itmgeben. Tiel Wasser in den Spalten zwischen den Brennstoffkassetten führt zu kräftigen Spitzen in der Xeistiingsdichte der nächstliegenden Breimstäbe^ somit "besonders der Tickstabe _r, was nicht zulässig ist, •iei übliche« Konstruktionen, bei -äen&n Steuerstäbe in den Wasserspalten zwischen den Kassetten laufen, sind die Spalte unvermeidlich, aber die .Leistungsspitzen- können begrenzt werden, indem man den Anreicherungsfaktor in den Außenstäben,, besonders in den Eckstäben, verringert* Werden jedoch die Brennstoffkassetten von verschieden breiten Wasserspalten umgeben, muß für einen optimalen Leistungsausgleich auch der Anreicherungsfaktor 00 variiert werden, daß zumindest die Eckstäbe verschiedene Anreicberungsfaktoren haben. Die Brennstoffkassetten müssen deshalb eine im voraus bestimmte BrehorientieruBg zum Kern haben, bei einer Brennstoff kassette mit quadratischem Querschnitt

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!ABORIGINAL'

ist als© nur eine Lage von vier möglichen zugelassen. Eine falsche Dreho;rientierung führt zu einem größeren Risiko eines "burn-out" des ana meisten belasteten Brennstabs_r d.h. eines Durchbrennens der Stabhülse auf Grund vom plötzlich; verschlechtertem Wärmeübergang,, z«B^;.„ durch Schichtsieden.. Um. zn verhindern, daß. Brennstoffkassetten mi-t falscher DrehOrlentierung in den. Reaktorkern eingesetzt werden,, ist eine Kontrolle beim Einsetzen nicht ausreichend_r sondern ein mechanisches Sperrsystem ist erforderlich.

Das Verriegelungssystem gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet j daß' einmal Jede Brennstoffkassette einen Griffteil hat, der einen Eingriff eines Greiforgans· für Brennstoffkassetten nur unter der Voraussetzung zuläßt _r daß das Greiforgan und die Brennst of fkassette eine im wesentlichen richtige Drehorientierung im Verhältnis zueinander haben,, und zum anderen das Greiforgan mindestens einen Anschlag hat, der beim Kassetteneinsetzen bei falscher Drehorientierung des Grelforgans mit daranhängender Brennstoffkassette gegen an der vorgesehenen Brennstoffkassettenposition im Kern angeordnete Sperrflächen stößt und dadurch das Öffnen des Greiforgans verhindert. Auf diese Weise erhält man mit einfachen mechanischen Mitteln ein Verriegelungssystem, das das Einsetzen von Brennstoffkassetten mit falscher' Drehorientierung in den Kern unmöglich macht,

Mehrere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und ihre Vorteile sind im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben, in dieser zeigen ;

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J¹Ig. 1 einen lotrechten Schnitt durch einen Teil eines-Leichtwassersieder'eaktors und den Wechsel einer Brennstoffkassette,

Pig. 2 eine Brennstoffkassette mit tragendem und wiederverwendbarem Mantelrohr in teilweisem Längsschnitt nach der Linie H-II in Pig. 3,

Pig. 3 eine Stirnansicht der Brennstoffkassette in Pig. 2,

Pig. 4 einen Querschnitt der Brennstoffkassette nach der Linie IV-IV in Pig. 2,

Pig. 5 eine untere Ansicht der Brennstoffkassette in Pig. 2,

Pig. 6 eine perspektivische Ansicht des oberen Teils der ^Brennstoff kassette in Pig. 2,

Pig. 7 eine Seitenansicht einer alternativen Ausführung des oberen Teils der Brennstoffkassette,

Pig. 8 eine Seitenansicht des Handgriffs des Brennstabbündels der Brennstoffkassette in Pig. 7,

Pi>. 9 eine obere Ansicht von vier -Brennstoffkassetten nach Pig. 7 mit im voraus bestimmter Drehorientierung im Verhältnis zueinander und ku einem die Kassettenoberteile umgebendes Kerngitter,

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Fig. 10 den oberen Teil eines mit r-landgriff versehenen Steuerstabes,

Pig. 11a in teiiweiser Seitenansicht die Greifanordnung eines Handhabungaerkzeuges mit den unteren Schenkeln in zusammengeklappter Endlage und eingeführt in den oberen ö?eil einer .Brennstoffkassette,

Fig. 11b in lotrechtem Teilschnitt das Betätigungsgerät des Greiforgans,

Fig. 12 einen Schnitt nach Linie XlI-XII in Fig. 11b,

Fig. 13 das Greiforgan beim Hantieren einer kompletten Brennstoffkassette,

Fig. 14 das Greiforgan mit den unteren Schenkeln in herausgeklappter .tfndiage, eingeführt in den oberen Q]eii einer .Brennstoffkassette, " ^::

Fig. 1-3 das Greif organ beim Hantieren eines Brenn stabbündel^,

Fig. 1 Ci das Absetzen einer „Brennstoff kassette mit f n.Iac her JJrehorientierung,

Fig. 17 einen Schnitt XYII-XVII in Fig. 11a und

Fig. 18 eine Greiforgan-Mantelrohr-Kombination als ■ Alternative izu der in Fig. 17 geseilten..

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■ ■ ' ' ' -· '* BAD ORIGINAL

Der in Fig. 1 schematlseh gezeigte Reaktor 5 ist ein Leichtwassersiedereaktor mit Zwangsumwälzung und interner Dampfabseheidung. Der Reaktor 3 ist von einem primären Sicherheitsbehälter 5 aus Beton umgeben,. Der Sicherheitsbehälter 5 ist als ein Teil der Baukonstruktion ausgeführt, die auch einen über dem Reaktor 3 angeordneten Sehacht 6 und ein Brennstoffbecken 7 enthält, das normalerweise von dem Schacht durch bei 61 liegende Tore getrennt ist.

. 3

Der Kern 1 des Reaktors/ist von einem Moderatörgefäß 2 umgeben, an dem ein ICermiherbau mit Dampf- und Feuchtigkeitsabseheider normal befestigt 1st, Der iCernüberbau kann mit Torteii auf die "Weise ausgeführt werden, die in der französischen Patentschrift 1 554 253 gezeigt ist.

Bas Moderatorgefäß 2 wiederum ist von einem Reaktordruckgefäß S mit Bodenteil 9 umgeben. Ton. .dem Oberteil des Reaktordruekgefäßes 8 geht eine Anzahl Dampfleitungen 10 aus. Zwischen dem Moderatorgefäß. 2 und dem Reaktordruckgefäß 8 ist ein Rückstromraum, von dem das Umwälzwasser durch mehrere Stutzen 11 zu nicht gezeigten Umwälzpumpen abgeleitet wird, von denen das Wasser durch mehrere Stutzen 12 zurückgeführt wird. Wenn man es wünscht, können auch reaktorinterne Umwälzpumpen angewendet werden, die in diesem Fall vorzugsweise so angeordnet werden, wie es in.der deutschen Patentanmeldung P 19 47 752.2 beschrieben' ist. BureJh. daa Bodenteil 9 hindurch gehen eine Menge vertikaler, paralleler Eotee» und zwar Biarckfährungsrohre 13 für nicht ge-

BADORiGlNAL " "

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zeigte Antriebsanordmingen für Steuerstäbe. Die oberen Enden der Durchführungsrohre oder Steuerantriebsstutzen 13 liegen ■auf demselben Fiveau und tragen gleich lange Steuerstableitrohre 17. Die Steuerstableitrohre können mit Vorteil so ausgeführt sein,,, wie es in der schwedischen Patentschrift 227 146 beschrieben ist. Jede Antriebsanordnung hat einen elektrischen Motor, Schraube und Mutter für die normale Betätigung des zugehörigen Steuerstabes und ist mit einer Schneilabschaltungsfunktion versehen. Vorzugsweise wird eine Antriebsanordnung verwendet, wie sie in der schwedischen Patentschrift 314 749 beschrieben ist.

Der Kern 1 ist aus vertikalen Kerneinheiten 18 aufgebaut, zahlenmäßig gleich mit der Anzahl Steuerstableitrohre 17. Jede Einheit 18 enthält vier Brennstoffkassetten 19 mit im wesentlichen quadratischem Querschnitt, sie stehen auf einer Kassettenaufstellungsplatte 16, die im oberen Ende jedes Steuerstableitrohre s 17 angeordnet ist. Die Brennstoffkassetten 19 werden an ihrem oberen. Ende von einem Kerngitter 15 geführt. Ein Steuerstab 20 arbeitet in dem kreuzförmigen Spalt, der aus den vier Kassetten 19 gebildet wird, beim Hereinschieben aufwärts und beim Herausziehen abwärts.

Nach Abschalten des Reaktors zwecks Brennstoffweehsel wird der Reaktor 3 gekühlt, z.B. auf unter 60 ⁰G und der Druck wird dabei auf Atmosphärendruck gesenkt. Bas Öffnen des Reaktors wird damJ t begonnen,, daß Strahlungsabschirmungsblößke im Schacht 6 über

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.,^WtMjBADORJGIPJaE ~

dem Reaktor j? abgehoben und ein halbsphärischer Deckel, der den oberen Teil des Sicherheitsbehälters 5 bildet, gelöst und ebenso wie die Strahlenabschirmungsblucke auf einen vorbereiteten Platz in der Reaktorhalle abgestellt wird.

Der Deckel des Reaktordruckgefäßes 8 hat nur einen Rohranschluß, nämlich für die Zuführung von Kühlwasser in den Druckgefäßdeckel beim liotkühlen. Dieses Rohr wird abmontiert, wo-3iach Durchführungen in einer permanentmontierten Dichtung zwischen dem Plansch des Reaktcodruckgefäß 8 und. dem Sicherheit sbehälter 5 abgedichtet werden.

Ilachdem eine Verbolzung zwischen dem ReaKtordruckgefäß 8 und seinem Deckel gelöst worden ist, kann der Deckel von einem Reaktorhallenlaufkran angehoben und hinter die bereits abgehobenen Strahlenabschirmungsblöcke gesetzt werden.

Der Schaöht 6 aber dem Realctor druckgefäß 8 wird mit Wasser gefüllt und die Tore (bei 61) zum Brennstoffbecken 7^jwerden geöffnet. Der Kernüberbau 4 wird von dem Moderatorgefäß 2 gelöst und unter Wa.sser zu einem Abstellplatz in dem wassergefüllten Raum gegenüber dem Brennstoffbecken 7 transportiert.

Das Herausnenraen und -Einsetzen von Brennstoff kann danach begonnen werden. Die Operationen werden von Hand von einer ßedienungspi&ttfOTTi! p.ub gesteuert, die aus einer Laufbrücke

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und Laufkatze 63 besteht, die in gewünschte Positionen über dem Reaktorkern 1 und dem Brennstoffbecken 7 gebracht werden können.

Auf der Laufkatze 63 befindet sich eine Teleskopzylinderc?,nordnung 64 mit Auf zugmaschiner ie. Die Teleskopzylinderanordnung 64 ist drehbar und an ihrem unteren Ende mit dem Werkzeug 67 gemäß der Erfindung zum Hantieren von Brennstoffkassetten 19 versehen.

Das Werkzeug 67 wird in der gezeigten Ausführung mittels eines Druckluftzylinders¹ pneumatisch betätigt (siehe Pig. 11b)· Anstelle des Druckluftzylinders kann natürlich auch ein hydraulischer Zylinder, ein Elektromagnet oder eine Gewindespindel und Mutter verwendet werden. Die Aufzugmaschinerie ist vorteilhaft mit einer belastungsabtn.stenden Anordnung versehen, die das Heben abbricht, wenn die Hubkraft zu g£Q$_ wird, falls sich eine Brennstoffkassette verklemmt. Genauso wird das Einsetzen unterbrochen, wenn das Absetzen zu früh erfolgt, falls eine Brennstoffkassette nicht wie vorgesehen heruntergeht.

Damit das Personal nicht unbeabsichtigt zu hoher Bestrahlungsdosis ausgesetzt wird-, wird das Heben unterbrochen, wenn der Bedienende eine Brennstoffkassette im Wasserbecken zu hoch hebt.

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Alle funktionen- werden von einem Steuerpult auf dear Laufkatze 63 gfisteuert, und der Bedienende kann die: Bewegungen: "des- Han~ tierungswerkzeuges visuell überwachen, teils- durch Beofrachtungs^ luken im Boden und, teils durch eine Eernsehausrüstung..

Die Brennstoffkassetten 19 werden, von dem Reaktor 3 aus so hoch gehoben, daß; sie frei Über die Schwelle 65 im: Transport— kanal· 66 zum Brennstoffbecken: 7 gehen:. Danach, wird, die laufkatze 63 mit der unter ihr im Wasser hängenden Brennstoff-kassette. 19 zu diesem. Raum, dirigiert:.- Die Wasser schicht: über.: dear Spitze der: Brennstmffkaasette: T9 maß- dabei, ütoer- cav 3 mc ^ unt eimern ausreichenden: Strahlungsschutz: zu:

Das⁷ Breanstirffbecken:. 7 ist: mit: nicht, rastendem: BiLech. verklei-det_r und in dem: Becken feefiärden: sich- außerdem: EoBltianem fmr den- Wechsel· von BreimsTfrabbuhdedLn- in den Mantelrohren, sowia für. vxsnelXe: Inspektion, der Mantelrohre,; ehe; neues ini diese- eingeiseitzt. werden:., Äu£er:dem sind: für; Steuiensstä^be; vorhanden-.

Nachdem: die vier= Brennstoff kasse trten 19» die einem: Steuerstab· 2Ω am: naeiisiaeai- liegen,, aus dem Keam. 1 hex-aaiHgehateeai. S^ kamt dfeir Wsxsim&L· des; ^feeuBirBitebes? erfolgen., Das:

&J! winü dabceil a&i^SBnfct: und: greaEft: uim eaäi

ifaefc Dre;hun:g dee. Steuereetaii:e:a ml.t Hilffe cieii- Hele

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ORIGINAL INSPECTED

Steuerstabes; Ist die Reihenfolge umgekehrt. Der Steuerstab · ist. vorzugsweise in der: Weise ausgeführt, die in der schwedischen Patentschrift 225 556 beschrieben ist.

TIm die gewünschte: Funktion des HantierungsWerkzeuges 67 zu verdeutlichen,, wird zuerst die Brennstoffkassette 19 anhand der ligv 2 und: 6 beschrieben. In diesen ist: eine Anzahl. Brennstäbe mit TQ1 bezeichnet, die einen keramischen Kernbrennstoff wie angereichertes UQp in Zorm von gesinterten Stücken, 102 enthalten.. Diese sind in Brennstoffhülsen. 103 eingeschlossen, die an. ihren Enden mit In&pfraffen. 1Ό.4 und 105- bzw. 106 und.

sind; ' - -

verschlossen/ Das Material, der Brennstoff hülsen und. der End— pfropfen kann eine: Zirkoniumlegierung; wie Zircaloy sein.. In dem oberen Teil, jedes: Stabes, ist: ein S ρ altgas raum 1u8 an~~ geordnet, der: eine Sichraubenfeder 1Ό9 enthält., Die Brennstähe sind parallel zueinander: zwischen, einer oberen Blatte 110 und: einer Bodenplatte. 113 angeordnet,,. die. mit Beinen 114- versehen ist, und sind, von. einem. Ifentelrohr 1512 mit im wesentlichen: quadratischeiK Querschnitt· umgeben.. Das Mantelrohr, ist mit einem Bodenteil- 115- versäehear,, das Im die Kassettenabs teil— platte 16 passt. Die Beine. 114- ruhen auf dem iibergangs.te.il· 115· Die Oberplatte 110. und. dxe Bodenplatte-; 113 sind: gitterähnlich. und: mit Aussparungen-, für: d^rie auf den; Fndpiröpfen 104* 105,, und:; 1X>7 angeordneten. VarsgrJirrge vesEse&en^ um: die in- einem, im. voraus; bessfeiraattHn; Abs?tea33Ddi; vOniefinandfeE izui

schiedener Breite umgeben sind, wird der ■ .Anreicherungsfaktorgo variiert, da.ß zumindest ens die Eckstäbe in der Brennstofflrassette verschiedene Anreicherungsfaktoren haben, wodurch man einen optimalen Leistungsausgleich über die Kassette erhalten

Damit die Brennstäbe, die eine Länge von mehr als z.B. 3,5 m und eine Dicke von z.BJ 12,5 mm haben können,nicht von Vibrationen verstört werden, die die Strömung des Kühlmittels durch die Brennstoffkassette verusacht, sind auf verschiedenen Hiveaus (nur ein Niveau gezeigt) Abstandhalter 116 . angeordnet, die die Brennstäbe 101 in ihren vorgesehenen Lagen, halten. Jeder dieser Abstandhalter 11 6 enthält; e ine Anzahl Atjstandhaiterelemente 117, angeordnet in einem Abstandhalterrahmen 118. Die Abstandhalterelemente 117 können z.B. so 'ausgeführt- sein, wie-es in der französischen Patentschrift·. 1 487 538 ■ gezeigt ist oder noch vorteilhafter wie in der belGischen Patentschrift 7ü8 277. Der Abstandhälterrahmen 118 -Wird mittels eines von dem Rahmen -110 getragenen Pe der orgnn in dem Mantelrohr 112 zentriert, z.B. Blattfedern in form von .l^?eder.zungen 1iy, und zwar acht Stück, in dem gezeigten Pali axso zwei Federn je Mantelrohrseite. ■ . "

.DJ.« Kombination von mehreren Brcnnstü.ben mit Abs'tandhaltern und evtl.. Oher-. und Bodenplatte wird kurz Bündel genannt ,und _; in den Fi^Ur«n mi-tviii T-. beze-ie-hriöt. Bei ßronnstO'ffkasse-t'teD-^ ,.;

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gemäß den Figuren enthält das Bündel vierundsechzig Brennstäbe, von denen nur zwei tragend sind. Natürlich kann,, wenn erwünscht, auch eine andere Anzahl Stäbe, z.B. vier, tragend sein.

Die Endpfropfen 106 und 107 der tragenden Stäbe haben gröbere und längere Vorsprünge, die an den äußeren Enden ein Gewinde haben und mittels Muttern 122 auf der anderen Seite der Oberbzw. Bodenplatte festgeschraubt werden können., wobei beachtet werden muß, daß zwischen den Muttern 122 bzw. Platte 110 und 113 sowie, zwischen Oberplatte 110 und den oberen Ansätzen 123 der Stäbe 101 ein gewisser Spielraum für thermische Längenausdehnung bleibt. Die niedrige Anzahl tragender Stäbe wird dadurch möglich, daß ihre tragende Funktion nur bei Hantierung des Büdels 111 ausgenutzt wird, z.B. beim Einsetzen eines Bündels in das Mantelrohr. Bei Hantierung des Brennstabbündels

111 wird ein auf der Oberplatte 110 befestigter Handgriff 124 angewandt. Zwecks Hantierung der Brennstoffkassette ist das Mantelrohr 112 an seinem Ende mit zwei Anschlußorganen für das Hantierungswerkzeug 67 versehen, und zwar in Form von einem Paar diagonal gegenüberliegenden Hebeösen 125 mit Greifiöchern 129, wobei die Hebeösen eine Verlängerung des Mantelrohres 112 sind. Dieses geht am deutlichsten aus Fig. 6 hervor. Vorzugsweise sind die Hebeösen 125 mit dem Mantelrohr

112 in einem Stück ausgeführt, aber es ist auch denkbar, diese festzuschweißen oder aufzunieten. Ein solches Nieten geschieht

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BAD ORfGiNAL

vorzugsweise an der Außenseite des Mantelrohres und läßt die Wahl eines·anderen Materials für die Hebeösen zu.

Der Bodenteil 115, auf dem wie bereits genannt das Brennstabbündel 111 steht, ist mittels Nieten 126 oder Schrauben 127 an dem Mantelrohr 112 befestigt. Die Schrauben 127 können mit Körnerschlag, Heli-Goilw Mid-G-rip oder dergleichen verriegeJ-t werden. Beim Herausziehen der Brennstoffkassette aus dem Eern besteht keine Gefahr, daß die Stäbe 101, die nach der Bestrahlung spröde geworden sind, zerreißen, was ernsthafte Folgen haben würde. Das Auseinandernehmen einer Brennstoffkassette, um das Mantelrohr 112 und den Bodenteil wieder verwenden zu können, ist sehr einfach, da die Abstandhalter 116 in axialer Richtung überhaupt nicht fixiert sind, sondern von der Friktion gegen die Stäbe auf ihrem Platz gehalten werden. Befürchtet man, daß die wenigen tragenden Brennstäbe, die das Bündel 111 zusammenhalten, ein Herausziehen aus dem Mantelrohr 112 nicht zulassen, ohne zu zerreißen, kann man ganz einfach die Brennstoffkassette herumdrehen und das Bündel herausschütteln. Die an dem oberen Ende der Brennstoffkassette angeordneten, langgestreckten längsgehenden Federn 128 dienen zum Zentrieren der Brennstoffkassette in dem oberen Kerngitter und können an der Oberplatte 110 befestigt sein, an deren Handgriff 124 oder 'an dem Mantelrohr 112 und in diesem Fall zusammen mit diesem wieder verwendet werden. In keinem Fall braucht man sie jedoch beim Auseinandernehmen der Brennstoffkassette zu entfernen.

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Da das Brennstabbündel 111, wie a.us obigem hervorgeht, als ein loser Einsatz in dem Mantelrohr· 112 steht, muß eine Abnutzung zwischen der Oberplatte 110 und dem Mantelrohr 112 ' verhindert werden. Dieses geschieht am besten mit an der Oberplatte 110 paarweise angeoxdneten Blattfedern 131, die im Anschluß an die Hebeösen 125 angebracht sind, siehe Fig. 3 und 6.

Wenn die Hebeösen 125 mit dem Mantelrohr 112 in einem Stück ausgeführt sind, können die restlichen, über dem oberen Ende des BrennstabbundeIs 111 liegenden Teile des Mantelrohres weggearbeitet werden, so daß das oberteil des Mantelrohres im wesentlichen'so aussieht, wie es in 3?ig. 6 gezeigt ist. Anstatt diese Teile ganz wegzuarbeiten, kann man sie wie in der deutschen Patentanmeldung P 18 16 561.2 zu Federn mit verschiedenen Funktionen formen.

Es ist zweckmäßig, daß das Mantelrohr auf die in der franaöaschen Patentschrift 1 581 605 beschriebene Art hergestellt wird, um die in diesem Fall besonders wichtige Dimensionsgenauigkeit zu erhalten. Als Material für das Mantelrohr kann mit Vorteil kaltbearbeitetes Zircaloy, gehärtetes Zr-?.,5 i> Nb oder ähnliches verwendet werden. Mit Zr-2,5 $ Mb ist eine Zirkoniumlegierung mit einem Gehalt von 2,5 i° Niob gemeint.

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Anstatt eine Verlängerung des Mantelrohres .112. zu. separaten Hebeösen 125zu formen, kann das Mantelrohr 112 an seinem ganzen Umfang um dieselbe Strecke verlängert werden. In diesem EaIl muß.man in der Mantelrohrwand Löcher für die Leitfedern 128 anordnen. '

In-den Pig. 7 und 9 ist eine Brennstoffkassette 19 gezeigt, die im Verhältnis zu der in Fig. 2 bis 6 gezeigten etwas verändert ist. Die Oberplatte 110 ist wie vorher mit einem Handgriff 124 und vier paarweise angeordneten Leitfedern 131 versehen, die das Brennstabbündel in das Mantelrohr 112 führen. An den Schenkeln des Handgriffes 124 sind, wie aus Fig. 8 hervorgeht, über der Oberplatte 110 Befestigungsanschläge für die Leitfedern 128 angeordnet, die die Brennstoffkasseifce 19 in das Kerngitter 15 leiten. Von dem Que rs tuck des Handgriffes 124 ragt, im wesentlichen winkelrecht zur Längenachse der Brennstoffkassette 19, ein zentraler Sperranschlag 120 heraus/und auf der anderen Seite des Handgriffes 124 rage3i zwei sjTtmietrisch angeordnete Sperr anschlage 121 heraus, und zwar in entgegengesetzter Richtung im Verhältnis zu dem zentralen Sperranschlag 120 (siehe Fig. 8 und 9). Die Sperranschläge 120 und 121 gegen dem Hantierungswerkzeug 67» das unten näher beschrieben wird, nur unter Voraussetzung von richtiger Drehorientierung zw5.schen dem Werkzeug 67 und dem Handgriff 124, d.h. der Brennstoffkassette 19, eine Möglichkeit, in den Handgriff 124 zu greifen.

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Pig. 18 zeigt noch eine Veränderung der Brennstoffkassette In dieser Ausführung sind keine Sperranschläge an dem Handgriff 124» sondern die Brennstoffkassette wird gegenüber dem Hantierungswerkzeug 67 eindeutig drehgesichert, indem drei in dem Mantelrohr 112 angeordnete Greiflöcher 129 zur Anwendung kommen. Bin Greifloch liegt wie vorher in einer Ecke des Mantelrohrquerschnittes und die beiden anderen Greiflöcher liegen in den beiden Wänden, die die diagonal gegenüberliegende Ecke bilden. Um alle Möglichkeiten einer falschen Drehorientierung des Bremstoffbündeis im Verhältnis hu dem umgebenden Kern auszuschließen, kajin.es in diesem Pail zweckmäßig sein, mit mechanischen Mitteln zu verhindern, daß ein Brennstabbündel mit falscher Drehorientierung in ein Mantelrohr mit drei Greiflöchern eingesetzt wird. Mit Rücksicht auf das, was hier beschrieben ist, muß die Formgebung solcher Mittel für den ."Fachmann selbstverständlich sein.

'Fig. 11a bis 15 und 17 zeigen eine bevorzugte Ausführung des Hantierungswerkseuges 67. und dessen Punktion, und Pig. 16 und 18 zeigen etwas veränderte- Ausführungsformen. In den Fig. 11a und 13 bis 15 ist der Griffteil der Brennstoffkassette 19, d.h. dessen oberstes Ende, nur schematisch angedeutet, um die Punktion des Hantierungswerkzeuges 67 anschaulicher zu machen. Somit sind z.B. die Sperranschläge 120 und 121 in diesen Figuren nicht ausgezeichnet. Diese Anschläge findet man jedoch in Fig. 17, die den Schnitt XVII-XVII in Fig. 11a zeigt.

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Das Hantierungsv/erkzeug 67 enthalt ein scherenähnliches Greiforgan. 68 mit einem einfachen Schenkel 69 und einem · gabelförmigen Schenkel 70, die auf einem horizontalen Achsza.pfen auf solche Weise schwenkbar angeordnet sind, daß der einfache Schenkel 69 auf einer Drehebene zwischen den Grabelklauen an dem gabelförmigen Schenkel 70 hin- und herbewegt werden kann. Die oberen Enden der Schenkel sind über je einen kurzen Gelenkarra 72 gelagert mit gleichen Abständen zueinander, mit einer Führungsstange 73 ^von einem .Betätigungsgerät 74 verbunden. Eine Schiene 75 auf jeder Seite der Drehebene der Schenkel hält den Abstand zwischen dem Achszapfen 71 und dem Gerät 74 konstant.

Die Schenkel 69 und 70 haben an ihrem unteren Ende teils nach außen gerichtete erste Hakenorgane 76 bzw. 77 zum Eingreifen in die Greiflöcher 129 im Mantelrohr 112 von innen nach außen, teils entgegengerichtete zweite Haken 7ö bzw. 79 zum Eingreifen von außen nach innen in den Handgriff 124 des BrennstabbündeIs 111 oder in den Handgriff 24 am Steuerstab 20. Die Schenkel 69 und 70 sind an ihrem unteren Teil für das gleichzeitige Eingreifen teils der ersten Hakenorgane 76 bzw. 77 von innen nach außen in die Greiflöcher 129, teils von dritten Haken 80 bzw. 81 zum Eingreifen von außen nach innen in den Handgriff 124 der Brennstoffkassette 19 ausgebildet.

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Der einfache Schenkel 69 trägt somit die Haken 76, 7ö und 80, während der gabelförmige Schenkel 70 den einfachen Haken '77 und die doppelten Haken 79 und 81 trägt. Die beiden Gabelklauen des gabelförmigen Schenkels 70 sind somit vereinigt in

en

Haken 77, aber auch über ein/verbindenden Teil 82 in einem Bereich zwischen dem Achszapfen 71 und dem Anschlußpunkt der Gelenkarme 72. Da der verbindende Teil 82 ausgelassen werden kann und der einfache Haken 77 wie ein in seitlicher Richtung doppelter Haken (siehe Pig. 18) geformt werden kann, kann der gabelförmige Schenkel 70 aus zwei getrennten Schenkelhälften bestehen - von denen die eine das Spiegelbild der anderen ist -, die beiderseits des einfachen Schenkels 69 angeordnet sind.

Die Pührungs'stange 73, die die Bewegung vom Gerät 74 su dem Greiforgan 68 überträgt, befindet sich in Pig. 11a in einer unteren Endlage, in der das Greiforgan 68 am meisten zusammengeklappt ist. Alle Haken der Schenkel 69 und 70 können nun zwischen den Hebeösen 125 der Brennstoffkassette 19 abgesenkt werden, wie in Pig. 11a gezeigt ist. Im selben Takt, wie die Pührungsstange 73 nach oben geführt wird, wird der untere Teil des Greiforgans 68 mehr und mehr herausgeklappt. In Pig. 13 ist gezeigt, wie die dritten Haken 80 und 81 an den vertikalen Seiten des Handgriffes .124 liegen und die ersten Haken 76 und 77 die Brennstoffkassette 19 an den Greiflöchern 129 ergreifen. Wie man sieht, besteht, wenn die Brennstoffkassette 19 an dem Hantierungswerkzeug hängt, normalerweise

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ein gewisser Spielraum zwischen der Unterseite des Handgriffes 124 und der nach oben gewandten Schulter der dritten Haken 80 und 81, was bedeutet, daß der Handgriff 124 erst von diesen Haken angehoben wird, wenn das Mantelrohr 112 beim Heben der Brennstoffkassette 19 klemmen und durch'das Ziehen verlängert oder sogar reißen sollte.

In Pig. 14 hat die Pührungsstange 73 eine obere Endlage und der untere Teil des Greiforgans 68 ist■so weit wie möglich aufgeklappt. Die zweiten Haken 78 und 79, in entgegengesetzter Richtung wie die ersten und die dritten, sind in dieser Lage bereit, um den Handgriff 124 der Brennstoffkassette 19 zu greifen oder alternativ um .den Handgriff 24 des S teuer Stabes 20. In dieser aufgeklappten Lage befinden sich die ersten Haken 69 und 70 außerhalb des Mantelrohres 112. Eine'Verschiebung der Führungsstange nach unten bringt die zweiten Haken 78 und 79) wie aus Pig. 15 ersichtlich, zum Eingreifen in die Seiten des Handgriffes 124, gleichzeitig werden die ersten Haken 69 und 70 mit ihren Rückseiten zuerst gegen das Mantelrohr 112 geführt..

Der.Griffwechsel zwischen Eingreifen der Greiforgane in den Handgriff 124 und eine komplette Brennstoffkassette 19 oder ein Mantelrohr 112 ist kennzeichnend für das Hantierungswerkzeug 67. Wenn der Handgriff 124 keine glatten Seiten hat, sondern mit Sperranschlägen 120 und 121 versehen ist, muß das Grelforgan 68 im Verhältnis zum Handgriff 124 um eine¹

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halbe Umdrehung gedreht werden, oder umgekehrt, damit ein Griffwechsel geschehen kann. Die "ßrennstoffkassette 19 in Fig. 14 und 15 ist also 18U° um ihre Längsachse gedreht im Verhältnis zu der in den Pig. 11a und 13 geneigten Lage.

Jeder der Halten 76, 77, 78, 79, 80 und 81 : st mit einer Sperrklaue 83 versehen, die das Greiforgan 68 daran hindert, während eines Trarisportinanövers die Last zu verlieren. Die Sperrklauen 83 verhindern auch ein Palschma.uövrieren des Greif organs, d.h. das Lösen des Eirgriffs des Greif organs 68 ehe die Last auf ihren Platz gesetzt worden und das Greiforgan 68 so weit gesenkt worden ist, daß die Sperrklauen. 83 freigehen.

Sowohl an dem einfachen Schenkel 69 als an dem gabelförmigen Schenkel 70 ist eine Führungsplatte 84 bzw. 85 festgeschraubt. Die Pührungs plat ten 84 und 85 ha.ben teils je eine Pühruiigsnocke 86 bzw. 87 zum Führen des Greiforgans 68 im Verhältnis zum Handgriff 124 (siehe Pig, 11a) beim Lösen von einem Eingriff in eine komplette Brennstoffkassette 19, teils je eine Führungsnocke 88 bzw. 89 zum Steuern des G-reiforgans 68 im Verhältnis zum Handgriff 124 (siehe Pig. 14) oder Handgriff 24 beim Lösen des Eingriffs von einem .Brennstabbündel 111 bzw. einem Steuerstab 2ü. Durch die Führungsnocke ist es für die

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Sperrklauen 83/möglich, in den Handgriff einzuhaken und irr-

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tümlich die Last wieder anzuheben, wenn das Greiforgan 68 nach Absetzen der Last wieder hochgezogen wird.

Das Gerät 74 besteht in der gezeigten Ausführung (Fig. 11b) aus einem Druckluftzylinder, dessen Kolben mit dem oberen Ende der Führungsstange 73 fest verbunden ist. Der Kolben, hat eine obere Endlage, in der das Greiforgan 68 wie in Fig. 14 gezeigt am weitesten aufgeklappt ist, und eine Untere Endlage, in der das Greiforgan, wie in Fig. 11a gezeigt /ist, am meisten zusammengeklappt ist. Obwohl das Gerät 74 also nur zwei Arbeitslagen hat, bekommt das Greiforga.ii 68 vier Arbeitslagen, wie aus den Fig. 11a, 13, H und 15 hervorgeht. Natürlich kann das Gerät auch aus einem hydraulischen Zylinder ^: bestehen oder aus einem Elektromagnet, der eine feste Spule hat und dessen Anker mit der^ührungsstange 73 verbunden ist, oder z.B. aus einer motorgetriebenen Schraube mit einer auf der Schraube beweglich angeordneten Mutter, die mit der Führungsstange 73 verbunden ist. Das Gerät 74 ist mit einem umgebenden, rohrförmigen Gehäuse 90 fest verbunden, das an einem oberen Ende mit einem nach außen gehenden Flansch 91 und einer Deckenplatte 92 versehen ist. Zentral von der Deckplatte 92 geht eine Stange 93, die nach oben hin mit einem Stabn^gneten 94 abschließt. Der Flansch 91 und die Deckplatte 92 haben an ihren Außenkanten zwei diametral entgegengerichtete und axial verlaufende Nuten 95. Ein den Flansch umgebendes, ringförmiges Gehäuse 96 hat einen unteren, nach

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innen gehender. Plansch 97 und zwei Führungsleisten 98. Das ringförmige Gehäuse 96 ist fest verbunden mit dem unteren Ende der (PeIeskopzylinderanordnung 64, und die !Führungsleisten 98 bilden zusammen mit den Hüten 95 * eine lockere Drehsicherung für das Hantierungswerkzeug 67 im Verhältnis zu der Teleskopzylinderanordnung 64. Um die kleine Drehbewegung, die zwischen diesen Organen zugelassen ist, zu erleichtern, ist zwischen den Flanschen 91 und 97 ein Axiallager 99 angeordnet. Dadurch können, wenn die Brennstoffkassette 19 mit einer unbedeutend fehlerhaften Drehorientierung in den Kern heruntergesenkt werden sollte, die Leitfedern 128 der Brennstoffkassette diese durch Steuerung zu dem Kerngitter 15 in die richtige lage drehen.

Zwischen dem ringförmigen Gehäiise 96 und der Teleskopzylinderanordnung 64 ist eine Zwischenwand 50 mit einem zentralen loch 51 angeordnet. An den Kanten dieses Loches sind in Reihe geschaltete Zungenrelais 52 angebracht. Wenn beim Absetzen einer Brennstoffkassette in dem Kern das Hantierungswerkzeug 67 unzulässig schräg steht, weicht der Magnet 94 so weit von seiner normalen, zentralen lage zwischen den Zungenrelais 52 ab, daß diese den Strom zu dem Aufzug abschalten und das Absetzen unterbrechen. Die Zungenrelais 52 unterbrechen den Strom zu dem Aufzug auf dieselbe V/eise, wenn eine Brennstoffkassette bei normalem Einsetzen seine Bodenlage erreicht hat und das Hantierungswerkzeug 67 und der Stabmagnet.

94 im Verhältnis zu den Zungenrelaia 52 nach oben geschoben wird.

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Einer der Schenkel des Greiforgans 68, vorzugsweise der einfache Schenkel 69, ist mit einem Stoppanschlag versehen. In den Pig. 11a und 17 wird ein Stoppanschlag in Form eines winkelrecht zur Drehebene der Schenkel angeordneten Stiftes 53 gezeigt und in Fig. 16 ein Anschlag in Form einer auf der Drehebene, der Schenkel herausragenden Fase 54.

Der Stoppanschiag (53 oder 54) und die nach oben gerichtete 'Fläche 55 des Kerngitters 1£> bilden zusammen einen ersten Teil in einem Verriegelungssystem, das verhindert, daß eine .Brennstoffkassette beim Einsetzen..in den Kern falsch orientiert wird. Der zweite Teil des Verriegelungssystems besteht wie angegeben darin, daß das Greiforgan 68 und die Breimstoffkassette 19 so ausgeführt sind j daß die -Brennstoff kassette nur unter der Voraussetzung ergriffen werden.'kann, wenn diese und das Greiforgan 68 im wesentlichen die richtige Drehorientierung im Verhältnis zueinander haben. Bei der Ausführung nach .Fig. "18'ist dieses dadurch möglich, daß das Greiforgan 68 mit einem Haken-76 und zwei Haken 77 ^uri-d das Mantelro-hr 112 mit drei entsprechenden Greiflöchern 129 versehen ist.: Der Handgriff 124 kann dabei glatte Seiten haben.

Wenn das Greif organ 68 dagegen einen HaJc cn 76 und einen einzigen Haken.77 hat und das Mantelrohr 112 zwei diesen Haken entsprechende Greiflöcher 129 (siehe Fig. 17), sind a.uf dem Handgriff 124 der zentrale Sperranschlag 120 und die symmetrisch gelegenen und entgegengerichteten Sperranschläge 121 angeordnet.

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Bei richtiger Drehorientierung zwischen Greiforgan 68 und Brennstoffkassette 19 können, wie aus Pig. 17 hervorgeht, die Haken 80 und 81 die Sperranschläge 120 und 121 passieren und das Eingreifen kann erfolgen. Ist dagegen die Greifanordnung 68 falsch ausgerichtet, hindern die Sperranschläge 120 und 121 die Haken 80 und 81 daran, die obere Fläche des Handgriffes 124 zu passieren. Das Ergreifen der Brennstoffkassette 19 ist infolgedessen unmöglich.

Um den ersten Teil des Verriegelungssystems näher zu beschreiben, wird auf .Pig. 9 verwiesen, die einen Teil des Kerngitters 15 von oben zeigt. Das Kerngitter 15 ist aus flachen Schienen aufgebaut, die mit horizontaler Hauptrichtung hochkant gestellt sind und einander rechtwinklig kreuzen. Jede der dadurch gebildeten Keriigitterniaschcn nimmt vier Jrennstoffkassctten 1 j auf, deren Leitfedern 128 teils gegen die vertikalen Seiten der Schienen, teils gegen die vertikalen Zwischenwände 56 laufen, die von der Mitte jeder Maschenseite herausragen.

Aus dem rechten Teil der Pig. 1,6 ist der Niveauunterschied zwischen der Oberseite 55 des Kerngitters 15 und dem oberen Teil der Brennstoffkassette 19 ersichtlich, wenn die Brennstoff kassette auf ihrem Platz im Kern steht. Die linke Brennstoff kassette wird mit falscher Drehoriehtierung herabgesenkt, dadurch stüf3t der Stoppansohlag 54 gegen das Kerngitter 15 und der Magnetschalter, d.h. der Stabmagnet 94 und die Zungen-

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relais 52, unterbricht den Strom zur Aufzugmaschine. Das Q-reiforgan 68 kenn in dieser Lage nicht geöffnet werden. Das Entsprechende geschieht, wenn der Stoppanschlag, anstatt in Form einer Hase 54, in Form eines quergehenden Stiftes 53 ausgeführt ist. Dies wird unmittelbar deutlich, wenn man sich Pig. 17 verkleinert vorstellt und überlagert von einer der vier Brennstoffkassettenpositionen in Fig. 9. Wie daraus hervorgeht, ist nur eine Drehorientierung je Position möglich, nämlich die gezeigte. In den übrigen drei Drehorientierungen stößt der Stift 53 gegen das Kerngitter, so daß die Brennstoffkassette hängenbleibt, das Heruntersetzen unterbrochen wird und das Greiforgan 68 nicht geöffnet werden kann. Die Brennstoffkassette muß dann hochgezogen und richtig gedreht

werden, wonach das Hantierungswerkzeug nach erneutem Herunterund senken die Brennstoffkassette auf dem vorgesehenen Platz/mit

richtiger Drehorientierung absetzen kann.

Der Stoppanschlag hat außer der bereits genannten !Funktion eine weitere Aufgabe zu erfüllen. Wenn beim Hantieren von leeren Mantelrohren, d.h. von Brennstoffkassetten, deren Brennstabbündel herausgezogen worden sind, das Mantelrohr · heruntergesenkt worden ist, so daß es in einer Abstellposition steht, ist kein Handgriff (124) vorhanden, durch den das Greiforgan 68 den Stabmagneten 94 im Verhältnis zu den Zungenrelais 52.BO verschiebt, daß das Heruntersenken abgebrochen wird. Diese Funktion wird dabei von dem Stoppanschlag (53. oder 54) übernommen, der gegen die obere Kante einer Hebeöse 125 läuft und den Magnetschalter dazu bringt, den Strom zu der

Auf saugmaschine zu unfcerbrechöi^Q QRiGiNAL " Q 9 8 4 6 / 1 1 3 1

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Claims (7)

Patentansprüche :

1.1 Verriegelungssystem für Kernreaktoren, das verhindert, daß ■>—S

Brennstoffkassetten mit falscher Drehorientierung in eine Brennstoffkassettenposition eines Kernreaktorkerns eingesetzt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß einmal jede Brennstoffkassette einen Griffteil hat, der einen Eingriff eines Greiforgans für Brennstoffkassetten nur unter der "Voraussetzung zuläßt, daß

das Greiforgan und die Brennstoffkassette eine im wesentlichen richtige Drehorientierung im Verhältnis zueinander haben, und zum anderen, daß das Greiforgan mindestens einen Stoppanschlag ■ hat, der beim Kassetteneinsetzen bei falscher Drehorientierung des Greiforgans mit daranhängender Brennstoffkassette gegen an der vorgesehenen Brennstoffkassettenposition im Kern angeordnete Sperrflächen stößt und dadurch das Öffnen des Greiforgans verhindert.

2. Verriegelungssystem nach Anspruch 1 für Brennstoffkassetten und einem im wesentlichen polygonalen, vorzugsweise quadratischen Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß der Griffteil aus einem diagonal über den Brennstoffkassettenquerschnitt laufenden Brennstoffkassettenhandgriff besteht, der mit mindestens einem Sperranschlag versehen ist.

3. Verriegelungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Brennstoffkassettenhandgriff zentral und im wesentlichen winkelrecht zur Längsachse der Brennstoffkassette ein

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Sperranschlag herausragt und daß zwei symmetrisch angeordnete Sperranschläge in im -wesentlichen entgegengesetzter Richtung zu dem ersten Sperranschlag aus dem Brennstoffkassettenhandgriff herausragen.

4. Verriegelungssystem nach Anspruch 1 für Brennstoffkassetten mit einem Mantelrohr, dadurch gekennzeichnet, daß der Griffteil aus drei in dem Mantelrohr angeordneten Greiflöchern besteht.

5. Verriegelungssystem nach Anspruch k für Brennstoffkassetten, "bei denen das Hantelrohr einen im wesentlichen polygonalen, vorzugsweise quadratischen Querschnitt hat, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Greifloch in einer Ecke angeordnet ist und die beiden anderen in Wänden, die eine gegenüberliegende Ecke bilden.

6. Verriegelungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Greiforgan einen scherenähnlichon Greifer mit einem einfachen Greifarm und einem gabelförmigen Greifarm mit zwei parallelen Gabelklauen hat und daß der Stoppanschlag an einem der Greifarme angeordnet ist.

7. Verriegelungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6., dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrflächen auf einem an dem oberen Kernende befindlichen Kerngitter angeordnet .sind.

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