DE2161534C2

DE2161534C2 - Verfahren zum Zerlegen eines bestrahlten Kernreaktor-Brennelementbündels und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2161534C2
Application number: DE2161534A
Authority: DE
Inventors: Chester Samuel Basking Ridge N.J. Ehrman; Robert Martin Lafayette Calif. Freeborg; Frank Joseph San Bruno Calif. Jones; Louis Morristown N.J. Scheib; Charles Samuel Burlingame Calif. Worsley
Original assignee: Allied Corp Morris Township NJ; Allied Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1970-12-15
Filing date: 1971-12-11
Publication date: 1983-05-05
Also published as: GB1314803A; DE2161534A1; US3763770A; AU3692671A; AU456767B2; BE776524A; CA934658A; FR2117928A1; IT963012B; FR2117928B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerlegen eines bestrahlten Kernreaktor-Brennelementbündels, das an jedem Ende eine Endfassung aufweist, in einzelne Stücke für eine nachfolgende Aufbereitung, indem das Brennelementbündel schrittweise um einen der gewünschten Länge der Stücke entsprechenden Betrag an einer Abscherstelle vorbeibewegt wird und vor dem Abscheren im Querschnitt dadurch komprimiert wird, daß bei seitlicher Fassung des Brennelementbündels eine Kompressionskraft auf das Bündel aufgebracht wird, wobei die abgescherten Stücke durch eine Leitung in eine nachfolgende Behandluugszone geleitet werden. Die Vorrichtung ist mit einer Halterung versehen, In welche das bestrahlte Brennelementbündel einladbar ist und die an einem Ende eine Abschereinrichtung aufweist. Ferner weist die Vorrichtung eine Vorschubeinrichtung, welche das Brennelementbündel schrittweise an einem Abschermesser vcrbeibewegt, und mindestens einen vor der Abschereinrichtung angeordneten, beweglichen Haltestempel zum Komprimieren des Brennelementbündels vor dem Abscheren auf.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung dienen dem Schneiden verbrauchter Kernreaktor-Brennelementbündel in kurze Abschnitte, die einem Auflöseverfahren zugeführt werden, in welchem die einzelnen Stücke mit Salpetersäure ausgelaugt werden, um das säurelösliche Uran aus den nicht löslichen Hüllen und Endfassungen abzutrennen.

Brennelementbündel werden gewöhnlich aus mit Kernbrennstoff gefüllten Rohren bis zu etwa 16 mm Durchmesser gebaut, die durch Rohrbänder in viereckige Querschnitte zusammengebunden werden, die bis zu etwa 77 cm^! variieren können. Diese Bündel können eine Länge bis zu 6 m haben sowie Endfassungen zum Zusammenhalten der Anordnung, die auch als Verteilungsköpfe für das Kühlwasser dienen.

Die Emission der Neutronen innerhalb eines Kernreaktors bringt einen Versprödungsgrad des Materials der Brennelementbündel mit sich, einschließlich der Brennstoffpellets, mit denen die Rohre gefüllt sind. Die Versprödung führt bei der Wiederaufbereitung zu einem Problem, denn die Rohre können frühzeitig brechen, wenn das Brennelementbündel in das Schneidmesser geführt wird. Dies kann zu unerwünschten Veränderungen der Länge der geschnittenen Stücke führen.

Es ist wichtig, eine genaue Schnittlänge zu erhalten. Der Kernbrennstoff muß aus den säureunlöslichen Hüllen herausgelaugt werden, und die notwendige Zeit zum vollständigen Lösen ändert sich je nach der Länge der Stücke. Ungenaue Schneidlängen des Rohres erschweren deshalb die Prozeßsteuerung und können zu einem unvollständigen Entfernen des Brennstoffes aus den Rohrabschnitten führen. Deshalb ist die Steuerung der Länge der geschnittenen Stücke wichtig.

Bekannt sind Abschereinrichtungen, die aber im allgemeinen nicht auf den Bündelquerschnitt, sondern nur auf deren Länge begrenzt waren. Es war notwendig, die Endfassungen durch eine separate Schneidmaschine zu entfernen, bevor man die Brennelementbündel einer Abschereinrichtung zuführte.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art ist bereits aus der BE-PS 7 46 525 bekannt. Dort wird die Kompresslonskraft aber nur In einer einzigen Richtung ausgeübt, wobei das Brennelementbündel seitlich In einer zur Kompresslonskraft senkrechten Richtung starren Halterung gefaßt wird. Durch die Ausübung der Kompresslonskraft in nur einer einzigen Richtung ergibt sich ersichtlich mit Nachteil eine Auswelchmöglichkeit des Im Zustand der Kompression befindlichen Brennelementbündels In Richtung senkrecht zur Kompressionskraft, weil freier Raum In dieser Richtung der Auswelchmöglichkeit In der Halterung für das Brennelementbündel vorhanden ist. Andererseits ist dieser freie Raum im bekannten Fall notwendig, damit keine Hemmung beim Vorschub des Brennelementbündels an der Abscherstelle vorbei auftritt. Das Ausweichen in den freien Raum kann aber auch dazu führen, daß mit Nachteil einzelne Brennstoffstäbe des Bündels beim Abscheren in Stücke mit unkontrollierten Längen brechen können. Wenn das Brennelementbündei nämlich zuvor lange in einem Kernreaktor bestrahlt wurde, ist das Hüllenmaterial sehr spröde geworden. Solche Stücke mit

is unkontrollierten Längen, insbesondere solche, deren Länge größer als die vorbestimmte gewünschte Länge für die Weiterbehandlungsanlage ist, stöxn die Arbeitsweise und den Wirkungsgrad dieser nachgeschalteten Aufbereitungsanlage, deren Betrieb auf Stücke mit vorgegebener Länge abgestellt ist.

Daher Ist es Aufgabe der vorüegervicp. Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit deren Hilfe Brennelementbündel verschiedener Abmaße in praktischer Weise und bei richtigern Zusammenpressen ohne Brechen der Stäbe geschnitten werden können, ohne daß zuvor die Endfassungen entfernt werden müssen.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, daß die seitliche Fassung des Brennelementbündels durch Einspannen des Bündels in ein senkrecht zur Richtung der Kompressionskraft bewegbares Widerlager erfolgt und daß an der Abscherstelle auch die Endfassungen des Brennelementbündels abgeschert werden. Für die Durchführung dieses Verfahrens ist erfindungsgemäß die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß ein ebenfalls als Haltestempel ausgebildetes, verschiebbares Widerlager vorgesehen ist, In welches das Brennelementbündel in einer Richtung, die im wesentlichen senkrecht zur Kompressionskraftrichtung des ersten Haltestempels verläuft, fest einspannbar ist

Mit Vorteil werden durch die Maßnahmen der Erfindung die in der Halterung der bekannten Vorrichtung vorhandenen Leerräume so reduziert, daß die Gefahr des unkontrollierten Brechens von verspröcieten StäDen vermieden wird. Auf das Brennelementbündel wird erfindungsgemäß nämlich im Angriffsbereich der Kompressionskraft in der einen Richtung senkrecht dazu zunächst gleichzeitig eine zweite Kompresslonskraft aufgebracht.

Dieses Komprimieren in zwei In etwa senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen vollzieht sich eine gewisse Zelt lang. Danach wird «lie Kompression nur noch In der einen Richtung fortgesetzt, wohingegen die Kompression in der dazu senkrechten Richtung derart bei Ihrem erreichten Wert beibehalten wird, daß das Erennelementbündel in dem Widerlager fest eingespannt verbleib'.. Durch dieses Einspannen In den als Widerlager ausgebildeten HaltestRmpel wird ein Ausweichen des Brennelementbündels In dieser Richtung beim Pressen In der dazu senkrechten Richtung verhindert,

Des weiteren ist es bei der Erfindung von Verteil, für einen vollständigen Einschluß des Brcnntlementbündels in der Vorrichtung und für die Einstellung einer Seitenwand zu sorgen, um somit das BrennelemcnlbOr^r!el hei seiner Annäherung an das Schermesser ausgerichtet zu führen. Nach dem Abscheren der vorbestimmten Stücke des Bündels werden diese durch einen Schacht direkt In die Vorrichtung zum Auflösen fallengelassen. Dabei Ist

es zweckmäßig, wenn gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens der Gasdruck hinter der Abscherstation klel-.ner ist als der Druck vor Ihr. um einen Luftstrom aus der Abscherzone zu der nachgeordneten Behandlungszone zu erzeugen, wobei der Luftstrom während der Beschlkkung und des Abscherens auf einem Im wesentlichen konstanten Wert gehalten wird. Auch die Endfassungen des abgescherten verbrauchten Brennstoffbündels können zu der Nachbehandlungszone gefördert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der weiteren Unteransprüche. Aus diesem Themenkreis sei als besonders vorteilhaft herausgegriffen, daß die gegebenenfalls In zwei Richtungen wirkenden Haltestempel In einem entfernbaren Modul oder Baustein angeordnet sind, der seinerseits leicht entfernbar und durch eine Fernsteuerung ersetzbar 1st.

Zweckmäßig ist auch die Schaffung mehrerer horizontaler Haltestempel und eines vertikalen hlnspannteiis. die unter Verkleinerung der Breite des Vorderteils des Brennelementbündels zusammenwirken, während seine Höhe im wesentlichen aufrechterhalten wird. Diese Anordnung kann dann sehr nützlich sein, wenn das Brennclementbündel während des Zerschneidens klemmt, denn dann kann es leicht durch Anheben der bewegbaren Einspannteile freigelegt werden.

Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind jene Teile der Schneidvorrichtung, die In direkter Verbindung mit dem Kernmaterial stehen. In einer heißen Zelle enthalten, und die sich bewegenden Teile werden ferngesteuert und durch Einrichtungen betätigt, wie z. B. hydrauliche oder pneumatische Zylinder oder Elektromotoren. Die das verbrauchte Brennelementbündel aufnehmende Kummer weist ein Magazin auf, das für die Beladung seitlich geöffnet werden, dann geschlossen und abgedichtet werden kann. Die nicht absolute Abdichtung kann beispielsweise mit Hilfe dichter Passungslippen oder Metallabdichtungen gewährleistet werden, die aus Mehrfachschichten federnder Metallstrelfen bestehen, die entlang aller Pewegungskanten gequetscht angeordnet sind oder bei denen die stationären Kanten abzudichten sind Wenn der Ladezugang des Magazins geschlossen wird, ist die einzige andere Hauptöffnung diejenige, durch welche das zu verteilende Brennelementbündel hereingedrückt wird.

Durch die vorerwähnte Steuermöglichkeit der Gase kann man den Rückfluß des Säuredampfes aus der Auflösevorrichtung zur Schneideinrichtung hinauf verhindern. Von dort Hießt aus der umgebenden heißen Zelle in das abgedichtete Magazin und an anderen Stellen in dem geschlossenen System herauslaufende Luft durch die Leitung zu der Auflösevorrichtung.

Günstig ist auch die Ausbildung des Schermessers mit einem abgestuften, einem pyramidenförmigen oder winkeligen, guillotineähnlichen Aufbau. Dieses gleitbar angeordnete und für das Zusammenwirken mit dem stationären Scherblock angeordnete Schermesser befindet sich auch dichtend und gleitbar bezüglich der Magazinöffnung, durch weiche das Brennelementbündel ragt. Deshalb dient das verlängerte Messer im wesentlichen als ein gasdichtes Tor zum Magazin hin. gestattet aber die Gasströmung durch die Öffnung, wenn es sich in einer zurückgezogenen Stellung befindet.

Es wurde bereits erwähnt, daß ein Luftstrom auch während des Abschneidens fortlaufend vorhanden ist. Hierzu ist eine ventilgesteuerte Beipaßleitung vorgesehen, um eine Unterbrechung des Luftstromes während des Abschneidens zu verhindern. Für die Steuerung des Luftstromes gibt es verschiedene Möglichkelten. Beispielsweise kann ein Drosselklappenventll verwendet werden, dessen Umfang seiner bewegbaren Scheibe eine einstellbare Kerbe oder Perforation hat, so daß sie nicht f;anz abgeschlossen 1st und In der geschlossenen Position eine minimale Strömung zuläßt, die normalerweise infolge der Lecklage in das geschlossene Magazin hinein vorhanden Ist.

Beim Betrieb wird ein solches Ventil geöffnet, wenn

ίο das Magazin geschlossen und vom Gleichgewicht der Gesamtanlage durch das vollständige Herausfahren des Schermessers abges. 'mitten wird. Das Ventil wird immer so gesteuert, daß der Luftstrom durch die Leitung zur Auflösevorrichtung hin unter allen Umständen in etwa konstant bleibt.

Weitere Vorteile. Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung Im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, teilweise im Horizontalschnitt mit entfernten Abdeckungen, wobei kleinere Teile fortgelassen wurden.

Fig. 2 einen Vertikalschnitt entlang der Linie 2-2 der » Fig. 1.

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 2

Fig. ν einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 1.

Fig. 5 einen Vertikalschnitt unter Darstellung einer Einzelheit des entfernbaren Haltestempelmoduls 24 der Fig. 2 und 3.

Fig. 6 einen Vertikalschnitt unter Darstellung einer Einzelheit des entfernbaren Haltestempelmoduls 24 entlang der Linie 6-6 der Fig. 5.

Fig. 7 eine Querschnittsansicht der Haltcstempel 27 und 30 unter Darstellung der ungefähren Kontur des Haltekörpers oder Haltestempelblockes,

Fi g. 8 eine Draufsicht des Scherendes der Vorrichtung unter Darstellung einer weiteren anderen Ausführungsform. wobei zwei benachbarte unabhängig arbeitende Haltestempelblöcke in Zusammenarbeit mit einem nicht dargestellten Einspannblock und im wesentlichen im rechten Winkel zu diesem arbeiten.

Fig. 9 eine Halbschnittansicht des Scherendes der Vorrichtung entlang Linie 9-9 der Fig. 8 unter Darstellung des Einspannteiles und

Fig. 10 eine Endansicht entlang der Linie 10-10 der F i g. 9 unter Darstellung der Deformation des Endes des Brennstoffbündels infolge des von den horizontal arbeitenden benachbarten Haltestempeln aufgewendeten Druckes, die mit einem vertikalen Einspannteii zusammenwirken.

Die Fig. 1. 2. 3, 8, 9 und 10 zeigen ein teilweise abgeschnittenes bzw. abgeschertes Kernreaktorbrennelementbündel 17, das in der Vorrichtung angeordnet ist. In Fig. 1 ist ein typisches Kernreaktorbrennstoffbündel, wie es aus dem Reaktor kommt, mit einer Endfassung 18 und Abstandshaltern 21 gezeigt. In Fig. 1 ist die erste Endfassung durch das Scherblatt 25 bereits entfernt.

Beispielsweise kann ein typisches Brennelementbündel im Querschnitt bis zu etwa 305 mm oder in der Länge bis etwa 6,1 m variieren und wird zuerst in horizontaler Stellung dem Magazin zugeführt.

Bei der Vorbereitung zur Aufnahme des Brennelementbündels in dem Magazin wird eine bewegbare Platte 44 nach Fig. 1 und 4 gegen das Seitenteil 46 bewegt, bis der Abstand zwischen diesen parallelen Flächen gerade

zu dem besonderen Brennelementbündel, das zugeführt werden soll, paßt, um seine Ausrichtung bezüglich der Abschereinrichtung sicherzustellen. Anstelle einer bewegbaren Wand können auch geeignet bemessene Einsalze entlang der Rückwand des Magazins angeordnet werden, so daß für das ausgewählte Bündel gerade Platz genug Ist, damit es In Ausfluchtung mit der Abscherein- richtv'-} gleitend geführt werden kann.

Nach den Fig. I, 4 und 8 ist die bewegbare Platte 44 durch eine Antriebseinrichtung angetrieben und kann nach Art eines Kolbens gegen das parallfls Endteil 46 oder von diesem fortbewegt werden, um die Breite des Magazins auf das Maß des aufzunehmenden Brennelementbündels einzustellen. Diese bewegbare Platte 44 Ist gleitbar angeordnet und gegen die Seltenwände des Magazins an allen Stellen entlang Ihres Umfanges abgedichtet.

Zw-ir wird diese bewegbare Seltenplatte 44 normalerweise eingestellt, bevor das Büüde! !r. dem Magazin angeordnet wird, es kann aber gegebenenfalls auch hinterher bewegt werden, wodurch dann das Bündel In die geeignete Flucht gegen die parallele Fläche 46 der Fig. 1 und 4 gedrückt wird. Obwohl es verschiedene Wege gibt, die bewegbare Platte 44 In Stellung zu bringen, weist das hler gezeigte Verfahren ein vermittels eines Motors 47 der Fig. 1 angetriebenes Zahnradvorgelege auf. das außerhalb der die heiße Zelle einschließenden Betonbarriere 22 arbeitet. Eine Drehung wird wahlweise entweder In der einen oder in der anderen Richtung auf die drehbare Welle 48 gegeben, die sich durch die Betonbarriere 22 eijtreckt und über den Getriebekasten 51 der Flg. 1 auf die horizontale drehbare, zum Magazin parallel liegende Welle 59 sowie auf Kegelräder 50 an mehreren Stellen neben der Wand 44 arbeitet. An jeder Stelle ist das Zentrum des angetriebenen Kegelrades mit Gewinde versehen, um mit einer sich axial erstreckenden Schraube oder Schnecke zusammenzuwirken, deren eines Ende an der bewegbaren Platte 44 angebracht ist. Dadurch bewegt die gleichzeitige Drehung aller angetriebenen Kegelräder die Schrauben oder Schnecken sowie die daran angebrachte Platte 44 in einer Richtung, und zwar auf das Endteil 46 hin oder von diesem fort, je nach der Drehrichtung, die den angetriebenen Kegelrädern durch den Motor 47 mitgeteilt wird. Die Platte 44 kann auch ein stationärer Körper sein, der für ein besonderes Maß des Brennelementbündeis vorher eingestellt ist und keine Einrichtung für eine seitliche Bewegung aufweist.

Wenn das Magazin 10 in der beschriebenen Weise eingestellt worden ist und das Brennelementbündel aufnehmen kann, wird dieses seitlich durch das offene Halsteil 49, siehe Fig. 1 und 4, in das Magazin hineingestoßen. Dieses Magazin ist normalerweise von dem oberen In den Fig. 2 und 4 gezeigten Abschnitt 45 und dem Seitenabschnitt 46 nach Fig.4 geschlossen und abgedichtet. Diese Abschnitte können angehoben werden und folglich als eine Einheit durch den Arm 43 geschlossen werden. Geeignete Gelenke und eine Motoreinrichtung sind als Halterung 40 gezeigt sowie ein mehr oder mehrere pneumatische Kolben und Zylinder 39. Wenn das Bündel horizontal in dem Magazin eingestellt worden ist, wird es mit Hilfe der gegebenenfalls fernbetätigten Pneumatikzylinder 39 abgedeckt und abgedichtet. Befindet sich das Magazin in der geschlossenen Stellung, dann ist eine geeignete Abdichtung an den Berührungskanten 58 nach Fig.! und 4 vorgesehen.

Beim Betrieb wird das Kernreaktorbrennelementbündel 17 durch einen Stoßkopf 20 über das Haltestempelmodul bzw. mit Hilfe der Haltestempeleinheit 24 (wenn die Haltestempel 27 und 30 von clmi Bündel fortbewegt worden sind) an dem sich bewegenden Abscherblatt 25 vorbei und über die Leitung 35 gedrückt, siehe Flg. 1, 2 und 3. Der Abstand über das Abscherblatt hinaus, zu welchem das Bündel gedrückt wird, wird durch das Maß der Brennelementendfassung 18 bestimmt, die beim ersten Schritt zu entfernen Ist, und danach von der erforderlichen Stücklänge für die nachfolgende Auflösestufe. Die Bewegung des Stoßkopfes 20 und infolgedessen des

ίο Brennelementbündels i7 wird von der Scherzufuhrstoßstange 11 der FI g. 1,2,8 und 9 - teilweise vorgeschoben gezeigt - gewährleistet und gesteuert. Die Motoreinrichtung zur Erreichung dieser Bewegung ist als Antriebseinrichtung 14 gezeigt, die außerhalb der Betonbarriere 22 arbeitet und Bewegungskraft durch die Betonwand vermittels einer sich drehenden Welle 13 zubringt, die an dem Antriebszahnrad 12 befestigt ist, das mit der Zahnstange 15 auf der Scherzufuhrstoßzange 11 der Fig. I und ? in Eingriff tritt. Je nach der Drehrlchtung der Welle 13 kann die Stoßstange 11 In der Richtung von dem Scherkopf fortbewegt werden, um somit eine seitliche Einstellung des neuen Brennstoffbündels In dem leeren Magazin zu gestatten; oder es kann das Brennstoffbündel 17 nach vorn drücken zum Abscheren. Das sich bewegende Abschermesser 25 und die Haltestempei 27 und 30 werden zurückgezogen, und das Brennstoffbündel wird zu einer Stelle vorgeschoben, wo es um einen vorbestimmten Betrag über dan Abschermesser 25 hinausragt. Die Haltestempel 27 und 30 werden dann vermittels

3" eines hydraulischen Druckes gegen das Brennelementbündel gedrückt, das gegen eine befestigte Backe gehaltert wird, wodurch das Brennstoffbündel zum größten Teil neben dem Abschermesser 25 kompakt zusammengeschoben ist, und der Querschntt ist folglich beachtlich reduziert. Insbesondere kann sich der Haltestempelblock 30 bei der In den Fi g. 2, 3 und 5 gezeigten Ausführungsform gleitbar vertikal und in einer Richtung senkrecht zu dem angeordneten Bündel bewegen. Diese Bewegung wird dadurch ermöglicht, daß der Haltestempelblock an dem Kolben und der Kolbenstangenanordnung 74 des hydraulisch betätigten Zylinders 31 angebracht ist. Wenn sich der Haltestempelblock 30 gegen das Brennelementbündel 17 bewegt, drückt dieser das Bündel gegen die darunter angeordnete, stationäre Platte 60. Der Haltestempelblock 30 ist vorzugsweise etwas breiter als das Brennelementbündel, und unter der Annahme, daß er nicht an eine inkompressible Endfassung oder einen Abstandshalter anschlägt, erreicht er das Ende seines Abwärtshubes an einer vorbestimmten festen Stelle, die so angeordnet ist, daß eine Verminderung des Vertikalmaßes des Bündels auf etwa 80% seines ursprünglichen Wertes, siehe Fi g. 3 und 5, gestattet wird.

Der horizontale Haltestempel 27 hat ein Vertikalmaß gleich etwa 8096 des Vertikalmaßes des Brennelement-

^5d bündeis, auf das eingewirkt werden soll; wenn also der vertikale Haltestempelblock 30 das untere Ende seines Hubes erreicht, ist er im wesentlichen im Kontakt mit dem schmaleren horizontalen Haltestempel 27. Wenn die Haltestempel deshalb aktiviert werden, drückt der vertikale Haltestempelblock 30, der ausreichend breit ist, um über den horizontalen Haltestempel 27 überzuhängen, sogar wenn letzterer vollständig zurückgezogen ist, das Ende des Brennelementbündels nach unten zusammen, bis der vertikale Haltestempelblock 30 den horizontalen

Haltestempel 27 berührt oder im wesentlichen berührt. An dieser Stelle bleibt er deshalb fixiert und hält das Bündel fest eingespannt, wenn der horizontale Haltestempel 27 daruntergleitet, um des weiteren das Ende des

Bündels gegen den Abscheramboß S3 der Flg. 3 zu drükken.

Mit dieser neuen Anordnung kann der Abschnitt des 'Brennelementbündels 17 neben dem Abschermesser 25 in zwei Richtungen unter rechten Winkeln zueinander zusammengedrückt werden, und die hydraulisch betätigten Haltestempel 27, 30 können gesteuert und fernbetätigt sein.

Da die Rohre in dem Brennelementbündel häufig recht spröde sind, gäbe es einen beachtlichen Bruch dieser Elemente, wenn die Fläche des Haliestempels 27 oder 30, der das Brennelementbündel 17 berührt, zum Brennelemenibündel vor dessen Kompression parallel wäre. In einem solchen Fall würde eine beachtliche Beschädigung und Einkerbung der Rohre an den Kanten der Haltestempel, von der Abschereinrichtung fort, auftreten. Wenn jedoch die Kontur der Fläche des die Rohre berührenden Haltestempelblockes 30 so geformt ist, daß die Beanspruchung auf eine Im wesentlichen ebene und gleichförmige Welse durch den Abschnitt unter dem Haltestempel verteilt Ist, kann für einen gewissen Abstand In beiden Richtungen darüber hinaus das Brechen der versprödeten Elemente minimal gehalten werden. Eine solche Kontur oder Gestaltung erhält man, wenn die Berührungsfläche des Haltestempels 27, 30 so hergestellt ist, daß sie sich sanft gegen das zu komprimierende Bündel senkt, wobei die unterste Kante neben der Abschervorrichtung liegt. Des weiteren sollte die Kante des Haltestempelblockes 30 gegen die Abschervorrichtung und die Kante von der Abschervorrichtung fort gerundet sein. Eine solche Kontur ist in Fig. 7 angenähert gezeigt. Bei einer solchen Gestaltung stellt die von derartigen Rohren gebildete Kurve In Berührung mit dem Haltestempel zu der Stelle zurück, wo keine Kompression Platz gegriffen hat, eine gleichförmig sanfte Kurve oder Neigung dar. Ein zweiter horizontaler Haltestempel kann verwendet werden, um des weiteren die Beanspruchung auf die Rohre zu verteilen, wenn sie der Kompression durch die Haltestempel unterworfen werden.

Bei einer anderen nicht dargestellten Ausführungsform können Haltestempel mit variablen Neigungsberührungsflächen verwendet werden wie z. B. durch die Steuerung der Kante der Berührungsfläche nächst dem Abschermesser, und zwar durch hydraulische Einrichtungen, während die von dem Abschermesser am meisten entfernte Kante an einer festen Stelle angelenkt Ist, z. B. an einer Stelle an der inneren Wand des Magazins. Die angelenkte Kontaktfläche, die den Abstand zwischen den Enden der zwei parallelen, hydraulisch betätigten Kolbenstangen überspannt, kann verwendet werden, um in ähnlicher Welse eine variable Neigung anzubieten, die für die Verteilung des auf die Rohre eines Brennelementbündels aufgegebenen Druckes gesteuert werden kann, wenn eine solche Berührungsfläche beim Halten verwendet wird.

Wenn ein oder beide hydraulische Zylinder, die die Haltestempel betätigen, aus Raumgründen in der Abmessung begrenzt sein müssen, kann die Wirksamkeit des kleineren Zylinders oder der kleineren Zylinder durch die Verwendung eines Zusatzzylinders, wie er in F i g. 5 gezeigt ist, gefördert werden. Während der den horizontalen Haltestempel 27 betätigende Zylinder 33 als erheblich kleiner als Zylinder 31 gezeigt ist, der den vertikalen Haltestempelblock 30 betätigt, steigert die Verwendung des Hilfszylinders 32 gemäß F i g. 3 und 5 die von dem Zylinder 33 ausgeübte wirksame Kraft, der dann eine mit der vom Zylinder 31 vorgesehenen Kraft vergleichbare Kraft aufbringen kann.

Bei der Prüfung der Fig. 5 wird man feststellen, daß das Maß der zwr.« unter rechten Winkeln zueinander arbeitenden Haltestempeln den Querschnittsbereich begrenzt, auf den das Bündel komprimiert werden kann. Der Lauf des vertikalen Haltestempels 30 wird durch die Störung mit dem 'lorlzontalen Haltestempel 27, well der vertikale Haltestempel 30 gegen den horizontalen 27 anläuft, begrenzt. Der vertikale Haltestempel 30 wird nach unten gefördert, um das Bündel vertikal zusammenzudrücken, dann drückt der horizontale Haltestempel 27 das Bündel horizontal. Die Gesamtbewegung der äußeren Reihen der Rohre ist somit begrenzt, um möglichen Bruch infolge des Halterns oder Einklemmens zu reduzieren. Dies ist ein wesentlicher Vorteil des Zwei-Halte-Stempelsystems.

Da der Querschnitt eines kleinen komprimierten Bündels beachtlich geringer ist als der eines großen Bündels, werden unterschiedlich große Haltestempel für Brennelementbündel In einem besonderen Größenbereich verwendet.

Um die Abschaltzeit minimal zu halten, sind in der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung beide Haltestempel und Ihre Betätigungszylinder in einem entfernbaren Modul oder Baustein enthalten, der ausführlieher in den Fig. 5 und 6 gezeigt Ist. Dieses Modul hat einen Hebering 54 und kann deshalb aus der Kernabschervorrichtung entfernt und durch eine andere mit solchen Haltestempeln ersetzt werden, die entweder kleiner oder größer sind, je nach dem Erfordernis des Falles, und zwar durch Fernsteuerung.

Wenn das Ende des Bündels zusammengedrückt und wie vorhin erwähnt - durch Haltestempel 27 und 30 gehalten Ist, wird das gemäß Fig. 1, 2 und 8 am Scherblock 57 angebrachte Abschermesser 25 durch einen ferngesteuerten hydraulischen Zylinder 26 nach vorn gedrückt, der außerhalb der Betonbarriere 22 liegt und seine Kraft durch die Barriere vermittels einer Kolbenstange 62 übermittelt. Hierdurch wird gleichzeitig der verlängerte Abschnitt des zusammengedrückten Brennelementbündels abgeschert und die Verbindung zwischen dem Magazin und der nicht dargestellten Nachbehandlungsstation, z. B. Auflösevorrichtung, getren.it.

Um sicherzustellen, daß der Luftstrom zwischen dem Magazin und der Auflösevorrichtung durch das Abschermesser 25 nicht unterbrochen wird, sieht das in den Fig. 1 und 3 gezeigte Belpaßventil 72 die notwendige Verbindung während der Zwischenzelt vor, während der das Abschermesser vollständig ausgefahren ist; mit der Ausnahme, daß es im wesentlichen Immer geschlossen ist, wenn das Magazin für die Eingabe eines Brennelementbündels geöffnet ist, oder aus irgendeinem anderen Grund. Es ist deshalb wünschenswert, daß der Luftstrom zur Auflösevorrichtung zu jeder Zeit während des Betriebes im wesentlichen konstant ist, um zu verhindern, daß Säuredämpfe von der Auflösevorrichtung die Abschervorrichtung erreichen, und eine Luftausströmung aus der Brennelementbündelabschervorrichtung oder der heißen Zelle in die Atmosphäre hinein zu verhindern.
Zu diesem Zweck ist das Beipaßventil 72 so ausgebildet, daß es bei seiner Stellung des minimalen Flusses im wesentlichen denselben Luftstrom zur Auflösevorrichtung gestattet, wenn das Magazin offen ist für die Beschickung, wie es als Ergebnis der Leckage in das Magazin hinein der Fall ist, wenn es geschlossen ist.

Die geschnittenen Stücke des Brennelementbündels einschließlich der Endfassungen fallen durch die Leitung 35 in die Auflösevorrichtung. In solchen Fällen, wenn das rückwärtige Teil der Haltestempel 27, 30 die relativ

nicht zusammepHrückbaren Endfassungen 18 oder Rohrabstam'shalter 21 während des Abscherens berühren, tritt wegen der Neigungskontur der Haitestempeiriächen stets eine beachtliche Kompression des Mehrrohrabschnittes auf.

Eine Änderung in der Anordnung der Haltestemprl Ist ebenfalls in den Fig. 8, 9 und 10 gezeigt, wobei bei dieser Anordnung der Kompressionsgrad verbessert ist, der möglich 1st, wenn ein Haltestempel eine Endfassung oder einen Rohrabstandshalter antrifft. Auch Ist der Querschnitt des zusammengedrückten Teils des erhaltenen Brennelementbündels durch die Verwendung dieser Ausführungsform länglich anstatt Im wesentlichen viereckig. Der Vorteil dieses Kompressionsmusters liegt In der Tatsache, daß etwas geringerer Abfang- oder Unterstützungsdruck beim Abscheren durch das Bündel erforderlich Ist.

Bei dieser Anordnung sind gemäß Fl g. 8 zwei benachbarte horizontale Haltestempel 67 und 68 vorgesehen. Diese benachbarten Haltestempel können durch parallele pilzartige Aufwärtsbewegung der Rohre zu verhindern, wird ein einstellbares vertikales Einspannteil 70 abge senkt, bis es dicht an dem Brennelementbündel Ist oder in Berührung mit diesem, bevor der Druck von den horizon'aten üaitestempeln 67 und 68 -v.jfgegeben wird. Dieses /o,-,ikale Zurückhalten oder Festklemmen hält Im wesentlichen das Vertikalmaß des Brennelementbündels, wahrend die Haltestempel sein Horizontalmaß wesentlich reduzieren, gewöhnlich auf etwa 60 bis 70% Ihres ursprünglichen Wertes.

Diese Anordnung ist von besonderem Vorteil beim Abscheren von Endfassungen, denn wenn der vordere Haltestempel 68 die vordere Endfassung hält. Ist der unabhängig arbeitende Haltestempel 67 für die Kcmpression der Rohre rieben der Endfassung frei. Wenn "•ementsprechend der rückwärtige Haltestempel 67 die Endfassung hält, ist der Haltestempel 68 für die Kompression der benachbarten Rohre frei. Nach der letzt 3n Abscherung wird die Endfassung durch die Stoßstange 11 in die offene Leitung 35 gestoßen, wodurch diese

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die genannten pneumatischen Zylinder innerhalb eines entfernbaren Moduls enthalten sind, oder durch in Fl g. 8 gezeigte hintereinander angeordnete Zylinder. Bei dieser Darstellung umgibt die an dem Haltestempel 68 angebrachte Welle 65 die an dem Haltestempel 67 befestigte Welle 66, wobei die Welle 66 gleilbar und konzentrisch darin angeordnet ist. Wenn beide Wellen ausgestreckt oder ausgefahren sind, werden sie zu Kolbenstangen für die Kolbenzylinderanordnungen 69 bzw. 73. In der hier gezeigten Darstellung arbeiten bt'de hydraulische Zylinder, obwohl hintereinandergeschaltel. unabhängig, wobei der Kolben im Zylinder 69 im wesentlichen ein konzentrischer Ring um eine sich unabhängig bewegende Kolbenstange 66 ist. Die vorerwähnte Zeichnung dient der Darstellung lediglich eines von vielen Wegen, auf denen solche benachbarten parallel arbeitenden Haltestempel betätigt werden können. Diese Haltestempel geben Druck auf eine Seite des Brennelementbündels in derselben Richtung wie die benachbarte Abschervorrichtung und drücken das Bündel gegen den Amboß 53. Um die richtung hinein folgt.

In Fig. 1 stellt die Nummer 38 schließlich eine Betätigungssteuerkonsole außerhalb der Betonbarriere dar, von wo die gesamte Tätigkeit sicher ausgeführt wird. Dh Brennelementbündel werden in das Magazin geladen, darin ausgerichtet, und dann wird das Magazin verschlossen und abgedichtet. Das Bündel wird in kleinen Stücken durch die Abschervorrichtung hindurchgedrückt, die Vorderendfassung abgeschert und das gesamte Bündel in Stücke zerschnitten, die für die Auflösung geeignet sind. Sowohl die Endfassungen als auch die abgescherten Stücke fallen durch die offene Leitung 35 zu der Auflösevorrichtung, wo der säurelösliche Kernbrennstoff aus den nicht löslichen Rohren, Endfassungen und den Rohrtrenneinrichtungen mit einer geeigneten Säurelösung ausgelaugt wird. Bündel mit unterschiedlichem Maß können in Übereinstimmung gebracht werden, und notwendigenfalls können verschieden große

•to Haltestempei als Teil eines kompakten tragbaren Modells ersetzt werden, alles durch fernsteuerung.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Zerlegen eines bestrahlten Kernreaktor-Brennelementbündels, das an jedem Ende eine Endfassung aufweist, in einzelne Stücke für eine nachfolgende Aufbereitung, Indem das Brennelementbündel schrittweise um einen der gewünschten Länge der Stücke entsprechenden Betrag an einer Abscherstelle vorbeibewegt wird und vor dem Abscheren im Querschnitt dadurch komprimiert wird, daß bei seitlicher Fassung des Brennelementbündels eine Kompressionskraft auf das Bündel aufgebracht wird, wobei die abgescherten Stücke durch eine Leitung in eine nachfolgende Behandlungszone geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Fassung des Brennelementbündels (17) durch Einspannen des Bündels (17) in ein senkrecht zur Richtung der Kompressionskraft hewegbares Widerlager (30, 70) erfolgt, und daß an der Abscherstelle auch die Endfassungen (18) des Brennelementbündels abgeschert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Brennelementbündel (17) im Angriffsbereich der Kompressionskraft senkrecht zu deren Richtung zunächst gleichzeitig eine zweite Kompressionskraft aufgebracht -wird und daß von einem bestimmten Zeitpunkt an die Kompression in der einen Richtung fortgesetzt wird, wohingegen die in der dazu senkrechten Richtung derart bei dem erreichten Wert gehalten wird, daß das Brennelementbündel (17, in dem Widerlager (30, 70) fest eingespannt bleibt.

3. Verfahren nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck filter der Abscherstation (25, 35) kleiner Ist als der Druck vor Ihr, zur Erzeugung eines Luftstromes aus der Abscherzone (25, 35) zur nachfolgenden Behandlungszone und daß der Luftstrom während der Beschickung und des Abscherens auf einem im wesentlichen konstanten Wert gehalten wird. *°

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Endfassungen (18) eines abgescherten verbrauchten Brennstoffbündels (17) zu der Nachbehandlungszone gefördert werden.

5. Vorrichtung zum Abscheren bestrahlter Kernreaktor-Brennelementbündel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Halterung, In welche das bestrahlte Brennelementbündel einladbar Ist und die an einem Ende eine Abschereinrichtung aufweist, mit einer Vorschubeinrichtung, welche das Brennelementbündel schrittweise an einem Abschermesser vorbeibewegt, und mit mindestens einem vor der Abschereinrichtung angeordneten, beweglichen Haltestempel zum Komprimieren des Brennelementbündels vor dem Abscheren, dadurch gekennzeichnet, daß ein ebenfalls als Haltestempel ausgebildetes, verschiebbares Widerlager (30, 70) vorgesehen ist, In welches das Brennelementbündel (17) In einer Richtung, die Im wesentlichen senk- ^M recht zur Kompresslonskraftrichlung des ersten Haltestempels (27, 67, 68) verläuft, fest einspannbar Ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (30, 70) einen begrenzten Hub aufweist, der nach Erreichen der Endstellung arr^ilerbar Ist.

7. Vorrlrhüing nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Haltestempel (27; ft7, 68; 30; 70) eine Im wesentlichen diagonale, sich in Richtung des Abschermessers (25) neigende Kontaktflache aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche der Haltestempel (27, 67, 68; 30; 70) eine abgerundete Kante hat, die quer zum Brennelementbündel (17) und vom Abschermesser (25) fort verläuft.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei unabhängig voneinander steuerbare Haltestempel (67, 68) zum Aufbringen paralleler Kompressionskräfte gegen eine Fläche des abzuscherenden Brennelementbündels (17), senkrecht zu dem anderen bewegbaren, als Widerlager wirkenden Haltestempel (70), nebeneinander angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Haltestempel (27, 30; 67, ö8) eine im wesentlichen diagonale Kontaktfläche aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Oberfläche des als Widerlager wirkenden Haitestempels (70) im wesentlichen parallel zur oberen Fläche des Brennelementbündels (17) verläuft.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Haltestempel (27, 30; 67, 68) in einer leicht entfernbaren selbständigen Baueinheit (24) gehaltert ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß auch der als Widerlager dienende Haltestempel (30; 70) in einer leicht entfernbaren selbständigen Baueinheit (24) gehaltert ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die die bestrahlten Brennelementbündel (17) seitlich aufnehmende Halterung (43 bis 46) ein Magazin mit einem Verschlußteil (45, 46) aufweist, das im wesentlichen einen gasdichten Abschluß um das Bündel (i7) zur Verhinderung des Eintritts von Luft bildet.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14. dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (43 bis 46) zur Bildung eines geschlossenen Systems mit der nachgeschalteten Aufbereitungsvorrichtung ein das Abschermesser (25) umgebendes Gehäuse aufweist, das eine im wesentlichen luftdichte Verbindung zu der Leitung (35) zwischen Abscherstelle und Aufbereitungsvorrichtung und auch zu dem Magazin (43, 46) bildet.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschermesser (25) gleitend angeordnet Ist, mit einem stationär angeordneten Scherblock (57) zusammenwirkt und In der Öffnung des Magazins (43 bis 46), durch die sich das Brennelementbündel (17) erstreckt, dichtend derart angeordnet Ist, daß das vorgeschobene Abschermesser (25) als luftdichtes Tor zum Magazin dient, In der zurückgezogenen Stellung jedoch einen Luftstrom durch die Öffnung ermöglicht.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beispiel und ein Ventil (72) zwischen dem Magazin (4.1 bis 46) und dem Schcrgchäuse vorgesehen sind, wodurch der Gasstrom zwischen dem Magazin und der Aufbereitungsvorrichtung bei Unterbrechung des Luftstromes durch das Vorschieben des Abschermessers (25) Über die Magazinöffn-jng steuerbar 1st.