DE2249721A1

DE2249721A1 - Vorrichtung und verfahren zur ermittlung von schadhaften brennstoffstaeben in kernreaktoren

Info

Publication number: DE2249721A1
Application number: DE2249721A
Authority: DE
Inventors: Cecil R Jones
Original assignee: Transfer System Inc
Current assignee: Transfer System Inc
Priority date: 1971-10-12
Filing date: 1972-10-11
Publication date: 1973-04-26
Also published as: JPS4845792A; FR2156278A1; US3801441A; IT975219B

Description

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TRANSFER SYSTEMS ING.· North Haven, Connecticut, U.S.A.

"Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung von schadhaften Brennstoffstäben in Kernreaktoren"

■Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung von schadhaften Brennstoff stäben in Energie erzeugenden Kernreaktoren, bei denen die Brennstoffstäbe in Brennstoffaggregate zusammengefasst sind, die zum Zwecke der Ermittlung von schadhaften Brennstoffstäben nach dem erfindungsgemässen Verfahren isoliert werden.

Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Ermittlung von schadhaften Brennstoffelementen bekannt. Das gewöhnlich bei einem Druckwasserreaktor verwendete Verfahren besteht darin, das zu prüfende Brennstoffaggregat aus dem Reaktorkern zu heben, das Brennstoffaggregat aus dem Reaktorschacht in ein benachbartes

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Becken überzusetzen, es in dem Becken in einen Behälter zu setzen, den Behälter zu schliessen, und nach Ablauf von 30 Minuten oder mehr eine Wasserprobe aus dem, Behälter zu entnehmen und diese Masserprobe auf die Anwesenheit von bestimmten radioaktiven Isotopen zu untersuchen, die von schadhaften Brennstoffstäben abgegeben werden. Dieses Verfahren ist sehr mühsam und zeitraubend. Die für die Durchführung des gesamten Verfahrens benötigte Zeit kann für jedes Brennstoffaggregat mehrere Stunden betragen.

Bei einem kochendes Wasser verwendenden Reaktor besteht das Verfahren zur Ermittlung von schadhaften Brennstoffelementen gewöhnlich darin·, über dem Brennstoffaggregat in dem Reaktorkern ein Gerät anzubringen, das durch Berührung von Metall zu Metall an der oberen Kerngitterplatte luftdicht absehliessend angeordnet wird, worauf in das Brennstpffaggregat eine Luftblase eingebracht wird, die die Höhe des Kühlmittels verringert und dadurch eine erhöhte Erhitzung der Brennstoffstäbe bewirkt, worauf unmittelbar über den Brennstoff stäben eine Wasserprobe entnommen wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass der durch die Luftblase erzeugte Druck ein Abheben des Geräts und die Zerstörung der luftdichten Verbindung mit der Kerngitterplatte zur Folge haben kann. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Gefahr besteht, dass die über den Brennstoffstäben entnommene Wasserprobe keine austeichend hohe Konzentration von Isotopenresten enthält, um eine zufriedenstellende Anzeige für einen schadhaften Brennstoffstab zu erhalten. Ferner können auch bestimmte kurzlebige Isotopen, die für

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schadhafte Brennstoffstäbe charakteristisch sind, nicht mehr anwesend sein, weil sie in der Zeit, in der sie von der schadhaften Stelle an die stelle oberhalb der Brennstoffstäbe, an der die Probe entnommen wird, gelangen, bereits radioaktiven Verfall unterliegen.

In der am 6.9.1972 eingereichten Patentanmeldung Nr. P 22 45 774.7 des gleichen Anmelders ist eine Greifervorrichtung zum Erfassen und Anheben eines Brennstoffag'gregats in einem Siedewasser oder Druck- ■ wasser verwendenden Reaktor beschrieben und dargestellt. Diese .Greifervorrichtung umfasst ein Greiferrohr, ,das von einem darüber angeordneten Hebezeug gehalten wird un an seinem unteren Ende mit einer viereckigen Oeffnung mit abgeschrägten Kanten versehen ist. Die abgeschrägten Kanten passen in entsprechende abgeschrägte Kanten am oberen Ende des Kanals ,eines neuartigen Brennstoffaggregats für Siedewasserreaktoren, das ebenfalls in der vorgenannten Anmeldung Nr, P 22 4j5 774-7 beschrieben ist. Auf horizontal angeordneten-viereckigen Führungszapfen in dem Greifferrohr sind hängend angeordnete Greiferfinger seitlich gleitend verschiebbar gelagert, die an ihrem Ende mit seitlichen Vorsprüngen versehen sind, die in in dem Kanal oder Gehäuse des Brennstoffaggregate vorgesehene Ausnehmungen eingreifen, um die Brennstoffaggregate zu heben. Die Greiferfinger werden durch eine in dem Greiferrohr angeordnete drehbare Betätigungsvorrichtung nach aussen in Eingriff mit dem Brennstoffaggregat bzw. nach innen ausser Eingriff mit dem Brennstoff aggregat bewegt. Die Betätigungsvorrichtung besteht

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im wesentlichen aus einem mittig angeordneten viereckigen Rohr, das an seinem unteren Ende mit sich in horizontaler Richtung erstreckenden Nockensegmenten versehen ist, die in der Nähe ihrer Aussenkante senkrecht stehende Nockenstiften tragen, die in eine darüber angeordnete, an den Greiferfingern befestigte Nockenführung eingreifen. Für die Drehung des viereckigen Rohrs sind Antriebsmittel in Form eines durch einen Druckluftzylinder bewegten Betätigungsrohrs vorgesehen, wodurch die Nockenstifte gedreht und die Nockenführung und die daran befestigten Greiferfinger auf ihren tragenden Führungsstiften je nach der Drehrichtung seitlich nach aussen oder innen verschoben werden. Diese Greifervorrichtung ist ferner mit einer federbelasteten Sperrvorrichtung versehen, die das Lösen der Greiferfinger bei aufgebrachter Last verhindert und die vollständige Zerlegung der Vorrichtung von oben im Falle einer Funktionsstörung gestattet.

In der am 13.6.1972 eingereichten Patentanmeldung Nr. P 22 28 766.7 des gleichen Anmelders ist ein Gerät zur Prüfung von herkömmlichen Brennstoffaggregaten in Siedewasserreaktoren auf schadhafte Brennstoffstäbe beschrieben und dargestellt. Dieses Gerät umfasst eine Konstruktion, die über dem Reaktorkern abdichtend auf die obere Kernplatte über eine oder mehrere Brennstoffelementensätze herabgelassen werden kann, um diese im wesentlichen luftdicht von den übrigen Brennstoffsätzen zu isolieren. Danach wird ein herkömmlicher innerer Brennstoff-Aufhängehaken an dem Tragbügel des Brennstoffsatzes befestigt. Dann wird Luft in die isolierten Brennstoffelementensätze eingepumpt, um das normalerweise darin enthaltene Kühlwasser zu verdrängen, bis der

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Wasserstand auf die Höhe der Kernplatte in den isolierten Brennstoffelementensätzen herabgedrückt ist. Infolge der verringerten Kühlung werden die isolierten Brennstoffelementensätze bald überhitzt, so dass die eventuell vorhandenen schadhaften Brennstoffstäbe in das verbleibende Wasser eine höhere Konzentration des dafür typischen radioaktiven Materials abgeben. Mit einem Probenentnahmerohr werden dann Proben des Wassers abgesaugt und auf die Anwesenheit von für schadhafte Brennstoffstäbe typische Isotopen untersucht. Die Wasserproben werden bei diesem Verfahren auf die Höhe des Kerngitters oder unmittelbar darunter entnommen.

Das in der Anmeldung Nr. 22 28 766.7 beschriebene Verfahren kann bestimmte Nachteile aufweisen, die dessen Anwendungsmöglichkeiten einschränken. Einer dieser Nachteile kann darin bestehen, dass es manchmal schwierig ist, eine luftdichte Abdichtung mit dem Kerngitter zwecks Isolierung der Brennstoffelementensätze herzustellen, wenn das Gitter und das Prüfgerät nicht genau aufeinander ausgerichtet sind. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass das beschriebene Prüfgerät nicht bei dem in der Patentanmeldung Nr. P 22 4^ 774.7 beschriebenen neuartigen Brennstoffaggregat, das keinen Tragbügel hat, verwendbar ist. Das vorstehend beschriebene Verfahren eignet sich auch nicht für Druckwasserreaktoren, da bei diesen das Kühlmittel frei zwischen allen Brennstoffaggregaten umläuft und nicht wie in Siedewasserreaktoren durch vorbestimmte Kanäle geleitet wird.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine

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Vorrichtung zu schaffen, mit der die Brennstoffaggregate in einem Siedewasserreaktor oder Druckwasserreaktor direkt isoliert werden können und mit der eine Probe des Kühlmittels wesentlich unterhalb des oberen Endes des Brennstoffaggregats oder Brennstoffelementensatzes entnommen werden kann, um eine genauere Prüfung auf das Vorhandensein von schadhaften Brennstoffstäben zu ermöglichen.

Für einen Siedewasserreaktor und einen Druckwasserreaktor sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen. Bei einem Siedewasserreaktor beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass das in der Patentanmeldung Nr. P 22 43 774.7 beschriebene neuartige Brennstoffaggregat sich sehr gut für ein Absaugverfahren unter Verwendung einer geänderten Greifervorrichtung, wie sie in dieser Patentanmeldung beschrieben und dargestellt ist, eignet. Bei dieser Ausführungsform wird die luftdichte Abdichtung zur Isolierung des Brennstoffaggregats durch die zusammenpassenden abgeschrägten Kanten am oberen Ende des Kanals des Brennstoffaggregats und am unteren Ende des Greiferrohr erzielt. Das Probenentnahmerohr ist bei dem geänderten Greifer in einer Stellung angeordnet, in der es mit einer freien Oeffnung in der oberen Verbindungsplatte für die montierten Brennstoffstäbe fluchtet, und kann daher in eine stellung unterhalb der oberen Verbindungsplatte herabgesenkt werden, um eine Kühlmittelprobe mit höherer Konzentration von radioaktiven Resten, insbesondere kurzlebigen Isotopen, aus einem schadhaften Brennstoffstab zu entnehmen, falls eLn soLcher vorhanden ist.

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Zur Anwendung bei einem Druckwasserreaktor ist gemäss der Erfindung eine Greifervorrichtung vorgesehen, die über dem Reaktorkern so angeordnet ist, dass sie ein Brennstoffaggregat in einen darüber angeordneten Behälter heben kann, der nach Aufnahme des Brennstoffaggregats so abgeschlossen werden kann, dass das Brennstoffaggregat zusammen mit einer bestimmten Kühlmittelmenge darin isoliert ist. In dem Isolierungsrohr sind Mittel vorgesehen, um das eingeschlossene Brennstoffaggregat zu erhitzen und dadurch die Abgabe von radioaktiven Resten aus einem eventuell vorhandenen schadhaften Brennstoffstab in das abgesonderte Kühlmittel zu beschleunigen, das dann durch ein in das Brennstoffaggregat unterhalb des oberen Einlassstutzens eingeführte Probenentnahme, rohr abgesaugt und auf die Anwesenheit von radioaktiven Resten untersucht wird.

Einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnungen naher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung, teilweise im Querschnitt und teilweise in Ansicht, einer ersten'Ausführungsform der erfindungsgemässen Prüfvorrichtung, die zur Verwendung bei einem Siedewasserreaktor bestimmt ist, wobei die in ausgezogenen Linien dargestellte Konstruktion zur Verwendung bei einem einzigen Brennstoffaggregat bestimmt ist, während die daneben gezeigte gestrichelte Darstellung veranschaulicht, wie diese Einzelkonstruktion zur Verwendung bei mehreren Brennstoffaggregaten vervielfacht werden kann.

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Pig. 2 eine schematische Darstellung, teilweise im Querschnitt und teilweise in Ansicht, einer zur Verwendung bei einem Druckwasserreaktor bestimmten Ausführungsform der erfindungsgemässen Prüfvorrichtung;

Pig. 3 ^un-d 4 Querschnittansichten und Fig. 5 eine Bodenansicht der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung nach der Linie 3-J5> 4-4 bzw. 5-5 in Fig. 2;

Fig. 6 eine Darstellung, teilweise im Querschnitt und teilweise in Ansicht, des bei der Vorrichtung gemäss Fig. 2 verwendeten Greifers, und

Fig. 7 eine Querschnittsansicht des in Fig. 6 dargestellten Greifers nach der Linie 7-7 in Fig. 6.

Es soll nun zunächst die zur Verwendung bei einem Siedewasserreaktor bestimmte Prüfvorrichtung behandelt werden. Die bei dieser Prüfvorrichtung verwendete Greifervorrichtung und das dabei verwendete Siedewasserreaktor-Brennstoffaggregat sind bereits in der Patentanmeldung Nr. P 22 4^ 774.7, auf die hier Bezug genommen wird, eingehend beschrieben worden, und es ist daher nicht nötig diese eingehende Beschreibung hier zu wiederholen, so dass sich die nachstehende Beschreibung auf die Teile der Greifervorrichtung beschränkt, die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung verändert wurden.

Flg. 1 zeigt einen TeIJ, eines Reaktorkerns 10 eines herkömmlichen Siedewasserreaktors mit einer oberen Kern-Gitterplatte 11, die mehrere Brennstoffaggregate der in der Patentanmeldung Nr. P 22 4j 774.7 dargestellten

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Art parallel nebeneinander hält. Diese Brennstoffaggregate unterscheiden sich von den bekannten Ausführungen hauptsächlich durch die Verwendung von in gleicher Weise ausgebildeten Brennstoffstäben Ij5, die somit innerhalb des Brennstoffaggregats jede beliebige Stellung einnehmen können, und durch die Anordnung einer Feder 14, die abnehmbar auf der oberen Verbindungsplatte 15 befestigt ist und die parallelen ■Brennstoffstäbe in ihrer Lage festlegt. Die im Abstand voneinander angeordneten Brennstoffstäbe, von denen nur einige dargestellt sind, werden in dem Kanal oder Gehäuse 17 durch die obere Verbindungsplatte 15, eine nicht dargestellte untere Verbindungsplatte und dazwischen angeordnete Abstandsstücke 18, von denen nur eines dargestellt ist, gehalten. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist die obere Verbindungsplatte 15 mit Oeffnungen 19 versehen, die den freien Durchgang der Kühlflüssigkeit gestatten. Viele dieser Oeffnungen sind frei oder unbesetzt und erfindungsgemäss wird ein Probenentnahmerohr 20 durch eine der freien Oeffnungen 19 in den Raum zwischen der oberen Verbindungsplatte 15 und dem benachbarten Abstandsstück 18 eingeführt.

Das obere Ende des Kanals oder Gehäuse 17 weist eine viereckige Oeffnung auf, die von Wandungen 21 umgeben ist, die in abgeschrägte Kanten 22 auslaufen, die einen Teil des zur Isolierung des Brennstoffaggregats verwendeten Dichtungssystems bilden.

Die veränderte Greifervorrichtung 25 wird über eine Kupplung 9 durch ein nicht dargestelltes Hebezeug über den Reaktorschacht abgesenkt. Wie in der Patentanmeldung Nr. P 22 K$ 774.7 besteht diese Greifervorrichtung aus

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einem Greifirrohr 26, das an seinem unteren Ende in eine viereckige Oeffnung ausläuft, die von abgeschrägten Kanten 27 begrenzt wird, die so bemessen sind, dass sie in <$le abgeschrägten Kanten 22 des Kanals 21 passen und mit diesen eine im wesentlichen wasser- und luftdichte Abdichtung bilden. Das Greiferrohr 26 wird durch vier Greiferfinger 28 fest in dem Kanal 17 gehalten. Am Ende der Greiferfinger 28 sind seitliche Vorsprünge 29 angebracht, die in in der Kanalwandung 21 angebrachte Löcher 31 eingreifen. Bei der vorgenannten älteren Patentanmeldung dient diese Kupplung zum Anheben des Brennstoffaggregats durch Anheben des Greifers. Bei der vorliegenden Erfindung dient diese Kupplung dagegen dazu, das Anheben des Greifers durch den Luftdruck zu verhindern, der entsteht, wenn Luft in den abgeschlossenen Raum 25 gepumpt wird, um de η Wasserstand herabzusetzen.

Die Greiferfinger 28 werden von viereckigen Führungsstiften 32 gehalten, die an dem Greifefrohr 26 befestigt sind und eine seitliche Bewegung der Greiferfinger nach innen und damit die Freigabe des Brennstoffaggregats sowie die seitliche Bewegung der Greiferfinger nach aussen zum Erfassen des Brennstoffaggregats ermöglichen. Diese seitliche Bewegung der Greiferfinger erfolgt in gleicher Weise wie in der Patentanmeldung Nr. P 22 43 774.7 beschrieben ist, und zwar über ein viereckiges Rohr J$, an dessen unterem Ende sich in horizontaler Richtung erstreckende Nockensegmente Jk und vertikale Nockenstifte 30 befestigt sind, wobei die Zahl der Nockenstifte der Zahl der Greiferfinger entspricht. Jeder Greiferfinger ist mit einer Nockenführung 35 versehen. Durch die Drehung der Nockensegmente 34 aus der Ebene der Zeichnung

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heraus werden die Nockenstifte 30 gedreht, die die Nockenführung 35 und den daran befestigten Greiferfinger 28 nach aussen verschieben. Bei Umkehrung der Drehbewegung wird die Verschiebebewegung umgekehrt. Die Drehbewegung wird durch einen hydraulischen Arbeitszylinder 36 erzeugt, der mit dem oberen Ende des viereckigen Rohrs 33 verbunden ist. (Fig. 7 zeigt eine vergleichbare Anordnung für einen Greifer für Druckwasserreaktor über ein zwischengeschaltetes Betätigungsrohr). Das feststehende entgegengesetzte Ende des Arbeitszylinders ist mit dem äusseren Greiferrohr 26 verbunden.

Bei der in der- Patentanmeldung Nr. P 22 43 774.7 beschriebenen Vorrichtung ist ferner ein federbelastetes Verriegelungssystem vorgesehen, ümedas Lösen der Greiferfinger unter der Belastung durch das Brennstoffaggregat zu verhindern; da bei der vorliegenden Erfindung das Brennstoffaggregat jedoch nicht aus dem Reaktorkern gehoben wird, ist dieses Verriegelungssystem hier nicht erforderlich und wurde fortgelassen.

Das Greiferrohr 26 ist ferner mit Mitteln zur luftdichten Aufnahme eines beweglichen Probenentnahmerohrs 20 versehen. Das Probenentnahmerohr 20 ist in einer Hülse 38 geführt, die in einem Führungsrohr 39 für das Probenentnahmerohr 20 befestigt ist. Das Führungsrohr 39 ist an einer oberen Tragplatte 4o hängend befestigt, an der auch das. Greiferrohr 26 hängend befestigt ist. Die Hülse 38 ist mit eingelegten Dichtungsringen ftl versehen, die eine Abdichtung gegenüber dem Probenentnahmerahr 20 "frei der vertikalen Bewegung desselben durch das Führungsrohr 39 gewährleisten.

Das Probenentnahmerohr 20 vö.rd von einer Kopfplatte 43 getragen, die oberhalb der oberen Tragplatte 4o parallel

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dazu angeordnet ist und mit dieser durch den Kolben 7 eines Druckluftzylinders 6 ausgerichtet gehalten wird. Der Kolben 7 gestattet eine beschränkte vertikale Bewegung der Kopfplatte 4^ gegenüber der oberen Tragplatte 4o.

Die Arbeitsweise ist wie folgt: Nachdem der Reaktor ausser Betrieb gesetzt und der Reaktorschacht geöffnet wurde, so dass der Reaktorkern und die Brennstoffaggregate freiliegen, wird das Greiferrohr 26 über das zu prüfende Brennstoffaggregat gebracht und langsam herabgesenkt, bis die Greiferflansche 27 an den Planschen 22 des Kanals 17 anliegen. Bei dieser ersten Arbeitsphase 1st die das Probenentnahmerohr 20 tragende Kopfplatte 43 gegenüber der Tragplatte 4o angehoben und verhindert somit eine mögliche Berührung des Endes 50 des Probenentnahmerohrs 20 mit der oberen Verbindungsplatte 15. Dann wird der Druckluftzylinder 36 des Greifers betätigt und bewirkt die Drehung des viereckigen Rohrs 33* so dass die Greiferfinger 28 in die Löcher 31 des Kanals 17 eingreifen und den Greifer mit dem ausgewählten Brennstoffaggregat in der dargestellten Weise verriegeln. Dannwird das Führungsrohr 39 des Probenentnahmerohrs über ein fßeies Loch in der oberen Verbindungsplatte 15 gebracht und damit ausgerichtet.

Danach wird die Kopfplatte 43, die die Tragekonstruktion für das Probeentnahmerohr 20 darstellt, durch den Druckluftzylinder 6 in die in Fig. 1 dargestellte Stellung abgesenkt, wodurch das Probenentnahmerohr 20 durch das Fübfaungsrohr 39 hindurch nach unten bewegt wird, bis das untere Ende 50 des Probenentnahmerohrs 20 die Oeffnung in der oberen Verbindungsplatte 15 passiert, aber noch nicht das nächst untere Abstandsstück l8 erreicht hat.

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Dann wird eine an den Einlass 52 angeschlossene Luftpumpe 51 betätigt, um Luft in den mit Wasser gefüllten abgeschlossenen Raum zu pumpen. Durch die eingepumpte Luft wird das Wasser verdrängt. Der einzige mögliche Ausgang für das verdrängte Wasser ist der offene Boden 53 des Kanals 17 des Brennstoffaggregats. Somit sinkt der Wasserstand in dem Kanalraum des Greifers beim Einpumpen der Luft. Kurz oberhalb der Oeffnung des Probenentnahmerohrs 20 wird der Wasserstand stabilisiert, wie durch die gestrichelte Linie 5^ angedeutet ist. Der niedrigere Wasserstand hat eine geringere Kühlung zur Folge, so dass die Temperatur der Brennstoffstäbe 13 in dem ausgewählten Brennstoffaggregat in kurzer Zeit, z.B. innerhalb von 15-30 Minuten, beträchtlich ansteigt. Wenn die Temperatur über etwa 65 C angestiegen ist, verstärkt sich die Abgabe von radioaktiven Isotopen in das verbleibende Wasser durch den schadhaften Brennstoffstab, falls ein solcher vorhanden ist, so dass die Konzentration an radioaktiven Isotopen in dem Wasser erheblich zunimmt. Nach Ablauf der vorgenannten Zeit wird durch das Probenentnahmerohr 20 eine Probe des in dem Brennstoffaggregat verbliebenen Wassers abgesaugt und durch einen Schlauch 56 in ein nicht dargestelltes Fläschchen geleitet, in dem diese Probe, wie in der Patentanmeldung Nr. P 22 28 766.7 beschrieben ist, einer Analyse zur Ermittlung von bestimmten, für schadhafte Brennstoffstäbe typischen Isotopen unterzogen wird. Wenn die Analyse ergibt, dass schadhafte Brennstoffstäbe vorhanden sind, so wird das betreffende Brennstoffaggregat für eine spätere Auswechselung gekennzeichnet.

Wie bereits erwähnt wurde, wird eine erhöhte Empfindlichkeit der Prüfvorrichtung dadurch erzielt, dass die Wasser-

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probe wesentlich unterhalb der oberen Verbindungsplatte 15 des Brennstoffaggregate entnommen wird. Die so entnommene Wasserprobe hat eine höhere Konzentration von besonders kurzlebigen Isotopen wie Jod 131, das für schadhafte Brennstoffstäbe typisch ist. Bei Entnahme der Wasserprobe am oberen Ende des Kerngitters ist die Konzentration an radioaktiven Isotopen dagegen wesentlich geringer.

Nach Entnahme der Wasserprobe wird das·Probenentnahmerohr 20 durch Anheben der Kopfplatte 43, an der es befestigt ist, herausgezogen, der Druckluftzylinder 36 zur Betätigung der Greifervorrichtung wird umgesteuert und nach Freigabe der Greifer.finger kann die Greifervorrichtung durch das Hebezeug angehoben und über ein anderes zu prüfendes Brennstoffaggregat verlegt werden. Zur Entfernung des schadhaften Brennstoffaggregats wird der in der Patentanmeldung Nr. P 22 4-3 774.7 beschriebene Greifer benutzt.

Die vorstehend beschriebene Greifer- und Absaugevorrichtung ist, wie in Pig. 1 in ausgezogenen Linien dargestellt Ist, zur Verbindung mit und Verwendung bei einem einzigen Brunnstoffaggregat eines Siedewasserreaktors eingerichtet; sie kann jedoch auch bei mehreren Brennstoffaggregaten, vorzugsweise jeweils vier oder Gruppen von vier Brennstoffaggregaten, verwendet werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die in Pig. I dargestellte Vorrichtung vervielfacht wird, so dass sie mehrere benachbarte Brennstoffaggregate umfasst, wieiin Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist. Die gestrichelte Darstellung in FIg. 1 zeigt ein zweites Brennstoffaggregat l6, das gleichzeitig von einer zweiten Greifervorrichtung 6l erfasst wird,

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die ebenfalls mit einem getrennten Probenentnaiimerohr 62 versehen ist. Mehrere Greifer können in eine ininzige Vorrichtung nusammengefasst werden. Das kann auf einfache Weise dadurch geschehen, dass die benachbarten Wandungen 26 der Greiferrohre in einer gemeinsamen Wändung 63 vereinigt werden, die in einen V-förmigen Schlitz 64 ausläuft, der zur gleichzeitigen dichtenden Verbindung mit den benachbarten Kanalwand'ungen 21 der benachbarten Brennstoff aggregate dient. In gleicher Weise können auch die die Probenentnahmerohre tragenden Kopfplatten 43 in eine einzige gleichzeitig bewegbare Konstruktion zusammengefasst werden. Ein Luftdurchlass 66 in der gemeinsamen Greiferwandung 63 dient zur Vereinigung der getrennten Räume in einen einzigen gemeinsamen isolierten Raum für mehrere Brennstoffaggregate, sdi dass nur eine Luftpumpe verwendet zu werden braucht.

Die vorstehend beschriebene, für Siedewasserreaktoren bestimmte Ausführungsform'der Vorrichtung gewährleistet die Isolierung von einzelnen oder mehreren benachbarten Brennstoffaggregaten, während sie im Reaktorkern verbleiben. Dies ist möglich, weil jedes Brennstoffaggregat, was das Kühlmittel anbetrifft, von dem benachbarten Brennstoffaggregat mit Ausnahme der Kanalöffnung 53 an seinem Boden getrennt ist. Daher ist die vorstehend beschriebene Ausführungsform nicht für Druckwasserreaktoren geeignet, weil bei diesen das Kühlmittel frei zwischen den Brennstoffstabsätzen oder Brennstoffstabaggregaten umläuft. Um diese Brennstoffaggregate voneinander zu isolieren, ist daher ein anderes System erforderlich, das nachstehend beschrieben wird. Dabei wird das Brennstoff aggregat in der Weise iso-r liert, dass es, während es sich noch im Reaktorschaeht unter Wasser befindet, in einen darüber angeordneten Isolierungsbehälter verlegt ifcird.

Dien ist in Fig. 2 dargestellt, die einen Teil des

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Reaktorkerns zeigt, der mehrere benachbarte Brennstoffaggregate 72 herkömmlicher Konstruktion mit mehreren parallel im Abstand nebeneinander angeordneten Brennstoff stäben 73 umfasst, die an ihrem oberen Ende durch eine obere Gitterplatte 74 und unten durch eine mittig angeordnete Gitterplatte 75 gehalten werden. Eine obere Tülle 76 ist über den zusammengefassten Brennstoffstäben angeordnet und weist einen mit Löchern versehenen Boden 77 zum Ausrichten der Steuerßtangen einer Steuerstangenanordnung 78 auf. Darüber ist ein dreieckiges Element angeordnet.

Wie in der Patentanmeldung Nr. P 22 Kj> 774.7 beschrieben ist, kann ein solches Brennstoffaggregat durch die dort beschriebene Greifervorrichtung für Siedewasserreaktoren erfasst und angehoben werden, wobei es lediglich erforderlich ist, diese Greifervorrichtung hinsichtlich der Enden der Greiferfinger geringfügig zu verändern, so dass diese unter die Kanten der oberen Tülle 76 eingeführt werden können. Die in dieser Anmeldung beschriebene Greifervorrichtung wird auch hier zum Erfassen und Anheben des Brennstoffaggregate verwendet. Die einzige darin vorgenommene Veränderung besteht darin, dass das innere viereckige Betätigungsrohr geringfügig abgeändert wird, so dass es eine Führung für das Probenentnahmerohr aufnehmen kann.

Fig.6 zeigt eine derartige Greifervorrichtung zum Anheben des Brennstoffaggregats mit einem Betätigungsnockensystem und einer Sicherheitsverriegelungsvorrichtung. Für gleiche Teile wurden die gleichen Bezugs« zeichen wie in Fig. 1 verwendet. Diese Greifervorrichtung weist ein Greiferrohr 26 und Greiferfinger 28 mit veränderten Ansätzen 120 auf, wobei die Greiferfinger 28 auf Führungsstiften ^2 seitlich verschiebbar geführt

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sind. Ein inneres viereckiges Rohr 121 enthält die seitlichen Nockensegmente 3 ^- mit den Nockenstiften 30, die die an den Greiferfingern 28 befestigten Nockenführungen 35 betätigen. Die beim Anheben benutzte Verriegelungsvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Verriegelungsfinger 123, der hinter einen an dem Greiferrohr 26 angebrachten Rand 124 eingreift und sich durch ein Loch in einem Führungsteil 125 für ein Betätigungsrohr 126 erstreckt, das das viereckige Rohr 121 über eine ringförmige Druckfeder 127 hält. Wie in Pig. 7 dargestellt ist, ist bei dieser Ausführungsform der Druckluftarbei'tszylinder 36 zwischen dem Betätigungsrohr 126 und dem Greiferrohr 26 angeordnet. Bei Drehung des Betätigungsrohrs 126 erfolgt eine entsprechende Drehung des viereckigen Rohrs 121. Die Greifervorrichtung unterscheidet sich von der in der vorgenannten Anmeldung beschriebenen Greifervorrichtung im wesentlichen nur dadurch, dass eine Ecke der sich in horizontaler Richtung nach innen erstreckenden Konsole 130 am unteren Ende des viereckigen Rohrs 121, die zur Aufnahme des oberen Endes der Steuerstangenanordnung bestimmt ist, weggeschnitten ist, um den Durchgang des Probenentnahmerohrs 131 zu ermöglichen. Das ,Probenentnahmerohr 131 wird gegenüber der endgültigen Anordnung mittels eines verhältnismässig langen, hohlen viereckigen Rohrs 132 ausgerichtet, das sich von der oberen Tragplatte 4o des Greifers nach unten erstreckt und von dieser Tragplatte getragen wird. Das viereckige Rohr 132 ist an seinem unteren Ende bei 133 abgeschrägt, so dass es in das obere Ende des viereckigen Bohrs 121 einführbar ist. Eine Bohrung erstreckt sich in vertikaler Richtung durch eine massiv ausgeführte Ecke 136 des viereckigen Führungsrohrs 132. Durch diese Bohrung 135 erstreckt sich das Probenentnahmerohr 131. Die Bohrung,, 135 wird über einer freien Oeffnung

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des Bodengitters 77 der oberen Tülle 76 mit dieser Oeffnung ausgerichtet angeordnet, so dass das Probenentnahme rohr 131 durch den Greifer und das Gitter 77 am unteren Ende der oberen Tülle "J6 hindurch in den darunter liegenden Raum eingeführt werden kann, und das untere Ende des Probenentnahmerohrs 131 oberhalb der mittig angeordneten Gitterplatte 75 liegt.

Der in Fig. 2 dargestellte Greifer ist in vertikaler Richtung beweglich in einem Isolierungsbehälter 90 angeordnet, der aus zwei im Abstand voneinander angeordneten konzentrischen Rohren 91 und 92 besteht. Das innere Rohr 91 umgibt unmittelbar den Greifer und dessen Hebezeug und kann ein angehobenes Brennstoffaggregat aufnehmen. Das äussere Rohr 92 ist im Abstand von dem inneren Rohr 91 angeordnet. Beide Rohre erstrecken sich von der Oberfläche des Reaktorschachts oberhalb der Wasseroberfläche W fast bis hinunter bis zur Oberfläche des Reaktorkerns. Das Ganze wird durch ein nicht dargestelltes, darüber angeordnetes Hebezeug gehalten. Das äussere Rohr 92 ist mit dem Hebezeug verbunden oder daran befestigt und das innere Rohr 91 ist in vertikaler Richtung gegenüber dem äusseren Rohr bewegbar. Diese Bewegung erfolgt durch einen zwischen den beiden konzentrischen Rohren angebrachten Druckluftzylinder 93, dessen Zylinder 94 mit dem inneren Rohr und dessen Kolben 95 mit dem äusseren Rohr 92 verbunden ist. In dem äusseren Rohr 92 sind Führungselemente vorgesehen, die das innere Rohr 91 bei seiner Bewegung führen.

Ferner sind zwischen den Rohren 91 und 92 am unteren Ende derselben vertikale Heizelemente 98 vorgesehen. Bei dem in der Zeichnung (Fig. 4) dargestellten Aus-

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führungsbeispiel sind vier stangenartige Heizelemente 98 vorgesehen. Am Boden der Rohre ist eine Klapptür 100 angebracht, die nach Bedarf geöffnet und geschlossen werden kann. In der geschlossenen Stellung schllesst die Klapptür 100 den Boden des inneren Rohrs 91 im wesentlichen wasserdicht ab. Als Klapptür kann jede geeignete ferngesteuerte Klapptür verwendet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Klapptür durch die Bewegung des inneren Rohrs 91 betätigt. Bei der dargestellten Ausführung besteht die Klapptür 100 aus vier Kreissegmenten von 90 ', die, wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich ist, mit 101 bezeichnet sind und je in einen sich nach oben erstreckenden konischen Teil 102 auslaufen, der bei 10^ mit seiner oberen Kante an der unteren Kante des äusseren Rohrs 92 angelenkt ist. An der Verbindungsstelle zwischen jedem der Kreissegmente 101 und dem konischen Teil 102 ist eine stange 105 gelenkig befestigt, die mit ihrem oberen Ende bei ΙΟβ etwas oberhalb des unteren Endes des inneren Rohrs 91 an diesem angelenkt ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Fig. 2 zeigt alle Kreisagmente der Falltür in ihrer oberen geschlossenen Stellung, in der sie4n ihren aneinanderstossenden Kanten im wesentlichen wasserdicht abschliessen. Wenn das innere Rohr 91 nach unten bewegt wird, werden die Kreissegmente 101, 102 nach unten geklappt und öffnen den Boden des inneren Rohrs 91 vollständig. In der geschlossenen Stellung stossen die Kreissegmente der Klapptür mit ihrer Innenfläche an die untere Kante des inneren Rohrs 91 an, die mit einer Dichtung aus weichem Material versehen sein kann, um die durch die Klapptür 100 erzielte Abdichtung zu unterstützen.

Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist wie folgt:

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Die Rohranordnung 90 wird über dem zu prüfenden Brennstoffaggregat in dem Reaktorkern placiert. Die Greifervorrichtung wird durch das innere Rohr 91 und die offene Klapptür 100 so weit abgesenkt, bis sie das gewählte Brennstoffaggregat 72 im Reaktorkern berührt. Dann wird das Betätigungsrohr des Greifers betätigt und mit dem Brennstoffaggregat 72 in Eingriff gebracht, worauf der Greifer mit dem daran hängenden Brennstoffaggregat aus dem Reaktorkern 70 in das innere Rohr 91 gehoben wird. Wenn das gesamte Brennstoffaggregat die offene Klapptür 100 passiert hat, wird das Hebezeug des Greifers abgeschaltet und der Druckluftzylinder 93 betätigt, um das innere Rohr 91 anzuheben, wodurch die Klapptür 100 geschlossen und das angehobene Brennstoffaggregat mit der in dem inneren Rohr 91 eingeschlossenen Kühlmittelsäule 108 isoliert wird. Um die Temperatur des Brennstoffaggregate zu erhöhen, werden die zusätzliche Heizelemente 98 eingeschaltet und nach kurzer Zeit wird die gewünschte hohe Temperatur erreicht, die die Abgabe der für schadhafte Brennstoffstäbe typischen Isotopen in die umgebende Wassersäule beschleunigt. Danach oder gegebenenfalls auch vor dem Anheizen wird das Probenentnahmerohr 131 durch die Bohrung 135 in seinem Führungsrohr so weit herabgelassen, bis es mit seinem unteren Ende unterhalb des Gitters 77 der oberen Tülle 76 liegt, und eine Wasserprobe wird wie anfangs beschrieben angesaugt und untersucht. Nach Beendigung der Untersuchung werden die Heizelemente 90 abgeschaltet, das innere Rohr 91 wird nach unten bewegt und dadurch die Klapptür 100 geöffnet, und danach kann der Greifer herabgelassen werden, um das Brennstoffaggregat in die gleiche Stellung im Reaktorkern zurückzubringen, in der es sich vorher befand.

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StA

Bei dieser Ausführungsform wird der Wasserstand nicht durch Einführung einer Luftblase' wie bei der für Siedewasserreaktoren bestimmten Ausführungsform herabgedrückt; vielmehr wird die erforderliche Erhitzung durch die zusätzlichen Heizelemente erzielt. Dabei wird die gleiche Verbesserung der Prüfempfindlichkeit durch Entnahme der Wasserprobe aus dem Innern des Brennstoffaggregats unterhalb der oberen Tülle erzielt.

Obwohl das vorstehend beschriebene Absaugverfahren für Druckwasserreaktoren unter Verwendung eines durch den Greifer eingeführten Probenentnahmerohrs·das bevorzugte Verfahren ist, können auch andere Verfahren zur Entnahme* der Wasserprobe verwendet werden, insbesondere da das eingeschlossene Wasser frei durch das Gehäuse des Brennstoff aggregate fliesst. Beispielsweise kann ein Probenentnahmerohr an der Innenwandung des Innenrohrs 91 bis zur Höhe der Brennstoffelemente 73 nach unten geführt werden. Es können auch mehrere Wasserproben an verschiedenen Stellen in dem Isolierungsbehälter 90 entnommen werden, um die Genauigkeit der Untersuchung weiter zu erhöhen.

Obwohl das Prinzip der Erfindung vorstehend an Hand von einigen bevorzugten Ausführungsformen erläutert würde, ist es für den Fachmann klar, dass bei der Durchführung der Erfindung viele Aenderungen hinsichtlich der Bauweise, Anordnung, Grössenverhältnisse, Bauelemente, Werkstoffe und Bestandteile der' beschriebenen Vorrichtungen in Abhängigkeit von den jeweiligen Umgebungsverhaltnissen und Betriebserfordernissen vorgenommen werden können, ohne von dem Prinzip der Erfindung abweichen zu müssen. Die nachstehenden Patentanstirüche sollen daher alle diese

Aenderungen innerhalb der Grenzen des wahren Geistes der Erfindung miteinschliessen.

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Claims

SS

Patentansprüche:

J Vorrichtung zur Prüfung von wenigstens einem Brennstoffaggregat eines Kernreaktors auf schadhafte Brennstoffstäbe innerhalb des Reaktorschachts, gekennzeichnet durch Mittel zum direkten Ankuppeln der Vorrichtung an das Brennstoffaggregat zwecks Isolierung desselben zusammen mit seinem Kühlmittel, Mittel zur Erhitzung der Brennstoffstäbe auf eine erhöhte Temperatur und Mittel zur Entnahme einer Kühlmittelprobe zwecks Untersuchung auf die Anwesenheit von für schadhafte Brennstoffstäbe typischen radioaktiven Substanzen.
2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, zur Prüfung von wenigstens einem in einem Reaktorkern eines Siedewasserreaktors befindlichen und von einem Kühlmittel umgebenen Reaktorbrennstoffaggregat auf schadhafte Brennstoffstäbe, wobei das Brennstoffaggregat einen Kanal mit einem sich nach oben erstreckenden Aussenrandteil und eine obere Verbindungsplatte aufweist, die die oberen Enden eines Satzes von Brennstoffstäben hält und auch von Brennstoffstäben freie oeffnungen enthält, gekennzeichnet durch eine Grelfervorrichtung (25) mit einem luftdichten äusseren Teil (26) deren untere Kante (27) so ausgebildet und bemessen ist, dass sie in den oberen Umfangsrand des Kanals (17) abdichtend eingefügt werden kann, um mit dem Kanal (17) einen-luftdichten Behälter herzustellen; Mittel (28) an dem äusseren Teil (26) zur Verriegelung des letzteren mit dem Kanal (17) des Brennstoffaggregats; Mittel (51* 52) zur Einführung einer Luftblase in den Behälter (26, 17), um den Kühlmittel· stand in diesem herabzusetzen und dadurch eine Erhöhung der Temperatur der Brennstoffstäbe zu bewirken, und

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Mittel (38, 39* 4l) zur Einführung eines Probenentnahmerohrs (50) durch den äusseren Teil (26) und die Oeffnung (46) in der oberen Verbindungsplatte (15), um eine Probe des Kühlmittels unterhalb der oberen Verbindungsplatte (15) zu entnehmen.
3. Vorrichtung nac£i Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Umfangsrand (22) des Kanals (17) und die untere Kante (27) des äusseren Teils (26) der Greifervorrichtung (25) mit ineinanderpassenden abgeschrägten Flächen versehen sind.
4. Vorrichtung nach Patentanspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Teil (26) der Greifervorrichtung (25) daran hängend befestigte Greiferfinger (28) aufweist, an denen seitliche Vorsprünge (29) angebracht sind, die in in der Wandung des Kanals (17) angebrachte Ausnehmungen (31) eingreifen, dass Mittel (32) vorgesehen sind, die die Greiferfinger (28) seitlich in bezug auf den äusseren Teil (26) bewegbar tragen, und dass Mittel (30, 33-36) zur wahlweisen Betätigung der Greiferfinger (28) vorgesehen sind, μΐη diese in die Ausnehmungen (31) hinein und aus diesen heraus zu bewegen.
5. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Einführung des Probenentnahmerohrs (50) aus einem Führungsrohr (39) bestehen, das sich durch die Greifervorrichtung (25) von der oberen Wandung (4o) des äusseren Teils (26) bis in die Nähe des Kanals (17) erstreckt und. mit Dichtungsmitteln (4l) zur Abdichtung gegenüber dem Probenentnahmerohr (50) bei der Durchführung des letzteren durch das Führungsrohr (39) versehen ist.

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6. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ferner Mittel zum Anheben und Absenken der Greifervorrichtung (25) gegenüber dem Brennstoffaggregat, eine Tragplatte (43) für das Probenentnahmerohr (20) und Mittel (7) zum Heben und Senken der Trag» platte (4j5) gegenüber der Greifervorrichtung (25) vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, zur Prüfung von einem in einem Reaktorschacht eines Druckwasserreaktors befindlichen und von einem Kühlmittel umgebenen Reaktorbrennstoff aggregats auf schadhafte Brennstoffstäbe, wobei das Brennstoffaggregat aus einem Satz von Brennstoffstäben besteht, die an ihrem oberen Ende durch eine mit Löchern versehene Gitterplatte gehalten werden, gekennzeichnet durch einen senkrecht angeordneten länglichen Behälter, Mittel zum Oeffnen und Schliessen des Bodens des Behälters, Mittel zum Aufhängen des Behälters im Reaktorschacht über dem zu prüfenden Brennstoffaggregat, Mittel in dem Behälter zum Ankuppeln und Anheben des Brennstoffaggregats aus dem Reaktorkern in den Behälter durch den geöffneten Boden desselben und Mittel zum Erhitzen der Brennstaffaggregat in dem geschlossenen Behälter.
8. Vorrichtung nach Patentanspruch J₃ dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erhitzen der Brennstoffstäbe aus zusätzlichen Heizelementen (98) bestehen, die in Umfangsrichtung des Behälters (90) in diesem angeordnet sind und zum Erhitzen des Brennstoffaggregats (72) in dem Behälter (90) dienen.
9. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Oeffnen und Schliessen

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des Bodens des Behälters (90) aus einer am Boden des Behälters angebrachten Klapptür (lOO) bestehen.
10. Vorrichtung nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Klapptür (lOO) aus mehreren Segmenten (101) besteht, dieagetrennt an dem Behälter -(90) angelenkt sind und in ihrer nebeneinanderliegenden Stellung den Behälterboden dichtend abschliessen.
11. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (90) aus einem inneren Rohr (91) und einem konzentrisch dazu angeordneten äusseren Rohr (92) besteht und die Mittel (98) zum Erhitzen der Brennstoffstäbe (73) zwischen den beiden Rohren (91, 92) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (93) zur Bewegung des inneren Rohrs

(91) in vertikaler Richtung gegenüber dem äusseren Rohr

(92) und Mittel (105) zum Oeffnen und Schliessen des Behälterbodens (lOO) durch die Bewegung des inneren Rohrs (91) vorgesehen sind.
13. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ferner Mittel (131) zur Entnahme einer Kühlmittelprobe aus dem Behälter (90) und zur Untersuchung derselben auf die Anwesenheit von radioaktiven Resten vorgesehen sind.

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