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Transporteinrichtung für längliche Brennelemente von Kernreaktoren.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 816 856 ist eine Transport
einrichtung für längliche Brennelemente von Kernreaktoren mit einem allseitig biegesteifen
Stützkörper bekannt, dessen Länge größer ist als die der Brennelemente.
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Der Stützkörper weist Auflagen zur Aufnahme der Brennelemente auf,
die durch Klemmbügel gegen den Stützkörper gepreßt werden.
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Beim Transport ist der Stützkörper in einem druckdichten, im Querschnitt
zylindrischen Behälter untergebracht. Solche Behälter sind zwar wegen der Zylinderform
recht stabil, ihr Volumen ist aber den meist rechtwinkligen, üblicherweise quadratischen
Querschnitten der Brennelemente nur schlecht angepaßt. Deshalb wird beim Transport
sehr viel Raum benötigt.
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Außerdem vergrößert der Behälter das Transportgewicht ganz erheblich,
was sich besonders beim Flugtransport verteuernd auswirkt.
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Ziel der Erfindung ist demgegenüber eine Transporteinrichtung, mit
der der Stützkörper ohne Nachteile für die mechanische Sicherheit der Brennelemente
unabhängig von einem dichteh'Behälter transportiert werden kann, so daß Gewichtseinsparungen
möglich sind. Dieses Ziel erreicht man erfindungsgemäß dadurch, daß der Stützkörper
federnd und schwingungsdampfend an einem Rahmen befestigt ist, der mit Abstand den
Stützkörper umgibt.
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Der Rahmen sorgt für einen äußeren Schutz des Stützkörpers beim Transport.
Mit ihm können die Brennelemente auch stoßge' schützt abgestellt werden. Dieser
Schutz wird aber mit wesentlich
geringerem Aufwand als mit dem
bekannten dichten Behälter erreicht. Dennoch bietet der Rahmen auch die Möglichkeit,
ihn mit einfachen Mitteln zu einem dichten Behälter zu ergänzen, wie später noch
näher erlOutert wird.
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Der Rahmen kann vorteilhaft Stützen zum Stapeln mehrerer Transporteinrichtungen
aufweisen. Unter Umständen kann auch e1.
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Rahmen für mehrere Stützkörper vorgesehen sein. An den Stützen, die
insbesondere im Interesse eines raumsparenden Lagerns oder Transportierens demontierbar
sein können, oder in ihrer Nähe lassen sich vorteilhaft Befestigungsmittel zul Verbinden
gestapelter Stützkörper anordnen, so daß eine z.B. für den Schiffs transport in
Containern geeignete Gruppierung möglich ist.
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Die Unterseite des Stützkörpers kann vorteilhaft mit einer den Abmessungen
des Rahmens angepaßten Wanne abgedeckt werden, die am Rahmen befestigt ist. Da die
Wanne keine tragende Funktion zu erfüllen hat, kann sie sehr leicht sein nd günstig
aus Kunststoff hergestellt werden. Der Rahmen sollte z.B.
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mindestens stellenweise aus der Wanne herausragen, damit die Wanne
auch beim Abstellen kräftefrei bleibt. Sie kann den Rahmen aber auch vollständig
einschließen, wenn durch sie nur großflächig wirkende Druckkräfte zu tlber;tragen
sind.
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Ferner ist es günstig, wenn die Oberseite des Rahmens eine den Stützkörper
umfassende Haube aufeist. Die Haube kann die Brennelenente gegen Verschmutzung schützen.
Dazu braucht sie nur leicht zu sein und kann aus Kunststoff hergestellt werden.
Sie sollte jedoch getrennt abnehmbar sein.
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Die Haube kann zusammen mit der Wanne einen druckdichten Raum einschließen,
so daß eine gasdichte kapselung der zu transportierenden Brennelemente möglich ist.
Wenn man dem Raum eine Druckausgleichsvorrichtung zuordnet, können die Wände des
Raumes, also Wanne und Haube, mit besonders geringen Wandstärken ausgeführt werden.
Die Druokauagleiohsvorrichtung
kann auch ein Filter umfassen. Hierin
soll sich der in der Luft befindliche Staub bei Druckausgleich absetzen.
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Zwischen dem Stützkörper und dem Rahmen kann man Einrichtungen zur
Messung von Stößen vorsehen. Dadurch kann man sicherstellen, daß nur Brennelemente
im Reaktor Verwendung finden, die beim Transport keinen zu hohen Belastungen ausgesetzt
wurden. Solche Meßeinrichtungen sind z.B. plombierte-Reißschnüre, definiert verformbare
Pappen usw.
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Ferner kann man die Sicherheit beim Transport noch dadurch vergrößern,
daß man den Stützkörper zwischen Wanne: und Haube stoßgeschützt festlegt. Hierzu
kann der Raum mit Schüttgut aus federndem Material ausgefüllt werden. Wanne und
Haube können ferner mit stoßabsorbierenden Schichten belegt sein. Hierfür kann man
auch ein isolierendes Material verwenden, das gegen benenfalis erst bei einer' nennenswerten.
Temperaturerhöhung, z.B. im Falle eines Feuers, aufschäumt- und dadurch quillt.
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Die Festigkeit der Transporteinrichtung kann: zur Weiterbildung der
Erfindung durch Bandagen aus hitzefestem, stoßabsorbierendem Material gesteigert
werden,- insbesond-ere durch eine Bewehrung mit imprägnierten Holzteilen.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im fol--gen-den anhand
der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.
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In Fig. 1 ist eine Trans-porteinrichtung nach der Erfindung in einem-
Querschnitt zu sehen. Die Fig 2 zeigt eine Draufsicht bei abgenommenem Deckel. Die
F4g.- 3 Iäßt in einer Seitenansicht besonders deutlich zusätzliche Abstützungen
zum Stapeln und Schwenken der Transporteinrichtung erkennen.
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Ein wesentlicher Teil der Transportvorrichtung ist ein als-Stützkörper
dienender Träger 1 mit einem Profil, das aus einem Steg 2 und einem Querflansch
3 besteht. Der Träger ist aus zwei gleichen Blechschalen 5 und 6 zusammengesetzt,
die bei 7 mit einer Längsnaht zusammengeschweißt sind'. Im
Inneren
des Trägers sind Querrippen 8 vorgesehen, die eine Querversteifung des Trägers 1
bilden. Die Querrippen sind beim Ausführungsbeispiel Bleche mit einem dem Hohlraum
des Trägers 1 angepaßten Umfang, die an allen Wänden des Trägers mindestens stellenweise
angeschweißt sind. Dadurch erhält der Träger eine große Steifigkeit gegen Verbiegen
und Verwinden.
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Auf der Außenseite des Trägers sitzen im Bereich der rechtwinkligen
Ausnehmungen 10, 11 zwischen Steg und Flansch paarweise vier Schienen 15. Die Schienen
haben das aus der Figur ersichtliche rechteckige Profil mit einer T-förmigen Nut
17. Sie sind mit dem Träger 1 verschweißt und sorgen deshalb für eine erhöhte Festigkeit
in Längsrichtung.
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An den Schienen 15 sind mit Schrauben 16 Platten 20 und 21 angeschraubt,
die als winkelgenaue Unterlagen zur Aufnahme der Brennelemente dienen. Die Platten
20 und 21 bilden zusammen einen Winkel 19, der dem Profil der Brennelemente angepaßt
ist. Ein über die Schienen 15 hinausragendes Lager 22 bzw. 23 am Winkel 19 dient
zur Befestigung von Bügeln 25, mit denen die Brennelemente festgeklemmt werden.
Zu diesem Zweck ist an jedem Schenkel 27 und 28 des Bügels 25 eine mit einem Handrad
29 verstellbare Druckplatte 30 angebracht, die mit einem Kugelgelenk 31 gelagert
ist. Die Druckplatte 30 wird auf die Abstandshalter der länglichen Brennelemente
aufgesetzt. Zur Anpassung an unterschiedliche Brennelemente sind die Platten 20,
23 in Längsrichtung und allseitig pendelnd verstellbar. Die Schienen 15 sorgen dabei
für die gleichmäßige Ubertragung der auftretenden Kräfte auf den Träger 1.
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Der Träger 1 ist seinerseits mit sogenannten Schwingietallen 35 in
einem Rahmen 37 befestigt, der den anderen wesentlichen Teil der Transporteinrichtung
bildet. Die Schwingmetalle sind Gummikörper, die mit metallischen Armaturen an ihren
Enden zusammenvulkanisiert sind und die für eineelastißche, aber schwingungsdämpfende
Aufhängung des Stützkörpers 1 im Rahmen 37 sorgen. Der Rahmen wird in Längsrichtung
im wesentlichen von zwei parallelen U-Trägern 39 und 40 gebildet,
die
mit über die Länge verteilten Querschienen 42 zusammengefaßt sind. Der Rahmen 37
ist so stabil, daß die beim Transport der Brennelemente vorkommenden mechanischen
Beanspruchungen ohne Schäden an den vom Stützkörper gehaltenen Brennelementen aufgenommen
werden. Dabei bietet der Abstand zwischen dem Rahmen 37 und dem Träger 1, der größer
als die Breite des Steges 2 ist, Raum für Ausgleichsbewegungen. In diesem Raum können
auch Meßeinrichtungen 43 für die am StUtzkörper 1 angreifenden Beschleunigungskräfte
untergebracht sein.
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Zur äußeren Abdeckung ist der Rahmen 37 mit einer den Träger 1 einschließenden.
Haube 45 aus abgekantetem Blech oder aus Kunststoff abgedeckt. Die Haube kann sehr
leicht sein, da gie nur einen Berührungsschutz bildet. Die mechanische Festigkeit,
die für den Transport der schlanken und empfindlichen Brennelemente benötigt wird;
ist beim Ausführungsbeispiel einmal durch den Träger 1 gegeben, zum anderen durch
den Rahmen 37, in dem der Träger 1 mit Hilfe der Schwingmetalle 35 elastisch aufgehängt
ist.
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Als Gegenstück zur Haube 45 ist der Rahmen 37 mit einer inneren Wanne
47 ausgebildet, die ebenso wie die Haube 45 aus abgekantetem Blech oder aus Kunststoff
bestehen kann. Die- Wan-.
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ne 47-ist im Rahmen 35 mit den in der Fig. 1 nur angedeuteten Schrauben
48 der Schwingmetalle 35 zwischen den U-Eisen 39,40 und den Schwingmetallen 35 festgeklemmt.
Dabei treten nur großflächig-w-ir-kende Druckkräfte auf, so daß die spezifischen
Belastungen klein sind.
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Wanne 47 und Haube 45 bilden zusammen einen gasdichten Raum 50, in
dem die Brennelemente von derftmosphäre isoliert sind. Durch-ein sruckausgleiQhsventil
52, dem ein Filter 53 zugeordnet ist, kann man die auf Haube und Wanne wirkende
Druckdifferenz begrenzen und dennoch vermeiden, daß schädliche Gase nach außen dringen
oder Schmutz in das- Innere gelangt. Perner kann der Raum 50 mit Kunststoffkugeln
32 aufgefüllt sein, um die Stoßfestigkeit zu erhöhen. Die gleiche Wirkung läßt sich
mit den nur angedeuteten Kunststoffschichten 33
und 34 erreichen,
die in Wanne 47 und Haube 45 vorgesehen sein können und zusätzlich als Versteifung
wirken. Gut bewährt haben sich auch die bei 38 angedeuteten Holzleicten, die zusammen
mit einer insbesondere Rahmen 37, Haube 45 und.Wanne 47 umfassenden Seil- oder Bandstahlbandagen
38 eine etoafeste Bewehrung bilden.
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Die Fig. 2 zeigt, daß der Träger mit einer großen Ansahl von Bügeln
25 versehen werden kann. Beim Ausführungabeispiel sind es neun. Dadurch erhält man
eine sichere Festlegung der Brennelemente, ohne daß im einzelnen große Kräfte ausgeübt
werden müssen. Die Bügel sind mit Hilfe der Schienen 15 so verstellbar, daß man
sich allen vorkonienden Brennelementau.führungen anpassen kann. Für eine Anpassung
in Längsrichtung sorgen zwei Endplatten 55 und 56, die ebenso wie die Winkel 19
an den Schienen 15 verstellbar befestigt sind.
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Die Fig. 3 zeigt besonders deutlich, daß an den U-Trägern 39, 40 vier
gleiche Stützen 58 befestigt sind. Sie bestehen jeweils aus einem zentralen Dorn
60, der mit seitlichen Blechen 61 in Längsrichtung des Rahmens 37 und weiteren Blechen
62 quer dazu versteift ist. Die Oberseite des Dornes 60 weist eine Bohrung 63 auf,
in die eine untere Verlängerung 64 des Dornes 60 hineinpaßt, die nach unten aus
den Trägern 39, 40 herausragt. Die Stützen 58 können abnehmbar sein. Dabei kann
der Dorn 60 durch ein Rohr 65 geführt sein, dae zur Verstärkung zwischen den Flanschen
der Träger 39,40 eingeschweißt ist.
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Die Stützen gestatten ein sicheres Stapeln der Rahmen 37, wobei jeweils
die Verlängerung 64 des oberen Rahmens in die Bohrung 63 beim darunter liegenden
Rahmen ingreift. Mit Hilfe der Bohrungen 66 können die Rahmen zusätzlich verbünden,
z.B. über nicht dargestellte Laschen verechraubt werden.
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An den Stirnseiten des Rahmens 37 sind in U-Trägern 69,70, die mit
den U-Trägern 39,40 verschweißt sind, zum Schwenken des Rahmens geeignete Führungen
72 einerseits und Kranüsen 73 andererseits eingesetzt.