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Greifer zum Gebrauch für einen Kernreaktor Die Erfindung betrifft
einen Greifer zum Gebrauch für einen Kernreaktor, insbes. Leistungs-Siedewasserreaktor
(Leichtwasserreaktor).
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Bei den herkömmlichen Siedewasserreaktoren bestehen die Brennelemente
aus einer Anordnung von dünnen, langen, stabförmigen Aussenröhren aus einer Zirkonlegierung,
die
mit Kugeln aus spaltbarem Stoff gefüllt sind. Während ihrer
Lebensdauer können solche Brennelemente dadurch beschädigt werden, daß in den Aussenröhren
eine Nadelsichtporosität entsteht, die eine Freisetzung von radio aktiven Isotopen
zur Folge hat, oder daß die Aussenröhren gebrochen werden und ein Hineinfallen der
radioaktiven Kugeln in das Reaktorwasser verursachen. Ein fortdauernder Betrieb
nach Beschädigung der Brennelemente kann eine starke Kontamination des Reaktorwassers
verursachen und zu einer Anzahl von schweren Problemen führen.
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Schadhafte Brennelemente können frühzeitig nachgewiesen werden und
die herkömmliche Praxis nach der Feststellung der schadhaften Brennstoffkassette
besteht darin, daß man die ganze Brennstoffkassette durch eine neue Brennstoffkassette
ersetzt und die schadhafte Brennstoffkassette zu einer Brennstoffaufarbeitunqc3nlage
transportiert. Diese Maßnahme ist unwirtschaftlich und bringt ebenso Probleme mit
sich. Die Unwirtschaftlichkeit besteht darin, daß man eine ganze Brennstoffkassette,
die z. B. 49 Brennelemente enthält, zu einer Brennstoffaufarbeitungsanlage transportieren
muss, obwohl 47 oder 48 Brennelemente arbeitsfähig sind. Ausserdem stellt der Transport
Schwierigkeiten dar, die durch die mögliche Überhitzung der im Umladebehälter eingeschlossenen
Brennstoffkassette hervorgerufen werden.
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Andere Problem, die bei den herkömmlichen Brennstoffkassetten entstehen,
stammen von der mechanisch ungünstigen Struktur der Brennstoffkassette, bei der
die Brennstoffstäbe als lasttragende Elemente angewendet werden, und der ungünstigen
hydrostatischen Struktur, bei der unter anderem mechanische Bestandteile am oberen
Ende der Brennstoffkassette angeordnet sind und deshalb den Durchfluss des Wassers
durch die Brennstoffkassetten verhindern.
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Weitere Probleme sind auch durch die Greifer verursacht, die bei den
herkömmlichen Leistungsreaktoranlagen zur Demontierung der Brennstoffkassetten von
den Spaltzonen angewendet werden.
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Ausserdem hängt die Wirksamkeit der Anwendung des Kernbrennstoffes
vom Homogeneitätspotential der Spaltzone und von der Möglichkeit, die Konfiguration
der Spaltzone oft zu verändern, ab. Die Konfiguration der Spaltzone wird durch Ersetzung
der Brennstoffkassetten und Umstellung oder Abänderung der Brennstoffanordnung durchgeführt.
Die Wirksamkeit der Anwendung des Kernbrennstoffes hängt auch von der Möglichkeit
ab, das Sammeln oder die Anwesenheit von Kontaminationsstoffen auf der heissen Oberfläche
der Brennelemente zu vermeiden. Das Sammeln von Kontaminationsstoffen auf der heissen
Oberfläche der Brennelemente führt zu einer Verringerung des WärmeUbertragungskoeffizienten,
erhöht
die Betriebstemperaturen der Brennstoffhüllen und trachtet, die Lebensdauer der
Bremmelemente zu verkürzen.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Brennstoffkassette
zu schaffen, die eine oder mehrere von den folgenden Eigenschaften aufweist: a)
eine mechanisch widerstandsfähige Konstruktion, bei der die Brennstoffstäbe nicht
als lasttragende Elemente dienen; b) eine Konstruktion, die an der Baustelle selbst
des Reaktors zwecks Ersetzung der schadhaften Brennelemente leicht demontierbar
ist; c) eine Konstruktion, die eine verbesserte Wasserströmung gewährleistet, die
einen verringerten Druckabfall durch die Brennstoffkassette zur Folge hat; d) eine
Konstruktion bei der die Abdichtung gegenüber naheliegenden Brennstoffkassetten
verbessert wird, derart, daß das Wasser eher durch die Brennstoffkassetten fliesst
als um dieselben herum; und e) eine Konstruktion, die leicht und schnell aus der
Reaktorspaltzone herausgehoben oder in diese wieder eingeführt werden kann.
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Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, einen neuen Brennstoffstab
zu schaffen, der in der Brennstoffkassette zwar fest montiert werden kann, jedoch
falls es gewünsnht wird, einzeln herausgenommen und in einen Transportbehälter zwecks
Transportierung zu einer Brennstoffaufarbeitungsanlage befestigt werden kann.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen neuen steifen Greifer
zu schaffen, der die neue Brennstoffkassette schnell greifen wird, an die Brennstoffkassette
festgespannt werden kann, um dieselbe mit verminderter Gefahr eines zufälligen Ausklinkens
und Herunterfallens während eines Aufladungsvorganges ausheben zu können, und im
Falle eines zufälligen Klemmens von Hand gesteuert werden kann.
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Diese und andere Ziele und Vorteile der Erfindung, die aus der nachstehenden
Beschreibung erscheinen werden, werden mittels einer Brennstoffkassette erreicht,
die aus einem Kanalelement oder Gehäuse besteht, das in seinem Innern eine Mehrzahl
von an seinen Wänden befestigten, ein festes einheitliches System bildenden Distanzstücken
aufweist. An der unteren Seite des Gehäuses ist eine untere Stützplatte befestigt
und am oberen Ende des Gehäuses ist eine obere Stützplatte abnehmbar befestigt.
Die Brennstoffstäbe, die zur
Anordnung innerhalb der Brennstoffkassette
bestimmt sind, enthalten, wie üblich, Kugeln aus spaltbarem Stoff, die in einem
Metallrohr angeordnet sind, aber die Rohrenden sind mit Gewindestopfen versehen,
die in zweckmässiger Weise geformten öffnungen in der oberen und unteren Stützplatte$
aufgenommen sind, während die Röhren selbst durch in den Distanzstücken vorgesehenen
öffnungen frei durchgehen. Die obere Wand des Gehäuses weist Einschnitte auf, die
zur Aufnahme von am Hubgreifer angeordneten, sich seitlich erstreckenden Stiften
bestimmt sind.
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Diese Konstruktion, die in der nachstehenden eingehenden Beschreibung
in den Einzelheiten beschrieben wird, gewährleistet ein schnelles Ausheben der Brennstoffkassette
aus der Spaltzone mittels eines steifen Greifers und eine schnelle Entfernung der
oberen Stützplatte mittels eines ähnlichen Greifers und dadurch ein schnelles Ausheben
jedes einzelnen Blennstoffstabes aus der Brennstoffkassette mittels eines besonderen
Werkzeuges in einem vollständig an der Baustelle selbst des Reaktors ausführbaren
Arbeitsvorgang gestattet.
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Der erfindungsgemässe Greifer ist derart ausgebildet,
daß
er mit der Brennstoffkassette nur in denjenigen Stellen zusammenpasst, in welchen
er auf der Brennstoffkassette durch eine, eine seitliche Bewegung des Greifers auswärts
in die Einschnitte der Wand der Brennstoffkassette hinein hervorrufende Drehbewegung
blockiert werden kann.
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Da die Brennelemente der Brennstoffkassette durch Standardisierung
aneinander ähnlich sind, so können sie beliebige senkrechte Stellung in der Brennstoffkassette
annehmen. Ferner ist jedes Brennelement derart ausgebildet, daß es einzeln entfernt
werden kann, so daß es gereinigt, inspiziert, zur Bestimmung der Leistungsverteilung
und der isotopischen Konzentration gemessen und ersetzt oder wieder in die Spaltzone
eingeführt werden, was einen wirksamen Gebrauch des Kernbrennstoffes ermöglicht.
Die Entfernung und Ersetzung der Brennelemente wird mittels eines Gewindewerkzeuges
durchgeführt. Auf diese Weise können die Brennstoffelemente separat und entfernst
von der Brennstoffkassette zwecks Herstellung, Strahlungsmessungen, Beförderung,
Behandlungen und Aufarbeitung gehandhabt werden.
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Das Gehäuse für die Brennstoffkassette ist mit
Ausnehmungen
versehen, in welche Stifte des Greifers zum Aufheben der Brennstoffkassette eingreifen
können, und ein Greifwerkzeug wird auch zum Greifen der im Gehäuse federnd montierten
oberen Stützplatte zwecks Entfernung derselben gebraucht. Auf diese Weise wird der
Druckabfall des durch das Gehäuse hindurch fliessenden Kühlmittels durch die Anwesenheit
im Gehäuse von mechanischen Vorrichtungen zum Festhalten und Zentrieren der Brennelemente
nicht erhöht.
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Infolge der Möglichkeit, die Brennelemente einzeln aus der Brennstoffkassette
zwecks Transportierung zu einer Brennstoffaufarbeitungsanlage zu entfernen, werden
also nur die schadhaften Brennelemente transportiert. Zur Transportierung wird jedes
Brennelement in einem separaten Kasten angeordnet. Infolgedessen also ist die Transportierung
radioaktiver Teile von der Leistungsreaktoranlage auf ein Minimum beschränkt.
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Auch die Neigung des Brennelementes zum Schmelzen während der Beförderung
wird verringert, da das Brennelement sich in der Gegenwart eines kalten Transportkastens
und nicht eines anderen Brennelementes befindet. Auf diese Weise ist die radioaktive
Fläche verringert und die Wärmewiderstandsfähigkeit erhöht. Andere Eigenschaften
der Erfindung werden nachstehend beschrieben.
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Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Brennstoffkassette
gemäss der Erfindung in einer Ausführungsform, die für eine Siedewasserreaktor-Kernenergieanlage
besonders geeignet ist und eines Teiles des Aushebegreifers; Fig. 2 eine Ansicht
der in Fig. 1 dargestellten Brennstoffkassette in Vertikalschnitt nach der Linie
2-2 von Fig. 1; Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht des beweglichen Teiles einer
Ausführungsform des Greifers zum Ausheben und Senken der in den Fig. 1 und 2 dargestellen
Brennstoffkassette; Fig. 4 eine teilweise im Schnitt dargestellte schematische Vorderansicht
einer Ausführungsform des Greifers zum Abnehmen einer im Gehäuse abnehmbar montierten,
zum Tragen des oberen Teiles der Brennelemente dienenden oberen Stützplatte;
Fig.
5 eine Ansicht im horizontalen Schnitt nach der Linie 5-5 von Fig. 4 zur Illustrierung
der abnehmbaren obere- Stützplatte, die zur lösbaren Unterstützung der Brennelemente
in der Brennstoffkassette dient; Fig. 6 eine Ansicht in horizontalem Schnitt nach
der Linie 6-6 der Fig. 3 zur Illustrierung der Einrichtung zur Kupplung bzw. Entkupplung
des Aushebegreifers mit bzw. von der Brennstoffkassette; Fig. 7 eine schematische
Längsschnittansicht einer Ausführungsform des Gewindewerkzeuges und der Transportvorrichtung
zum Ausheben bzw. Transportieren eines Brennelementes, im Anschluss mit einer Teilansicht
der Brennstoffkassette und des Brennelementes; Fig. 8 eine Ansicht im horizontalen
Schnitt nach der Linie 8-8 von Fig. 7, des Gewindewerkzeuges und der Transportovirrichtung
für das Brennelement, die in Fig. 7 dargestellt sind; Fig. 9 einen teilweisen Längsschnitt
der Transportvorrichtung für ein Brennelement in blockierter Stellung; Fig.lo eine
horizontale Grundrissansicht der in Fig. 9
dargestellten Transportvorrichtung
nach der Linie lo-lo von Fig. 9; Fig.11 eine schematische Schnittansicht des oberen
Teiles des in Fig. 3 dargestellten Greifers zum Aus.
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heben der Brennstoffkassette, zusammen mit einem Hubseil und einer
Führung der Aufladeplattform, und Fig. 12 eine schematische Teilseitenansicht im
teilweisen Schnitt einer abgeänderten Ausführungsform des Aushebegreifers, die für
den Gebrauch mit einer Brennstoffkassette für einen Druckwasserreaktor besonders
geeignet ist.
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In den Fig. 1 und 2 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemässen
Brennstoffkassette 20 dargestellt, die aus einem einen im wesentlichen quadratischen
Querschnitt aufweisenden Gehäuse oder Kanal 21 besteht und für den Gebrauch in einem
Siedewasserreaktor besonders angepasst ist. Das untere Ende des Gehäuses 23 weist
eine im wesentlichen runde Form auf. Das untere Ende des Gehäuses 23 ist an das
obere Ende des Gehäuses durch Schweissen oder ähnl. befestigt, wodurch eine kräftige
einheitliche Wandstruktur erhalten wird. Das obere Ende des Gehäuses ist offen und
weist geflanschte Wände 24 auf. Die Wände 24 weisen abwärts und nach dem Innern
hin gerichtete Oberflächen
26 auf (Fig. 1, 2 und 4). Das obere
Ende des Gehäuses 21 ist so gestaltet, daß es einen später beschriebenen Aushebegreifer
in die korrekte Greifposition in Bezug auf das Gehäuse 21 führt. Während die dargestellte
Gestalt quadratisch ist, kann sie jedoch auch etwas viereckig ausgeführt sein, so
daß wenn vier Brennstoffkassetten, wie es üblich ist, gruppiert werden, so bleibt
zwischen anliegende Wandoberflächen ein ausreichender Raum zur Aufnahme des üblichen
kreuzförmigen Einstellelementes.
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Im Gehäuse 21 ist eine ordentliche Reihe von länglichen, parallelen,
im Abstand voneinander (Fig. 2) Brennelemente 30 aus geeignetem spaltbaren Material
angeordnet. Die Brennelemente werden auch Brennstoffstäbe oder Brennstoffstifte
genannt und können bekannterweise aus einem mit Kugeln aus U02 gefüllten Metallrohr
aus Zirkonium oder aus einer Zirkoniumlegierung bestehen. Die Brennelemente 30 sind
im Innern des Gehäuses 21 senkrecht angeordnet.
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Ein Kühlmittel, wie z. B. leichtes Wasser, fliesst senkrecht durch
das Gehäuse21 zwischen den auseinandergelegten Brennelementen 30. Wie es bei dem
Siedewasserreaktor herkömmlich ist, enthält die Spaltzone eine Mehrzahl von solchen
nebeneinander angeordneten Brennstoffkassetten 20. Vorzugsweise sind alle, in der
Spaltzone angeordnete Brennstoffkassetten 20 gleich ausgestaltet.
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Am oberen Ende eines jeden Brennelementes 3o ist ein oberer Stützstopfen
35 befestigt, der das obere Ende des zugeordneten Brennelementes 30 abdichtet. Jeder
Stüßtzstopfen 35 weist eine im wesentlichen kegelförmige Spitze 35a auf, die in
einen zylindrischen Teil 35b und dann in einen mit einem breit- oder grossgängigen
Gewinde versehenen Teil 35c des Stützstopfens 35 übergeht, der mit einem zylindrischen
Teil 35d endet. Der mit Gewinde versehene Teil 35c weist eine Reihe von nebeneinanderliegenden
kegelstumpfförmigen Oberflächen auf. An das untere Ende eines jeden Brennelementes
ist ein unterer Stützstopfen 40 befestigt, dessen Konstruktion derjenigen des oberen
Stützstopfens 35 ähnlich ist. Jeder untere Stützstopfen 40 weist einen kegelförmigen
Endteil 40a auf, der in einen zylindrischen Teil 40b übergeht. Anliegend an den
zylindrischen Teil 40b des Stützstopfens 40 befindet sich ein mit einem breit- oder
grossgängigen Gewinde versehener Teil 40c. Der mit Gewinde versehene Teil 40c weist
eine Reihe von nebeneinanderliegenden kegelstumpfförmigen Oberrflächen, die mit
einem zylindrischen Teil 40a endet, auf. In einer Weise, die später beschrieben
wird, kann ein Gewindewerkzeug (Fig. 7) gebraucht werden, um durch Gewindepassung
den oberen Stopfen 35 zwecks Entfernung und Transportierung des Brennelementes oder
zwecks Montierung eines neuen Brennelementes in die Brennstoffkassette 20 zu greifen,
und in einem zur
Transportierung schadhaften oder ausgebrannten
Brennelement zu einer Brennstoffausarbeitungsanlage dienenden Kasten kann ein Riegel
vorgesehen sein, der zur Gewindepassung des unteren Stützstopfens des Brennelementes
geeignet ist. Sind die oberen und unteren Stützstopfen 35 bzw. 40 identisch ausgebildet,
so gibt es die Möglichkeit, einen Umtausch der Enden der Brennelemente als Teil
eines Aufladeprogramms durchzuführen.
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Zur Unterstützung der Brennelemente 30 innerhalb des Gehäuses 21 sind
horizontal angeordnete, senkrecht im Abstand voneinander liegende Stützplatten 45
und 46 (Fig. 2 und 5) vorgesehen. Die obere Stützplatte 45 (Fig. 5) weist eine Mehrzahl
von parallelen Reihen von öffnungen 47 auf. Es ist eine öffnung 47 für jedes Brennelement
30 vorgesehen. Jeder obere Stopfen 35 wird durch die zugeordnete öffnung 47 aufgenommen.
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Die obere Stützplatte 45 ist an die Wandungen des Gehäuses 21 lösbar
befestigt und ist vom Gehäuse 21 abnehmbar.
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Zu diesem Zwecke sind Blattfederarme 56 vorgesehen, und ein jeder
Arm 56 ist an seinem unteren Ende an die Stützplatte 45 (Fig. 2 und 5) befestigt
und an seinem oberen Ende mit einem zylindrischen Schuh oder Vorsprung 57 versehen,
wobei jeder Vorsprung 57 in je einer Ausnehmung 58 aufgenommen ist. Die Ausnehmungen
58 sind in den Wänden 24 des Gehäuses 21 angeordnet,aber gehen
durch
die Wände nicht hindurch. Durch Drängen der Vorsprünge 57 seitlich in Richtung des
Innern eine genügende Strecke, um die Wandungen 24 des Gehäuses 21 freizulassen,
kann man ein Werkzeug (das später beschreiben wird) gebrauchen, um die obere Stützplatte
45 vom Gehäuse 21 abzunehmen, indem man dieselbe durch die obere öffnung des Gehäuses
21 aushebt.
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Die untere Stützplatte 46 ist mit einer Mehrzahl von parallelen Reihen
von öffnungen 55 versehen und ist in seiner Gestalt im wesentlichen ähnlicherweise
ausgebildet wie das obere Distanzstück 45 (Fig. 5). Für jedes Brennelement 30 ist
eine öffnung 55 vorgesehen.
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Jeder untere Stopfen 40 ist in seiner zugeordneten öffnung 55 aufgenommen.
Die untere Stützplatte 45 ist aber an das Gehäuse 21 durch ein geeignetes Mittel,
z. B.
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Schweissen, Löten o.ä. befestigt.
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Um ein jedes Brennelement 30 verhältnismässig stabil in Bezug auf
die Stützplatten 45 und 46 zu halten,ist jeder obere Stopfen 35 durch eine Schraubenfeder
59 (Fig. 2) umgeschlossen, die an das untere Ende des abnehmbaren Distanzstückes
45 derart verankert ist, daß sie die zugeordnete Oeffnung 47 umschliesst und sich
gegen die Wand des Brennelementes abstützt. Die Feder 59 zwingt das zugeordnete
Brennelement 30, sich
standfest in der vorgeschriebenen Stellung
zu halten und gestattet die Wärmeausdehnung des Elementes. In der Alternative können
die unteren Stopfen 40 der Brennelemente 30 mittels der unteren Stützplatte 46 durch
die nachgiebige Wirkung einer Teleskopfeder lösbar gehalten werden.
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In der Mitte zwischen der oberen Stützplatte 45 und der unteren Stützplatte
46 ist zumindest eine Zentrier-oder Distanzierplatte 60 angeordnet. Bei einer typischen
Brennstoffkassette würden etwa zehn solcher Distanzstücke in einem Abstand von etwa
25 bis 45 cm voneinv ander vorgesehen. Die Distanzstücke 60 weisen je eine Mehrzahl
von parallelen Reihen von öffnungen 61 auf. Für jedes Brennelement 30 ist je eine
öffnung 61 vorgesehen. Jedes Brennelement 30 ist in seiner zugeordneten öffnung
61 aufgenommen, durch die es frei durchgehen kann. Jedes Distanzstück 60 ist an
die Wandungen des Gehäuses durch Schweissen, Löten o. ä. Mitteln befestigt, ähnlich
wie die untere Stützplatte 46.
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Zum Ausheben und Senken der Brennstoffkassette 20 in dem Reaktorbehälter
(nicht dargestellt) und insbesondere in der Spaltzone desselben zwecks Ersetzung
der der Brennstoffkassette mit einer frischen Brennstoffkassette
oder
Abänderung der Brennstdfanordnung zur Verbesserung der Betriebsleistung, ist eine
Hubvorrichtung oder Aushebegreifer loo gemäss der Erfindung vorgesehen, die in den
Fig. 3, 6 und 11 dargestellt ist.
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Die Hubvorrichtung loo zum Ausheben der Brennstoffkassetten ist in
einem zylindrischen Führungsrohr (Fig.
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11) angeordnet, das an einen Träger 102 einer bekannten und herkömmlichen
Aufladeplattformsuperstruktur befestigt ist. Die Greifervorrichtung loo zum Ausheben
der Brennstoffkassetten weist ein zylindrisches Hubrohr 103 (Fig. 3 und 11) auf,
das innerhalb des Führungsrohres lol mittels eines auf der Aufladeplattformsuperstruktur
angeordneten herkömmlichen Flaschenzuges gehoben und gesenkt wird.
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Zu diesem Zwecke ist ein Seil (Fig. 11) an das Hubrohr 103 in herkömmlicher
Weise befestigt. An den unteren Teil des Hubrohres 103 ist eine quadratisch gestaltete
Sitzführung 106 (Fig. 3) befestigt, die nach dem Innern hin kegelförmig verlaufende
Wandungen 107 aufweist, die mit den inneren kegelförmigen Oberflächen 26 der geflanschten
Wandungen 24 des Brennstoffkassettengehäuses 21 aufeinanderpassen, um die Hubvorrichtung
loo in Bezug auf die auf zuhebende Brennstoffkassette 20 einzustellen und zu führen.
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An der Innenwand des Hubrohres 103 ist ein Flansch llo (Fig. 11) angeformt.
Auf dem Flansch llo ist drehbeweglich ein zylindrisches Betätigungsrohr 111 (Fig.
3 und 11) angeordnet, das sich abwärts in das Hubrohr 103 erstreckt. An das untere
Ende des Betätigungsrohres 111 ist mittels Schraubenbolzen ein zylindrisches Gehäuse
116 drehbeweglich mit dem Betätigungsrohr 111 befestigt (Fig. 3). Innerhalb des
Betätigungsrohres 111 ist ein drehbares Quadraturelement 115 angeordnet. Zwischen
dem Flansch 115a des Quadraturelementes 115 und der unteren Wand des Gehäuses 116
ist eine flache Spiralfeder 120 angeordnet.
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Das Quadraturelement 115 ist in dem Betätigungsrohr 111 mittels der
flachen Spiralfeder 120 nachgiebig abgestützt und durch Heben und Senken des Betätigungsrohres
111 wird das Quadraturelement 115 mitgenommen.
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Von dem Betätigungsrohr 111 erstreckt sich in Richtung des Inneren
ein Quadraturflansch 121, der das Quadraturelement 115 umschliesst. Die Drehung
des Betätigungsrohres 111 wird mittels des Flansches 121 das Quadraturelement 115
in Drehung versetzt. Drehbar mit dem Quadraturelement 115 ist eine Nockenplatte
122 angeordnet (Fig. 3 und 6). Eine Mehrzahl, z. B. vier, senkrechter
Nockenstifte
123 (Fig. 6) ist an dem Nocken 122 zur Drehung mit demselben angeordnet. Eine Mehrzahl
von Nockenstösseln 125 (Fig. 3 und 6) nehmen die Stifte 123 auf und werden durch
dieselben in Antwort auf die Drehung des Nockens 122 seitlich in einer horizontalen
Ebene verschoben.
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An die Nockenstössel 125 ist für eine Bewegung zusammen mit diesen
je eine senkrecht angeordnete Hubplatte oder Hubfinder 130 befestigt. In der bevorzugten
Ausführungsform sind vier solche Hubplatten oder Hubfinger 130 vorgesehen, die als
zwei Paare von entgegengesetzt angeordneten parallelen Platten oder Fingern 130
montiert sind. Infolge der Drehung des Quadraturelementes 115 bewegen sichdie Nockenstössel
125 in einer horizontalen Ebene, um die entgegengesetzt angeordneten parallelen
Platten oder Finger 130 seitlich gegeneinander oder in Entfernung voneinander zu
verschieben.
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Die Hubplatten 130 sind je auf zwei viereckigen Führungsstangen 150
angeordnet, die an die Führung 106 mittels Schraubenbolzen befestigt sind.
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Die inneren Enden der Führungsstangen 150 sind geflanscht, um eine
weitere Bewegung in Richtung nach dem Innern zu verhindern. An den unteren Enden
der Hubplatten 130 ist
je ein nach aussen vorspringender Stift
131 angeordnet.
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Die Stifte 131 sind horizontal angeordnet und sind geeignet, durch
in den entgegengesetzten geflanschten Wandungen 24 des Gehäuses 21 vorgesehenen
Ausnehmungen 135 (Fig. 1, 2 und 5) aufgenommen zu werden.
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Während des Betriebes, um die Brennstoffkassette zu heben, wird durch
das Seil 105 das Hubrohr 103 in das Führungsrohr lol gesenkt bis die kegelförmigen
Wandungen 107 (Fig. 4) der Führung 106 mit den kegelförmigen Oberflächen 26 der
Wand 24 des Brennstoffkassettengehäuses 21 aufeinanderpassen.
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In diesem Moment sind die Hubplatten 130 nach innen oder nach dem
Zentrum angeordnet, um den Raum dazwischen zu verringern. Eine hydraulische Gelenkvorrichtung,
z. B. ein zwischen dem Betätigungsrohr 111 und dem Hubrohr 103 eingeschalteter Luftzylinder
140 (Fig. 11), wird dann betätigt und dreht das Betätigungsrohr 111 um seine senkrechte
Achse herum (im Uhrzeigersinn in Fig. 6).
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Dieser Vorgang dient zur Drehung des Quadraturelementes 115, wodurch
der Nocken 122 und die NOckenstifte 123 in Drehung zusammen mit dem Quadraturelement
115 versetzt werden. Infolgedessen werden die Nockenstössel 125 und die Hubplatten
130 nach aussen bewegt, so daß die Stifte 131 der Platten 130 gezwungen werden,
in die Öffnungen 135 des Brennstoffkassettengehäuses einzudringen, um das Brennstoffkassettengehäuse
21 zwecks Heizung desselben zu ergreifen.
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An die oberen Enden der Hubplatten 130 ist je ein Sicherheitsverschlussorgan
141, (das ähnlich gestaltet ist wie die Sicherheitsverschlussorgane 141", die in
Fig. 4 im Schnitt dargestellt sind) befestigt, und diese Verschlussorgane 141, wenn
die Stifte 131 der Hubplatten 130 in die Öffnungen 135 des Brennstoffkassettengehäuses
21 eindringen, werden durch die in der Aufnahmeführung 106 angeordneten Öffnungen
142 aufgenommen. Wenn die Brennstoffkassette 20 anfangs ausgehoben wird, so werden
die Verschlussorgane nach unten gezogen (Fig. 4), was eine Bewegung der Hubplatten
130 nach innen und ein Ablösen des Greifers von der Brennstoffkassette verhindert.
Wenn das Brennstoffkassettengehäuse 21 in seine Stellung in der Spaltzone zurückgebracht
oder in einem Lagerungsschrankbrett angeordnet wird, während die kegelförmige Wand
1o7 der Aufnahme führung 106 sich immer noch in fluchtrechter Passung mit der kegelförmigen
Wand 26 des Brennstoffkassettengehäuses 21 befindet, wird das Gewicht der Brennstoffkassette
20 von der Hubvorrichtung loo aufgehoben. Infolgedessen hebt die abgespannte flache
Spiralfeder 120 das Quadraturelement 115 etwas an, um die Hubplatten 130 mittels
der Stifte 123 und des Nockenstössels 125 auszuheben. Dieser Vorgang ruft ein Anheben
der Sicherheitsverschlussorgane 141 hervor, wodurch dieselben abgelöst werden und
deren Entfernung von
den Öffnungen 142 der Aufnahmeführung 106
ermöglicht wird. Dann kann die hydraulische Gelenkvorrichtung mit Luftzylinder 140
betätigt werden, um das Betätigungsrohr 111 in entgegengesetzter Richtung zu drehen,
wodurch auch das Quadraturelement 115 gedreht wird. Infolgedessen werden der Nocken
122 und die Nockenstifte 123 gedreht (gegen den Uhrzeigersinn in Fig. 6), um die
Nocken.
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stössel 125 in Richtung nach innen zu verstellen. Das hat ein Ruckziehen
der Hubplatten 130 zur Folge und eine Entfernung der Stifte von den öffnungen 135
und der Verschlussorgane 141 von den öffnungen 142. Die an die Aufnahme führung
106 befestigten Anschläge an den Enden der Führungsstangen 150 (Fig. 3 und 6) beschränken
die Bewegung der Platten 130 nach innen.
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Während der Greifer die Brennstoffkassette 20 aushebt, wird letztere
durch die folgenden Teile unterstützt: Stifte 131, Hubplatten 13o, Führungen 150,
Aufnahmeführung 106, Hubrohr 103 und Flaschenzugseil 105. Wenn einmal die Brennstoffkassette
20 ausgehoben und deren Last auf die Hubplatten 130 aufgebracht worden sind, so
ist das Betätigungsrohr 111 gegenüber der Last isoliert und der Nocken 122 kann
sich nicht drehen, weil die Hubplatten 130 und die Nockenstössel 125 durch die Verschlussorgane
141 blockier-t sind. Eine Betätigung
der Hubvorrichtung loo aus
Versehen wird kein Ablösen der Brennstoffkassette 20, sobald sie nur ergriffen worden
ist, zur Folge haben. Ist die Brennstoffkassette ergriffen worden, so kann der Bedienungsmann
das Rohr 115 absenken, wodurch die Nockenstifte 123 unterhalb ihrer Nockenstössel
125 gesenkt werden, und das Rohr drehen, um den Nocken 122, z. B. für Wartungszwecke,
aus seinem Sitz herauszunehmen und vollständig abzumontieren: Infol-edessen können
der Nocken 122, der Stift 123, das Rohr 115, die Feder 120 und das Rohr 111 von
dem Hubrohr 103 in senkrechter Richtung abgenommen werden. Im Falle eines ungewünschten
Klemmens des Greifers loo kann man ein Werkzeug in den Hohlraum einschieben und
dadurch die Hubplatten 130 von der im Gehäuse 21 angeordneten Ausnehmung 135 zu
entfernen, um einen Zugang zu der Spaltzone zu schaffen. Ausserdem kann man die
Schraubenbolzen, die zur Befestigung der Aufnahmeführung 106 an das Hubrohr 103
dienen, von oben aus entfernen und das Hubrohr 103 ausheben und somit einen unmittelbaren
Zugang zu den Teilenl3o, 150, 106, 141 und 125 schaffen.
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In Fig. 12 ist eine Hubvorrichtung loo' zum Ausheben der Brennstoffkassetten,
die eine Abänderung der Hubvorrichtung loo darstellt. Die abgeänderte Vorrichtung
ist
zum Greifen und Ausheben einer herkömmlichen Brennstoffkassette 20' für einen Druckwasserreaktor
geeignet.
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Die Teile der Hubvorrichtung loo', die in ihrer Konstruktion und Arbeitsweise
denjenigen der Hubvorrichtung loo ähnlich sind, sind durch dieselben Kennziffern
mit einem Strich bezeichnet.
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In der Hubvorrichtung loo' zum Ausheben der Brennstoffkassetten weisen
die Hubplatten 130' an ihren äusseren Enden, anstatt der in Öffnungen des Gehäuses
aufgenommenen Stifte, Haken 160 auf, die zum Eingreifen mit einem in der Brennstoffkassette
20' vorgesehenen, nach innen vorstehenden Flansch bestimmt sind. Ferner sind Führungsfüße
161 vorgesehen, die sich nach unten von der Aufnahmeführung lo' erstrecken und in
senkrecht angeordneten öffnungen im Brennstoffkassettengehäuse 21' aufgenommen werden,
um die Vorrichtung loo' in die korrekte Aufnahmeposition in Bezug auf das Brennstoffkassettengehäuse
21' zu führen.
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In der Fig. 4 ist ein abgeänderter Greifer loo' zum Ausheben der oberen
Stützplatte 45 vom Brennstoffkassettengehäuse 21. Der Greifer loo" ist in seiner
Konstruktion und Arbeitsweise dem Greifer loo ähnlich, mit dem Unterschied jedoch,
daß an den Hubplatten 130, statt der Vorsprünge 131, Haken
170
montiert sind. Die Teile des Greifers loo', die denjenigen des Greifers loo entsprechen,
sind mit denselben Kennzeichen, aber mit einem Doppelstrich, bezeichnet. Die obere
Platte 45 ist mit auf den Blattfedern 56 angeordneten Haken 171 versehen (Fig.
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2 und 4), die mit den Haken 170 des Greifers loo" aufeinanderpassen.
In anderen Worten, die äusseren Enden der Blattfedern 56 weisen je einen Haken 171
auf, der in Bezug auf die Richtung des zugeordneten Vorsprunges 57 in einer entgegengesetzten
Richtung gerichtet ist.
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Wenn die Hubplatten 130" durch die Nockenstössel 125" nach innen zurückgezogen
werden, so greift ein jeder, auf je einer von den vier Hubplatten 130 angeordneter
Haken 170 mit zwei auf nebeneinanderliegenden Blattfedern 56 angeordneten Haken
171 ein, um die Stifte 57 von den Ausnehmungen zwecks Trennung der Platte 45 von
der Brennstoffkassette 20 zu entfernen. Das Seil, z. B. das Seil 105 in Fig. 11,
hebt das Hubrohr 1o3", um die Platte 45 von der Brennstoffkassette 20 und aus der
Spaltzone auszuheben.
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Nachdem die obere Stützplatte 45 vom Gehäuse 21 entfernt worden ist,
wird ein besonderes Werkzeug 200 (Fig. 7 - lo) zum Ergreifen eines einzelnen,
zum
Ausheben gewählten Brennelementes 30 gebraucht, womit eine Hubkraft auf das Brennelement
aufgebracht wird. Zu diesem Zweck ist das Werkzeug 200 mit einer senkrecht beweglichen
und drehbaren Welle 201 versehen. Das freie untere Ende der Welle 201 weist eine
mit einem Gewinde versehene Wand 202, die eine öffnung 203 umhüllt, auf. Der mit
Gewinde versehene Teil der Wand 202 hat eine Konfiguration, die im wesentlichen
derjenigen des Gewindeteiles 35c des Stopfens 35 ähnlich ist, und weist Abmessungen
auf, die eine Gewindepassung gewährleisten und doch genügend gross sind, um Ausdehnungen
und eine Sammlung von Fremdstoffen auszugleichen, ohne ungewünschte Blockierung
hervorzurufen. Der obere Stopfen 35 des auszuhebenden Brennelementes 30 dringt in
die öffnung 203 ein, so daß die mit Gewinde versehene Wand 202 während der Drehung
durch Gewindepassung mit dem Gewindeteil 35c des oberen Stopfens 35 eingreift. Nun
wird die Welle 201 des Werkzeuges 200 in senkrechter Richtung mittels eines geeigneten,
nicht dargestellten Hebers gehoben, der herkömmlicherweise auf der Aufladungsplattform
zum Heben von Ausrüstungsgreifern montiert ist.
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Am Anfang des Aushebens des Brennelementes 30 aus der Brennstoffkassette
20 befindet sich das obere
Ende der Welle 201 oberhalb des oberen
Endes einer Führung 215 und das untere Ende der Welle 201 erstreckt sich über das
Gewindeteil 35c des oberen Stopfens 35. Oberhalb der Führung 215 ist ein zylindrischer
Brennstoffkasten 205 angeordnet, dessen Achse mit der Achse der Welle 201 fluchtet.
Die Länge des Brennstoffkastens 205 ist genügend gross, um ins Brennelement 30 vollständig
einzuschliessen. Innerhalb des Kastens 205 ist ein ringförmiger Flansch 206 angeordnet,
der zur Führung der Bewegung der Welle 201 im Kasten 205 und zur Unterstützung mit
Genauigkeit des Brennelementes 30 im Innern des Brennstoffkastens 205 dient. An
den Flansch 206 ist ein Riegel 210 montiert, der um einen Zapfen 211 drehbar ist
und eine mit Gewinde versehene öffnung 212 aufweist.
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Oberhalb des Riegels 21o sind mehrere, an die Wand des Kastens 205
befestigte Führungs- und Anschlagvorrichtungen 215' angeordnet, die zur Führung
der Bewegung des:Brennelementes in den Kasten 205 und zum Festhalten des oberen
Teiles des Brennelementes 30, während es sich im Kasten 205 befindet, dienen.
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Die Welle 202 wird gehoben, um das schadhafte Brennelement 30 aus
der Brennstoffkassette 20 herauszunehmen. Die Welle 201 wird gehoben bis das schadhafte
Brennelement 30
vollständig in den Transportkasten 205 eingeführt
wird.
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Am Anfang wird der Riegel 210 gehoben bis er die senkrechte Stellung
erreicht hat (Fig. 7 und 8), und die Welle 201 und das schadhafte Brennelement 30
werden über den Riegel 210 gehoben. Dann wird der Riegel 210 durch die Schwerkraft
in die horizontale Stellung gebracht (Fig. 9 und lo) und der untere Stopfen 40 des
schadhaften Brennelementes 30 wird durch Gewindepassung an den Riegel 210 im Kasten
205 gesichert. Das obere Ende des schadhaften Brennelementes 30 wird in dem Kasten
205 mittels der Führungen 215' festgehalten.
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Das Werkzeug 200 wird vom schadhaften Brennelement 30 dann abgelöst,
wenn das schadhafte Brennelement 30 in den Kasten 205 eingeschlossen worden ist.
Das schadhafte Brennelement 30 kann dann separat zu und von der Aufarbeitungsanlage,
während es in dem Transportkasten 205 eingeschlossen ist, transportiert werden.
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Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, weist die neue Brennstoffkassette
folgende Eigenschaften auf: Es wird eine kräftige Struktur vorgesehen, die aus einem
in einem einzigen Stück hergestellten Gehäuse oder Kanal 21 besteht, welches Gehäuse
21 in Abständen über seine ganze Länge mittels der mehreren Distanzstücken 60 und
einer unteren Stützplatte 46 verstärkt ist, die
längs deren ganzen
Peripherie an der Wand des Kanals fest verankert sind. Dies gestattet den Gebrauch
einer dünneren Gehäusewand, ohne daß man Ausbeulungen durch Druckunterschiede zu
befürchten hat, wodurch ein verstärkter Fluss des Kühlmittels und eine grössere
Leistung erreicht wird.
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Dader Kanal auf dieser Weise als Hauptelement zum Tragen der Last
dient, so kann man ihn derart vergrössern, daß er eine grösse Anzahl von Brennelementen
enthält, um somit, bei gleichbleibender Anzahl der Brennstoffstifte die Anzahl der
Brennstoffkassetten zu vermindern.
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Ausserdem, wenn die Mehrzahl von Brennstoffkassetten in der Spaltzone
angeordnet ist, so können die oberen, nach aussen vorspringenden, geflanschten Wandungen
24 miteinander oder mit der oberen Rasterplatte der Spaltzone eingreifen oder zumindest
ganz nahe aneinander anliegen.
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Dieses Anliegen aneinander bildet ein Hindernis für den Fluss des
Kühlmittels zwischen den Kanälen 21 und bewirkt dadurch einen grösseren Fluss des
Kühlmittels durch die Kanäle hindurch und eine Verbesserung der Wärmeübertragung
zum Kühlmittel. Eine typische Einrichtung der Brennstoffkassetten in dem Raster
der Spaltzone ist in der Fig. 1 meiner Patentanmeldung in den Vereinigten Staaten,
Nr. 188,151, angemeldet am 12. Oktober 1971, dargestellt, in welche Anmeldung auch
Methoden zum Nachweisen leckender Brennstoffstäbe beschrieben sind,
für
die eine abgeänderte Form des in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Greifers.
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Ausserdem kann die obere Stützplatte 45 mittels des Greifers ausgehoben
werden, während sich die Brennstoffkassette in der Spalt zone oder in dem Brennstofflagerschwimmbad
befindet. Wenn die obere Stützplatte abgenommen worden ist, so hat man einen Zugang
zu einem jeden der Brennstoffstäbe oder -Elemente 30 und ein oder mehrere eine Leckstelle
aufweisende Elemente können einzeln ausgehoben und durch frische Elemente ersetzt
werden. Als die obere Stützplatte 45 wieder in ihre Stellung gesenkt wird, so werden
die Blattfedervorsprünge 57 nach unten längs der schrägen Flächen 26 gleiten und
in die Ausnehmungen 58 hineinschnappen, sobald nur die Stützplatte die richtige
Stellung erreicht hat. Die Leichtigkeit, mit der schadhafte Brennelemente ersetzt
werden können, wird ein rascheres Ausheben der leckenden Elemente ermöglichen, und
somit die Bildung einer übermässigen Kontamination im Reaktorbehälter durch schadhafte
Brennelemente verhindern, und vermeidet alle damit verbundenen Dekontaminationsprobleme,
was eine Verminderung der Betriebskosten zur Folge hat.
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Der Greifer, der zum Zusammenarbeiten mit der neuen
Brennstoffkassette
weist folgende Eigenschaften auf.
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Der Greifer ist als ein steifes System ausgebildet und kann deshalb
mit Genauigkeit oberhalb der gewünschten Brennstoffkassette durch genaue Positionierung
der tragenden Superstruktur der Aufladungsplattform positioniert werden. Dies eignet
sich für eine automatische Positionierung des Greifers mittels eines Rechners, um
die Aufladung des Reaktors zu beschleunigen, und gestattet dadurch eine öftere Aufladung
und infolgedessen eine verbesserte Homogenisierung. Eine Anzahl von Sicherheitsvorrichtungen
ist vorgesehen, um eine feste Blockierung des Greifers an die Brennstoffkassette
zu gewährleisten und ein zufälliges Fallen der Brennstoffkassette zu vermeiden.
Zum Beispiel, wenn einmal der Greifer die Brennstoffkassette ergriffen hat und belastet
ist, so wird die Blockierungsvorrichtung 141-142 betätigt und vermeidet das Ablösen
des Greifers bis die durch die Brennstoffkassette gebildete Last aufgehoben wird.
Ferner können geeignete elektrische Blockierungsvorrichtungen (nicht dargestellt)
vorgesehen werden, die das Heben des Greifers bis zur vollständigen Einführung der
Stifte 131 in die Ausnehmungen 135 der Brennstoffkassette vermeiden werden.
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Diese Vorrichtungen können z. B. als Mikroschalter ausgebildet sein,
der erst dann betätigt wird, wenn das Blockierungselement 141 um einen geeigneten
Abstand
durch die Öffnung 142 hineingeführt worden ist, was nur
dann geschehen kann, wenn die Tragelemente 130 ihre vollständige Verschiebung nach
aussen ausgeführt haben.
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Sollten die Stifte 131 nicht mit den Ausnehmungen 135 fluchten, so
wird die Verschiebung nach aussen nicht möglich sein. Ähnlicherweise kann ein Mikroschalter
vorgesehen werden, der durch die Elemente 111 und 115 betätigt wird, wenn sie vollständig
gedreht worden sind, um die Brennstoffkassette abzulösen. Dies wird ein Heben des
Greifers,bevor er von der Brennstoffkassette vollständig abgelöst worden ist, vermeiden.
Ähnlicherweise, aufgrund der im wesentlichen quadratischen Konfiguration des oberen
Teiles der Brennstoffkassette und der ähnlichen Konfiguration des unteren Teiles
des Greifers können die beiden nicht aufeinanderpassen, so lange sie nicht auf geeignete
Weise fluchten.
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Wie es aus den Zeichnungen klar zu ersehen ist, ist der Greifer derart
ausgebildet, daß er im Falle einer zufälligen Blockierung von Hand demontiert und
betätigt werden kann. So kann man, wie bereits beschrieben, das Quadraturrohr 115
mit daran befestigter Nockenplatte 122 und auch das Hubrohr vom oberen Teil aus
herausnehmen und dadurch einen Zugang zu den restlichen Teilen des Greifers schaffen.
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Die Konstruktion des beschriebenen Werkzeuges 200 zum
Herausnehmen
von einzelnen Brennstoffstiften weist die Vorteile auf, daß es, ähnlich wie der
Greifer, ein zur automatischen Positionierung geeignetes steifes System darstellt;
das Brennelement wird, sobald es nur ausgehoben ist, sofort in einen kräftigen Kasten
205 einges-clossen, der ein zufälliges Fallen oder Beschädigung verhindert und einen
guten Schutz gegen Strahlung gewährleistet, und daß der Brennstoffstift rasch und
einfach in seiner Stellung innerhalb des Kastens 205 mittels des unteren, durch
die Schwerkraft betätigten Teiles 210 gesichert werden kann.
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Die Leichtigkeit der Ersetzung eines schadhaften Brennelementes durch
ein frisches Brennelement hoher Aktivität in einem Bündel von stonst zufriedenstellenden
Elementen niedriger Aktivität kann zusätzliche Probleme einführen, die aus der folgenden
Erklärung erscheinen werden. Für die wirksamste Funktionierung des Reaktors ist
es wünschenswert, die Beziehung zwischen der Höchst-und der Durchschnittsleistung
zu einem Minimum zu reduzieren. Dies empfiehlt den Gebrauch von Brennstoffstiften,
die alle eine niedrige Anreicherung aufweisen, was aber öftere Aufladungen erfordern
würde. Die verbesserten Brennstoffkassetten und Greifer gemäss der Erfindung, die
die Ersetzung in
weniger Zeit als bei den herkömmlichen Konstruktionen
gewährleisten, werden öftere Ersetzungen und infolgedessen der Gebrauch von niedrigen
Anreicherungen gestatten. Trotzdem die Abänderung der Anordnung des herkömmlichen
beweglichen Steuerelementes als sich die Brennstoffaktivität vermindert wird notwendig
sein. Die Abänderung der Position des Steuerlementes in Abhängigkeit von der Aktivität
von nebeneinander liegenden Brennstoffkassetten ist aber kein wirksames Mittel zum
Ausgleich von stark variierenden Anreicherungsgraden. Eine durch die herkömmliche
Technik vorgeschlagene Lösung besteht darin, daß man in den Brennstoffstift mit
dem spaltbaren Stoff eine abbrennbare Vergiftung einmischt, die abbrennt, etwa mit
einer Geschwindigkeit, die der Geschwindigkeit der Brennstoffaktivitätsverminderung
etwa gleich ist, aber dies ist kostspielig und schwer zu kontrollieren im Falle
von verschiedenen Anreicherungen. Ein ähnliches Problem besteht, wenn man einen
schadhaften Brennstoffstift niedriger Anreicherung ersetzen muss. Die Erhaltung
eines Ersatz stiftes gleicher Aktivität wird sehr schwer sein. Die Ersetzung durch
einen frischen Brennstoffstift höherer Anreicherung würde eine ungleichmässige Wärmeerzeugung
in der Brennstoffkassette zur Folge haben, was unerwünscht sein kann. Aufgrund der
verhältnismässigen
Leichtigkeit der Ersetzung von Brennstoffstiften
der neuen Brennstoffkassette kann man, in Ubereinstimmung mit dieser Eigenschaft
der Erfindung, Vergiftungs-Stifte oder -Elemente innerhalb der Brennstoffkassette
in Mischung mit den Brennstoffstiften vorgesehen werden, um eine gleichmässigere
Wärmeerzeugung zu erhalten.
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Zu diesem Zwecke würden die Vergiftungsstifte mit Ausnahme, wenn gewünscht,
des oberen Stopfens 35, dieselbe äussere Gestalt haben, wie die Brennstoffstifte
30, so daß sie mit diesen vollkommen auswechselbar sein würden. Auf diese Weise
kann ein jeder Brennstoffstift 30 durch einen Vergiftungsstift ersetzt werden. Infolgedessen,
im oben beschriebenen Fall, wenn ein Brennelement verminderter Aktivität durch ein
frisches Brennelement hoher Aktivität ersetzt wird, so werden zugleich ein oder
mehrere der danebenliegenden Brennelemente durch feste Vergiftungsstifte ersetzt,
um damit die höhere Neutronerzeugung seitens des frischen Elementes höherer Aktivität
auszugleichen.
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Zur Erreichung der vorstehend beschriebenen Resultate können die Vergiftungsstifte
verschiedenartig hergestellt werden. Als ein Beispiel kann der Vergiftungsstift
als ein Rohr aus rostfreiem Stahl ausgebildet sein, das einen festen Stift aus neutronenabsorbierendem
Stoff, wie z. B.
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Bor oder ein anderer bekannter Vergiftungsstoff einschliesst.
Als
zweites Beispiel kann der Vergiftungsstift als ein mit einer hohlen Mitte (Ringröhrenquerschnitt)
versehenes Rohr aus rostfreiem Stahl ausgebildet sein, bei dem die Rohrwandungen
mit Borpulver gefüllt sind.
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Eine Veränderung der Rohrwandstärke und infolgedessen der Stärke der
Boreinlage, wird es ermöglichen, die Vergiftungswirkung zu kontrollieren. Dies würde
der Reaktoranlage die Möglichkeit geben, eine Varietät von solchen Vergiftungsstiften
verschiedener Vergiftungswirkung zwecks besserer Anpassung an die Ersatzanreicherung
am Lager zu halten. Solche Stifte könnten mit verhältnismässig niedrigen Kosten
herstellbar sein.
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Die Möglichkeit, feste Vergiftungsstifte in jede einzelne Brennstoffkassette
einzuschalten, gewährleistet eine grössere Freiheit in der Wahl der Aktivitätskonfiguration,
die zur Feststellung und Aufrechterhaltung einer niedrigen Beziehung zwischen der
Höchst- und Durchschnittsleistung beitragen wird.
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Zum Beispiel, jede Brennstoffkassette oder grösseres Brennstoffstiftenbündel
kann ursprünglich aus Brennstoffstiften hoher Anreicherung bestehen, durch die eine
Anzahl von abbrennbaren Vergiftungsstiften gleichmässig verteil ist. Als sich die
Aktivität der Brennstoffstifte vermindert, ebenso vermindert sich die Vergiftungswirkung,was
eine gleichmässigere Wärmeerzeugung
während der Lebensdauer des
Bündels gewährleistet. Eine zweckmässigerweise gewählte Anreicherung und Giftkonfiguration
würde auch gestatten, daß die beweglichen Steuerlemente während des ganzen Brennstoffkreislaufes
in einer volständig unwirksamen Stellung zu bleiben, was das Problem des Abbrennens
der Steuerlemente vermeidet,und bewirkt eine gleichmässigere Erhitzung. Wie bereits
erwähnt, soll die Aussengestalt des Vergiftungsstiftes derjenigen des Brennelementes
30 gleich sein, damit das Vergiftungsstift vollständig auswechselbar mit dem Brennelement
ist, mit dem Unterschied nur, daß der Stopfen 35 vorzugsweise verschieden ist, so
daß das Werkzeug 200, das zur Aushebung des Brennelementes 30 dient, zur Aushebung
des Vergiftungsstiftes nicht gebraubht werden kann, wodurch jede zufällige Verwechslung
der beiden Elemente ausgeschlossen ist. Dies kann man leicht-dadurch erreiden, daß
man an dem oberen Stopfen des Vergiftungsstiftes ein GEwinde schneidet, das vom
Gewinde 35c an dem Brennstoffstift verschieden ist. Zum BEispiel ist 35c ein rechteckiges
Gewinde, so kann das Verfigtungsstiftgewinde ein linksgängiges Gewinde sein, oder
eine Gewindesteigung aufweisen, die mit dem Gewinde 202 des zur Entfernung des Brennstoffstiftes
dienenden Werkzeuges 200 nicht eingreifen kann. Auf diese Weise wird für die Handhabung
des Vergiftungsstiftes
ein separates Werkzeug vorgesehen, das dem
Werkzeug 200 ähnlich ist, aber ein an das Gewinde des Vergiftungsstiftes angepasstes
Gewinde aufweist. Es soll auch einverstanden sein, daß die neue Brennstoffkassette,
anstatt der Ersetzung von Brennelementen durch Vergiftungsstifte mit gesteuerten
Vergiftungsgraden, auch eine Freilassung des normalerweise durch ein Brennelenent
besetzten Raumes zwecks Vergrösserung der Beziehung zwischwn Wasser und Brennstoff
oder eine Ersetzung eines Brennelementes, z. B. durch einen festen Zirkonijmstift,
ähnlicher Gestalt, zum Zwecke einer Reduzierung des Volumens des anwesenden Wassers
um einen zusätzlichen Flexibilitätsgrad in der Erhaltung der optimalen Konfiguration
Brennstoff-Moderator-Gift zu erreichen, gestattet.
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Während die Begriffe der Erfindung anhand beispielsweiser Ausführungsformen
ins Klare gesetzt worden sind, wird es dem Fachmann klar sein, daß viele Abänderungen
in der Struktur, Einrichtung, Proportionen, Elemente, Materialien und Komponenten,
die bei der Anwendung der Erfindung gebraucht werden, und andere, die für spezifische
Umgebungsbedingungen und Beriebserfordernisse besonders geeignet sind, angebracht
werden können, ohne sich von den Begriffen der Erfindung zu entfernen.
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Es muss also einverstanden sein, daß die folgenden Patentansprüche
alle diese Abänderungen, in den Grenzen allein des echten Gedankens und Bereiches
der Erfindung, decken und umfassen.
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Patentansprüche