DE2329002C2

DE2329002C2 - Vorrichtung zum Einfüllen von Kernbrennstofftabletten in Brennstabhüllen

Info

Publication number: DE2329002C2
Application number: DE2329002A
Authority: DE
Inventors: John R. Cheswick Pa. Dazen; John V. Leechburg Pa. Denero
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1972-06-13
Filing date: 1973-06-07
Publication date: 1983-09-22
Also published as: FR2188253A1; ES415833A1; GB1399768A; BE800817A; SE404641B; FR2188253B1; DE2329002A1; US3940908A; IT989129B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einfüllen von Kernbrennstofftabletten in Brennstabhüllen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 19 61 575 ist eine Vorrichtung dieser Gattung bekannt, die einen Halterahmen zur Aufnahme nur einer einzigen Brennstabhüile, weiter einen Tisch zur Aufnahme einer Mehrzahl von nacheinander in die Brennstabhülle einzuschiebenden Brennstofftablettensäulen und einen motorisch angetriebenen Schiebermechanismus mit einer Stößelstange aufweist welch letztere als Gliederkette ausgebildet und in einem Führungsrohr geführt ist Das Einschieben der Tablettensäulen in die Brennstabhülle erfolgt bei der bekannten Vorrichtung in horizontaler Lage der Brennstabhülle und des Tisches.

Bei der bekannten Vorrichtung geht es darum,..Jistatt einer kurzen, mit kurzem Hub arbeitendem Stößeistange, die eine zunehmend längere Tablettensäule in die Brennstabhüile einschiebt und daher eine immer größere Schubkraft aufbringen muß, eine lange Stößelstange zu verwenden, die jeweils nur kurze Ttblettensäulenabschnitte vollständig in die Brennstabhülle einschiebt wobei diese lange Stößelstange zwecks Verkürzung der Gesamtbaulänge der Einfüllvorrichtung insgesamt als Gliederkette ausgebildet is*, die in einem nach vorne umgebogenen Führungsrohr geführt ist

2Q Die Stößelstange der bekannten Vorrichtung muß zwar, da sie nur jeweils relativ kurze Tablettensäulenabschnitte einschiebt, nur eine relativ kleine Schubkraft auf den jeweiligen Tablettensäulenabschnitt ausüben, wodurch die Gefahr eines Zerdrückens und Verklemmens von Brennstofftabletten in der Brennstabhülle weitgehend vermindert wird, jedoch muß die Stößelstange der bekannten Vorrichtung zum Einschieben einer vollständigen Tablettensäule in eine Brennstabhülle mehrere Hübe ausführen, also jeweils wieder aus der Brennstabhülle herausgezogen und dann mit dem nächsten Säulenabschnitt wieder eingeschoben werden, was eine umständliche und langsame Arbeitsweise der bekannten Vorrichtung zur Folge hat.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine

^ Einfüllvorrichtung der eingangs genannten Gattung im Hinblick auf ein wirtschaftlicheres und trotzdem störungsfreies Einfüllen der Brennstofftabletten in die Brennstabhüllen auszubilden.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Gattungsbegriff gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Anordnung gelöst.

Die Erfindung bringt damit den Fortschritt, daß die gleichzeitige Füllung einer Mehrzahl von Brennstabhüllen in wirtschaftlicher Weise möglich ist, wobei Maßnahmen ?.ur Verhinderung eines Verkantens der Brennstofftabletten in den Brennstabhüllen und einer Beschädigung oder einer Zerstörung der Brennstofftabletten durch übermäßige Druckausübung mittels der Stößelstangen getroffen sind.

^vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben, in welchen zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung nach der Erfindung in perspektivischer Ansicht.

F i g. 2 den Schiebermechanismus der Vorrichtung,
F Sg₁ 3 eine Trichterplatte der Vorrichtung, durch welche die Brennstofftabletten in die Brennstabhüllen eingeführt werden,

F i g. 4 eine Draufsicht auf eine Tasteinrichtung, die anzeigt, wenn die Brennstabhüllen voll sind, und
Fig.5 einen Schnitt durch die in Fig.4 dargestellte Tasteinrichtung.

F i g. 1 zeigt eine Einfüllvorrichtung, welche automatisch mehrere Brennstofftablettensäulen gleichzeitig in Brennstabhüllen 12 für einen Kernreaktor einfüllt. Die

Vorrichtung besteht grundsätzlich aus folgenden Komponenten: einer Tasteinrichtung 14 zum Feststellen des Füllzustands der Brennstabhüllen, einem Brennstabhüllen-Halterahmen 16, einem die Brennstofftablettensäulen aufnehmenden Tisch 18, einer Trichterplatte 48 zum Einführen der Brennstofflabletten in die Brennstabhüllen und einem Stößelstangen-Schiebermechanismus 68, 70. Diese Komponenten werden von einem aus Winkeleisen 20 zusammengebauten Gesteü und einem Bock 22 getragen, weiche eine Schrägstellung der Vorrichtung unter einem Winkel von etwa 8° zur Horizontalen ermöglichen.

Der BrennstabhüIIen-Halterahmen 16 weist eine Grundplatte 24 mit Halterungen 25 für Vibratoren 26 auf, die mit gegenseitigen Abständen entlang der Grundplatte angeordnet sind. Der obere Teil des Halterahmens 16 weist eine Platte 28 auf, die an der Oberseite der Vibratoren 26 befestigt ist und eine wesentlich kürzere Länge als die Brennstabhüllen 12 hat. Zur Positionierung der Brennstabhüllen ist die Pialle 2S mit einer Anzahl von im Querschnitt halbkreisförmigen Nuten 30 zur Aufnahme der Brennstabhüllen 12 versehen. An einer Seite der Platte 28 angelenkte schwenkbare Klemmplatten 32 dienen zur Fixierung der Brennstabhüllen 12.

Der Tisch 18 trägt eine abnehmbare Palette 36, welche die Brennstofftablettensäulen 38 aufnimmt und mittels einer Schrauben-Schlitz-Anordnung 42 auf einem Rahmen 40 vertikal justierbar ist.

Die Palette 36 weist gemäß F i g. 3 eine Anzahl von so parallelen Stangen 37 auf, deren Abstand kleiner als der Durchmesser der Brennstofftabletten ist. Diese Stangen 37 üegen alle in der gleichen Ebene und b'lden zwischen sich parallele Kanäle, in welchen die Brennstofftablettensäulen 38 lieg n. i>

Die in Fig. 3 näher dargestellte Trichterplatte 48 ist zwischen dem Tisch 18 und dem BrennstabhüIIen-Halterahmen 16 justierbar auf zwei am Rahmen 40 befestigten Füßen 50 montiert und weist eine Anzahl von im Querschnitt halbkreisförmigen Nuten 52 auf. deren Durchmesser nur geringfügig größer als der Durchmesser der Brennstofftabletten ist. tin Absatz 54 dient als Anschlag für die Enden der Brennstabhüllen. Ein Deckel 56 der Trichterplatte mit komplementären Nuten 58 verhindert eine Verschiebung der Brennstabhüllen während des Einfüllens der brennstofftabletten. Wählend des Einfüllvorgangs werden die Brennstofftabletten durch die genau gearbeiteten, trichterförmigen Kanäle der Trichterphtte, die einen Kegelwinkci von 2,5° aufweisen, hindurchgeschoben, so daß sie von der '" Palette 36 glatt in die Rrennstabhüllen hineingleiten können.

Gemäß Fig. 3 ist ein als Verunreinigungsschutz dienender dünnwandiger Trichter 60 aus rostfreiem Stahl in das offene Ende jeder Brennstabhülle eingesetzt ⁵^ und sein erweitertes Ende 62 sitzt über einem komplementär geformten Abschnitt 64 eines dickwandigen Einführtrichters 66 aus rostfreiem Stahl oder Zircaloy.

Im folgenden wird nun der Sehiebermeehanismus 68, &o ■'70 zum Einschieben der Brennstofftabletten 38 in die Brennstabhüllen 12 beschrieben, der gemäß den Fi g. 1 und 2 einen Support 68 mit einer Anzahl von Stößelstangen 70 aufweist, die zu den auf der Palette 36 liegenden Brennstofftablettensäulen hin ragen. Der Support 68 ist gleitend puf zwei Stangen 72 montiert, die auf beiden Seiten der Vorrichtung angeordnet sind. Zum Vorschub des Supports 68 treibt ein Motor mit Getriebe 74 eine Antriebsspindel 76 an, weiche mit einem entsprechenden Muttergewinde im Support 68 zusammenwirkt Wenn der Motor 74 die Antriebsspindel 76 dreht, wird der Support 68 längs der Antriebsspindel vorbewegt und die Stößelstangen 70 stoßen an die auf der Palette 36 liegenden Brennstofftablettensäulen ?n. Ein Mikroschalter 78, der zweckmäßigerweise an der Halterung 80 der Antriebsspindel befestigt ist, polt die Betriebsspannung des Motors 74 um, wenn der Support 68 am Ende seines Vorschubweges angekommen ist und alle Brennstabelemente von der Palette 36 in die Brennstabhüllen 12 eingeschoben worden sind, so daß der Support in seine Ausgangsstellung zurückkehrt

Während des Einfüllvorgangs der Brennstofftabletten in die Brennstabhüllen soll zum Vorschub der Brennstofftabletten keine übermäßig große Schubkraft auftreten, da sonst die Brennstoi'ftabietten sich in den Brennstabhüllen verklemmen können. Die in Fig.2 dargesiollte Anordnung vermindert die Wahrscheinlichkeit eines solchen Verklemmeru. .ndem die Größe der Schubkraft der Stößelstangcn auf ait- Brennstofftablettensäulen begrenzt wird. Gemäß F i g. 2 sind die Stößelstangen 70 fest in T-förmigen Ha'tern 82 verankert, die in Führungen 84 gleiten. Die Halter 82 sind iormalerWeise mit dem Support 68 bündig, wie bei 86 angedeutet ist, aber sie sind derart montiert, daß sie nach rückwärts aus dem Support herausgleiten können. Jeweils an einem Ende der Hal'er 82 ist ferner eine Stange 88 befestigt, an deren anderem Ende ein mit der jeweils zugehörigen Stößelstange 70 verbundener Anschlag 90 befestigt ist. Eine Anzahl von Mikroschaltern 94 ist an vom Support 68 nach vorne ragenden Haltestücken 96 befestigt. Die Mikroschalter 94 weisen jeweils einen Schaltarm 98 mit einer an dessen freiem Ende befestigten Rolle 100 auf. Damit die Halter 82 in ihrer normalen Stellung eingerastet werden, sind im Support 68 Bohrungen 102 vorgesehen, die jeweils eine Kugel 104 enthalten, die durch eine Feder 108 in eine Anbohrung 106 der Halter 82 gedrückt wird. Die. die Federn und Kugeln enthaltenden Gehäuse sind in den Support 68 eingeschraubt, so daß der Federdruck justierbar ist.

Wenn während des Einschiebens der Grennstofftabletten in die Brennstabhüllen eine Stößelstange auf Widerstand stößt und die Schubkraft etwa 23 N übersteigt, bewegen sich die Stößelstange und der daran befestigte Halter 82 nach rückwärts aus seinem T-förmigen Führungsschlitz heraus und die Feder 92 wird zusammengedrückt. Läßt der Widerstand gegen den Vorschub de; Brennstofftabletten in der betreffenden Brennstabhülle wieder nach, drängt die Fedei 92 den Halter 82 in seine normale Stellung im Support 68 /or u.id die zugehörige Stößelstange schiebt dann die Brennstofftabletten wieder synchron mi' den anderen Stößelstangen in die entsprechende Brennstabhülle hinein. Sollte der Widerstand jedoch nicht nachlassen, wenn also eine ßrennstofftablette in der Bfennstabhül'e verklemmt ist, Neibt die betreffende Stößelstange weiter zurück, bis schließlich der zugehörige Mikroschalter 94 betätigt wird.

Um die Brennstofftabletten mit veränderlicher Geschwindigkeit in die Brennstabhüllen einschieben zu können, ist die Drehzahl des Motors 74 mittels einer Steuerung 112 veränderbar. Ferner ist eine Steuereinheit 114 zur Änderung der Frequenz und der Amplitude der über die Vibratoren 26 auf den Rahmen 16 übertragenden Schwingung vorgesehen.

Um feststellen zu können, wenn einp RrpnnctnKhiillp

mit der richtigen Anzahl von Brennstabelementen gefüllt ist, ist eine Tastvorrichtung 14 der in den Fig.4 und 5 dargestellten Bauart vorgesehen. Die Tastvorrichtung weist einen mitteis Schrauben 120 auf einer Grundplatte befestigten Trägerkörper 118 mit einer Anzahl von mit den Brennstabhüllen fluchtenden Bohrungen 122 auf, in ,denen jeweils in einem zylindrischen Rohr 126 ein innerer Stift 124 mit solcher Länge angeordnet ist, daß er mit beiden Enden über das Rohr 126 übersteht. In den Bohrungen ist ferner jeweils eine Feder 128 angeordnet, welche den Stift 124 in Richtung auf die Brennstabhüllen zu nach außen drängt. Jedem Stift 124 ist ein Mikroschalte·· 130 zugeordnet, der auf der Rückseite des Trägerkörpers 118 auf einem Halter 132 montiert ist.

Wenn die Brennstabhüllen 12 auf den Rahmen 16 aufgelegt sind, wird der Trägerkörper 118 vor dem Einfüllen der Brennsiofftabieüen in die BfefifiSiäbnüilcil so lange auf der Grundplatte vorgeschoben, bis die Enden der Stifte 124 ein kurzes Stück in die Brennstabhüllen hineinragen. Wenn die in die Brennstabhüllen eingeschobenen Brennstofftabletten ihre endgültige Läge erreichen, drücken die Brenrtstofftabletten den inneren Stift nach rückwärts, bis er den ihm zugeordneten Mikroschalter betätigt. Beim Schließen des Mikroschalters wird der Stromkreis einer Signallampe 134 geschlossen, die anzeigt, daß die betreffende Brennstabhülle gefüllt ist.

Zum Einfüllen der auf der Palette 36 bereitliegenden Brennstofftabletten in die Brennstabhüllen werden der Motor 75 und die Vibratoren 26 eingeschaltet, so daß die Brennstabhüllen auf dem Rahmen 16 vibriert werden. Die Antriebsspindel 76 wird in der Vorschubrichtung des Supports 68 entsprechender Richtung gedreht und die Stößelstangen 70 des Supports 68 schieben die Brennstofftabletten von der Palette 36 durch die TriCnicfp'iäitc 48 in die Bf cfifi:

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einfüllen von Kernbrennstofftabletten in Brennstabhüllen, mit einem auf einem Gestell angeordneten Brennstabhüllen-Halterahmen, weiter mit einem sich auf dem Gestell an diesen Halterahmen anschließenden und mit diesem fluchtenden Tisch zur Aufnahme einer Mehrzahl von Brennstofftablettensäulen und mit einem motorisch angetriebenen Stößelstangen-Schiebermechanismus zum Einschieben der Brennstofftablettensäulen in die Brennstabhüllen, dadurch gekennzeichnet, daß der Halterahmen (16) zur Halterung einer Mehrzahl von Brennstabhüllen (12) und der Tisch (18) zur Aufnahme einer entsprechenden Anzahl von Brennstofftablettensäulen ausgebildet ist sowie der Schiebermechanismus (68, 70) eine entsprechende Anzahl von Stößelstangen (70) aufweist, daß weiter der Brennsiaohüllen-Halterahmen (16), der Tisch (18) und der Schiebermechanismus (68, 70) unter einem Winkel zur Horizontalen geneigt sind und der Halterahmen mit Vibratoren (26) versehen ist, und daß der Schiebermechanismus einen auf dem Gestell (20) verschiebbaren Support (68) aufweist, an welchem die Stößelstangen (70) federnd (92) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Support (68) mittels einer motorisch (74) angetriebenen Antriebsspindel (76) auf dem Gest;'i (20) verschiebbar ist und daß am Ende des Support-Vorschubwijes am Gestell (20) ein die Motordrehrichtung umschaltender Endschalter (78) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der federnden Stößelstangen (70) ein Mikroschalter (94) zugeordnet ist. der nach einem Zurückdrücken der betreffenden Stößelstange um eine bestimmte Distanz betätigt (90,100) wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Tisch (18) ur.d den Brennstabhüllen (12) eine Trichterplatte (48) justierbar auf eiern Gestell (20) montiert ist. die axial mit den Brennstofftablettensäulen fluchtende, im Querschnitt halbkreisförmige, trichterförmige Nuten (52) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß an den Einfüllenden der Brennstabhüllen (12) zu befestigende Einführtrichter (66,62) vorgesehen sind.

h. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß an den hinteren Enden der Brennstabhüllen (12) Tastorgane (124) vorgesehen sind, die in das hintere Ende der Brennstabhüllen (12) hineinragen und zur Feststellung des Füllzustandes der Brennstabhüllen (12) dienen.