DE2329194C2

DE2329194C2 - Überführungsanlage für Brennelemente eines Kernreaktors

Info

Publication number: DE2329194C2
Application number: DE2329194A
Authority: DE
Inventors: Michel Pierrevert Aubert; Daniel Manosque Merland; Charley Jougues Renaux
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1972-06-08
Filing date: 1973-06-07
Publication date: 1985-01-03
Also published as: BE799888A; JPS5069495A; GB1408698A; FR2188251B1; US3915792A; IT991614B; JPS5613920B2; FR2188251A1; DE2329194A1; ES415537A1

Description

— mit zwei getrennten schrägen Rampen gleicher Neigung gegenüber dem Senkrechten für die Oberführung der Brennelemente, von denen die erste Rampe durch eine erste Durchführung in den Reaktorbehälter und von denen die zweite Rampe durch eine zweite Durchführung in die Lagerkammer reicht,

— mit einer oberhalb des Reaktorbehälters und der Lagerkammer angeordneten Haube, die die Durchführungen überdeckt,

— mit eünim in der Haube angeordneten abgeschirmten Kanal, der an seinem unteren Ende offen ist und der durch eine Drehbewegung in die Verlängerungen der beiden Rampen bewegbar ist,

— mit einem im Kanal und auf der in seiner Verlängerung liegenden schrägen Rampe verschiebbaren Wagen, der eine das zu überführende Brennelement enthaltende Hülse trägt, und

— mit Verschlußvorrichtungen, die die Durchführungen dicht verschließen,

dadurch gekennzeichnet,

— daß in der Haube (15) in einer festen Lage mindestens zwei Kanäle (30, 31) angeordnet sind und

— daß die Haube um eine vertikale Achse (23) drehbar ist, so daß das untere Ende jedes abgeschirmten Kanals nacheinander in die Verlängerung jeder der Rampen (13, 17) gebracht werden kann.

2. Überführungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (15) um die vertikale Achse (23) mittels eines waagerechten Drehkranzes (43) mit einem Außenzahnkranz (25), der mit einem von einem Untersetzungsmotor (27) angetriebenen Antriebsritzel (26) kämmt, drehbar ist, wobei der Drehkranz auf einem Rollenlager (24) in einem Stützgerüst (45) läuft und zwischen ihm und dem Stützgerüst Vorrichtungen zur Lageeinstellung und Abdichtung (46,47) vorgesehen sind.

3. Überführungsanlage nach Anspruch 2, dadurch ,gekennzeichnet, daß das Stützgerüst (45) für jeden der abgeschirmten Kanäle (30, 31) je ein Gehäuse (50) eines Schiebeventils (49) aufweist, welches zum Absperren des abgeschirmten Kanals von den Durchführungen (14, 16) der schrägen Rampen (13, 17) während der Drehbewegungen des Drehkranzes (43) dient.

4. Überführungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum dichten Aufsetzen jedes Schiebergehäuses (50) auf dem Reaktorbehälter und der Lagerkammer oder den Lagerkammern nach Lageeinstellung der Überführungsanlage auf die Durchführungen (14, 16) der schrägen Rampen (13,

17) mindestens eine Andruckfeder (55) und ein Ringbalg (56), der mit dem Schiebergehäuse (50) einerseits und mit dem Stützgerüst (45) andererseits verbunden ist vorgesehen sind.

5. Überführungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkranz (43) zwei geneigte Kanäle (30,3t) aufweist, die in zwei senkrechten symmetrischen, beiderseits der senkrechten Achse (23) des waagrechten Drehkranzes (43) versetzten Ebenen angeordnet sind und durch Drehung des Drehkranzes um 180° abwechselnd in die Verlängerung der beiden Rampen (13, 17) gelangen.

Die Erfindung betrifft eine Oberführungsanlage für Brennelemente eines Kernreaktors, dessen Kern von einer Anordnung von Brennelementen im Inneren eines Reaktorbehälters gebildet wird und wobei dem Reaktorbehälter eine getrennte Lagerkammer für Brennelemente benachbart ist, mit den weiteren Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Überführungsanlage ist aus der FR-PS 15 25 102 bekannt, und sie wird insbesondere bei einem mit schnellen Neutronen arbeitenden Kernreaktor eingesetzt

Bekanntlich müssen bei Kernreaktoren dieses Typs die Brennelemente nach einer bestimmten Betriebszeit im Kern aus dem Behälter entnommen und in einer benachbarten Lagerkammer abgesetzt werden, in der sie ohne Gefahr die in ihnen enthaltene Restleistung während einer Zeit abgeben können, die zu ihrer mindestens teilweise Desaktivierung ausreicht, bevor sie einer anschließenden Behandlung zur Abtrennung der Hülle vom Brennmaterial und Aufbereitung desselben unterworfen werden.
Bei der bekannten Überführungsanlage werden die Brennelemente, die im Inneren des Behälters in eine Überführungshülse gebracht werden, vom Reaktorbehälter in die Lagerkammer mittels einer dichten Ausfahrhaube gebracht welche zwei Öffnungen überdeckt, die jeweils im Reaktorbehälter und in der Lagerkammer ausgebildet sind und durch die jeweils das Ende zweier schräger Rampen zur Führung des zu überführenden Brennelements reicht, das auf der Rampe des Reaktorbehälters gegriffen und dann durch eine in der Ausfahrhaube angebrachte und mit einer autonomen Steuer-

;o vorrichtung zusammenwirkende Schwenkvorrichtung auf die Rampe der Lagerkammer gebracht wird. Diese Überführungsanlage kann vollkommen dicht ausgebildet werden, so daß eine Kontaminierung der Umgebung vermieden und der Strahlungsschutz gewährleistet wird.

Durch die Erfindung soll nun eine solche Überführungsanlage für Brennelemente derart verbessert werden, daß ein wesentlich beschleunigter Arbeitsablauf ermöglicht wird, indem das Ausfahren eines bestrahlten Brennelements aus dem Reaktorbehälter gleichzeitig mit dem Einfahren eines anderen Brennelements in die Lagerkammer oder auch dem Ausfahren eines neuen als Ersatz des entnommenen gebrauchten Brennelements erfolgen kann.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Überführungsanlage für Brennelemente, welche die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Oberführungsanlage sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung beruht darauf, daß ein anderes Bauprinzip angewandt wurde, nämlich Drehung im wesentlichen der gesamten Oberführungsanlage um eine senkrechte Achse statt Schwenkung nur des abgeschirmten Kanals in der Oberführungsanlage um eine waagrechte Achse, mit Anheben und Senken derselben. Dadurch können nicht nur mehrere abgeschirmte Kanäle statt nur e'mes einzigen vorgesehen und gleichzeitig betrieben werden mit einer daraus folgenden offenbaren wesentlichen Beschleunigung des Arbeitsabiaufs, sondern die Überführungsanlage nebst Steuerungseinrichtungen kann auch einfacher und leichter gebaut werden, so daß sie erforderlichenfalls unter Aufrechterhaltung der Abdichtung von Reaktorbehälter und Lagerkammern als Ganzes abgehoben werden kann, um Einzelteile zu reparieren oder auszutauschen. Durch die einfache Bauweise ist auch die Funktionssicherheit verbessert, welche für kerntechnische Anlagen besonders wichtig ist.

Die Erfindung wird durch die folgende Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert Die Zeichnung zeigt

Fig. i schematisch einen Schnitt der erfhidungsgemäßen Überführungsanlage zum Ausfahren von Brennelementen aus dem Behälter eines Kernreaktors und Überführen derselben in eine Lagerkammer oder umgekehrt;

F i g. 2 einen Ausschnitt der Draufsicht der Anlage der F i g. 1;

Fig.3 in größerem Maßstab einen Aufriß und teilweisen Schnitt der Überführungsanlage.

F i g. 1 zeigt einen dickwandigen Betonbaukörper 1, der einerseits den Reaktorbehälter 2 eines Kernreaktors, besonders eines mit schnelleren Neutronen arbeitenden Reaktors, und andererseits neben dem Reaktorbehälter 2 eine Lagerkammer 3 zur Aufnahme der entweder aus dem Reaktorbehälter entnommenen oder in diesen als Ersatz der entnommenen einzuführenden Brennelemente begrenzt. Im Inneren des Reaktorbehälters 2 ist der Kern 4 des Reaktors angeordnet, der wie gezeigt in einem entsprechenden Volumen 5 einer Kühlflüssigkeit untergetaucht ist, die im allgemeinen aus flüssigem Natrium besteht. Die obere Wand oder Decke des Reaktorbehälters 2 weist eine Zugangseinrichtiing zum Behälterinnenraum auf, die aus zwei Stopfen 6 und 7 besteht, von denen der Stopfen 7 im Inneren des Stopfens 6 exzentrisch angeordnet ist, so daß durch die relativen Drehungen diese beiden Stopfen ein Handhabungsarm 8, der axial durch den Stopfen 7 geführt ist, einen an seinem unteren Ende angebrachten waagerechten Tragarm 9 über Pin beliebiges Brennelement 10 im Kern 4 bringen kann, der im wesentlichen aus einer Anordnung solcher nebeneinanderstehenden Brennelemente besteht. Das Herausziehen eines der Brennelemente aus dem Kern 4 durch den Handhabungsarm 8 erfolgt unter diesen Umständen im Innenraum des Reaktorbehälters und innerhalb des Natriumvolumens 5 und ermöglicht die getrennte Verschiebung jedes der Brennelemente von seinem Platz im Kern in eine Handhabungshülse 11, Diese mit Natrium gefüllte Hülse wirkt mit einem Wagen 12 zusammen, der auf einer geneigten Rampe 13 verschiebbar ist, die durch eine Durchführung 14 durch den oberen Teil des Reaktorbchälters 2 geführt ist und sich im Inneren einer Haube 15 in einem abgeschnitten Kanal 30 fortsetzt, dessen Einzelheiten weiter un'en beschrieben sind. In gleicher Weise weist die l.agerkammer 3 eine Durchführung 16 für eine Rampe 17 auf, die gegenüber der Senkrechten die gleiche Neigung wie die Rampe 13 besitzt, jedoch in einer anderen Ebene als diese angeordnet ist Die Ebenen der beiden Rampen sind im betrachteten Beispiel senkrecht, parallel und symmetrisch bezüglich einer senkrechten Achse 23, die mit der Achse der Haube 15 zusammenfällt (Fig.2). Durch die zweite Rampe 17 kann die ein Brennelement 10 enthaltende Hülse 11 entweder von der Haube 15 in den innenraum der Kammer

ίο 3 überführt und dort gelagert werden oder umgekehrt, wobei ein Brennelement aus dieser Kammer herausgeführt und in einen zweiten abgeschirmten Kanal gebracht wird, der in der Verlängerung der Rampe 17 liegt. Im Inneren der Kammer 3 ist ein Behälter 18 für die Brennelemente 10 vorgesehen, der in ein entsprechendes Natriumvolumen 19 eintaucht. In der Kammer 3 erfolgt die Entnahme der Brennelemente 10 aus der Hülse 11 durch ein Transportmittel 20, das auf Schienen 21 im inneren der Kammer 3 oberhalb des Natriumspiegels verschiebbar ist.

Um Brennelemente 10 von der Γ. ^npe 13 zur Rampe 17 oder umgekehrt durch die abgeschirmten Kanäle 30 und 31 der Haube 15 überführen zu können, ruht diese mit ihrem unteren Ende auf der Oberfläche des Betonbaukörpers 1 (Fig. 1) zwischen dem Reaktorbehälter 2 und de· Lagerkammer 3, wobei sie die Kanäle 14 und 16 der Rampen 13 und 17 überdeckt. Diese Haube weist einen um ihre senkrechte Achse 23 drehbaren waagerechten Drehkranz 43 auf, der auf einem Lager 24 mit Kugeln oder Rollen läuft. Die Haube ist angetrieben durch einen Außenzahnkranz 25. der mit einem Antriebsritzel 26 in Eingriff steht, das von einem Untersetzungsmotor 27 angetrieben wird.

Fig.3 zeigt in größerem Maßstab Einzelheiten der Haube 15 und ermöglicht eine bessere Erläuterung ihres Betriebs zur Überführung der ein Brennelement 10 enthaltenden Hülse 11 von der Rampe 13 zur Rampe 17 oder umgekehrt. Bei dem in dieser Figur gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Haube 15 zwei abgeschirmte Kanäle 30 und 31 auf, die jeweils zur senkrechten Achse 23 der Haube die gleiche Neigung wie die Rampen 13 und 17 besitzen und so durch Drehung der Haube von einem A.nschlag zu einem anderen Anschlag, die bei der Montage eingestellt sind, genau in die Verlängerung der Rampen 13 und 17 gebracht werden können. Im folgenden ist nur die Ausführung einer der erwähnten abgeschirmten Kanäle, nämlich des Kanals 30. beschrieben, da der zweite abgeschirmte Kanal 31 genau identisch gebaut ist.

Jeder abgeschirmte Kanal 30 oder 31 weist einen Außenmantel 32 aus Metall auf, der eine Abschirmung 33 aus einem Schutzmaterial, z. B. Gußeisen oder Blei, umgibt, die innen mit eine- Auskleidung 34 aus Wärmeiso-'atu immaterial versehen ist und gegebenenfalls einen (nicht gezeigten) elektrischen Heizkreis enthält. In der Achse jedes Kandis ist so ein Innenraum 35 begrenzt, in den die Hülse 11 gebracht werden kann, die das zu überführende, in Natrium eingetauchte Brennelement enthält. An seinem oberen Ende ist der die Hülse !I tragende Wagen 12 mit einem Verbindungsstück 36 versehen, das an einer Achse 37 angelenkt ist und mit dem Ende einer Zugkette 38 verbunden ist. die über ein Kettenrad 39 einer Winde läuft, die von einem untersetzerden Steuermotor 40. der außerhalb des entsprechenden abgeschirmten Kanals angeordnet ist. angetrieben ist. Die Kette 38 läuft über das Kettenrad 39 in einen Kettenkasten 41. dessen Wand 42 mit dem oberen Teil des abgeschirmten Kanals fest verbunden ist.

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An seinem unteren Ende ist der Kanal 30 oder 3! mit dem Drehkranz 43 verbunden, der den drehbaren Teil der Haube bildet und einen Querflansch 44 aufweist, dessen Außenfläche den Zahnkranz 25 trägt, der wie bereits angegeben, mit dem Antriebsrit/ei 26 kämmt, das vom Untersetzungsmotor 27 angetrieben ist. Die Drehung der Haube erfolgt auf einem Stützgerüst 45 für das Lager 24, wobei zur Abdichtung zwischen diesem Stützgerüst und dem unteren Teil des Drehkranzes 43 Dichtungen vorgesehen sind, besonders seitliche Dichtungen 46. z. B. von Her Art der Lippendichtungen, die bezüglich der vertikalen Achse 23 der Haube zentriert sind und zweckmäßigerweise mit Zuleitungen 46a ver· bunden sind, durch die ein Neutralglas unter Druck zugeführt wird, das in der Höhe dieser Dichtungen eine Sperre bildet. Ferner sind aufblasbare Dichtungen als untere Dichtungen 47 vorgesehen, welche die unteren Ende der Innenräume 35 der beiden Kanäle 30 und 31 uingcbcn. Das Stützgerüst 45 weis« schließlich unter dem Drehkranz 43 der Haube 15 einen Durchlaß 48 auf. der gegenüber jedem der abgeschirmten Kanäle 30 und 31 den Einbau eines Absperrschiebers 49 ermöglicht, der ein Gehäuse 50 zur Aufnahme eines Schiebers 51 aufweist, der durch eine Schubstange 52 betätigt ist. Diese Schubstange ermöglicht, bei den Drehungen der Haube um ihre Achse 23 die Enden der abgeschirmten Kanäle unter der Haube 15 zu verschließen. Die dichte Montage der Absperrschieber 49 ist gewährleistet durch Dichtungen 53 bzw. 54, welche gegen den oberen Teil 22 des Beton '^aukörpers 1 unterhalb des Stützgerüsts 45 des Drehkranzes 43 der Haube und gegen den Schieber 51 anliegen, wobei das Gehäuse jedes Absperrschiebers 49 mit Hilfe von Federn 55. zu denen noch ringförmige Dichtungsbalgen 56 kommen, möglichen Höhenunterschieden anpaßbar ist. Schließlich wird die Anlage vervollständigt durch zwei weitere Ventile 57 und 58 mit Schiebern^ die in der oberen Wand des Reaktorbehälters 2 einerseits und der Lagerkammer 3 andererseits angebracht sind, um die Durchführungen 14 und 16 der geneigten Rampen 13 und 17 bei Ver-Schiebungsbewegungen der Haube 15 auf dem Baukörper 1, beispielsweise zur Wartung oder Reparatur ihrer Teile, zu verschließen.

Im normalen Betrieb wird die mit einem gebrauchten, beispielsweise aus dem Reaktorbehälter 2 auszufahrenden Brennelement 10 gefüllte Hülse 11 längs der Rampe 13 durch den Motor 40 der Winde heraufgezogen, der das am Ende des entsprechenden abgeschirmten Kanals 30 vorgesehene Kettenrad 39 antreibt. Gleichzeitig und infolge der vorgesehenen Anordnung, wo außer diesem ersten Kanal 30 jin zweiter Kanal 31 vorgesehen ist, wird in diesem zweiten Kanal aus der Lagerkammer 3 längs der Rampe 17 ein neues Brennelement eingebracht Im Verlauf dieser Arbeitsgänge sind die Ventile 57 und 58 sowie auch 49 geöffnet, wobei die Abdichtung zwischen der Ausfahrhaube und der Oberseite 22 des Baukörpers 1 durch die Dichtungen 46 und 54 geschaffen wird, während die aufblasbaren Dichtungen 47 jede unmittelbare Verbindung zwischen den Durchführungen 14 und 16 und den Innenräumen 35 der Kanäle 30 imd 31 ausschließen. Beim folgenden Arbeitsgang werden die Schieber der Absperrschieber 49 geschlossen, um das Ende der Innenräume 35 der abgeschirmten Kanäle 30 und 31 zu verschließen. Aus den Dichtungen 47 wird der Druck abgelassen, worauf der Drehkranz 43 der Haube 15 um seine senkrechte Achse 23 durch den Zahnkranz 25, das Antriebsritzel 26 und den Untersetzungsmotor 27 gedreht wird. Bei dieser Drehung befinden sich die die Brennelemente 10 enthaltenden Hülsen 11 in ihrer oberen Stellung am Boden der Innenräume der beiden Kanäle 30 und 31. Nach Schwenkung um 180' werden die Arbeitsgänge in umgekehrter Reihenfolge vorgenommen, um die beiden erwähnten Brennelemente auf den Rampen 13 und 17 herabzulassen, wobei das neue Brennelement in den Reaktorbehälter 2 und das bestrahlte Element in die Lagerkammer 3 gelangen.

Von den mit der erfindungsgemäßen Überführungsanlage erreichten Vorteilen sei besonders die Tatsache erwähnt, daß so eine Anlage von verhältnismäßig geringen Masse geschaffen wird, welche Überführungen zwischen dem Reaktorbehälter und der Lagerkammer ohne Unterbrechung der Dichtheit und des Strahlenschutzes ermöglicht. Ferner ist es infolge der verhältnismäßig geringen Masse der Haube möglich, sie ohne Schwierigkeit abzunehmen, um Wartungsarbeiten oder Austausch von Einzelteilen der Anlage vorzunehmen, beispielsweise der im unteren Teil angeordneten Absperrschieber und Ventile oder der Systeme zur Steuerung der aufblasbaren Dichtungen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Oberführungsanlage für Brennelemente eines Kernreaktors, dessen Kern von einer Anordnung von Brennelementen im Inneren eines Reaktorbehälters gebildet wird und wobei dem Reaktorbehälter eine getrennte Lagerkammer für Brennelemente benachbart ist,