DE2338228A1

DE2338228A1 - Kernreaktoranlage

Info

Publication number: DE2338228A1
Application number: DE19732338228
Authority: DE
Inventors: Artur Bauer; Hans-Peter Dipl Ing Schabert; Robert Weber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-07-27
Filing date: 1973-07-27
Publication date: 1975-02-06
Also published as: CH567779A5; US3952885A; BE818023A; FR2238996B1; FR2238996A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kernreaktoranlage mit einer Sicherheitshülle und einer Transporteinrichtung für Brennelemente, die eine durch die Sicherheitshülle führende Röhre und einen länglichen Wagen umfaßt, der mit Hilfe einer Führungsschiene zwischen zwei vertikalen Endstellungen horizontal verfahrbar ist.

Bei der aus der US-Patentschrift 3 637 096 bekannten Anlage der vorgenannten Art ist der Transportwagen mit einem Motor versehen, der über ein Kabel gespeist wird. Der Motor liefert also die Antriebsenergie für beide Fahrtrichtungen, wobei die zum Fahren erforderlichen Kräfte deshalb relativ klein sind, weil der Fahrweg praktisch vollkommen horizontal verläuft. In den beiden Endstellungen wird der Wagen dann ohne größere Horizontalbewegung um 90° geschwenkt, um mit kleinem Raum auszukommen. Eine geringe Neigung des Wagens wird nur für den Bereich erwähnt, in dem der Wagen durch die Röhre läuft. Offenbar ist aber auch dabei an eine rein horizontale Bewegung des geneigten Wagens gedacht.

Die Erfindung bemüht sich darum, von einem eigenen, dem Wagen zugeordneten Motor loszukommen, weil ein solcher Motor einen relativ großen Aufwand erfordert und außerdem nur mit Schwierigkeiten mit Energie versorgt werden kann. Verwendet man zum Beispiel ein elektrisches Kabel, so kann man dies zwar, wie in der genannten US-Patentschrift ausgeführt ist, auch im Notfall als Seil zum Bewegen des Wagens in einer Richtung verwenden. Hierfür muß das Kabel aber besonders armiert sein. Damit leidet wiederum die Flexibilität, die für den Normalbetrieb mit Hilfe des Motors benötigt wird. Unflexible

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Kabel aber ergeben große Bewegungswiderstände. Sie bedeuten außerdem eine größere Bruchgefahr als flexible leichte Kabel.

Die erfindungsgemäße Kernreaktoranlage ist so ausgebildet, daß der Fahrweg zwischen den Endstellungen um mindestens 10° gegenüber der Horizontalen geneigt ist und daß der Wagen an einer Seilwinde hängt, die der höheren der beiden Endstellungen zugeordnet ist. Hierbei kann der Wagen in der einen Richtung unter der Einwirkung der Schwerkraft verfahren werd^i. Deshalb ist der kleinste Winkel gegenüber der Horizontalen durch den Fahrwiderstand des Wagens, praktisch also durch die zu überwindende Reibung bestimmt. Es können aber auch wesentlich größere Winkel von 45° und mehr gewählt werden, wenn dies zum Beispiel aus baulichen Gründen vorteilhaft ist. Ein besonderer Antriebsmotor ist bei der Erfindung also überhaupt nicht erforderlich. In der Gegenrichtung wird der Wagen durch das Seil geschleppt, das nur für diesen Zweck ausgelegt zu sein braucht und deshalb bei den in Frage kommenden Bruchkräften eine hohe Flexibilität erhalten kann. Insgesamt ergibt sich damit ein einfacher Aufbau, der eine Verbilligung gegenüber dem Stand der Technik gewährleistet.

Die höhere Endstellung mit der Seilwinde liegt vorzugsweise außerhalb der Sicherheitshülle, weil dann der Wagen unbeeinflußt von dem Betrieb in der Sicherheitshülle gewartet und repariert werden kann. Das gleiche gilt auch für die Seilwinde, die elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch angetrieben werden kann.

Der höheren Endstellung kann ein nach unten führender Ladeschacht zugeordnet sein. Dadurch spart man Raum in dem die äußere Endstellung aufnehmenden Gebäude. Zugleich kann man mit einem derartigen nach unten führenden Ladeschacht den Höhenunterschied zwischen der äußeren Endstellung und einer Transportebene überwinden, auf der die Brennelemente außerhalb der Kernreaktoranlage weiter transportiert werden.

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Bei einer besonders raumsparenden Ausführungsform der Erfindung erfolgt in mindestens einer der Endstellungen eine der Fahrbewegung entgegengerichtete Vertikalbewegung. Mit dieser Vertikalbewegung wird der Wagen nach dem Passieren der Röhre in eine für das Be- und Entladen geeignete Stellung gebracht, bei der kein großer Platzbedarf in der Höhe oder in Seitenrichtung besteht. Vorzugsweise ist der Wagen in diesem Falle seitlich be- und entladbar.

Der Wagen kann einseitig geführt sein. Damit ist gemeint, daß außer einer Fahrschiene, die das Gewicht des Wagens aufnimmt und zweckmäßig entweder in der Mitte des Wagens oder in zweifacher Ausführung auf beiden Seiten verläuft, mindestens eine zusätzliche Schiene vorhanden ist, die den Wagen, soweit erforderlich, zu den von der Fahrbewegung abweichenden Schwenkbewegungen in den Endstellungen oder zu gegebenenfalls erwünschten Kurvenfahrten zwingt. Im Hinblick auf eine gleichmäßige Führung mit geringer Abnutzung kann man aber auch durchaus daran denken, den Wagen symmetrisch, insbesondere mit zwei Schienen zu führen.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen einige Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei ist die Erfindung jeweils in einer Kernreaktoranlage mit einem Druckwasserreaktor für beispielsweise 1200 MWe gezeichnet.

Die Fig. 1 zeigt in einem Querschnitt den Reaktordruckbehälter 1 des Druckwasserreaktors in seiner Reaktorgrube 2, wobei die Kernoberkante bei 3 angedeutet ist. Der Reaktordruckbehälter 1 ist gasdicht von einer aus Beton bestehenden Sicherheitshülle A eingeschlossen. In der Sicherheitshülle ist auch ein inneres Becken 5 angeordnet, das während des Reaktorbetriebs trocken ist. Während des Brennelementwechsels dagegen wird es Zug um Zug mit dem Abheben des Reaktordruckbehälterdeckels la geflutet bis zum Wasserspiegel 5a. Wenn dieser Wasserspiegel die gleich^ Höhe erreicht hat wie der Wasserspiegel 14a des

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äußeren Beckens 14, wird der Schieber 63 der Transportröhre 17 geöffnet und auf diese Weise die Verbindung zum Transport der Brennelemente hergestellt.

Im inneren Becken 5 ist eine Vertiefung 5b angeordnet, die zur Lagerung von Brennelementen dienen kann, mindestens aber das Umladen in die nach der Erfindung ausgebildete Transporteinrichtung gestattet. Die Transporteinrichtung umfaßt einen Wagen 10, der zwei Führungsrollen 11 und 12 aufweist und aus der gezeichneten äußeren vertikalen Endstellung 13 in einem äußeren Brennelementbecken 14 in die gestrichelt gezeichnete vertikale Endstellung 16 gefahren wird. Die dazu erforderliche Horizontalbewegung verläuft durch die Transportröhre 17, die, wie die Figur zeigt, um 20° gegenüber der Horizontalen geneigt ist. Deshalb kann der Wagen 10 ausschließlich mit dem in der Figur strichpunktiert gezeichneten Stahlseil 18 bewegt werden, das über eine Rolle 20 zu einer motorisch betätigten Seilwinde 21 führt.

Der Wagen 10 kann im Außenbecken 14 mit dem gestrichelt gezeichneten Brennelement 23 beladen werden. Vorzugsweise sind mindestens zwei Kammern im Wagen 10 vorgesehen, von denen die eine ein frisches Brennelement für die Hinfahrt und die andere ein verbrauchtes Brennelement für die Rückfahrt aufnimmt. Danach wird er in Richtung von der äußeren höheren Endstellung 13 zur inneren tieferen Endstellung 16 unter dem Einfluß der Schwerkraft bewegt, indem das Seil 18 mit der Seilwinde 21 nachgelassen wird. Durch die Rollen 11 und 12 wird der Wagen dabei so geführt, daß er die Schwenkbewegungen ausführt, die zwischen der vertikalen Endstellung und der weitgehend horizontalen Fahrbewegung erforderlich sind.

In der inneren tieferen Endstellung 16 liegt die Oberkante des Transportwagens 10 auf einer Höhe mit der Kernoberkante 3. Deshalb können die Brennelemente an beiden Stellen in gleicher Höhe gegriffen werden. Mithin kann die gleiche Greiferhöhenstellung der Lademaschine, die den Reaktordruckbehälter 1

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bedient, auch für das Be- und Entladen des Transportwagens im Inneren der Sicherheitshülle 4 verwendet werden. Dies erleichtert die Höhenstellungsüberwachung mit Hilfe von Endschaltern.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 greift das Seil 18· am unteren Ende des Transportwagens 10 an. Außerdem sind dort im Bereich der inneren Endstellung besondere Führungsschienen für die Rollen 11 und 12 vorgesehen, so daß der Wagen 10 bei möglichst geringem Raumbedarf aus der weitgehend horizontalen Fahrlage in die vertikale Endstellung 16 geschwenkt wird.

Die Fig. 3 ist im Gegensatz zu den vorhergehenden Seitenansichten eine Draufsicht, bei der zu sehen ist, daß die Reaktorgrube 2 mit dem Reaktordruckbehälter 1 in ein Abstellbecken 27 übergeht, in dem ein Gestell 28 zum Abhängen von Steuerelement-Antriebsstangen vorgesehen ist. Bei 29 ist gestrichelt der Platz für das Ablegen des ebenfalls strahlenden Kerngerüstes des Reaktordruckbehälters 1 eingezeichnet. Die mit 30 bezeichneten rechteckigen Gestelle können zum Beispiel die Kerninstrumentierung aufnehmen, soweit sie zum Brennelementwechsel ausgebaut wird.

Das Abstellbecken 27 ist mit dem inneren Becken 5 verbunden, das, wie die Figur 3 erkennen läßt, im Vergleich zum Abstellbecken relativ schmal ist. Vom inneren Becken 5 führt ein Schienenpaar 33 durch das Transportrohr 17 in das äußere Becken 14, das als Arbeitsbecken dient und im Ringraum 35 zwischen der Sicherheitshülle 4 und einem äußeren mechanisch festen Reaktorgebäude 36 liegt. Das Seil 18 ist ebenfalls doppelsträngig ausgeführt. Es wird von zwei parallelen Seilscheiben 21 bedient.

Das äußere Becken 14 steht mit einer Brennelementeübergabestation 38 in Verbindung. Dort können die Brennelemente zum Beispiel nach unten auf eine Transportebene abgelassen werden, die aus dem Reaktorgebäude 36 hinausführt. Über einen verschließbaren Durchbruch 39 ist das Arbeitsbecken 14 ferner mit

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einem Brennelementlagerbecken 40 verbunden, in dem Gestelle zur Aufnahme von so viel Brennelementen angeordnet sind, wie sie mindestens für eine Brennelementwechselmenge des Kernreaktors benötigt werden. Die beim Ausführungsbeispiel vorgesehenen Gestelle sind für jeweils 42 Brennelemente ausgelegt. Die acht Gestelle können also insgesamt 336 Brennelemente aufnehmen. Dies entspricht mehr als dem 1 l/2-fachen der Brennelementgesamtzahl des Reaktorkerns.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist der Wagen 10 mit dem Seil ■*"" ^o verbunden, daß die Laufrollen 11 und 12 auch im Bereich des Außenbeckens 14 mit Hilfe einer Führungskurve 45 eine raumsparende Schwenkung aus der Fahrrichtung in die vertikale Endstellung 13 erzwingen. Im Innenbecken 5 ist eine Schwenkvorrichtung 46 vorgesehen, die um den Schwenkpunkt 47 beweglich gelagert ist. Die Schwenkvorrichtung kann durch das Gewicht des Wagens 10 aus der weitgehend horizontalen Lage in die vertikale Lage bewegt werden. Sie kann auch eine Feder aufweisen, die normalerweise die vertikale Endstellung 16 zu erzwingen sucht, die aber durch das Bewegen des Wagens unter dem Einfluß der Seilkraft überwunden wird, bis die weitgehend horizontale Fahrlage erreicht ist. In dieser Lage kann die Schwenkvorrichtung 46 unter Umständen durch eine Klinke 48 gehalten werden. Führt man die Klinke 48 so aus, daß sie nach dem vollständigen Einfahren des Wagens 10 gelöst wird, so läßt sich auch die Schwenkvorrichtung 46 ausschließlich mit Hilfe des Wagengewichts und des Seils 18" bewegen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist der Wagen 10, der mit dem Seil 18^WI verfahren werden soll, an einem Fahrgestell 50 schwenkbar gelagert, das lediglich das Gewicht aufzunehmen hat und in einer geradlinigen Tragschiene 51 aus der auf der rechten Seite der Figur gezeichneten oberen Endstellung in die untere Endstellung 52 führt. Neben der Tragschiene 51 sind zwei symmetrisch ausgebildete Führungsschienen 54 und 55 vorhanden, die jeweils mit einer Führungsrolle 57 oder 58 zusammenwirken. Mit diesen Rollen kann der Wagenkasten 10 während

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der Bewegung des Fahrgestelles 50 in den Endlagen so geschwenkt werden, daß er die gewünschte vertikale Endstellung 13t 16 einnimmt. Dabei ist durch Anschläge 60 und 61 dafür gesorgt, daß die für das Be- und Entladen wichtige Endstellung genau festgelegt ist. In der unteren Endlage 16 können Brennelemente 23 aus dem Wagenkasten, wie gestrichelt angedeutet, nach oben be- oder entladen werden. In der oberen äußeren Endstellung 13 ist im Hinblick auf einen möglichst geringen Platzbedarf in Höhenrichtung eine seitliche Entladung vorgesehen (23"). Ebenfalls im Hinblick auf den Platzbedarf ist das innere Ende der Transportröhre 17 mit einem Blindflansch 62 verschlossen, während am äußeren Ende ein Schieber 63 vorgesehen ist.

Unterhalb des äußeren Beckens 14 ist die in Fig. 3 angedeutete Brennelementübergabestation 38 zu sehen. Sie umfaßt einen von unten dicht an das Becken 14 anschließbaren Behälter 64, der mit einem Wagen 67 verfahrbar ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist in der äußeren Endstellung 13 des Wagens 10 eine Schwenkvorrichtung 65 vorgesehen, die ähnlich wie die Schwenkvorrichtung 46 nach Fig. 4 ausgestaltet sein kann. Der Schwenkpunkt liegt bei 66.

Im Gegensatz zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen kann hier der Wagen 10 nach der Fahrbewegung und entgegen deren Richtung in einen Schacht 68 abgesenkt werden. Wird dann die Schwenkvorrichtung 65 beiseite bewegt, so können Brennelemente aus dem Wagen 10 entnommen und in ein Gestell 70 eingesetzt werden, ohne daß für das äußere Becken mehr als die in der Figur gezeichneten Abmessungen erforderlich sind. Man kommt also mit Hilfe der Schwenkvorrichtung 65 und des Absenkschachtes 68, d.h. mit einem relativ kleinen mechanischen Aufwand, zu einer äußerst raumsparenden Anordnung.

6 Patentansprüche
6 Figuren

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Claims

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Patentansprüche:

rl.) Kernreaktoranlage mit einer Sicherheitshülle und einer Transporteinrichtung für Brennelemente, die eine durch die Sicherheitshülle führende Röhre und einen länglichen Wagen umfaßt, der mit Hilfe einer Führungsschiene zwischen zwei vertikalen Endstellungen horizontal verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrweg zwischen den Endstellungen (13,16) um mindestens 10° gegenüber der Horizontalen geneigt ist und daß der Wagen (10) an einer Seilwinde (21) hängt, die der höheren der beiden Endstellungen zugeordnet ist.
2. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die höhere Endstellung (13) mit der Seilwinde (21) außerhalb der Sicherheitshülle liegt.
3. Kernreaktoranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der höheren Endstellung (13) ein nach unten führender Ladeschacht (38) zugeordnet ist.
4. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer der Endstellungen (13) eine der Fahrbewegung entgegengerichtete Vertikalbewegung erfolgt (Fig. 6).
5. Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen (10) seitlich be- und entladbar ist.
6. Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen (10) einseitig geführt ist.

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