DE2349197C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehverfahren, wie es im Anspruch 1 bezeichnet ist, sowie eine Beschickungsmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Drehverfahren mit den Merkmalen A), D), E) beziehungsweise eine Beschickungsmaschine mit den Merkmalen a), b) und c) ist z. B. aus der DE-OS 21 14 735 bereits bekannt. Diese Merkmale bilden daher die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 2.

Beschickungsmaschinen für Kernreaktoren werden dazu verwendet, um Brennelemente in den Reaktorkern einzusetzen und aus diesem zu entnehmen. Zu diesem Zweck weist eine solche Beschickungsmaschine üblicherweise ein drehbar über dem Reaktorkern angeordnetes Haupttragrohr auf, von welchem aus ein Greifer-Führungsrohr seitlich und nach unten ausfahrbar ist, in welchem wiederum eine nach unten absinkbare Greiferanordnung untergebracht ist, die mit einem Brennelement in Eingriff treten und dieses aus dem Reaktorkern herausheben kann.

Greiferanordnungen, die relativ zum drehbaren Haupttragrohr unverdrehbar angebracht sind, sind durch die GB-PS 11 12 384 bekannt. Während der Schwenkbewegung des Haupttragrohres zwangsläufig eine Relativdrehung zu den Brennelementen durchzuführen, wurde durch die DE-AS 14 14 806 vorgeschlagen. Hier ist die Greiferanordnung ihrerseits mit einem Drehantrieb versehen, welcher so ausgelegt ist, daß er die durch das Haupttragrohr verursachte Drehung genau kompensiert, so daß die Greiferanordnung relativ zum Reaktorkern unverdrehbar bleibt.

Während bei der letztgenannten Beschickungsmaschine die Verdrehung der Greiferanordnung zwangsläufig in Abhängigkeit von der Drehlage des Haupttragrohres erfolgt, ist eine weitere Beschickungsmaschine bekannt (DE-OS 21 14 735), bei welcher die Greiferanordnung einen unabhängig betreibbaren Drehantrieb aufweist. Diese bekannte Beschickungsmaschine ist einem Reaktorkern zugeordnet, dessen Brennelemente einen regelmäßig sechseckigen Querschnitt aufweisen. Führt nun die Greiferanordnung gemeinsam mit dem Haupttragrohr eine Schwenkbewegung über dem Reaktorkern durch und gelangt über einem bestimmten Brennelement zum Stillstand, um dieses zu entnehmen, dann dient der bekannte Drehantrieb bestimmungsgemäß dazu, die Drehlage der Greiferanordnung so zu korrigieren, daß sie auf das jeweils zugeordnete Brennelement ausgerichtet ist. Der volle Drehbereich der bekannten Greiferanordnung braucht somit 60° nicht zu überschreiten.

In der letztgenannten Druckschrift ist ein Problem angesprochen, welches bei Kernreaktoren, besonders bei solchen mit hoher Neutronen-Stromdichte, wie etwa bei Schnellreaktoren auftritt: Die Neutronen-Stromdichte ist über den Reaktorkern hinweg nämlich nicht gleichmäßig, sondern ist in der Mitte des Reaktorkerns am größten und fällt gegen dessen Außenkanten hin auf einen geringeren Wert ab. Gewisse Materialien, wie rostfreier Stahl, wachsen unter Neutronenbestrahlung. Wenn die Außengehäuse der Brennelemente aus solchen Materialien bestehen, wachsen die Gehäuse während des Reaktorbetriebs, und zwar an jeder Stelle jeweils in Abhängigkeit zur örtlichen Neutronen-Stromdichte. Wegen dieser Unterschiede wächst daher die der Außenseite des Reaktorkerns zugewandte Seite eines Brennelements weniger als die dem Inneren des Reaktorkerns zugewandte Seite des Brennelements. Ein unterschiedliches Wachstum kann zum Verbiegen des Brennelementes führen.

Die bekannte Beschickungsmaschine ist aber nicht imstande, zu starke Verbiegung zu vermeiden.

Ausgehend von dieser Problemlage liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden, mit welchem die Gefahr der übermäßigen Verbiegung und somit auch des Festklemmens eines Brennelementes in einem Reaktorkern ausgeräumt wird. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, die aus der letztgenannten Druckschrift bekannte Beschickungsmaschine dahingehend weiterzubilden, daß sie zur Durchführung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst: hierbei wird das jeweilige Brennelement mittels der Greiferanordnung der Beschickungsmaschine nicht erst nach vollständigem Abbrand aus dem Kernreaktor entnommen, sondern bereits nach teilweisem Abbrand, wenn die eingetretene Verbiegung noch nicht so schwerwiegend ist, daß sie zu irgendwelchen Störungen führen kann. Anschließend wird das Brennelement um 180° verdreht und an gleicher oder entsprechender anderer Stelle wieder in den Reaktorkern eingesetzt. Die während des Restes der Brenndauer des jeweiligen Brennelements einsetzende weitere Verbiegung ist somit der bisherigen Verbiegung genau entgegengesetzt, so daß im weiteren Betrieb das betreffende Brennelement nicht noch stärker verbogen wird, sondern im Gegenteil wieder gerade gerichtet wird.

In gleicher Weise kann auch eine Regelstabanordnung durch das erfindungsgemäße Verfahren nach einer bestimmten Betriebsdauer dem Reaktorkern entnommen und um 180° verdreht in diesen wieder eingesetzt werden, denn auch Regelstabanordnungen sind entsprechend ihrer jeweiligen Bauweise der Verbiegung ausgesetzt.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen entnehmbar.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird beispielhaft unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1a und 1b eine Ansicht einer Beschickungsmaschine für Atomreaktoren im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1b,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1b,

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1b,

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 1b,

Fig. 6 einen Teil-Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Greifereinheit,

Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 6, und

Fig. 8 einen Querschnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 6.

Die Fig. 1a und 1b der Zeichnung zeigen eine Beschickungsmaschine für einen Atomreaktor.

Die Beschickungsmaschine ist an einem oberen Drehschild 1 über dem Kern 2 des Reaktors abgestützt.

Die Beschickungsmaschine weist ein Haupttragrohr 3 auf, welches mit seinem oberen Ende in einer vertikalen Ausnehmung 4 im Drehschild 1 aufgenommen ist, wobei der untere Teil des Tragrohres 3 sich unterhalb des Drehschildes 1 erstreckt.

Die Ausnehmung 4 ist gegenüber der vertikalen Drehachse des Drehschildes 1 versetzt angeordnet, so daß durch eine Drehung des Drehschildes 1 die Beschickungsmaschine derart angeordnet werden kann, daß irgendeine erforderliche Gruppe von Brennelementen in dem Reaktorkern 2 bedient werden kann.

Wie aus Fig. 1a ersichtlich, ist in die vertikale Ausnehmung 4 im Drehschild 1 ein Auskleidungsrohr 5 eingepaßt, welches einen außen liegenden oberen Endflansch 6 aufweist. Ein drehbares rohrförmiges Gehäuse 7 für das obere Ende des Haupttragrohres 3 ist koaxial in das Auskleidungsrohr 5 hineingesteckt und weist einen außen liegenden Lagerflansch 8 an seinem oberen Ende auf. Ein Lagerring 9 ist an dem oberen Endflansch 6 des Auskleidungsrohres 5 angebracht. Das drehbare rohrförmige Gehäuse 7 ist mit seinem Lagerflansch 8 auf dem Lagerring 9 über Kugellager 10 abgestützt. Der Lagerflansch 8 des rohrförmigen Gehäuses 7 paßt in eine Ringnut 11 entlang der Innenkante des Lagerrings 9. An der oberen Stirnfläche des Lagerrings 9 ist ein ringförmiger Haltering 12 mittels Bolzen 13 befestigt. Zuganker 14 erstrecken sich durch den Haltering 12, den Lagerring 9 und den Endflansch 6 des Auskleidungsrohres 5. Ein weiterer Lagerring 15 ist in das untere Ende des Auskleidungsrohres 5 eingepaßt. Das untere Ende des drehbaren rohrförmigen Gehäuses 7 wird von dem Lagerring 15 über Kugellager 16 getragen. Das obere Ende des drehbaren rohrförmigen Gehäuses 7 über dem Drehschild 1 ist in einem Glockengehäuse 17 eingeschlossen. Ein Antriebsritzel 18 ist auf einer Welle 19 angebracht, welche in Lagern abgestützt ist, die in Flansche 20 innerhalb des Glockengehäuses 17 eingepaßt sind. Das Antriebsritzel 18 greift in ein Ringzahnrad 21 ein, welches rund um das obere Ende des drehbaren rohrförmigen Gehäuses 7 ausgebildet ist. Das obere Ende des Haupttragrohres 3 bildet eine Gleitpassung innerhalb des drehbaren rohrförmigen Gehäuses 7. Obere und untere Umfangslagerflächen 22 am oberen Ende des Haupttragrohres 3 innerhalb des rohrförmigen Gehäuses 7 bilden eine Gleitpassung in der Bohrung des rohrförmigen Gehäuses 7. An den Lagerflächen 22 eingepaßte Kolbenringe 23 dienen zur Abdichtung an der Bohrung des rohrförmigen Gehäuses 7. An dem oberen Ende des Haupttragrohres 3 ist mittels Bolzen 25 eine Endplatte 24 befestigt. Eine Welle 26 erstreckt sich von der Mitte der Endplatte 24 nach oben und tritt durch eine Dichtung 27 in dem verschlossenen oberen Ende 28 des rohrförmigen Gehäuses 7 hindurch. Innerhalb des Bereichs des Drehschildes 1 enthält das Haupttragrohr 3 Neutronen-Abschirmmaterial 29, welches den Zwischenraum zwischen oberen und unteren Querplatten 30 und 31 in dem Haupttragrohr 3 ausfüllt.

Ein Greifer-Führungsrohr 32 (Fig. 1b) ist derart angebracht, daß es von dem unteren Ende des Haupttragrohres 3 aus radial nach außen verfahrbar ist. Das Greifer-Führungsrohr 32 ist am unteren Ende des Haupttragrohres 3 mittels oberer und unterer Parallel-Gelenke 33 und 34 abgestützt. Das untere Gelenk 34 weist zwei parallele Lenker 35 auf, die an ihrem Außenende mittels Gelenkbolzen 36 in einer Gabelstütze 37 am unteren Ende des Greifer-Führungsrohres 32 schwenkbar sind. Die Lenker 35 sind mit ihren anderen Enden an einem Wagen 38 schwenkbar abgestützt, welcher innerhalb des unteren Endes des Haupttragrohres 3 in dessen Längsrichtung bewegbar ist. Der Wagen 38 ist mit Rollen 39 ausgerüstet, welche auf Schienen 40 innerhalb des unteren Endes des Haupttragrohres 3 laufen (Fig. 3). Ein Auslenkholm 41 ist mit einem Ende mittels eines Gelenkbolzens 42 in der Mitte zwischen den Enden der Lenker 35 des unteren Gelenks 34 schwenkbar angebracht und mittels eines Schwenkbolzens 43 an seinem anderen Ende an einer Stütze 44 angelenkt, die ganz am unteren Ende des Haupttragrohres 3 in dieses eingepaßt ist. Das obere Parallelgelenk 33 umfaßt einen einzigen Lenker 45 , welcher mittels Bolzen 46 mit seinem Außenende an einer Gabelstütze 47 an dem oberen Ende des Greifer-Führungsrohres 32 angelenkt ist. Der Lenker 45 ist mit seinem anderen Ende an einem Wagen 48 angelenkt, welcher in dem Haupttragrohr 3 ähnlich wie der Wagen 38, jedoch in größerer Höhe als dieser angebracht ist.

Koaxiale Antriebswellen 49 und 50 erstrecken sich in Längsrichtung durch das Haupttragrohr 3. Die innere Antriebswelle 49 ist mit ihrem unteren Ende an dem unteren Wagen 38 angeschlossen, wohingegen die äußere Antriebswelle 50 mit ihrem unteren Ende an dem oberen Wagen 48 angeschlossen ist. Die Antriebswellen 49 und 50 erstrecken sich zusammen durch das Abschirmmaterial 29 in dem Haupttragrohr 3, durch eine Dichtung 51 in der Endplatte 24 des Haupttragrohres 3 und dann durch eine Dichtung 52 in dem geschlossenen oberen Ende 28 des rohrförmigen Gehäuses 7. In dem unteren Ende des Haupttragrohres 3 ist ein Längsschlitz 53 für das Hindurchtreten der Gelenke 33 und 34 ausgebildet. Der Längsschlitz 53 erlaubt es auch, das Greifer-Führungsrohr 32 in dem unteren Ende des Haupttragrohres 3 aufzunehmen, wenn das Greifer-Führungsrohr 32 eingefahren ist.

Wie in Fig. 6 gezeigt, weist das Greifer-Führungsrohr 32 eine Greiferanordnung 54 auf, welche einen Greiferwagen 55 und einen Drehkopf 56 umfaßt. Der Greiferwagen 55 weist einen zylindrischen Körper 57 mit einer Längsbohrung 58 kreisförmigen Querschnitts auf. Wie in den Fig. 6 und 8 gezeigt, sind vier untere Führungsrollen 59 auf Achsen 60 in Radialschlitzen 61 an dem unteren Ende des Körpers 57 montiert. Eine Ringplatte 62 ist an dem oberen Ende des Körpers 57 mittels Zylinderkopfschrauben 63 befestigt (Fig. 7). Vier obere Führungsrollen 64 sind auf Achsen 65 in Radialschlitzen 66 in der Ringplatte 62 montiert. Die unteren Führungsrollen 59 erstrecken sich radial über den Umfang des Körpers 57, und die oberen Führungsrollen 64 radial über den Umfang der Ringplatte 62 hinaus. Die Führungsrollen 59 und 64 laufen auf der Innenfläche des Greifer- Führungsrohres 32. Wie in Fig. 7 gezeigt, sind an dem Körper 57 zwei Seitenführungsrollen 67 angepaßt. Die Seitenführungsrollen 67 sind auf Achsen 68 drehbar, die sich radial von dem Körper 57 erstrecken. Die Seitenführungsrollen 67 laufen auf den Rändern eines Längsschlitzes 69, welcher sich über die gesamte Länge des Greifer-Führungsrohres 32 hin erstreckt. Der Drehkopf 56 der Greiferanordnung 54 umfaßt einen Körper 70 mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt. Eine mit dem Körper 70 des Drehkopfes 56 einstückige Welle 71 erstreckt sich durch die Bohrung 58 in dem Körper 57 des Greifer-Wagens 55. Das obere Ende der Welle 71 paßt eng in die Bohrung der Ringplatte 62 am oberen Ende des Körpers 57 des Greifer-Wagens 55 hinein. Die Welle 71 hat an ihrer unteren Verbindung mit dem Körper 70 des Drehkopfes 56 einen Wellenbund 72 mit größerem Durchmesser. Der Wellenbund 72 der Welle 71 ist in einer Hülse 73 abgestützt, welche in eine Senkbohrung 74 an dem unteren Ende der Bohrung 58 in dem Körper 57 des Greifer-Wagens 55 eingepaßt ist. Die Hülse 73 weist einen Endflansch 75 mit einem Stirnbund 76 mit einer ringförmigen Stirnfläche 77 auf. Eine Umfangsnut 78 rings dem Wellenbund 72 der Welle 71 enthält einen Ring aus Lagerkugeln 79, welche an der Innenfläche der Hülse 73 laufen. Eine als Baueinheit ausgebildete Hülsenanordnung 80, welche eine Innenhülse 81 und eine Außenhülse 82 aufweist, ist auf die Welle 71 aufgepaßt, wobei die Innenhülse 81 in Längsrichtung zwischen einer Schulter 83 an der Welle 71 und einem Sprengring 84 angeordnet ist, welcher in eine Umfangsnut 85 rings der Welle 71 eingepaßt ist. Die Außenhülse 82 der Hülsenanordnung 80 ist mit enger Passung in die Bohrung 58 des Wagenkörpers 57 eingesteckt und stützt sich gegen eine Stirndichtungshülse 86 ab, welche unterhalb der Hülsenanordnung 80 in die Bohrung 58 eingepaßt ist. Ein Stapel Tellerscheiben 87 ist zwischen einem Innenbund 88 in der Stirndichtungshülse 86 und einer Innenschulter 89 in der Bohrung 58 des Wagenkörpers 57 angeordnet. Eine Schraubenfeder 90, welche in die Bohrung 58 oberhalb der Hülsenanordnung 80 eingepaßt ist, ist auf Druck zwischen der Ringplatte 62 an dem oberen Ende des Wagenkörpers 57 und der Stirnfläche einer Schulter 91 an der Basis einer Eindrehung 92 rings dem oberen Ende der Außenhülse 82 der Hülsenanordnung 80 beansprucht gehalten.

Der Körper 57 des Greifer-Wagens 55 weist obere und untere Seitenlaschen 93 und 94 auf. Wie in den Fig. 1b und 6 gezeigt, ist eine Welle 95 mit viereckigem Querschnitt derart angebracht, daß sie sich in Längsrichtung entlang der gesamten Länge des Greifer-Führungsrohres 32 erstreckt. An ihrem oberen Ende ist die Welle 95 in einem Lager 96 abgestützt, welches von einer am oberen Ende des Greifer- Führungsrohres 32 befestigten Endplatte 97 getragen ist. Mit ihrem unteren Ende ist die Welle 95 in einem Lager 98 abgestützt, welches von einer an dem unteren Ende des Greifer-Führungsrohres 32 befestigten unteren Endplatte 99 getragen ist. Wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt, erstreckt sich die Welle 95 durch eine Bohrung 100 in der oberen Seitenlasche 93 des Wagenkörpers 57. Wie in den Fig. 6 und 8 gezeigt, erstreckt sich die Welle 95 außerdem durch eine Hülse 101, welche mittels Kugellagern 102 in einer Bohrung 103 in der unteren Seitenlasche 94 des Wagenkörpers 57 drehbar befestigt ist. Wie in Fig. 8 gezeigt, weist die Hülse 101 ein zur Vierkantwelle 95 komplementär ausgebildetes Vierkantloch 104 auf, so daß die Hülse in Längsrichtung gleitbar auf der Vierkantwelle 95 jedoch mit dieser zusammen drehbar angeordnet ist. Ein Stirnrad 105 ist an dem unteren Ende der Hülse 101 ausgebildet und greift in ein Ringrad 106 ein, welches durch Ausarbeitung von Zähnen in einem Flansch 107 rund um das obere Ende des Körpers 70 des Drehkopfes 56 gebildet ist. Ein Kugellaufring 109 ist zwischen dem Körper 57 und dem Greiferkopf 56 angeordnet, so daß dadurch ein Drucklager vorhanden ist. Der Kugellaufring ist in einer Ringnut 108 aufgenommen, welche durch eine Axialbewegung der Welle 71 nach oben an der Stirnfläche 77 der Hülse 73 abgestützt werden kann. Der Kugellaufring wird wirksam eingesetzt, wenn eine nach unten gerichtete Druckkraft für die Greifereinheit erforderlich ist, damit der Greiferkopf mit einer Brennelementanordnung in Eingriff gelangt.

Wie wieder aus Fig. 1 ersichtlich ist, erstreckt sich eine Welle 110 längs durch den oberen Teil des Haupttragrohres 3. Die Welle 110 ist an ihrem unteren Ende in einem Lager 111 abgestützt, welches von einer Querplatte 112 in dem Haupttragrohr 3 getragen ist. Die Welle 110 erstreckt sich durch das Abschirmmaterial 29 in dem Haupttragrohr 3 und ist an ihrem oberen Ende in einem Lager 113 abgestützt, welches von der Endplatte 24 am oberen Ende des Haupttragrohres 3 getragen ist. Das obere Ende der Welle 110 erstreckt sich durch eine Dichtung 114 in dem verschlossenen oberen Ende 28 des drehbaren rohrförmigen Gehäuses 7. Das untere Ende der Welle 110 ist mit dem oberen Ende der Welle 95 über eine Teleskop-Antriebswelle 115 verbunden. Die Enden der Teleskopwelle 115 sind an die Enden der Wellen 95 und 110 über Universalgelenkkupplungen 116 angeschlossen.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, sind in den Körper 70 des Drehkopfes 56 der Greiferanordnung 54 zwei Hebeklauen 117 eingepaßt. Die Klauen 117 sind in Schlitze 118 in dem Körper 70 des Drehkopfes 56 eingesteckt. Die Klauen 117 sind auf Schwenkzapfen 119 in den Schlitzen 118 des Körpers 70 befestigt. Jede Klaue 117 ist mit einer oberen Rolle 120 und einer unteren Rolle 121 ausgerüstet, welche auf der Innenfläche des Greiferführungsrohres 32 laufen. Die Klauen 117 sind für eine gemeinsame Schwenkbewegung über Rollen 122 gekuppelt, welche in Schlitze 123 in den benachbarten Innenrändern der Klauen 117 eingepaßt sind.

Die obere Seitenlasche 93 des Wagenkörpers 57 sorgt für eine Befestigungsmöglichkeit eines Antriebriemens 124 an dem Wagenkörper 57. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist die äußere Stirnfläche 125 der oberen Seitenlasche 93 an dem Wagenkörper 57 als konkaves Profil ausgebildet. Der Antriebsriemen 124 ist zwischen der äußeren Stirnfläche 125 der Seitenlasche 93 und einem Klotz 126 eingeklemmt, welcher ein komplementäres Profil aufweist und welcher an der Seitenlasche 93 mittels Zylinderkopfschrauben 127 befestigt ist.

Ein Antriebsmechanismus für den Antriebsriemen 124 weist zwei gemeinsam angetriebene vorgespannte Trommeln 128 und 129 auf (Fig. 1a), welche an dem oberen Ende des Haupttragrohres 3 unterhalb der Endplatte 24 angebracht sind. Die beiden Enden des Antriebriemens 124 sind um die Trommeln 128 und 129 herumgewickelt. Von der Trommel 128 läuft der Antriebsriemen 124 über eine Leitrolle 130, welche auf der oberen Querplatte 30 über dem Neutronen- Abschirmmaterial 29 in dem Haupttragrohr 3 befestigt ist. Das Antriebsband 124 läuft dann durch einen Längskanal 131 in dem Abschirmmaterial 29 und dann über eine Leitrolle 132, welche an einer Stütze 133 abgestützt ist, die im unteren Teil des Haupttragrohres 3 befestigt ist. Von der Leitrolle 132 läuft der Antriebsriemen 124 über eine obere Leitrolle 134, welche an der Stütze 47 an dem oberen Ende des Greifer-Führungsrohres 32 abgestützt ist. Von der Leitrolle 134 läuft der Antriebsriemen 124 entlang der Länge des Greifer-Führungsrohres 32 und dann über eine untere Umlenkrolle 136, welche von der Gabelstütze 37 getragen ist, die an dem unteren Ende des Greifer-Führungsrohres 32 angebracht ist. Die Greiferanordnung 54 ist an den Antriebsriemen 124 zwischen der oberen und der unteren Rolle 134 und 136 angeklemmt. Von der unteren Umlenkrolle 136 läuft der Antriebsriemen 124 über eine zweite Rolle 138, welche von der Gabelstütze 47 an dem unteren Ende des Greifer-Führungsrohres 32 getragen ist. Von der Leitrolle 138 läuft der Antriebsriemen 124 über eine zweite Leitrolle 139, welche von der Stütze 133 in dem unteren Teil des Haupttragrohres 3 getragen ist. Von der Leitrolle 139 läuft der Antriebsriemen 124 durch den Längskanal 131 in dem Neutronen-Abschirmmaterial 29 und dann über eine Leitrolle 140, die ähnlich wie die Leitrolle 130 auf der oberen Querplatte 30 über dem Neutronen- Abschirmmaterial 29 in dem Haupttragrohr 3 angebracht ist. Das Antriebsband 124 läuft dann zur Trommel 129.

In einem Atomreaktor, für welchen die oben beschriebene Beschickungsmaschine vorgesehen ist, besteht der Reaktorkern beispielsweise aus Brennelementen 141 (Fig. 1b), welche vertikal unmittelbar gegeneinander liegend gepackt sind. Wie in Fig. 6 gezeigt, kann jedes Brennelement 141 ein Gehäuse 142 aus im allgemeinen sechseckigen Querschnitt aufweisen, in welchem eine Gruppe aus parallelen Brennstäben 143 aufgenommen ist, wobei die Brennelemente 141 in enger Packung in im allgemeinen dreieckigen Feldern angeordnet sind. In einem solchen Reaktorkern variiert die Neutronen-Stromdichte quer über den Reaktorkern hin, wobei die Neutronen-Stromdichte in der Mitte des Kernes größer ist, als an den Rändern der Kernstruktur. Somit ist jedes Brennelement 141 an seiner der Mitte des Reaktorkernes zugewandten Seite einer höheren Neutronen-Stromdichte ausgesetzt, als an seiner der Außenseite des Reaktorkerns zugewandten Seite. Wenn die Brennelemente 141 Gehäuse 142 aus einem Material haben, welches unter Neutronenbestrahlung wächst, wie beispielsweise rostfreier Stahl, wachsen die der höheren Neutronen-Stromdichte ausgesetzten Seiten des Gehäuses 142 aufgrund der Neutronenbestrahlung stärker. Dies kann dazu führen, daß die Brennelemente 141 eine gekrümmte Form annehmen, welche bei der Entfernung der Brennelemente 141 aus dem Reaktorkern zu Schwierigkeiten führen kann.

Die Beschickungsmaschine gemäß der Erfindung ermöglicht das Entfernen der Brennelemente 141 aus dem Reaktorkern am Ende ihrer nutzbaren Lebensdauer und die Überführung der Brennelemente in eine Vorratseinrichtung in der Nähe des Reaktorkerns. Die Beschickungsmaschine dient außerdem zum Einsetzen ausgetauschter Brennelemente 141 in den Reaktorkern. Ein wesentliches Merkmal der den Gegenstand der Erfindung bildenden Beschickungsmaschine besteht jedoch in der Möglichkeit, ein Brennelement aus dem Kern in das Greifer-Führungsrohr 32 der Beschickungsmaschine einzuziehen und das Brennelement 141 um 180° in dem Greifer-Führungsrohr 32 zu verdrehen und dann das verdrehte Brennelement 141 in die freie Stelle in dem Reaktorkern zurückzuführen. Dieser Vorgang wird nach Ablauf eines Teils der Lebensdauer der Brennelemente 141 in dem Reaktorkern ausgeführt.

Das Wiedereinsetzen des gegenüber seiner usprünglichen Stellung um 180° verdrehten Brennelementes 141 in den Reaktorkern gleicht das Wachstum des Gehäuses 142 unter der Neutronenbestrahlung aus. Die anfänglich der größeren Neutronen-Stromdichte ausgesetzte innere Seite des Gehäuses 142 wird nach der Verdrehung des Brennelementes die Außenseite und ist dann während des verbleibenden Teils der Lebensdauer des Brennelementes 141 der geringeren Neutronen-Stromdichte ausgesetzt. Dadurch ist ein Verbiegen des Brennelementes 141 aufgrund unterschiedlichen Wachstums unter Neutronenbestrahlung reduziert.

Die Wirkungsweise der Beschickungsmaschine ist folgende: Das untere Ende des Greifer-Führungsrohres 32 wird axial auf das gewünschte Brennelement 141 durch Drehen des Haupttragrohres 3 und durch radiales Ausfahren des Greifer-Führungsrohres 32 aus dem Haupttragrohr 3 ausgerichtet. Die Drehbewegung des Haupttragrohres 3 wird durch Drehung des Gehäuses 7 mittels des Antriebsritzels 18 bewerkstelligt, welches das Gehäuse 7 über das Ringzahnrad 21 an dem Gehäuse 7 antreibt.

Das radiale Ausfahren des Greifer-Führungsrohres 32 aus dem Haupttragrohr 3 wird über die Parallel-Führungsgelenke 33 und 34 durchgeführt. Die Wagen 38 und 48, an welchen die Innenenden der Parallelgelenke 33 und 34 angelenkt sind, werden in dem Haupttragrohr 3 in dessen Längsrichtung durch Drehung der koaxialen Antriebswellen 49 und 50 angetrieben. Während der Drehung des Haupttragrohres 3 und des axialen Ausfahrens des Greifer-Führungsrohres 32 wird das Haupttragrohr 3 in dem Gehäuse 7 angehoben gehalten, so daß das untere Ende des Greifer-Führungsrohres 32 über den oberen Enden der Brennelemente 141 freiliegt. Das Haupttragrohr 3 wird in die angehobene Stellung in dem Gehäuse 7 mittels der Welle 26 bewegt, welche sich von der Endplatte 24 an dem oberen Ende des Haupttragrohres 3 erstreckt.

Die Greiferanordnung 54 wird mittels des Antriebsriemens 124 zum unteren Ende des Greifer-Führungsrohres 32 verfahren, so daß die Klauen 117 der Greiferanordnung 54 sich über das untere Ende des Greifer-Führungsrohres 32 hinaus erstrecken. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist das untere Ende der Bohrung des Greifer-Führungsrohres derart bearbeitet, daß es ein Kurvenführungsprofil bildet. Das Kurvenführungsprofil bildet eine untere Anhebung 144 und eine obere Aussparung 145. Wenn die Greiferanordnung 54 an dem unteren Ende des Greifer-Führungsrohres 32 angeordnet ist, reiten die unteren Rollen 121 an den Klauen 117 auf der Anhebung 144 des Kurvenführungsprofils, wohingegen die obere Aussparung 145 des Kurvenführungsprofils die oberen Rollen 120 der Klauen 117 aufnimmt. Dadurch sind die Klauen 117 der Greiferanordnung in zurückgezogener Stellung gehalten, damit sie in einen Hebering 146 an dem oberen Ende des entsprechenden Brennelements 141 eintreten können. Das Haupttragrohr 3 wird nun mittels der Welle 26 abgesenkt, so daß der Spalt zwischen dem unteren Ende des Greifer-Führungsrohres 32 und dem oberen Ende des Brennelementes 114 verschwindet. Somit treten die Klauen 117 der Greiferanordnung 54 in den Hebering 146 an dem oberen Ende des Brennelementes 141 ein. An dieser Stelle wird die Greiferanordnung 54 in das Ende des Greiferführungsrohres 32 während des Absenkens des Haupttragrohres 3 und somit auch des Greifer-Führungsrohres 32 zurückgezogen. Das Zurückziehen der Greiferanordnung 54 in das untere Ende des Greifer-Führungsrohres 32 wird mittels des Antriebsbandes 124 bewerkstelligt, welches mittels der Trommeln 128 und 129 angetrieben wird. Wenn die Greiferanordnung 54 in das untere Ende des Greifer-Führungsrohres 32 hineingezogen wird, bewegen sich die oberen Rollen 120 der Klauen 117 aus der oberen Eindrehung oder Aussparung 145 in dem Kurvenführungsprofil an dem unteren Ende des Greifer-Führungsrohres 32 heraus und greifen dann an der Hauptbohrung des Greifer-Führungsrohres 32 an. Dies bewirkt, daß die Klauen 117 in Eingriff mit dem Hebering 146 des Brennelementes 141 verschwenkt werden. Das Brennelement 141 kann nun aus dem Reaktorkern in das Greifer-Führungsrohr 32 durch Anheben der Greiferanordnung 54 in das Greifer-Führungsrohr 32 hinein herausgezogen werden. Wenn das Brennelement 41 vollständig in dem Greifer-Führungsrohr 32 aufgenommen ist, kann das Haupttragrohr 3 angehoben werden, damit das untere Ende des Greifer-Führungsrohres 32 nach oben hin von der Reaktorkernstruktur freikommt. Durch Drehen des Haupttragrohres 3 kann das Greifer-Führungsrohr 32 in eine Stellung über eine Brennelement-Vorratseinrichtung neben der Reaktorkernstruktur bewegt werden. Das Greifer-Führungsrohr 32 wird radial in eine besondere Stellung über der Brennelement-Vorratseinrichtung bewegt, wonach das Brennelement 141 in die Brennelement-Vorratseinrichtung abgesenkt wird und dort freigegeben wird.

Alternativ und in Übereinstimmung mit der Erfindung kann das Brennelement 141 um 180° gedreht werden, während es in dem Greifer-Führungsrohr 32 aufgenommen ist, und kann dann in die freigemachte Stellung zur weiteren Bestrahlung in der Reaktorkernstruktur zurückgebracht werden. Das Verdrehen des Brennelements 141 in dem Greifer-Führungsrohr 32 wird durch Drehen der Welle 95 an dem Greifer-Führungsrohr 32 mittels der Welle 110 in dem Haupttragrohr 3 über die Teleskopwelle 115 bewirkt. Durch die Drehung der Welle 95 wird die Hülse 101 gedreht und das Stirnrad 105 an der Hülse 101 treibt dann den Drehkopf 56 der Greiferanordnung 54 über das Ringrad 106 an dem Körper 70 des Drehkopfes 56.

Claims (6)

1. Drehverfahren zur Änderung der Anordnung eines Kernreaktor-Brennelements innerhalb eines Kernreaktorkerns nach teilweisem Abbrand,

• A) bei dem man nach teilweisem Abbrand des Kernreaktor- Brennelements (141) zunächst ein Greifer-Führungsrohr (32) über das zu drehende Kernreaktor- Brennelement (141) verfährt,
• B) anschließend das Kernreaktor-Brennelement (141) mittels einer Greiferanordnung (54) senkrecht nach oben in das Greifer-Führungsrohr (32) vollständig hineingezogen wird,
• C) wobei das Kernreaktor-Brennelement (141) um 180° um seine im wesentlichen senkrechte Längsachse gedreht wird, während es sich im Greifer-Führungsrohr (32) befindet;
• D) danach gegebenenfalls das Greifer-Führungsrohr (32) mit dem gedrehten Kernreaktor-Brennelement (141) an eine andere freie Position des Kernreaktorkerns (2) verfahren und
• E) das Kernreaktor-Brennelement (141) in eine freie Position des Kernreaktors abgelassen wird.

2. Beschickungsmaschine für Kernreaktoren zum Beschicken oder Entladen des Reaktorkerns mit Kernreaktor- Brennelementen zur Durchführung des Drehverfahrens nach Anspruch 1,

• a) mit einer Greiferanordnung (54), die einen Greiferkopf (56) aufweist, der von einem Ende des Greifer- Führungsrohrs (32) aus vollständig im Inneren des Greifer-Führungsrohrs (32) verfahrbar ist,
• b) wodurch das Kernreaktor-Brennelement (141) vollständig in das Greifer-Führungsrohr (32) hineingezogen werden kann,
• c) wobei miteinander zusammenwirkende Arretiereinrichtungen (117, 120, 121, 144, 145) an der Greiferanordnung (54) und dem Greifer-Führungsrohr (32) vorgesehen sind, die die Greiferanordnung (54) in einer Stellung arretieren, in welcher sie auf ihrem Fahrweg an dem Greifer-Führungsrohrende in ein Kernreaktor- Brennelement (141) eingreift.
• d) bei dem die Greiferanordnung (54) einen um eine senkrechte Achse um 180° drehbaren Kopf (56) aufweist, und
• e) wobei seine Antriebseinheit (106; 105, 95, 115) vorhanden ist, die den Greifer-Kopf (56) um 180° innerhalb des Greifer-Führungsrohres (32) dreht.

3. Beschickungsmaschine nach Anspruch 2,

• f) wobei die Greiferanordnung (54) einen in dem Greifer- Führungsrohr (32) zwangsläufig linear verfahrbaren und den Greiferkopf (56) drehbar abstützenden Körper (57) aufweist, und
• g) wobei die Einrichtung zum Drehen des Greiferkopfes (56) relativ zu dem Körper (57) ein Stirnradgetriebe (105, 106) umfaßt.

4. Beschickungsmaschine nach Anspruch 3,

• h) wobei das Stirnradgetriebe (105, 106) mittels einer aus teleskopisch längenveränderlichen und drehbaren Abschnitten gebildeten Welle (115) antreibbar ist, die sich zur Außenseite des Reaktorkerns (2) erstreckt und Abschnitte aufweist, die über Universalgelenkkupplungen (116) miteinander verbunden sind.

5. Beschickungsmaschine nach Anspruch 4,

• i) wobei die Zwangsführung für den Körper (57) entlang des Greifer-Führungsrohres (32) mittels eines sich radial durch einen Längsschlitz (79) in dem Greifer- Führungsrohr (32) erstreckenden Vorsprunges (93) gebildet ist, und
• j) wobei Führungsrollen (67) zwischen dem Radialvorsprung (93) und den Rändern des Schlitzes (69) eingesetzt sind.

6. Beschickungsmaschine nach Anspruch 5,

• k) wobei an dem Vorsprung (93) ein Band (124) oder Riemen zwischen dessen Enden zum linearen Verfahren der Greiferanordnung (54) befestigt ist,
• l) wobei die Enden des Bandes (124) oder Riemens über Leitrollen (130, 132, 136, 138, 139, 140) zu Wickeltrommeln (128, 129) geführt sind, und
• m) wobei die Wickeltrommeln (128, 129) von außerhalb des Reaktorkernes (2) gesteuert antreibbar sind.