DE2420577C2

DE2420577C2 - Method and apparatus for removing nuclear fuel from jacketed nuclear fuel assemblies

Info

Publication number: DE2420577C2
Application number: DE2420577A
Authority: DE
Inventors: Denis Columbia S.C. Yeo
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1973-05-14
Filing date: 1974-04-27
Publication date: 1982-12-02
Also published as: SE399983B; DE2420577A1; FR2237280A1; FR2237280B1; SE7406456L; ES426326A1; IT1012283B; CH580857A5; JPS5018898A; BE814966A; JPS53103099U

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Kernbrennstoff aus ummantelten Kernbrennelementen, wobei die Brennelementenhülle gleichzeitig auf einander gegenüberliegenden Seiten aufgeschnitten wird, die so entstandenen Teile der Hülle voneinander getrennt werden und der Brennstoff aus der Hülle entfernt wird.The invention relates to a method for removing nuclear fuel from jacketed nuclear fuel elements, wherein the fuel assembly cladding is cut open on opposite sides at the same time the resulting parts of the shell are separated from each other and the fuel from the shell Will get removed.

Bei der Wiederaufbereitung von verbrauchtem Kernbrennstoff ist es zuerst notwendig, die Brennstoffpellets aus der metallischen Hülle herauszuholen, in welcher sie untergebracht sind. Dabei handelt es sich weder um einen einfachen, noch um einen schnellen Vorgang, da der verbrauchte Brennstoff in hohem Maße radioaktiv ist und von einer entfernt liegenden Stelle aus gehandhabt werden muß. Außerdem ist der diametrale Spielraum zwischen dem Außendurchmesser der Brennstoffpellets und dem Innendurchmesser der Brennelementenhülle verhältnismäßig klein und liegt im Bereich von 0,2 mm. Es ist daher wahrscheinlich, daß die Brennstoffpellets sich in der Brennelementenhülle verklemmen, so daß naheliegende Methoden zum Herausnehmen der Pellets, beispielsweise durch Ausstoßen der Pellets aus der Hülle, ausgeschlossen sind. Die Gefahr des Festklemmens der Pellets wird außerdem dadurch vergrößert, daß infolge des Reaktorbetriebs örtliche Verformungen und örtliches Zusammenschrumpfen der Brennelementenhülle sowie möglicherweise diametrale Dehnungen der Brennstoffpellets entstanden sein können. Diese Auswirkungen des Reaktorbetriebs verringern den ohnehin kleinen Spielraum zwischen den Brennstoffpellets und der Brennelementenhülle und erschweren dadurch die Entfernung des Brennstoffs.When reprocessing spent nuclear fuel, it is first necessary to remove the fuel pellets to get out of the metallic shell in which they are housed. It is about neither a simple nor a quick process, since the fuel used is high is radioactive and must be handled from a remote location. Besides, the one is diametrical Clearance between the outside diameter of the fuel pellets and the inside diameter of the Fuel element cladding is relatively small and is in the range of 0.2 mm. It is therefore likely that the Fuel pellets get stuck in the fuel element cladding, so that obvious methods for Removal of the pellets, for example by ejecting the pellets from the casing, are excluded. the The risk of the pellets jamming is also increased as a result of the reactor operation local deformations and local shrinkage of the fuel element cladding as well as possibly diametrical expansions of the fuel pellets may have occurred. These effects of the Reactor operation reduce the already small clearance between the fuel pellets and the fuel element cladding making it difficult to remove the fuel.

Gegenwärtig werden die Brennstoffpellets durch ein Verfahren aus den Brennelementenhüllen herausgenommen, bei welchem das Brennelement quer in eine Anzahl kurzer Abschnitte zerschnitten wird. Die abgetrennten Abschnitte des Brennelements werden dann in eine Lösung gelegt, welche zwar die Metallhülle auflöst, jedoch nicht die Brennstoffpellets angreift. Dieses Verfahren ist zwar brauchbar, weist aber eine Anzahl von Nachteilen auf. Ein Nachteil liegt darin, daßCurrently, the fuel pellets are removed from the fuel assembly cladding by a process in which the fuel assembly is cut transversely into a number of short sections. the severed sections of the fuel assembly are then placed in a solution which, although the metal shell dissolves, but does not attack the fuel pellets. While this method is useful, it has one Number of disadvantages. One disadvantage is that

die BrennstoffpeiiiU. bei dieserr Vorgang stark beschädigt werden und daher zusätzliche Aufbereitungsmaßnahmen vor der Wiederverwendung erforderlich machen. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß csae verhältnismäßig große Menge radioaktiven Staubes s entsteht, der zwecks Wiederverwendung besonders behandelt werden muß.the fuel level. strong in this process be damaged and therefore additional processing measures are required before reuse do. Another disadvantage is that there is a relatively large amount of radioactive dust which must be specially treated for reuse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs dargelegten Art so zu verbessern, daß die Brennstoffpellets auf einfache Weise unbeschädigt aus der BrennelementenhülleThe invention is based on the object of providing a method of the type set out at the beginning improve that the fuel pellets in a simple manner undamaged from the fuel element cladding

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Brennelementenhülle miitels Laserstrahlen, welche auf die genannten Seiten der Hülle fokussiert werden, aufgeschnitten und das Brennelement relativ zu den Laserstrahlen axial bewegt wird.This object is achieved according to the invention in the method mentioned at the outset in that the Fuel element cladding by means of laser beams, which are focused on said sides of the cladding, cut open and the fuel assembly is moved axially relative to the laser beams.

Eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch mindestens eine mit der Vorschubeinrichtung fluchtend auf dem Sockel angeordnete Laserquelle zum gleichzeitigen Aufschneiden der Brennelementenhülle auf mindestens z^r-'ei Seiten, während sich die Hülle mittels der Vorschubeinrichtung an der Laserquelle vorbeibewegt, und durch eine Einrichtung zum Drehen der Brennelemente zum Zwecke des Aufschneidens der Endverschlüsse der Hülle mittels Laserstrahlen.A device for carrying out this method is characterized by at least one laser source arranged in alignment with the feed device on the base for simultaneous cutting of the fuel assembly ^{cladding on at least z r} -'ei sides while the cladding moves past the laser source by means of the feed device, and by a device for rotating the fuel assemblies for the purpose of cutting open the end closures of the casing by means of laser beams.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung findet eine einzige Laserquelle Anwendung, die zwei Laserstrahlen erzeugt, welche die Brennelementenhülle gleichzeitig auf zwei Seiten aufschneiden. Zur Vergrößerung der Aufschneidegeschwindigkeit kann Sauerstoff zu den Brennpunkten der Laserstrahlen hingeleitet werden.According to a preferred embodiment of the invention, a single laser source is used, which generates two laser beams that cut the fuel assembly cladding open on two sides at the same time. To increase the slicing speed, oxygen can be added to the focal points of the laser beams to be guided.

Die Erfindung bringt den technischen Fortschritt, daß keine mechanischen Schneidwerkzeuge verwendet werden und die damit verbundenen Schwierigkeiten ausgeschlossen sind. Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich insbesondere zur Verarbeitung von stark radioaktiven verseuchten Kernbrennelementen, die von einer entfernten Stelle aus gehandhabt werden müssen. In diesem Fall können die Laserstrahlungsquelle und die zugehörigen Geräte und Steuereinrichtungen außerhalb einer heißen Zelle angeordnet sein, in welcher sich die Brennelemente befinden, so daß das Aufschneiden der Brennelementenhülle ohne Kontaminierung der Schneideinrichtung erfolgen kann.The invention brings technical progress that no mechanical cutting tools are used and the associated difficulties are excluded. The method according to the invention is particularly suitable for processing highly radioactive contaminated nuclear fuel elements, that must be handled from a remote location. In this case, the laser radiation source and the associated equipment and controls are located outside a hot cell, in which the fuel assemblies are located, so that the fuel assembly cladding can be cut open without contamination the cutting device can be done.

Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es stellt darSome preferred embodiments of the invention are described below with reference to the drawings for example described. It shows

F i g. 1 eine isometrische Gesamtdarstellung einer Vorrichtung nach der Erfindung,F i g. 1 is an overall isometric view of a device according to the invention,

F i g. 2 eine Frontansicht der Vorschubeinrichtung der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung,F i g. FIG. 2 shows a front view of the feed device of the FIG. 1 shown device,

F i g. 3 eine Seitenansicht der in F i g. 2 dargestellten Vorschubeinrichtung,F i g. 3 is a side view of the FIG. 2 shown feed device,

Fig.4 einen Aufriß des Brennelementen-Zuführteils der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung,Fig. 4 is an elevation of the fuel assembly feed part the in F i g. 1 shown device,

F i g. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in F i g. 4,F i g. 5 shows a section along the line V-V in FIG. 4,

F i g. 6 einen Aufriß des Brennstoffauffangteils der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung,F i g. 6 is an elevation view of the fuel collection portion of the FIG. 1 shown device,

Fig. 7 eine Draufsicht des in Fig.6 dargestellten Brennstoffauffangteils,FIG. 7 is a plan view of the one shown in FIG Fuel collecting part,

F i g. 8 eine schematische Darstellung, welche die Aufteilung eines e^:nzigen Laserstrahls in zwei Teilstrahlen zeigt, undF i g. 8 is a schematic illustration showing the division of an ^e: shows nzigen laser beam into two partial beams, and

Fig. 9 eine schematiche Darstellung eines anderenFig. 9 is a schematic representation of another

3535

4040

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5050

5555

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65 Verfahren* ^ur Aufteilung eines einzigen Laserstrahl in zwei Teilstrahlen. 65 Procedure * ^ for splitting a single laser beam into two partial beams.

Die in Fig. 1 dargrsteike Vorrichtung isrt so ausgebildet, daß sie jeweils ein brennelement r,uf eine Zuführeinrichtung 10 befördert, auf welcher dieses Brennelement in eine auf einem Tisch 40 montierte Vorschubeinrichtung hineingeschoben wird Das Brennelement wird dann gleichzeitig entlang zweier Seiten mittels Laserstrahlen aufgeschnitten, die mittels einer Schneideinrichtung 80 erzeugt werden. Das aufgeschnittene Brennelement wird auf eine Brennstoffauffangeinrichtung 100 weitergeschoben, wo die Erennstoffelementenhülle geöffnet wird, so daß der darin enthaltene Kernbrennstoff herausfälltThe device shown in Fig. 1 is so formed that they each have a fuel element r, uf one Feed device 10 conveyed on which this fuel assembly is mounted in a table 40 The fuel assembly is then pushed in along two sides at the same time cut open by means of laser beams which are generated by means of a cutting device 80. The cut one Fuel element is pushed onto a fuel collecting device 100, where the fuel element casing is opened so that the nuclear fuel contained therein falls out

Es ist zu bemerken, daß ummantelte Kernbrennelemente typischerweise mit Endverschlüssen versehen sind, die an die beiden Enden der Brennelementenhülle angeschweißt sind, und daß diese Endverschlüsse abgeschnitten werden müssen, bevor die Brennelementenhülle zwecks Herausnehmens der Brennstoffpellets aufgeschnitten werden kann. Das Abschneiden dieser Endverschlüsse kann im Rahm.*;': der Erfindung ebenfalls mittels Laserstrahlen erfolgen. Beispielsweise kann das Brennelement nach dem Einschieben in die Vorschubeinrichtung gedreht werden, wodurch der eine Endverschluß durch die Laserstrahlen abgeschnitten wird, und nach dem Aufschneiden der Brennelementenhülle entlang zweier Seiten nochmals zwecks Abschneiden des anderen Endverschlusses gedreht werden.It should be noted that jacketed nuclear fuel assemblies are typically provided with end closures are welded to the two ends of the fuel assembly cladding, and that these end closures must be cut off before the fuel element cladding in order to remove the fuel pellets can be cut open. The cutting of these terminations can be carried out in the context of the invention also take place by means of laser beams. For example, the fuel assembly after insertion into the Feed device are rotated, whereby the one end closure is cut off by the laser beams and after the fuel element cladding has been cut open along two sides again for the purpose of cutting of the other end cap.

Die F i g. 4 und 5 zeigen eine Anzzhl von bevorzugten Merkmalen der Brennelementen-Zuführeinrichtung 10. Die Länge der horizontalen Tischfläche ist so gewählt, daß sie die ganze Länge eines Brennelements aufnehmen kann. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Tisch der Zuführeinrichtung daher etwa 4 m lang. Die Höhe der Zuführeinrichtung 10 ist nicht so kritisch wie die Höhen der damit zusammenwirkenden Teile 40, 80 und 100 der Vorrichtung. Die Höhe des Zuführtisches kann daher beispielsweise entsprechend den Erfordernissen bei manuellem Betrieo, den Erfordernissen im Zusammenhang mit der Aufnahme von elektrischen und pneumatischen Hilfsgeräten, den Raumverhältnissen, den Erfordernissen der Fernbedienung und anderen ähnlichen Gegebenheiten gewählt sein.The F i g. 4 and 5 show a number of preferred ones Features of the fuel element feed device 10. The length of the horizontal table surface is selected so that that it can accommodate the entire length of a fuel assembly. In the illustrated embodiment the table of the feeding device is therefore about 4 m long. The height of the feeder 10 is not so as critical as the heights of the cooperating parts 40, 80 and 100 of the device. The amount of the Feeding tables can therefore, for example, correspond to the requirements of manual operation in connection with the inclusion of electrical and pneumatic auxiliary devices, the Spatial conditions, the requirements of the remote control and other similar circumstances be.

Auf der Oberseite der Zuführeinrichtung 10 ist eine über deren ganze Länge reichende V-förmige Rinne 11 befestigt. Diese Rinne 11 dient der Positionierung des Brennelements für das Aufschneiden der Brennelementenhülle. Eine Pneumatikeinrichtung mit einem Pneumatikzylinder 12 und einem Kolben 13 ist an einem Ende der Rinne 11 angeordnet. Diese Pneumatikeinrichtung schiebt das Brennelement entlang der Rinne 11 in die Vorschubeinrichtung auf dem Vorschubtisch 10.On the top of the feed device 10 is a V-shaped channel 11 extending over its entire length attached. This channel 11 is used to position the fuel assembly for cutting open the fuel assembly cladding. A pneumatic device with a pneumatic cylinder 12 and a piston 13 is at one end the channel 11 is arranged. This pneumatic device pushes the fuel assembly along the channel 11 into the Feed device on the feed table 10.

Au der Zuführeinrichtung ist eine schräge Ladeplatte 14 in der in Fig.5 dargestellten Weise montiert. Die Platte 14 ermöglicht das zeitweilige Speichern einer Anzahl von aufzuschneidenden Brennelementen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel können etwa 100 Brennelemente g'-iichzeitig auf der Platte 14 gestapelt werden. Ein geeigneter automatischer Zuführmechnismus 15, 16, 17 ist so ausgebildet, daß jeweils ein Brennelement der auf der Platte liegenden Brennelemente in einem gewählten Zeitpunkt in die Rinne 11 gelegt wird.An inclined loading plate 14 is mounted on the feed device in the manner shown in FIG. the Plate 14 enables a number of fuel assemblies to be temporarily stored. At the The embodiment shown can be stacked on the plate 14 about 100 fuel assemblies at the same time will. A suitable automatic feed mechanism 15, 16, 17 is designed so that in each case one Fuel element of the fuel elements lying on the plate into the channel 11 at a selected point in time is placed.

Die ajf ucm Tisc h> 40 angeordnete Vorschubeinrichtung ist in den Fig. 2 und 3 im einzelnen dargestellt. Anhand dieser Figuren ist ersichtlich, daß die Vorschub-The ajf ucm table> 40 arranged feed device is shown in Figs. 2 and 3 in detail. These figures show that the feed

einrichtung verhältnismäßig einfach ist. Auf dem Tischset up is relatively simple. On the table

40 sind mit gegenseitigem axialem Abstand zwei Rollensätze 41 und 42 angeordnet. Jeder dieser beiden Rollensätze weist wiederum zwei, einen gegenseitigen Axialabstand aufweisende Rollenanordnungen auf, so daß insgesamt vier Rollenanordnungen Anwendung finden. Eine Rolle jedes Rollensatzes, nämlich die Rolle 43 des Rollensatzes 41 und die Rolle 44 des Rollensatzes 42, wird von einem gemeinsamen Antriebsmotor angetrieben. Infolge dieser Anordnung tritt keine Abweichung der Antriebsdrehzahlen der beiden Rollensätze 41 und 42 auf. Die Verwendung von vier mit axialen Abständen angeordneten Rollengruppen macht es möglich, daß ein vorzuschiebendes Brennelement jeweils ohne Unterstützung des jeweils anderen Rollensatzes entweder vom Rollensatz 41 oder vom Rollensatz 42 gehalten werden kann. Darüber hinaus ermöglicht diese Anordnung die Anordnung der Laserschneideinrichtung 80 zwischen den Rollensätzen40, two sets of rollers 41 and 42 are arranged with a mutual axial spacing. Each of these two roller sets in turn has two roller assemblies which are axially spaced from one another, so that a total of four roller assemblies are used. One roller of each roller set, namely roller 43 of roller set 41 and roller 44 of roller set 42, is driven by a common drive motor. As a result of this arrangement, there is no discrepancy between the drive speeds of the two roller sets 41 and 42. The use of four axially spaced roller groups makes it possible that a fuel assembly to be advanced can be held either by the roller set 41 or by the roller set 42 without the support of the respective other roller set. In addition, this arrangement enables the laser cutter 80 to be disposed between the roll sets

41 und 42, so daß das Brennelement auf seine ganze Länge aufgeschnitten werden kann und dabei stets vollständig unterstützt ist. Die mit 47 und 48 bezeichneten Vorrichtungen dienen der Halterung der nachstehend beschriebenen Laserschneideinrichtung 80.41 and 42, so that the fuel assembly can be cut open along its entire length and always is fully supported. The devices labeled 47 and 48 are used to hold the laser cutter 80 described below.

Die Laserschneideinrichtung 80 ist in F i g. 1 dargestellt. Diese Schneideinrichtung weist eine geeignete Laserquelle 81 und eine Energieversorgungseinheit 95 ausreichender Leistung auf, wobei es sich beispielsweise um einen CO2-Gas-Laser mit 250 W und mit einem 50/50-Strahlteiler handeln kann. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Laserquelle 81 quer zur Achse des vorgeschobenen Brennelementes auf einem Tisch angeordnet. Diese Anordnungsweise ermöglicht das Aufteilen des von der Laserquelle 81 ausgesandten Laserstrahles und das Fokussieren der beiden Teilstrahlen auf zwei Seiten des Brennelements in einfacher Weise.The laser cutting device 80 is shown in FIG. 1 shown. This cutting device has a suitable laser source 81 and an energy supply unit 95 sufficient power, for example a CO2 gas laser with 250 W and a 50/50 beam splitter can act. In the illustrated embodiment, the laser source 81 is transverse to Axis of the advanced fuel assembly arranged on a table. This arrangement allows the splitting of the laser beam emitted by the laser source 81 and the focusing of the two partial beams on two sides of the fuel assembly in a simple manner.

Der von der Laserquelle 81 ausgehende Laserstrahl durchläuft ein kurzes Stück weit einen mit der Laserquelle 81 fluchtenden Leiter 82. Im Auslaß des Leiters 82 ist ein Strahlteiler 83, beispielsweise ein reflektierendes Prisma oder ein halbdurchlässiger Spiegel angeordnet. Der Strahlteiler 83 teilt den von der Quelle 81 ausgehenden Laserstrahl in zwei Teilstrahlen, die jeweils etwa die halbe Energie des ursprünglichen einzigen Strahles besitzen. Der eine der beiden Laserstrahlen wird durch einen horizontalen Leiter 84 geleitet, wonach er mittels eines vollständig reflektierenden Spiegels 85 in die Vertikalrichtung umgelenkt und durch einen vertikalen Leiter 86 geleitet wird. Danach wird der eine Laserstrahl mittels eines weiteren vollständig reflektierenden Spiegels 87 wieder in die Horizontalrichtung umgelenkt und durch einen Leiter 88 weitergeleitet. Eine Fokussiereinrichtung 89 bündelt die Energie des einen Laserstrahls auf einer Seite der aufzuschneidenden Brennelementenhülle derart, daß zwar die Hülle aufgeschnitten wird, aber der darin enthaltene Kernbrennstoff gar nicht oder nur in geringem Maße beeinträchtigt wird.The laser beam emanating from the laser source 81 travels a short distance through one with the Laser source 81 aligned conductor 82. In the outlet of the conductor 82 is a beam splitter 83, for example a reflective prism or a semi-transparent mirror arranged. The beam splitter 83 splits the from Source 81 outgoing laser beam in two partial beams, each about half the energy of the original own single ray. One of the two laser beams is passed through a horizontal guide 84 passed, after which it is deflected in the vertical direction by means of a fully reflecting mirror 85 and passed through a vertical conductor 86. Then one laser beam is activated by means of another fully reflective mirror 87 is deflected back in the horizontal direction and through a conductor 88 forwarded. A focusing device 89 focuses the energy of a laser beam on one side of the fuel element cladding to be cut open in such a way that the cladding is cut open, but the one inside contained nuclear fuel is not impaired at all or only to a minor extent.

Der zweite der beiden Laserstrahlen, der bei der Aufspaltung des aus der Quelle 81 kommenden Strahles entsteht, gelangt durch einen Leiter 90, wird mittels eines Umlenkspiegels 91 um 90° umgelenkt, verläuft dann durch den Leiter 92 und wird mittels einer Fokussiereinrichtung 93 auf die andere Seite der Brennelementenhülle fokussiert. Beim dargestellten Ausföhrurigsbeispie! liegen die beiden Brennpunkte aufeinander gegenüberliegenden Seiten der Brennelementenhülle. Der Kernbrennstoff wird aus der Hülle entfernt, indem die beiden Hälften der aufgeschnittenen Hülle auseinandergebracht werden.The second of the two laser beams, the one when the beam coming from the source 81 is split arises, passes through a conductor 90, is deflected by 90 ° by means of a deflection mirror 91, runs then through the conductor 92 and is by means of a focusing device 93 on the other side of the Focused fuel element cladding. In the example of execution shown! are the two focal points opposite sides of the fuel assembly cladding. The nuclear fuel comes out of the envelope removed by pulling the two halves of the cut open shell apart.

Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann zur Unterstützung des Schneidvorgangs ein Gas Anwendung finden. Besteht die Brennelementenhülle beispielsweise aus einem im wesentlichen luftentzündlichen Werkstoff, kann ein Gas wie beispielsweise Sauerstoff zu den Brennpunkten der Laserstrahlen hingeleitet werden, damit das Grundmaterial schneller entfernt wird. Die Einzelheiten dieses Verfahrens sind dem Fachmann bekannt und werden daher hier nicht weiter beschrieben. Although not shown, a gas can be used to aid the cutting process. If the fuel element cladding consists, for example, of an essentially air-flammable material, a gas such as oxygen can be directed to the focal points of the laser beams, so that the base material is removed more quickly. The details of this procedure are well known to those skilled in the art known and are therefore not described further here.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, weist die Auffangeinrichtung 100 im wesentlichen eine Fördereinrichtung auf, an deren Unterseite ein Trichter angeordnet ist. Eine Anzahl von Rollen 101 sind quer zur Längsachse der Auffangeinrichtung 100 und folglich quer zur Brennelementenachse so angeordnet, daß sie im wesentlichen reibungsfrei drehbar sind. Das aus der Laserschneideinrichtung 80 kommende aufgeschnittene Brennelement wird auf die Rollen 101 gefördert. Auf der Auffangeinrichtung 100 können die beiden Hälften der in Längsrichtung aufgeschnittenen Brennelementenhülle von Hand oder automatisch auseinandergebracht werden. Der darin enthaltene Kernbrennstoff fällt dann aus der Hülle heraus oder kann leicht aus der Hülle entfernt werden.As can be seen from FIG. 7, the collecting device 100 essentially has a conveying device, on the underside of which a funnel is arranged. A number of rollers 101 are arranged transversely to the longitudinal axis of the collecting device 100 and consequently transversely to the fuel assembly axis so that they can be rotated essentially without friction. The cut fuel element coming from the laser cutting device 80 is conveyed onto the rollers 101. On the collecting device 100 , the two halves of the fuel assembly cladding, which has been cut open in the longitudinal direction, can be separated manually or automatically. The nuclear fuel contained therein then falls out of the envelope or can easily be removed from the envelope.

Unter dem Tisch der Einrichtung 100 ist ein Trichter 102 angeordnet, welcher den entfernten Kernbrennstoff auffängt und zu einer zentralen Auffangstelle führt. Die Bodenplatten 103 des Trichters 102 sind dazu geneigt. Am Scheitel der beiden Bodenplatten 103 befindet sich eine öffnung 104, unter welcher ein nicht dargestellter Auffangbehälter angeordnet sein kann. Die schrägen Platten 103 können mit Vibratoren 105 versehen sein, welche das Herabrutschen des Kernbrennstoffs zur Öffnung 104 hin unterstützen.A funnel 102 is arranged under the table of the facility 100 which collects the removed nuclear fuel and leads it to a central collection point. The bottom plates 103 of the funnel 102 are inclined towards it. At the apex of the two base plates 103 there is an opening 104 under which a collecting container (not shown) can be arranged. The inclined plates 103 can be provided with vibrators 105 , which assist the nuclear fuel to slide down towards the opening 104.

Die Fig.8 und 9 zeigen schematisch zwei Anordnungsformen aus einer Anzahl möglicher Anordnungen zur Aufteilung eines einzigen Laserstrahl in zwei Laserstrahlen und zur Fokussierung der sich ergebenden beiden Strahlen auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten eines aufzuschneidenden Rohres. Gemäß F i g. 8 wird der Laserstrahl mittels eines halbdurchlässigen Spiegels 120 aufgeteilt. Bei der Anordnung nach F i g. 9 wird zur Aufteilung des Laserstrahls ein Prisma 121 verwendet. Zur Umlenkung der beiden entstandenen Teilstrahlen werden jeweils Umlenkspiegel 122 verwendet und die Fokussierung erfolgt mittels Linsen 123. 8 and 9 schematically show two forms of arrangement from a number of possible arrangements for splitting a single laser beam into two laser beams and for focusing the resulting two beams on two opposite sides of a pipe to be cut. According to FIG. 8, the laser beam is split by means of a semitransparent mirror 120. In the arrangement according to FIG. 9, a prism 121 is used to split the laser beam. Deflecting mirrors 122 are used in each case to deflect the two partial beams produced, and the focusing takes place by means of lenses 123.

Es ist zu bemerken, daß die gesamte Vorrichtung zur Verhinderung einer Verunreinigung der Luft mit radioaktiven Teilchen abgedeckt ist Die Abdeckung kann auch an eine geeignete Absaugeinrichtung angeschlossen sein, welche Filter zum Auffangen des radioaktiven Staubes aufweist, der bei der Entfernung des Brennstoffs aus den Brennelementenhüllen entsteht.It should be noted that the entire device to prevent air pollution with radioactive particles is covered The cover can also be attached to a suitable suction device be connected, which has filters to catch the radioactive dust that is released during the removal of the fuel is produced from the fuel element cladding.

Aus der obigen Beschreibung und den Zeichnungen ist ersichtlich, daß die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur schnellen Entfernung von Brennstoffpellets aus einem ummantelten Brennelement beinhaltet, wobei ein Laserstrahl zum gleichzeitigen Aufschneiden der Brennelementenhülle auf zwei Seiten verwendet wird.From the above description and drawings it can be seen that the invention includes a method and a Device for the rapid removal of fuel pellets from a jacketed fuel assembly includes, wherein a laser beam is used to cut the fuel bundle cladding on two sides at the same time will.

Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for removing nuclear fuel from clad nuclear fuel assemblies, the Fuel element cladding is cut open at the same time on opposite sides, the so resulting parts of the envelope are separated from each other and the fuel is removed from the envelope is, characterized in that the fuel element cladding by means of laser beams, which are focused on said sides of the shell, cut open and the fuel assembly is moved axially relative to the laser beams.

2. The method according to claim 1, characterized in that that for the purpose of cutting off the terminations of the fuel assembly cladding, the fuel assembly is rotated as long as the laser beams are in close proximity to the terminations on the Fuel element cladding are directed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that oxygen jets to increase The smelting speed of the laser beams is guided to the focal points of the laser beams will.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the to each other laser beams executed on opposite sides of the fuel assembly cladding by splitting a single laser beam can be generated in two partial beams.

5. Device for performing the method according to one of claims 1 to 4, characterized by at least one laser source arranged in alignment with the feed device (40) on the base (80) for the simultaneous cutting of the fuel element cladding on at least two sides, while the casing moves past the laser source by means of the feed device, and through means for rotating the fuel assemblies for the purpose of cutting open the end closures the shell by means of laser beams.

6. The device according to claim 5, characterized by a semitransparent mirror (120) arranged in the beam path of the laser beam emanating from the laser source (80) for splitting this laser beam into two partial beams and by means of deflecting mirrors (122) and focusing lenses (123), which the two partial beams Point to opposite sides of the fuel assembly cladding and focus. so

7. The device according to claim 5, characterized by a prism (121) arranged in the beam path of the laser beam exiting from the laser source (80) for splitting the laser beam into two partial beams and by deflecting mirrors (122) and focusing lenses (123), which the two partial beams Execute and focus ju mutually opposite sides of the fuel assembly cladding.

8. Device according to one of claims 5 to 7, characterized by a fuel element feed device (10) and an aligned Brennstöffäüffängeinriehtung (100), the latter having a base, a plurality of cylindrical rollers (101), which are each arranged transversely to the longitudinal axis of the device and serve to transport the cut fuel elements, and has a collecting funnel (102) arranged below the rollers for collecting the nuclear fuel removed from the cut fuel elements, which has inclined side walls (103) inclined towards a central opening (104)

9. The device according to claim 8, characterized in that the fuel element feed device (10) has a base, a V-shaped conveyor trough (11) arranged thereon for aligning a fuel element located therein on the feed device (40) before cutting by means of laser beams, further one on Pneumatic piston (12, 13) arranged on the base and aligned with the conveyor trough for advancing the fuel assembly into the feed device and a loading plate (14) mounted at an angle on the base, the latter automatically conveying a single fuel assembly to the feed device and an open flat surface for storage a plurality of fuel assemblies and means for controlling the release of a single fuel assembly each, which allows the released fuel assembly to roll from the loading plate into the conveyor trough.