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Umschlaganlage eines trockenen Umladebehälters zum Versenden von
Kernbrennstoff Diese Erfindung betrifft eine Leistungs-Kernreaktoranlage oder -Station
die geeignet ist, das Nachtanken zu vereinfachen.
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Die vorliegende Anmeldung ist eine Ausscheidungsanmeldung einer früheren
anhängigen Anmeldung Serial No. 191.247, eingereicht am 21. Oktober 1971, nun Patent
Nr. 3.765.549.
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Eine frühere Anmeldung, deren Inhalt hierdurch aufgenommen ist, beschreibt
eine Kernreaktor-Leistungsstation, die an einem oberen Pegel einen Platz zum Verwenden
oder zum Speichen von Kernbrennstoff enthält und an einem niedrigeren Pegel eine
Stelle,an welche ein Gerät zum Transportieren von Kernbrennstoff
Zutritt
hat. Z.B. ist der untere Pegel der Erdpegel und die Brennstoff-Transportanordnung
ist ein abgeschirmter Umladebehälter, der durch einen Eisenbahnwagen in den unteren
Pegel gebracht wird. Um die Schwierigkeiten und Gefahren zu vermindern, die die
Einrichtungen des Standes der Technik mit sich bringen, welche das Heben des Umladebehälters
von dem unteren Pegel hinauf zu dem höheren Pegel erforderte und dann sein Anbringen
in der Brennstofflagerstelle gewöhnlich für einen Leichtwasserreaktor ein Brennstofflagerbeen,
beschrieb die frühere Anmeldung das Vorsehen eines Hilfsbehälters, der den oberen
und unteren Pegel verbindet und eine Anordnung zum Überfluten des Hilfsbehälters
nach dem Kuppeln des Umladebehälters an den Behälterboden, um dem Brennstoff zu
ermöglichen, von dem oberen Pegel über den Aberfluteten Hilfsbehälter in den Umladebehälter
gebracht zu werden, ohne Bewegen des Umladebehälters zu dem höheren Pegel, während
das Äußere des Umladebehälters trocken gehalten wird und somit frei von radioaktiver
Verunreinigung durch das Lagerbeckenwasser ist.
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Während die in der früheren anhängigen Anmeldung beschriebene Einrichtung
eine bedeutsame Verbesserung gegenüber der Konstruktion des Standes der Technik
ist, gibt es bestimmte Anwendungen, worin die in der früheren Anmeldung offenbarten
spezifischen Ausführungsformen nicht leicht anwendbar sind.
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Die vorliegende Anmeldung beschreibt eine verbesserte Einrichtung,
welche die Hauptvorteile der früheren Erfindung erreicht und außerdem bestimmte
Merkmale und Vorteile bietet, welche in der früheren Erfindung nicht vorhanden sind.
Diese Merkmale
und Vorteile werden aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung einer vorbildlichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung am besten
verstanden im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnen gen.
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Es zeigt: Fig. 1 eine teilweise Querschnittsansicht einer Form der
die vorliegende Erfindung verkörpernden Kernstation, die die Anbringungen des Brennstoffbeckens
und der Handhabungsbereiche des Umladebehälters darstellt; Fig. 2 eine Draufsicht
von der Oberseite der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung, um die horizontale AnordnungWer
Bereiche darzustellen, Fig. 3 eine ausführliche Querschnittsansicht, die darstellt,
Wie der Umladebehälter in den Sammelbehälter passt und wie der letztere an die Hilfsbehälteröffnung
abgedichtet wird.
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Ähnlich dem, was in der früheren anhängigen Anmeldung beschrieben
ist, sind die Prinzipien der vorliegenden Erfindung nicht nur an eine stromerzeugende
Station oder Einrichtung anwendbar, sonder auch an eine Installation zur Handhabung
oder Wiederaufbereitung von Brennstoff für Kernreaktoren. Die vorliegende Ausführungsform
wird in Zusammenhang mit einer Kernreaktorstation oder einem
Kernreaktorgebäude
beschrieben und nun auf Fig. 1 und 2 verweisend, welche ein Gebäude lo enthält,
das in den Boden eingesetzt ist und abschirmende Außenwände 11, z.B. aus Beton und
einen unteren Boden 12 aufweist. Das Gebäude ist durch Innenwände, welche ebenfalls
aus Beton sind, in einet Anzahl von Becken un4Bereichen aufgeteilt.
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Ein solches Becken 13 ist in einem oberen Teil des Gebäudes angebracht
und enthält für Zwecke der Abschirmung ein Becken von Wasser. In einer Reaktorinstallation
der herkömmxlichen Leichtwasser arztwürde dies der Brennstoffspeicher oder das Becken
für verbrauchten Brennstoff sein, wo neuer Brennstoff gespeichert wird zur Verwendung
als Ersatz für verbrauchten Brennstoff in einem Kernreaktor und wo der verbrauchte
Brennstoff gespeichert wird vor dem Verladen in einen Umladebehälter zum Transport
zu einer Brennstoffwiederaufbereitungsanlage. Ein benachbartes Becken 14 würde für
den Reaktor selbst vorhanden sein. Jenes Becken würde durch einen geeigneten Kanal
8 mit dem Becken 13 für verbrauchten Brennstoff verbunden sein, der durch eine bewegbare
Tür 9 abgeschlossen ist, um das Übertragen von Brennstoff zwischen den zwei Anordnungen
zu erlauben, ohne das Entfernen der Abschirmung und darin vorhandenem Kühlwasser.
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In einer Wiederaufbereitungsanlage könnte das Becken 13 den Behälter
darstellen, worin die verbrauchten Brennstoffelemente zerlegt und neue Brennstoffelemente
zusammengebaut werden.
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Das Becken 13 für verbrauchten Brennstoff ist mittels eines Übertragungskanals
15 in einer Seitenwand mit ehem zylindrischen
Hilfsbehälter oder
Kanal 20 verbunden, welcher das Brennstoffübertragungsbecken führt, wenn es mit
Wasser gefüllt ist.
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Geeignete Türen 21 sind vorgesehen, um den Übertragungakanal 15 wasserdicht
abzuschliessen. Die Türen sind durch im FAchgebiet bekannte Anordnungen fernbetätigt,
um den Ubertragungskanal zu öffnen oder zu schließen.
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Der Brennstoffübertragungskanal 20 erstreckt sich von dem Pegel des
Beckens 13 für verbrauchten Brennstoff vertikal nach unten durch das Gebäude, wo
sein Boden, welcher offen ist, in einem Umladebehälter endet, der den Bereich 25
aufnimmt, welcher sich unter dem Hilfsbehälter erstreckt. Zutritt zu dem aufnehmenden
Bereich des Umladebehälters geschieht über eine Luke 26 in der Decke zu einem Bereich
27, vorzugsweise auf Erdpegel, welcher somit ein Transportfahrzeug für den Umladebehälter,
wie beispielsweise einen Eisenbahnwagen 28,aufnehmen kann. Der Eisenbahnwagen 28
läuft auf Schienen 29, welche längs des Bodens des Fahrzeug aufnehmenden Bereiches
27 verlaufen und durch eine Türöffnung 30 in der äußeren Gebäudewand 11 zur Außenseite.
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Die Türöffnung 28 wird durch abschirmende Türen 31 abgeschlossen,
die einen leidlich abgedichteten, aufnehmenden Bereich 27 vorsehen für den Fall,
daß während des Beladens oder Abladens des Brennstoffes ein Unfall eintritt. Das
Transportfahrzeug 28 weist eine Einrichtung aufx zum Halten eines Versandbehälters
für Kernbrennstoff, der daran befestigt ist (in Fig. 1 und 2 nicht dargestellt).
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Der Versandbehälter (35 in Fig. 3) enthält wie bekannt einen
langgestreckten,
hohlen Zylinder aus Blei oder anderem strahlungsabschirmenden Material.
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Bei einem normalen Handhabungsvorgang des Umladebehälters wird der
den UmladebehAlter aufnehmende Eisenbahnwagen 28 in seinen aufnehmenden Bereich
27 gebracht. Nachdem die äußere Tür 31 geschlossen ist, hebt der übliche, hochliegende
Kran 36 den Umladebehälter von dem Wagen und bewegt ihn seitlich, bis er über der
Luke 26 ist, deren Deckel (nicht dargestellt) vorher entfernt worden ist, und dann
wird der Umladebehälter durch die Luke auf ein Gestell 37 gesenkt, das in einer
mittleren Stellung in dem aufnehmenden Bereich 25 des Umladebehälters vorgesehen
ist.
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Wie beobachtet wird, ist das Gestell 37 in einem Abstand seitlich
ton dem Brennstoffübertragungskanal 20 angebracht. Um den Umladebehälter zwischen
jenen zwei Stellen zu bewegen; ist ein Transportgerät für den Umladebehälter in
der Form eines Karrens 38 mit'flacher Oberseite vorgesehen, der Räder 39 aufweist,
die auf Schienen 40 laufen. Eine Anordnung ist vorgesehen, um den Karren 38 zwischen
dem Gestell an einem Ende und dem Kanal 20 zur Brennstoffübertragung am anderen
zu bewegen. Für diesen Zweck wird bevorzugt, als Antriebsbauteil einen Elektromotor
mit geeignetem Untersetzungsgetriebe 41 zu verwenden, um einen mit dem Karren verbundenen,
endlosen Kettenantrieb 42 in entgegengesetzten Richtungen unter bestimmter Steuerung
anzutreiben. Geeignete Bremsen sind vorgesehen, um den Karren 38 in einer gewünschten
Stellung zu sperren.
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Der Umladebehälterist nicht direkt auf der Oberseite des flachen Karrens
befestigt. An der Oberseite des Karrens ist ein Behälter 45 angeschraubt, der in
der Lage ist, das verbrauchte Kraftstoffübertragungskanalwasser zu enthalten. Statt,
daß der Umladebehälter an dem Hilfsbehälterboden abgedichtet ist, ist das Sammebecken
an dem Behälterboden abgedichtet. Dies bietet den Vorteil, daß das System in der
Lage ist, Brennstoffumladebehälter variierender Abmessungen aufzunehmen, natürlich
vorausgesetzt, sie passen in den Vorratsbehälter. Das Äußere des Umladebehälters
ist trotzdem trocken gehalten durch Vorsehen einer Dichtungsanordnung zwischen der
Öffnung des Umladebehälters und den Vorratsbehälterwänden.
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Um das Vorgehen fortzusetzen, nachdem der Umladebehälter auf dem Gestell
angebracht worden ist, wird sein zerbrechbarer Deckel entfernt,und dann wird die
Klappe 46 des Umladebehälters entfernt und zu einer Lagerstellung 47 neben dem Brennstoffübertragungskanal
transportiert. Dann wird der Umladebehälter von dem Gestell gehoben und in dem Behälter
45 auf dem Karren 38 angebracht, welcher vorher in die Stellung unter der Luke 26
bewegt worden ist. Der Behälter zur Umladebehälterdichtung oder Zwischenstück wird
installiert,und der Karrenantrieb 41 wird dann betätigt, um den Behälter auf dem
Rarren 38 unter den Kraftstoffübertragungskanal 20 zu bewegen. Das Transportgerät
wird gesperrt und geeigente Seismischer-Einspannungen installiert1 und dann wird
die Oberseite des TAnkes an dem Behälterboden abgedichtetxunter Verwendung eines
doppelten Balgsystems in sich dem in der anhängigen Anmeldung ieschriebenen. Dann
wird der Kraftstoffübertragung
20 geflutet, die Dichtungstür 48 am Boden des Behälters geöffnet,
und nach der Besichtigung der Dichtungen, um sicherzustellen, daß keine Lekage vorhanden
ist, werden die Türen 21 der Kraftstoffrille geöffnet, ein die Strahlung abschirmender
Block 49 in Stellung gesenkt, wie dargestellt, um den Bereich rund um die Dichtungen
abzuschliessen, der durch die Betonwände nicht geschützt ist,und der Kraftstoff
wird dann durch den Kraftstoffauf zug 50 von dem Becken 13 für verbrauchten Kraftstoff
durch den Kraftstoffübertragungskanal 15 und über den Kraftstoffübertragungskanal
20 übertragen und in den Umladebehälter 35 geladen oder umgekehrt. Das Bezugszeichen
80 bezeichnet ein Schutzgeländer, das für Personal vorgesehen ist, das den Vorgang
des Beladens oder Entladens des Umladebehälters überwacht.
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Fig. 3 ist eine ausführliche Ansicht, die verschiedene Dichtungen
darstellt, die vorgesehen sind, um eine angemessene Lekage-Sperre gegen das verunreinigte
Beckenwasser sicherzustellen und auch, um die Außenwände des Umladebehälters trocken
zu halten.
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Der Vorratsbehälter ist an seinem oberen Ende mit einer doppelten
Flanschanordnung versehen, die einen äußeren Flansch 52 und einen inneren Flansch
51, beide mit oberen Dichtungsflächen, enthält. Der Behälter 45, welcher aus Stahl
hergestellt ist, ist vorzugsweise von einer Doppelwandkonstruktion, von welchen
jede Wand vollständig in der Lage ist, dem Wasserdruck zu widerstehen, welchem der
Behälter ausgesetzt ist. Ein doppeltes Balgsystem ist vorgesehen, u*ie Behälteroberseite
zur Unterseite
des Hilfsbehälters 20 abzudichten. Wie in Fig. 3
dargestellt, ist jeder der konzentrischen, zylindrischen äußeren Bälge 53 und inneren
Bälge 54 ständig angebracht und an den; den Betonabschnitt umgebenden Kanal 20 abgedichtet,
der an seinem Boden öffnet. Jeder Balg ist mit einem unteren Abschnitt 55, 56 versehen,
der jeweils eine geeignete O-Ring- Dichtung 57 enthält, durch welche die Bälge an
die Behälterflansche abgedichtet werden können; der äußere Balg 53 dichtet an dem
äußeren Flansch 52 ab, und der innere Balg 54 dichtet an dem inneren Flansch 51
ab.
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Geeignete Klinken, z.B. eine Reihe von ringförmig angeordneten Schnellanbring-und
Lösehaken sind vorgsehen, um die einzelnen Bälge an den zugehörigen Behälterflansch
zu sperren. Einer der Haken für den äußeren Balg ist schematisch bei 58 dargestellt,
und einer der Haken für den inneren Balg ist schematisch bei 59 dargestellt. Bei
60 dargestellte, pneumatische Zylinder sind vorgesehen, um die Bälge 53, 54 auszudehnen,
um die Behälter flansche abzudichten, wo sie durch die Haken geklemmt werden können.
Ein kreisförmiger, mit Schiene versehener Steg 61 ist auf dem Behälter in einer
geeigneten Höhe befestigt, um Personal aufzunehmen zur manuellen Betätigung der
Dichtungsklinken und zur Nachprüfung der Dichtungen. Der Steg wird zweXckmäaierweise
auch verwendet, um Anbringpunkte für Seismischer-Einspannstangen 62 zum Anbringen
des Behälters an umgebende Gehaudewände Vorzusehen. Geeignete Muffen und Abstandsstücke,
yon welchen eines bei 63 dargestellt ist, sind vorgesehen, um die Bälge zu schützen.
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Die Zwischenstückdichtung für das umladebehälter-sWOelhecken enthält
auch ein zylindrisches Balgglied 65. Das obere Ende des Zwischenstückbalges 65 istständig
an dem inneren Flansch 51 des Sammelbehälters angebracht. Das untere Ende des Zwischenstückbalges
65
ist mit einer ringförmigen Platte versehen, an welche der untere Flansch 66 einer
ringförmigen Dichtungszwischenstück-Platte 67 geschraubt ist, deren oberer Flansch
68 seinerseits an die obere Dichtungsfläche der Dichtung geschraubt ist, an welcher
ihre Deckelklappe abgedichtet ist. Geeignete O-Ringe werden verwendet, um Abdichten
an jeder GrenzflAche zu erreichen.
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Die Zwischenstückbälge brauchen verhältnismäßig wenig Bindungen, da
nur erforderlich ist, den HÖhenunterschied zwischen Umladebehältern derselben Art
zu behandeln. Die Zwischenstückplatte ist bemessen, um die Hauptänderungen der Abmessung
aufzunehmen, die sich aus Umladebehältern verschiedener Konstruktion ergeben.
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Der Behälter 45 ist mit geeigneten Ablauf leitungen und Ventilen versehen,
so daß jeder innere Hohlraum von Wasser, wenn vorhanden, befreit werden kann. Ein
erster, bei 70 dargestellter Ablauf dient dazu, Wasser abfliessen zu lassen, welches
in den Hohlraum zwischen dem inneren und äußeren Balg 53, 54 sickert. Ein zweiter
bei 71 dajgestellter Ablauf dient dem Hohlraum, welcher den Kraftstoffübertragungskanal
enthält, der während der Kraftstoffübertragung geflutet wird. Ein dritter,bei 72
dargestellter Ablauf w-ird verwendet, Wasser abf liessen zu lassen, welches durch
die Zwischenstückdichtung sickert.
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Sowohl das System der vorliegenden Erfindung als auch das der früberen,anhängigen
Anmeldung bieten die Vorteile, daß das gußere des Umladebehälters während des gesamten
Kraftstoffübertragungsvorganges trocken verbleibt und faltet die Notwendigkeit,
für irgendwelche Entgiftungsvorgänge aus. Darüber hinaus sind übermäßig
viele
Auslaufsperren als ein Sicherheitsmerkmal vorgesehen.
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In der vorliegenden Erfindung umfasst im Gegensatz zu der früheren
Anmeldung die Auslaufsperre die Anwendung eines Doppelwandbehälters 45 und zweier
unabhängiger, konzentrischer Bälge 53, 54. Die Zwischenstückdichtungsanordnung,
welche den Umladerbehälter trocken hält, ist vollständig in dem Doppelbalgsystem
enthalten.
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Ein Versagen der Zwischenstückdichtung ergibt nur die Verunreinigung
der Außenfläche des Umladebehälters. Ein Versagen der Doppelbälge wird eine unkontrollierte
Freigabe des verunreinigten Wassers nicht ergeben, da es indem den geschlossenen
Umladebehälter aufnehmenden Bereich 25 eingeschlossen werden kann.
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Obwohl das vorliegende System die Umladebehälterübertragung von dem
Eisenbahnwagen zu der Transportvorrichtung des inneren Umladebehälters erfordert,
wird beobachtet, daß das gesamte Heben kurz gehalten werden kann und die meisten
Umladebehälter ausgebildet sind, um nach einem kurzen Fall in einem sicheren Zustand
zu verbleiben. Wenn darüber hinaus ein Abfall eintritt, geschieht dies innerhalb
des kontrollierten, den Umladebehälter aufnehmenden Bereiches 25, welches wenig
Gefahr der Freigabe von Radioaktivität an die Umgebung mit sich bringt. Außerdem
erlaubt das vorliegende System der Erdpegelerhöhung dem Boden des auf nehmenden
Bereiches 27 über dem Reaktorbehälterboden und über dem Boden des Hilfsbehälters
angebracht su sein. Als ein weiterer Vorteil können Umladebehälter verschiedener
Abmessungen durch das System aufgenommen werden.
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Obwohl
Erfindung im Zusammenhang mit spezifischen Ausführungsformen
derselben
beschrieben worden ist, werden im Fachgebiet bewanderte erkennen, daß verschiedene
Modifikationen innerhalb der hierin zum Ausdruck gebrachten Prinzipien möglich sind,und
somit ist die vorliegende Erfindung nicht auf die spezifischen, offenbarten Ausführungsformen
zu begrenzen.
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P a t e n t a n s p r ü c he