DE2523066C2 - Verfahren zum Ausbau von Teilen eines Gasführungssystems - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbau von Teilen eines in einem Druckbehälter eines Kernreaktors befindlichen Gasführungssystems, das vorzugsweise der Verbindung der Hauptkreislaufkomponenten eines gasgekühlten Hochtemperaturreaktors dient und in im wesentlichen vertikalen und horizontalen Ausnehmungen (Pods und Stollen) installiert ist, die teilweise bis zur Oberfläche des Druckbehälters führen, wobei sie nach außen mit Deckeln abgeschlossen sind.

Bei einer Kernreaktoranlage mit gasgekühltem Hochtemperaturreaktor übernimmt das Gasführungssystem die Funktion, das aus dem Reaktorkern kommende erhitzte und unter hohem Druck stehende Gas einer Turbine oder einem wärmetauschenden Apparate zuzuführen, das Gas auf die einzelnen Apparate zu verteilen, wieder zu sammeln und anschließend zum Reaktorkern zurückzuleiten. Da bereits geringe Schäden an einer Kernreaktoranlage eine radioaktive Verseuchung oder Bestrahlung der Umgebung herbeiführen können, werden an alle Bauteile große Anforderungen bezüglich ihrer Sicherheit gestellt, und die gesamte Anlage einschließlich des Gasführungssystems muß daher so ausgebildet werden, daß kein radioaktiv verseuchtes Gas aus dem Druckbehälter austreten kann. Im Hinblick auf die lange Betriebszeit einer Kernreaktoranlage muß jedoch auch dafür Sorge getragen werden, daß an hochbelasteten Bauteilen Inspektions- und Wartungsarbeiten vorgenommen werden können und daß defekte Bauteile durch neue ersetzt bzw. zur Durchführung von Reperaturen ausgebaut werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ausbau von Teilen des eingangs beschriebenen Gasführungssysiems anzugeben, das sich ohne Sicherheitsrisiken und auf wirtschaftliche Weise durchführen läßt

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß vor Beginn des Ausbauvorganges Verbindungsstellen der die auszubauenden Teile des Gasführungssystems enthaltenden Ausnehmung zu anderen Ausnehmungen abgesperrt werden, daß der Deckel dieser Ausnehmung entfernt und durch eine auf- und absperrbare gasdichte Absperreinrichtung ersetzt wird, auf der sich eine gasdichte Ausbauglocke montieren läßt, und daß während des Ausbaus der einzelnen Teile des Gasführungssystems die im Druckbehälter verbleibenden Anschlußteile des Gasführungssystems jeweils mit Deckeln verschlossen werden.

Das angegebene Verfahren stellt sicher, daß während des Ausbauvorganges keine Reaktoratmosphäre in die Umwelt austreten sowie keine Sauerstoffatmosphäre in den Reaktor eintreten kann. Auch Teile des Gasführungssystems, die einer hohen Temperatur- und Strahlenbelastung ausgesetzt sind, können nach dem Verfahren gemäß der Erfindung zwecks Inspektion oder Reparatur ohne Gefahren für die Umwelt demontiert und nach erfolgter Inspektion oder Reparatur wieder eingebaut werden.

Eine bevorzugte Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung ergibt sich bei der Demontage von Gasführungssystemen, die in einem Spannbetondruckbehälter verlegt sind und die Hauptkreislaufkomponenten von gasgekühlten Hochtemperaturreaktoren ver-

binden. Die einzelnen Komponenten sind — ebenso wie die Teile des Gasführungssystems — teils in vertikalen, teils in horizontalen Ausnehmungen in der Wandung des Spannbetondruckbehälters installiert Der Hochtemperaturreaktor kann beispielsweise in direkter Schaltung mit einer Heliumturbine gekoppelt sein.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann jedoch auch angewendet werden, wenn das Gasführungssystem Teil einer Kernkraftanlage mit Zweikreisschaltung oder einer Prozeßwärnieanlage ist oder wenn es in Verbindung mit »Schnellen Brütern« zum Einsatz kommt Dabei spielt es keine Rolle, ob die Hauptkreislaufkomponenten voll oder nur teilweise im Druckbehälter integriert sind. Der Druckbehälter selbst kann beispielsweise auch ein vorgespannter Metalldruckbehälter sein.

Vorteilhaft werden die Verbindungsstellen zwischen der die auszubauenden Teile des Gasführungssystems enthaltenden Ausnehmung und anderen Ausnehmungen durch in den Ausnehmungen vorher installierte Abdichteinrichtungen abgesperrt, die mittels Fernbedienung betätigt werden.

Um den Deckel dieser Ausnehmung zu entfernen, wird zweckmäßigerweise eine aus zwei Teilen bestehende gasdichte Ausbauglocke auf die Ausnehmung aufgesetzt In jedem der beiden Teile ist ein gasdichter Schieber angeordnet, und während der abgenommene Deckel in dem mit einem der Schieber verschlossenen Oberteil abtransportiert wird, bleibt die Ausnehmung durch den in dem Unterteil befindlichen Schieber verschlossen.

Für den Ausbau der Gasführungsteile wird vorteilhafterweise eine zweite gasdichte Ausbauglocke verwendet, die ebenfalls mit einem Schieber ausgerüstet ist Sie wird auf das Unterteil der ersten Ausbauglocke aufgesetzt In ihrem Innern sind ein ferngesteuerter Roboter mit Werkzeugen, hydraulische Vorrichtungen und mehrere Verschlußdeckel untergebracht

Mit Hilfe des ferngesteuerten Roboters und der hydraulischen Vorrichtungen werden die auszubauenden Teile des Gasführungssystems nacheinander von dem in dem Druckbehälter verbleibenden Teilen des Gasführungssystems gelöst und aus der Ausnehmung ausgefahren. Nach dem Ausbau jedes einzelnen Teils wird gemäß der Erfindung einer der in der Ausbauglokke vorhandenen Verschlußdeckel in die Ausnehmung eingebracht und zur Abdichtung des betreffenden Anschlußteils auf diesen Teil aufgesetzt.

Die ausgebauten Teile werden in der Ausbauglocke aufbewahrt, bis die Demontage der Teile beendet ist; so anschließend werden sie bei geschlossenem Schieber in der Ausbauglorke abtransportiert. Die Ausnehmung ist während dieses Vorganges und bis zum Einbau neuer bzw. reparierter Teile mit dem im Unterteil der ersten Ausbauglocke befindlichen Schieber abgesperrt

An Hand eines Ausführungsbeispiels soll nun das Verfahren gemäß der Erfindung erläutert werden, und zwar wird in einzelnen — auch zeichnerisch dargestellten — Schritten der Ausbau der koaxialen Gasführung in einer Kernreaktoranlage mit Heliumturbine beschrieben. Der AusbauvöPgang ist in den Fig. 1 bis 17 wiedergegeben.

Die Figuren lassen einen Ausschnitt aus einem zylindrischen Spannbetondruckbehälter 1 erkennen, der in einer Kaverne 2 einen Hochtemperaturreaktor 3 enthält. Dieser ist als graphitmoderierter, heliumgekühlter Kugelhaufenreaktor ausgeführt Die übrigen Hauptkreislaufkomponenten — Heliumturbine, Kompressor, Rekuperator, Kühler, Gasführungssystem — sind in mit Stahllinern ausgekleideten Pods und Stollen in der Wandung des Spannbetondruckbehälters 1 untergebracht Von diesen sind in den Figuren nur der die Turbine 4 (siehe F i g. 1) enthaltende horizontale Stollen 5, der vertikale Gasführungspod 6 und die Stollen 7 und 8 für den Reaktoreintrittsstutzen 9 und den Reaktoraustrittsstutzen 10 gezeigt Der Gasführungspod 6 ist mit einem Abschlußstopfen 11 aus Spannbeton verschlossen; ein gleichartiger Abschlußstopfen 12 dient dem Verschluß des Turbinenstollens 5.

Der Reaktoraustrittsstutzen 10 führt zu einer Heißgasleitung 13, die mit einem Turbineneintrittsstutzen 14 (siehe Fig. 1) verbunden ist Die Heißgasleitung 13 ist als koaxiale Gasführung ausgebildet und frei in dem Gasführungspod 6 verlegt Sie ist aus zwei Teilen, einem Krümmer 15 und einem geraden Unterteil 16, zusammengesetzt

Der Krümmer 15 ist mit dem Reaktoraustrittsstutzen 10 durch einen Klemmring 17 verbunden. Das Unterteil 16 wird an seinem oberen Ende d^ch eine am Gasführungspod 6 befindliche Stützkonstruktion 18 fixiert; sein unteres Ende läßt sich teleskopartig in das obere Ende einschieben.

An den Reaktoreintrittsstutzen 9 ist mittels einer Klemmringferbindung 17 eine Gasleitung 19 angeschlossen, die aus einem Oberteil 20 mit Krümmer und einem Krümmer 21 besteht Auch diese Leitung ist als koaxiale Gasführung ausgebildet und frei in dem Gasführungspod 6 verlegt Der Krümmer 21 ist durch einen Klemmring 17 mit einer Gasleitung 22 verbunden, die seitlich in den Gasführungspod 6 eintritt (siehe F i g. 11 ff). Die Gasleitung 19 stellt die Warmgasführung dar, durch die das im Rekuperator wieder erwärmte Helium in den Kernreaktor 3 zurückgeführt wird. Die Gasleitung 22 ist unmittelbar an den Ausgang des Rekuperators angeschlossen (nicht dargestellt).

Sowohl die einzelnen Teile der Heißgasleitung 13 als auch der Warmgasleitung 19 sind miteinander duich eine Schiebeverbindung 23 verbunden. An beiden Leitungen strömt außen relativ kaltes Helium entlang, das vom Kompressor kommt und durch den Gasführungspod 6 dem Rekuperator zugeleitet wird. Zwischen den beiden Gasleitungen 13 und 19 ist iv dem Gasführungspod 6 noch ein Montagestern 24 vorgesehen, der in einer Tragkonstruktion 25 gehalten wird.

Bevor mit dem Ausbau der in dem Gasführungspod 6 verlegten Teile des Gasführungssystems — der Gasleitungen 13 und 19 — begonnen wird, erfolgt gemäß der Erfindung die Absperrung des Gasführungs· pods 6 zu dem Turbinenstollen 5 hin (die Turbine 4 ist bereits vorher — unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens — ausgebaut worden). Nachdem das unter?. Ei.de des Unterteils 16 der Heißgasleitung 13 in das obere Ende geschoben worden ist, wird mittels eines in dem Turbinenstollen 5 installierten Gasschiebers, der sich durch Fernsteuerung betätigen läßt, der Gasführungspod 6 nach unten abgedichtet Dies ist in der F i g. 2 dargestellt

Als erster Schritt des Ausbauvorganges erfolgt die Entfernung des auf dem Gasführungspod 6 befindlichen Deckels 11, wie aus den F i g. 3 bis 5 ersichtlich. Zunächst wird auf den Gasführungspod 6 eine aus einem Oberteil 28 und einem Unterteil 29 bestehende gasdichte Ausbauglocke 27 aufgeritzt. In jedem der beiden Teile 28,29 ist ein gasdichter Schieber 30 bzw. 31 angeordnet, die beide geschlossen sind. Nachdem die Schieber 30,31 geöffnet worden sind, v/ird der Deckel 11 (mittels eines

Hebezeugs) in die Ausbauglocke 27 eingefahren. Darauf werden die beiden Schieber JO, 31 geschlossen, das Oberteil 28 der Ausbauglocke wird von dem Unterteil 29 gelöst, und der Deckel 11 kann nun in dem Oberteil 28 abtransportiert werden.

Als nächster Schritt wird auf das Unterteil 29 der Ausbauglocke 17 eine andere Ausbauglocke 32 aufgesetzt, die mit einem gasdichten Schieber 33 ausgerüstet ist, wie in der Fig.6 gezeigt. Im Innern dieser Ausbauglocke sind ein ferngesteuerter, mit Werkzeugen ι ο und Fernsehkamera versehener Roboter 34, zwei innenisolierte Abschlußdeckel 35, 36 (von denen nur einer zu sehen ist) und eine hydraulische Vorrichtung 37 untergebracht (die nur in den weiteren Figuren zu sehen ist).

Die Fig. 7,bis 9 lassen den Ausbau des Oberteils 20 der Warmgasleitung 19 erkennen. Zunächst werden die Schieber 31 und 33 geöffnet, und der ferngesteuerte Roboter 34 wird in den Gasführungspod 6 eingefahren. Mit seiner Hilfe wird der Klemmring 17, der die Gasleitung 19 mit dem Reaktoreintrittsstutzen 9 verbindet, geöffnet. Falls sich der Klemmring 17 infolge Kaltverschweißung nicht mehr öffnen läßt, wird er aufgeschnitten. Während dieses Arbeitsvorganges stützt sich der Roboter 34 mit drei auseinandergespreizten Teleskoparmen 38 an der Wandung des Gasführungspods 6 ab. Der zerschnittene Klemmring 17 wird nun mittels der hydraulischen Vorrichtung 37, z. B. einer Presse, auseinandergedrückt, so daß die beiden Teile — Gasleitung 19 und Reaktoreintrittsstutzen 9 — voneinander gelöst werden können. Die F i g. 8. die das Aufspreizen des Klemmringes 17 zeigt, ist gegenüber den anderen Figuren um 90° versetzt dargestellt. Nunmehr wird das Oberteil 20 der Gasleitung 19 ausgefahren und in der Ausbauglocke 32 abgestellt.

Als nächstes folgt das Absperren des Reaktoreintrittsstutzens 9 mittels des einen in der Ausbauglocke 32 gelagerten Abschlußdeckels 35, wie aus der Fig. 10 zu erkennen. Dieselbe Figur zeigt auch das Lösen der Klemmverbindung 17 zwischen dem Krümmer 21 der Warmgasleitung 19 und der Gasleitung 22, die vom Rekuperator kommt. Auch hier wird zunächst mit Hilfe des Roboters 34 der Klemmring 17 zerschnitten und djinn mittels der hydraulischen Vorrichtung 37 auseinandergespreizt. Daraufhin kann der Krümmer 21 in die Aijsbauglocke 32 gefahren werden. Dieser Vorgang ist in der Fig. It dargestellt.

Bevor die Heißgasleitung 13 ausgebaut werden kann, muß der Montagestern 24 demontiert und ausgefahren werden. Mittels einer weiteren hydraulischen Vorrichtung wird der Montagestern 24 entriegelt, d. h. von seiner Tragkonstruktion 25 gelöst, worauf er in die Aijsbauglocke 32 eingebracht wird. Diese Vorgänge sind in den Figuren nicht wiedergegeben.

In den Fig. 12 bis 14 ist der Ausbau des Krümmers 15 der Heißgasleitung 13 dargestellt. Zuerst wird der ferngesteuerte Roboter 34 in den Gasführungspod 6 eingefahren, und die Klemmringverbindung 17 zwischen dem Krümmer 15 und dem Reaktoraustrittsstutzen 10 wird mittels eines Werkzeugs (z. B. einer Trennscheibe) getrennt. Darauf wird der Krümmer 15 nach oben in die Atisbauglocke 32 transportiert. Das offene Ende des Reaktoraustrittsstutzens 10 wird nun mit dem zweiten in der Ausbauglocke 32 befindlichen Abschlußdeckel 36 abgedichtet.

Den nächsten Schritt bildet der Ausbau des Unterteils 16 der Heißgasleitung 13. Dieser ist in den F i g. 15 und 16 dargestellt. Mit Hilfe des Roboters 34 wird das Unterteil 16 von der Stützkonstruktion 18 gelöst. Dann wiird es in die Ausbauglocke 32 eingebracht, wobei das in das obere Ende des Unterteils 16 eingeschobene untere Ende wieder aus diesem herausrückt.

iln der F i g. 17 wird als letzter Schritt des Ausbauvorganges der Abtransport aller demontierten Teile der Gasführung gezeigt. Zunächst werden die beiden Schieber 31 und 33 geschlossen, dann wird die Ausbauglocke 32 von dem Unterteil 29 abgehoben und mit den Gasführungsteilen 15, 16, 20 und 21 abtransportiert.

Hierzu 17 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ausbau von Teilen eines in einem Druckbehälter eines Kernreaktors befindlichen Gasführungssystems, das vorzugsweise der Verbindung der Hauptkreislaufkomponenten eines gasgekühlten Hochtemperaturreaktors dient und in im wesentlichen vertikalen und horizontalen Ausnehmungen (Pods und Stollen) installiert ist, die ι ο teilweise bis zur Oberfläche des Druckbehälters führen, wobei sie nach außen mit Deckeln abgeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß vor Beginn des Ausbauvorganges Verbindungssteilen der die auszubauenden Teile (13, 19) des is Gasführungssystems enthaltenden Ausnehmung (6) zu anderen Ausnehmungen (5) abgesperrt werden, daß der Deckel (11) dieser Ausnehmung (6) entfernt und durch eine auf- und absperrbare gasdichte Absperreirwichtung (31) ersetzt wird, auf der sich eine gasdichte Ausbauglocke (32) montieren Iä3t, und daß während des Ausbaus der einzelnen Teile (13,19) des Gasführungssystems die im Druckbehälter (1) verbleibenden Anschlußteile (9, 10) des Gasführungssystems jeweils mit Deckeln (35, 36) verschlossen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen zwischen der die auszubauenden Teile (13, 19) enthaltenden Ausnehmung (6) und den anderen Ausnehmungen (5) durch in den Ausnehmungen (5) vorhandene und mittels Fernbedienung zu betätigende Abdichteinrichtungen (2S) abgesperrt wenden.

3. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (11) der Jie auszubauenden Teile (13, 19) enthaltenden Ausnehmung (6) mittels einer aus zwei Teilen (28, 29) bestehenden Ausbauglocke (27) entfernt wird, die in ihrem oberen und in ihrem unteren Teil (28,29) je einen gasdichten Schieber (30 bzw. 31) aufweist, und daß der Deckel (11) in dem mit dem einen Schieber (30) verschlossenen Oberteil (28) abtransportiert wird, während die Ausnehmung (6) durch den in dem Unterteil (29) befindlichen Schieber (31) verschlossen bleibt

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite gasdichte, mit einem Schieber (33) ausgerüstete Ausbauglocke (32) auf das Unterteil (29) der ersten Ausbauglocke (27) aufgesetzt wird, in der ein ferngesteuerter Roboter (34) mit Werkzeugen, hydraulische Vorrichtungen (37) und mehrere Verschlußdeckel (35,36) vorgesehen sind.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auszubauenden Teile (15,16,20,21) des Gasführungssystems mittels des ferngesteuerten Roboters (34) und der hydraulischen Vorrichtungen (37) nacheinander von den in dem Druckbehälter (1) verbleibenden Teilen (9, 10) des Gasffihrungssystems gelöst und aus der Ausnehmung (6) ausgefahren werden, wobei nach der Entfernung jeweils eines Gasführungsteils (15 bzw. 20) das von diesem abgetrennte und im Druckbehälter (1) verbleibende Teil (10 bzw. 9) mit einem Verschlußdeckel (36 bzw. 35) abgeschlossen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle ausgebauten Teile in der Ausbauglocke untergebracht und mit dieser abtransportiert werden, wobei sowohl die Ausbauglocke als auch die Ausnehmung durch einen gasdichten Schieber verschlossen sind.