DE2639059C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheren von Röhrenstücken von einem mit Endstücken versehenen Bündel verbrauchten Kernbrennstoff enthaltender Röhren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Bekanntlich besteht die erste Stufe eines Wiederaufbereitungsverfahrens für verbrauchte Kernbrennstoffe darin, die den Brennstoff enthaltenden Röhren in kleine Stücke vorbestimmter Länge zu zerkleinern, um den im Inneren der Röhren enthaltenen Brennstoff in einem Lösungsbad lösen zu können. Um der Lösung gleichmäßig zugänglich zu sein, sollten die zerkleinerten Röhrenstücke möglichst alle die gleiche Länge besitzen. Problematisch ist das Zerkleinern der Röhrenbündel deshalb, weil die Zerkleinerung in einer Schutzkammer durchgeführt werden muß, was die Handhabung der Röhren bzw. der Röhrenbündel erheblich einschränkt.

Die den Brennstoff enthaltenen Röhren mit einem Durchmesser von 1 bis 1,5 cm sind jeweils zu mehreren Hundert Röhren zu einem Röhrenbündel zusammengefaßt, z. B. zu einem Bündel mit quadratischem Querschnitt und einer Seitenlänge von etwa 30 cm. An den beiden Bündelenden sind als Klemmstücke ausgebildete Endstücke vorgesehen, die miteinander durch Längsstreben verbunden sind.

Es ist schon vorgeschlagen worden, die Endstücke vor dem Zerkleinern der Röhren abzuschneiden, vorzugsweise wird jedoch so verfahren, daß das komplette Bündel mit Endstücken in die Zerkleinerungsanlage eingebracht wird, um die Endstücke zu Beginn und am Ende des Zerkleinerungsvorgangs abzuschneiden.

Ernsthafte Schwierigkeiten sind in der Praxis des Zerkleinerns von Brennstoffröhren-Bündeln insbesondere deshalb aufgetreten, weil die Röhren aufgrund ihrer während des Betriebs entstandenen Porösität an nicht vorhersehbaren Stellen brechen. Gelangen lange Röhrenstücke in das Lösungsbad, so kann das Lösungsmittel nur im Bereich der Stirnseiten der Röhrenstücke angreifen. Ein Großteil des Brennstoffs in solchen langen Röhrenstücken wird nicht aufgelöst.

Eine weitere Gefahr zu langer Röhrenstücke kann dadurch entstehen, daß solche Röhrenstücke die Zerkleinerungsanlage blockieren. Da - wie gesagt - das Innere der Zerkleinerungsanlage nicht direkt zugänglich ist, können erhebliche Betriebsstörungen mit langen Stillstandzeiten entstehen.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der GB-PS 13 14 803 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird das Bündel in eine horizontal angeordnete Führung eingebracht, die eine in Querrichtung bewegliche Wand aufweist, um eine Anpassung an den Bündelquerschnitt zu erreichen. Im Bereich der Scherebene werden in einem Winkel von 90° zueinander angeordnete Klemmstempel gegen das Ende des Röhrenbündels gedrückt, damit die Röhren in der Scherebene aneinanderliegen. Dann wird das Schermesser in der vertikalen Scherebene bewegt, und die abgescherten Röhrenstücke fallen in einen vertikalen Schacht. Anschließend werden die Klemmstempel sowie das Schermesser zurückgezogen, und nachdem das Röhrenbündel ein der Länge der abzuscherenden Röhrenstücke entsprechendes Stück vorgerückt wurde, wiederholt sich der geschilderte Vorgang, bis das Gesamtbündel zerkleinert ist.

Nun werden die Röhrenbündel den hier in Rede stehenden Zerkleinerungsanlagen im allgemeinen vertikal zugeführt. Die vertikale Anordnung der Röhrenbündel vor dem Zerkleinern hat den Vorteil, daß sich die relativ langen und dünnen Brennstäbe nicht verbiegen, was den anschließenden Zerkleinerungsvorgang erschweren würde. Will man die so zugeführten Röhrenbündel nach dem bekannten Verfahren mit der bekannten Vorrichtung nach der GB-PS 13 14 803 zerkleinern, so muß das Bündel zunächst mit einer relativ aufwendigen und platzraubenden Vorrichtung in die horizontale Lage gebracht werden; denn bei dem bekannten Verfahren ist aufgrund des rechten Winkels zwischen Röhrenbündel und Ausfallschacht für die abgescherten Röhrenstücke nur eine horizontale Lage des Röhrenbündels möglich. Würde man nun in Abwandlung des bekannten Verfahrens und der bekannten Vorrichtung das Röhrenbündel vertikal anordnen und während des Bearbeitungsvorgangs führen, so bestünde die Gefahr, daß aufgrund brüchiger Röhren in dem Bündel abgebrochene Röhrenstücke, die u.U. eine beträchtliche Länge haben können, herabfallen und so den Arbeitsablauf empfindlich stören. Ein solches unbeabsichtigtes Herabfallen muß auf jeden Fall vermieden werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art anzugeben, welches erlaubt, das Röhrenbündel in vorteilhafter Weise vertikal zu verarbeiten, und welches dennoch sicherstellt, daß der Verarbeitungsverlauf nicht durch abgebrochene, herabfallende Röhrenstücke gestört wird.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die vertikale Anordnung des Röhrenbündels ist ein Kippen des Bündels nach dem Zuführen zu der Abscheranlage nicht mehr notwendig. Die Röhrenbündel können so, wie sie angeliefert werden, in die Führung eingebracht werden. Der Vorschub des Röhrenbündels zwischen zwei Abschervorgängen entspricht der gewünschten Länge der abgescherten Röhrenstücke. Wenn nun beispielsweise eine Röhre an einer von der Scherebene weit entfernten Stelle abbrechen und nach unten rutschen sollte, so wird diese Röhre von der zwischen den Abschervorgängen unterhalb der Scherebene angeordneten Sicherheitsplatte aufgefangen. Da die Sicherheitsplatte von der Scherebene einen Abstand hat, der geringfügig größer ist als die geplante Länge der abgescherten Röhrenstücke, wird dann das gleichsam auf der Sicherheitsplatte stehende, abgebrochene Röhrenstück in der Scherebene abgeschert, so daß es geringfügig länger ist als die übrigen Röhrenstücke.

Da der Abstand der Sicherheitsplatte von der Scherebene größer ist als die Länge der Röhrenstücke, wird die Bewegung der Sicherheitsplatte zwischen den einzelnen Abschervorgängen nicht durch Reibung an den Stirnseiten der Röhren behindert.

Auch bei horizontaler Anrodnung des zu zerkleinernden Röhrenbündels, wie es in der genannten GB-PS beschrieben wird, besteht die Gefahr, daß überlange Röhrenstücke in das Lösungsbad gelangen oder die Anlage an anderer Stelle blockieren. Die von den obenliegenden Röhren abgebrochenen Stücke können, wenn das Bündel im Bereich der Scherebene zusammengedrückt wird, schräg nach unten abrutschen. In diesem Fall muß man mit Komplikationen rechnen, wie sie bislang hauptsächlich für vertikale Halterung des Röhrenbündels angenommen wurden.

Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet einen sicheren und störungsfreien Betriebsablauf mit gleichmäßiger Zerkleinerung der Brennstoffröhren, wobei die längeren Endstücke als Ganzes abgeschert werden.

Die Unteransprüche betreffen eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie spezielle Ausführungsformen der Erfindung.

Die Klemmführungen drücken im Bereich der Scherebene die Röhren soweit aneinander, daß die Röhren einander berühren. Mit Hilfe zweier paralleler Klemmführungen wird die der Schnittebene zugewandte Klemmführung so stark gegen das Röhrenbündel gedrückt, daß die Röhren einander berühren, während die der Scherebene abgewandte Klemmführung so gegen das Bündel gedrückt wird, daß die Röhren allmählich verformt werden.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1: Eine Gesamtdarstellung einer Einrichtung zur Handhabung der mit Kernbrennstoff gefüllten Röhren, in welcher die Zerkleinerungsvorrichtung eingesetzt wird;

Fig. 2: eine perspektivische Ansicht einer teilweise aufgeschnittenen Klemm- und Schneidvorrichtung für die Röhrenbündel;

Fig. 3: eine Schrittfolge des Einklemmens und Abschneidens zur Erläuterung des Verfahrens und der Vorrichtung;

Fig. 4a und 4b: eine angewandelte Ausführungsform der Sicherheitsplatte in Seitenansicht (Fig. 4a) und von oben (Fig. 4b);

Fig. 5: eine andere Form des Schermessers mit horizontaler Achse;

Fig. 6 und 7: eine Variante der Vorrichtung, in welcher um eine vertikale Achse drehende Schermesser verwendet werden;

Fig. 8: ein Steuerschema für die Klemmführungen.

In Fig. 1 ist ganz allgemein eine Anlage gezeigt, in die die Zerkleinerungsvorrichtung eingesetzt ist. Die Röhrenbündel, die mit Kernbrennstoff angefüllt sind, lagern in einem Becken 2, das zum biologischen Schutz mit Wasser angefüllt ist und von Betonwänden 4 umgeben ist. Die Röhrenbündel 6 sind senkrecht gelagert. Bevor sie in eine Auflösevorrichtung 8 hinein gelangen, werden die Röhren von einer Transportvorrichtung 10 und in ein Magazin 12 angehoben, das sie in die Stellung 14 verschiebt, in der ihr eines Ende sich bereits benachbart einer Zerkleinerungsvorrichtung 16 befindet. Nach dem Zerkleinern fallen die abgeschnittenen Röhrenstücke in einen Kanal 18 und gelangen so in die Lösungsanlage 8.

In der Fig. 2 ist teilweise im Schnitt in perspektivischer Ansicht die Zerkleinerungsvorrichtung 16 dargestellt. Das Führungsrohr 20 hat einen U-förmigen Querschnitt und nimmt in seinem Innern die Brennstoffröhrenbündel auf, die bei 22 mit Punktlinien angedeutet sind. Das Führungsrohr ist fest mittels Schraubbolzen wie bei 24 mit einem Gestellrahmen verbunden. Die Vorrichtung enthält zwei Klemmführungen 26 und 28, die mit Hilfe von Zylinderkolbenaggregaten 29, 31 (die voneinander unabhängig oder auch nicht sein können) verschiebbar sind. Die Schneidklinge (Schermesser) 30 ist fest in einem Wagen 32 angebracht, der sich mittels Laufrollen 34 auf nicht gezeigten Schienen verschieben läßt, während eine Sicherheitsplatte 33 unterhalb des Röhrenbündels angeordnet ist, wenn die Schneidklinge 30 sich in ihrer in der Fig. 2 gezeigten Ruhestellung befindet. Die ganze Vorrichtung kann auseinandergenommen werden, wozu Bügel 34′ und 36 angehoben und die Stangen der Hydraulikkolben 29 und 31 zurückgeschoben werden, wodurch es möglich wird, die Klemmführungen 26 und 28 anzuheben, um Zugang zur Schneidklinge 30 zu erhalten. Der Wagen 32 wird von einem nicht dargestellten Hydraulikzylinder verschoben, der mit dem Wagen über die Kolbenstange 38 in Verbindung steht.

In den Fig. 3a bis 3f sind verschiedene Stellungen der Klemmführungen und des Schneidmessers gezeigt, die verschiedene Stufen des Verfahrens schematisch wiedergeben. In der Darstellung der Fig. 3a ist die untere Klemmhaltung 52 des Röhrenbündels 22 in eine Öffnung 50 der Sicherheitsplatte 33 eingeführt, damit sie abgeschnitten werden kann. Die beiden Klemmführungen 26 und 28 drücken das Röhrenbündel 22 gerade oberhalb des Verbindungsstückes 52 zusammen, während das Schneidmesser 30, das das Röhrenbündel durchschneiden wird, geringfügig oberhalb des Verbindungsstückes 52 gelegen ist und, wenn es gegen das Verbindungsstück stößt, das Röhrenbündel gegen das Gegenmesser 54 drückt.

In Fig. 3b ist der Vorgang des Absenkens des Röhrenbündels dargestellt. In diesem Fall wird die Druckkraft, die auf die beiden Klemmführungen wirkt, weggenommen, bevor die Klemmführungen etwas zurückgezogen werden, das Röhrenbündel 22 senkt sich, wie mit dem Pfeil 56 dargestellt, die Sicherheitsplatte 33 ist unterhalb des Röhrenbündels aufgrund der Verschiebung des Wagens 32 angeordnet, und das Schneidmesser 30 befindet sich in seiner Ruhestellung.

In Fig. 3c ist der Zustand des Abschneidens selbst dargestellt, wobei das Schneidmesser 30 das Röhrenbündel 22, das gegen das Gegenmesser 54 gedrückt wird, abschneidet, während die Klemmführungen 26 und 28 gegen das Röhrenbündel 22 gedrückt werden. Während dieses Schneidens wird der Wagen 32 von einem Zylinderkolbenaggregat, das nicht gezeigt ist, in Richtung des Pfeiles 56 geschoben.

In Fig. 3d ist das Röhrenbündel 22 dargestellt, das durch Greifer 57 in vertikaler Lage gehalten wird, wobei ein Schnitt nahe dem oberen Klemmstück 58 durchgeführt werden soll. In der in Fig. 3d gezeigten Verfahrensstufe können die Klemmführungen 28 und 26 noch gegen das Röhrenbündel gedrückt werden, damit ein weiterer Schnitt ausgeführt werden kann, wozu der Wagen 32 in Richtung des Pfeils 56 gefahren wird.

Für den letzten Schnitt unmittelbar neben der Kopfhalterung 58, der in Fig. 3e dargestellt ist, kann nur noch die Klemmführung 26 gegen das Röhrenbündel 22 gedrückt werden, die es gegen die Gegenklinge 54 preßt. Die Klemmführung 28 wird nicht vorgeschoben, und der Wagen 32 rückt in Richtung des Pfeils 56 vor, um die letzten Röhrenabschnitte unmittelbar vor der Kopfklemme abzuschneiden.

In Fig. 3f ist die letzte Stufe des Verfahrens dargestellt, in der die das Röhrenbündel haltenden Greifer 57, die an der Kopfklemme 58 angegriffen haben, ausgeklingt sind, und die Kopfklemme fällt durch die Öffnung 50 in der Sicherheitsplatte.

Vor dem Einsetzen des Elements in die Schneideinrichtung zum Abtrennen der Fußklemme (Fig. 3a) und bevor die Kopfklemme heruntergefallen ist, (Fig. 3f) wird der Wagen 32 in eine Zwischenstellung gefahren, so daß die Öffnung 50 in der Sicherheitsplatte sich genau unterhalb des Rohrklemmstückes befindet.

In den Fig. 4a und 4b ist eine abgewandelte Ausführungsform der Sicherheitsplatte dargestellt. Fig. 4b ist eine vereinfachte Draufsicht der Sicherheitsplatte nach Fig. 4a. Diese Sicherheitsplatte 70 ist um eine Schwenkachse 72 schwenkbar, die am Wagen 32 befestigt ist, welcher das Schneidmesser 30 trägt. Die Sicherheitsplatte in der schwenkbaren Ausführung macht es möglich, den Vorschub und den Rückzug der Platte am Ende des Wagens 32 zu verringern und folglich auch die Länge des Grundgestells der Schneideinrichtung. Die Sicherheitsplatte 70 ist am Ende von zwei am Wagen 32 festen Armen schwenkbar angebracht.

Diese Ausführung ist besonders interessant für eine Schneidanlage von Elementen mit großem Querschnitt, die erhebliche Verschiebebewegungen des Messerwagens nötig machen, welche nachteilig für die Schneidgeschwindigkeit der Maschine sind.

Der das Messer tragende Wagen 32, der in seine Ruhestellung gefahren ist, trägt die Sicherheitsplatte 70 entweder horizontal unter dem Bündel, damit bei einer Verschiebung des Bündels für den nächsten Schnitt nicht etwa eine Röhre herunterfallen kann, und vertikal, um die abgeschnittenen Röhrenstücke und auch die Endstücke vorbeifallen zu lassen.

Diese Stellungen werden automatisch während der Verschiebung des Messerwagens 32 eingenommen. Zu dem Zweck hat die Sicherheitsplatte 70 seitlich neben dem Gelenk einen Nocken 74, der mit Anschlägen 76 zusammenwirkt, die an den Seitenwänden des Gestellrahmens der Schneideinrichtung befestigt sind.

• a) Vor dem Einführen des Elements in die Schneidvorrichtung zum Abtrennen der unteren Rohrhalterung befindet sich der Messerwagen 32 in seiner Ruhestellung, so daß das untere Endstück 52 an der vertikal stehenden Sicherheitsplatte, die bei 70 dargestellt ist, vorbei bewegt werden kann, und das Vorrücken des Messers 30 ist damit möglich.
• b) Während des Vorrückens des Messerwagens, um die untere Rohrhalterung abzuschneiden, tritt der Nockenkörper 74 der Sicherheitsplatte in Berührung mit den Anschlägen 76, die sich unterhalb des Gegenmessers 54 befinden. Die Sicherheitsplatte wird von dem Schneidmesser weggeschwenkt und nimmt eine horizontale Stellung ein, wie sie mit 83 bezeichnet ist. Diese Platte kehrt wieder in die vertikale Stellung zurück, sobald die Nockenkörper von den Anschlägen freikommen.
• c) Während des Rücklaufs des Wagens 32 nach dem Abtrennen der unteren Rohrhalterung 52 kommen die neben den Gelenken liegenen Nockenkörper in Berührung mit den Anschlägen 76, wodurch die Sicherheitsplatte in Richtung auf das Messer in eine horizontale Stellung unter das Röhrenbündel 22 geschwenkt wird, in eine Stellung also, die mit 78 in der Figur dargestellt ist, wobei das dem Anlenkpunkt gegenüberliegende Ende der Sicherheitsplatte 70 oberhalb von Zapfen 80 zu liegen kommt, die am Grundgestell der Schneidvorrichtung befestigt sind, und bei weiterem Rücklauf des Messerwagens verlieren die Nocken 74 Kontakt mit den Anschlägen 76, doch wird die Sicherheitsplatte 70 in der horizontalen Lage gehalten, da sie auf den Zapfen 80 aufliegt.
• d) Während des Vorschubs des Messerwagens 32 zum Schneiden des Röhrenbündels kommt das Ende der Sicherheitsplatte von den Zapfen 80 frei, und die Platte schwingt in vertikale Richtung, bevor das Messer 30 das Bündel erreicht, so daß der Weg für die abgeschnittenen Röhrenstücke frei ist.
• e) Während des Rücklaufs des Messerwagens nach einem Schnitt sind die Bewegungen der Sicherheitsplatte so wie unter c) beschrieben, wobei die unterschiedlichen Stellungen bei 78 und 82 punktiert dargestellt sind.
• f) Während des Rücklaufs des Messerwagens nach dem letzten Schnitt an einem Röhrenbündel sind die Bewegungen der Sicherheitsplatte wie unter c) beschrieben. Die Aussparungen 79, die in den Seitenkanten (Fig. 4b) der Sicherheitsplatte 70 angebracht sind, lassen beim weiteren Zurückziehen des Messerwagens 32 die Sicherheitsplatte 70 von den Zapfen 80, auf denen sie bis dahin auflag, freikommen, so daß die Sicherheitsplatte in vertikale Lage herunterschwingt und nun den Durchtritt für das herunterfallende Endstück der Röhren freigibt.

Eine der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung ähnliche Anordnung kann eine Platte wie die Platte 70 haben, die um eine Achse wie die Achse 72 schwenkbar ist, wobei diese Achse dann in Lagern gehalten ist, die im Grundrahmen der Schneidanordnung angebracht sind, wobei die Bewegung der Sicherheitsplatte entweder durch Anschläge wie die Anschläge 76 gesteuert wird, die am Messerwagen fest sind, oder durch einen Servomotor, der durch die Bewegung des Zylinderkolbenaggregats gesteuert wird, das den Messerwagen 32 und das Messer 30 bewegt. Auf jeden Fall ist die Vorrichtung nach der Fig. 4 wegen ihrer einfachen Wartung vorzuziehen, da die Sicherheitsplatte leicht bei jedem Messerwechsel untersucht werden kann.

In der Fig. 5 ist ein wiederum anderes Beispiel der Vorrichtung gezeigt, in der ein um eine horizontale Achse 92 drehbares Messer 90 verwendet wird. Bei jedem Umlauf des Messerrades 94 werden zwei Schnitte durchgeführt. Zwischen den Schnitten bildet die Sicherheitsplatte, die durch den Abschnitt 96 des Rades 94 gebildet wird, einen Stützhalt unterhalb des Röhrenbündels 22. Der durch die Fläche 93 begrenzte Ausschnitt dient dazu, einen Raum freizugeben, der für das Einsetzen der Endverbindungsstücke der Röhrenbündel genügt.

In den Fig. 6 und 7 ist ein wiederum anderes Ausführungsbeispiel der Schneidvorrichtung gezeigt, die eine sich horizontal drehende, mit Messern bestückte Scheibe 100 aufweist, die sich um eine vertikale Achse 102 dreht, welche exzentrisch zur Achse des Röhrenbündels 22 liegt. Fig. 6 ist eine Seitenansicht mit der Drehschreibe 100, während Fig. 7 eine Draufsicht auf die Drehscheibe mit den Messern darstellt. Sie trägt mehrere Messerelemente 103, 105, 107 und 109, die voneinander unabhängig sind, wodurch das Auswechseln erleichtert wird. Zwischen zwei Schneidstellungen der Messer befindet sich eine Sicherheitsscheibe 104 in Verlängerung und in derselben Ebene wie die Messer unterhalb der Röhrenbündelenden, die wie bei den anderen Ausführungsbeispielen verhindert, daß die abgeschnittenen Röhren, während sie eingespannt sind, in das Lösungsbad fallen, wo sie die Anlage blockieren würden.

Beim Vorrücken des Röhrenbündels zwischen zwei Schneidvorgängen sind folgende Regeln zu beachten:

• a) Auf jeden Bündeltyp ist das Führungsrohr 20 in Gestalt eines "U" anzupassen, damit der Abstand zwischen den Schenkeln des "U" die Abmessungen des Bündels vor dem Zusammendrücken nicht um mehr übersteigt als den Durchmesser der kleinsten Röhre, die im Bündel enthalten ist.
• b) Das Zurückziehen der Klemmführungen ist so zu steuern, daß die Röhren während des Vorrückens des Bündels mit ihnen in Kontakt bleiben, weshalb der Rückzug auf ein- bis zweimal den Durchmesser einer Röhre des Bündels zu beschränken ist, so daß die Elastizität der Röhren deren Kontakt mit den Klemmführungen aufrechterhält.

Eine Bedienungsart für eine von Hand gesteuerte Schneidvorrichtung wird nachfolgend aufgeführt.

• a) Sobald die Sicherheitsplatte unter dem Bündel angeordnet ist, werden die beiden Klemmführungen um höchstens ein bis zwei Röhrendurchmesser zurückgezogen, indem die beiden Zylinderkolbenaggregate geöffnet und der Druckunterschied auf ihren beide Kolbenflächen ausgeglichen wird.
• b) In Längsrichtung wird auf das Bündel mit Hilfe eines Hydraulikmotors gedrückt, wobei der Druck des Fluidantriebsmittels auf einen Wert begrenzt wird, der einer Schubkraft entspricht, deren Obergrenze sich nach dem mechanischen Widerstand des Bündels richtet. In den meisten Fällen kann dadurch das Bündel um das gewünschte Stück vorgeschoben werden, so daß unmittelbar der Verfahrensschritt d) folgt.
• c) Für die Fälle, insbesondere wenn eine zum Teil gebrochene Röhre gegen die seitliche Fläche einer Klemmführung ansteht, wo es unmöglich ist, das Vorrücken des Bündels in der nach b) beschriebenen Weise zu erreichen, werden die Klemmführungen erneut um ein Stück, das einem oder zwei Röhrendurchmesser entspricht, zurückgezogen, wobei man die Hydraulikzylinder öffnet, wie es unter a) beschrieben ist.
• d) Wenn das Bündel um die den abzuschneidenden Röhrenstücken entsprechende Länge vorgeschoben ist, wird die Vorschubkraft in Längsrichtung des Bündels weggenommen, die beiden Klemmführungen erhalten wieder ihre Kompressionskraft, und es wird der nächste Schritt ausgeführt.

In einer bevorzugten Ausführung geschieht der Schneidvorgang in einem automatischen Ablauf einschließlich dem Verfahrensschritt des Bündelvorschubs, so wie es vorangehend für den handgesteuerten Ablauf beschrieben ist, wobei auch das zweifache Zurückziehen mit eingeschlossen ist aufgrund der auf das Bündel wirkenden Vorschubkraft, und mit einer Steuerung für die zwei Rückzugsbewegungen an der Stelle der Klinge und damit auch der Sicherheitsplatte.

In der Fig. 8 ist ein automatisches Steuerschema dargestellt für den Ablauf des Abschneidvorgangs. Ein Organ 202 arbeitet unter Zwischenschaltung einer Transmission 203 auf das zu zerschneidende Röhrenbündel 22, indem es dieses vertikal nach unten vorschiebt. Die Organe 202 und 203 können ein Hydraulikmotor und eine Vorschubkette sein. Das Organ 205 ist ein Druckbegrenzer für den Hydraulikkreis, der den Motor 202 speist, während ein Druckschalter 204 auf einen Druck eingestellt ist, der geringfügig unter dem Ansprechdruck des Begrenzers 205 liegt, wobei dieser Maximaldruck auf einen Wert begrenzt ist, der einer auf das Bündel 22 wirkenden Schubkraft entspricht, der als Obergrenze dem mechanischen Widerstand des Bündels Rechnung trägt. Das Organ 201 ist ein von der Achse des Motors 202 angetriebener Steuerumsetzer, der die Vorschubstrecke zwischen zwei Schneidvorgängen bestimmt, indem er den Motor 202 stillsetzt, wenn der erreichte Vorschub die gewünschte Länge für die Röhrenabschnitte hat. Das Teil 230 ist eine Hydraulikpumpe für die Steuerung der Klemmführungen 26 über das Zylinderkolbenaggregat 235. Ein Druckbegrenzer 231 steuert den Druck im Hydraulikkreis der Klemmführung 26, der sich nach der Art des Röhrenbündels richtet. Mit 232 ist ein hydraulisches Verteilerventil als Vierwegeventil mit drei Steuerstellungen bei offener Mittelstellung gezeigt, das durch Steuermagnete 233 und 234 gesteuert wird. Die elektrischen Kontaktschalter 236 und 237 werden von der rückwärtigen Verlängerung der Kolbenstange des Hydraulikzylinderaggregats 235 geschaltet. Die in der Zeichnung nicht eigens dargestellten Organe 230′ bis 237′ arbeiten in Verbindung mit der Klemmführung 28 in derselben Weise wie die entsprechend numerierten Elemente 230 bis 237. Ein Hydraulikzylinder 240 steuert die Schneidklinge 30, wobei Endschalter 241 und 242 zur Hubbegrenzung des Kolbens im Hydraulikzylinder 240 dienen. Teil 20 ist das Führungsrohr für das Bündel 22. Für jeden Bündeltyp wird ein der Größe nach angepaßtes Führungsrohr 20 eingesetzt, und entsprechend werden die Schalterkontakte 236, 236′ und 237, 237′ abhängig von der Bündelstärke nach dem Zusammendrücken derart eingestellt, daß die Rückzugsbewegung der Klemmführungen auf ein- bis zweimal den Durchmesser einer Röhre aus dem Bündel begrenzt ist, während der Wert für den Druckbegrenzer 231 so eingestellt wird, daß die Röhren von der Klemmführung 26 bis zur gegenseitigen Berührung zusammengedrückt werden, ohne daß sie jedoch plattgedrückt werden, wohingegen der Wert des Begrenzers 231′ auf einen Druck eingestellt wird, bei dem die Klemmführung 28 keine zu starke Krümmungsveränderung der Röhren hervorruft. Die Einstelldrücke des Begrenzers 205 und des Druckschalters 204 werden so gewählt, daß die Schubkraft auf das Bündel einen maximal zulässigen Wert nicht übersteigt, während die Stellung des Endschalters 242 für die Klingenbewegung sich nach der Breite des Bündels richtet.

Nach Vornahme dieser ganzen Einstellungen ist der automatische Ablauf der Einrichtung der folgende.

• a) Während des eigentlichen Schneidvorgangs sind die Magnetspulen 234 und 234′erregt, wodurch das Röhrenbündel 22 von den Zylinderkolbenaggregaten 235, 235′ her über die Klemmführungen 26 und 28 zusammengedrückt sind. Der Endschalter 242 befindet sich in Ruhestellung, die Steuerung der Magnetspulen 234, 234′ und 233, 233′ ist unmöglich. Hat die Klinge 30 den Schneidvorgang beendet, dann steuert der Endschalter 241 den Rücklauf der Klinge über das Zylinderkolbenaggregat 240, und nach ausreichendem Rücklaufweg (Sicherheitsplatte ist in Stellung gerückt) stoppt der Endschalter 242 das Zylinderkolbenaggregat 240, entregt die Magnetspulen 234 und 234′ und erregt die Magnetspulen 233 und 233′.
• b) Die Zylinderkolbenaggregate 235, 235′ ziehen sich und damit die Klemmführungen 26 und 28 bis zum Anlaufen an die Schalter 236, 236′ zurück, was einer Verschiebungsbegrenzung auf ein bis zwei Röhrendurchmesser entspricht. Die Schalter 236, 236′ steuern zum ersten die Entregung der Magnetspulen 233, 233′, wodurch die Verteilerventile 232, 232′ in die offene Mittelstellung gebracht und die Drücke auf beiden Seiten der Kolben 235, 235′ ausgeglichen werden, und setzen zum zweiten den Motor 202 in Lauf.
• c) Der Motor 202 übt auf das Röhrenbündel einen Vorschub aus, der ausreicht, das Röhrenbündel um die Länge der abzuschneidenden Röhrenstücke vorzuschieben, ohne daß der Einstelldruck des Schalters 204 erreicht wird. Die Steuereinrichtung 205 beendet ihren vorbestimmten Lauf und steuert den Verfahrensschritt f) an. Es kann aber eintreten, daß eine abgebrochene Röhre auf einer der Klemmführungen aufsteht, so daß dann der Einstelldruck des Schalters 204 erreicht wird, was nun den anschließenden Verfahrensschritt d) auslöst.
• d) Der Schalter 204 erregt die Magnetspulen 233, 233′ (bei einem Zustand, bei welchem der Schaltkontakt 242 stets noch von der rückwärtigen Kolbenstange des Zylinderkolbenaggregats 240 betätigt wird), was zu einem weiteren Rückzug der Zylinderkolbenaggregate 235, 235′ und der damit verbundenen Klemmführungen 26 und 28 bis zur Berührung der Schalter 237, 237′ führt, die von der rückwärtigen Kolbenstangenverlängerung der Zylinderkolbenaggregate 235, 235′ betätigt werden. Diese Schalter 237, 237′ leiten zum ersten den Verfahrensschritt e) ein und steuern zum zweiten einen in der Schaltung nicht dargestellten elektrischen Schalter, dessen neue Stellung für den Schalter 204 in die Steuerung der Magnetspulen 233, 233′ eintritt, da im Falle der Druck den Einstellwert des Schalters 204 übersteigt, die Steuerung durch diesen Schalter 204 den automatischen Ablauf gänzlich unterbricht.
• e) Der Hydraulikmotor 202, der weiterhin seine Schubkraft auf das Bündel 22 während des vorstehend beschriebenen Verfahrensschrittes ausgeübt hat, schiebt das Bündel voran, und wenn der Gesamtvorschub erreicht ist, löst die Überwachung 201 den folgenden Verfahrensschritt f) aus. Wenn der eingestellte Grenzdruck des Schalters 204 abermals erreicht wird, bevor der Vorschub des Bündels beendet ist, so befiehlt der Schalter 204 aus den oben beschriebenen Gründen den Abbruch des gesamten automatischen Ablaufs, und es muß dann eine Bedienungsperson eingreifen.
• f) Ist der Vorschub des Bündels beendet, dann befiehlt die Einheit 201 zum einen, daß der Motor 202 stillgesetzt wird, und zum anderen, daß die Magnetspulen 234, 234′ für den nächsten Abschneidvorgang erregt werden. Zum dritten wird der nicht dargestellte jedoch unter d) aufgeführte elektrische Schalter in eine Stellung zurückgestellt, die es ermöglicht, daß der Druckschalter 204 den Verfahrensschritt d) steuert. Wenn die Drücke in den Zylindern 235, 235′ ihre vorbestimmten Werte angenommen haben, tritt das Zylinderkolbenaggregat 240 in Aktion und stößt das Messer 30 vor, das das Bündel ein weiteres Mal verkürzt.

Claims (9)

1. Verfahren zum Abscheren von Röhrenstücken von einem mit Endstücken (52, 58) versehenen Bündel (22) verbrauchten Kernbrennstoff enthaltender Röhren mit folgenden Schritten:

• a) das Bündel (22) wird in eine an dieses angepaßte Führung (20) eingebracht,
• b) im Bereich der Scherebene wird das Bündel (22) durch zwei Klemmführungen (26, 28) mit einer vorgegebenen Klemmkraft senkrecht zur Bündel- Längsachse zusammengedrückt, so daß die Röhren aneinanderliegen,
• c) in der senkrecht zur Bündel-Längsachse verlaufenden Scherebene wird ein Schermesser (30; 90; 103, 105, 107, 109) derart bewegt, daß die Röhrenstücke abgeschert werden,
• d) das Bündel wird durch Zurückziehen der Klemmführungen (26, 28) gelöst,
• e) das Bündel (22) wird in Längsachsen-Richtung um ein der Länge der abzuscherenden Röhrenstücke entsprechendes Stück vorgeschoben, und
• f) die Schritte b) bis e) werden wiederholt bis zum vollständigen Zerschneiden des Bündels,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Schritte a) bis f) durchgeführt werden, während das Bündel (22) an einem mit einer Hubvorrichtung (202, 203) gekoppelten Greifer (57) derart aufgehängt ist, daß die Längsachse des Bündels (22) vertikal verläuft,
• - mit dem Bewegen des Schermessers (30; 90; 103, 105, 107, 109) aus dem Scherbereich jeweils das Anordnen einer mit dem Schermesser gekoppelten Sicherheitsplatte (33; 70; 96; 104) unter dem Bündel (22) einhergeht, wobei der Abstand der Sicherheitsplatte zu dem Bündelende etwas größer ist als die Vorschublänge gemäß Schritt e), und wobei für den Fall, daß ein Endstück (52, 58) in die Scherebene gelangt, eine mit der Sicherheitsplatte und mit dem Schermesser gekoppelte Öffnung (50, 93) unter das Bündel (22) gebracht wird, und
• - im Schritt d) die Klemmführungen (26, 28) nur so weit zurückgezogen werden, daß die mit ihnen in Berührung stehenden Röhren aufgrund ihrer Eigenelastizität mit ihnen in Berührung bleiben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmführungen (26, 28) im Schritt d) höchstens um den ein- bis zweifachen Durchmesser einer Röhre zurückgezogen werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubvorrichtung (202, 203) zum Verschieben des Bündels (22) in vertikaler Richtung im Innern eines Führungsrohres (20), das während des Betriebs fest mit einem Gestellrahmen (16) verbunden ist, dient, daß die zwei parallelen Klemmführungen (26, 28) mit Antrieb (235, 235′) vorgesehen sind, daß eine mit dem Gestellrahmen (16) fest verbundene Gegenklemme (54) am Ende des Führungsrohres (20) nahe der Scherebene und im wesentlichen vor der der Scherebene am nächsten gelegenen Klemmführung (26) angeordnet ist, und daß das Schermesser (30) durch einen Messerantrieb (240) in einer der Schneidkante der Gegenklemme (54) entsprechenden Ebene und gegenüber dem Führungsrohr (20) bewegbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des feststehenden Führungsrohres (20) die Gestalt eines Zylinders hat, der parallel zur Bündel-Längsachse verläuft und parallel zur Scherrichtung einen U-förmigen Querschnitt hat, wobei der Abstand zwischen den U-Schenkeln die Abmessungen des Bündels (22) vor dem Festspannen um nicht mehr als einmal den Durchmesser der kleinsten, das Bündel bildenden Röhren übersteigt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, in welcher das Schermesser (30) eine Translationsbewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsplatte (33) mit einem Wagen (32) fest verbunden ist, der das Schermesser (30) trägt, so daß bei der Bewegung des Wagens (32) die Sicherheitsplatte (33) unter der Scherfläche angeordnet wird, wenn das Schermesser (30) nicht mit der Scherfläche in Berührung ist, wobei die Sicherheitsplatte vor der Schneidkante des Schermessers (30) gelagert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, in welcher das Schermesser (30) eine Translationsbewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsplatte (70) um eine Achse (72) schwenkbar ist, die im wesentlichen parallel zur Scherebene verläuft und mit dem Schermesser (30) fest verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schermesser (90) auf einem zylindrischen Messerträger (94) befestigt ist, der um eine zur Längsachse des Bündels (22) senkrecht stehende Achse (92) drehbar ist, daß der sich an das Schermesser anschließende Abschnitt (96) des Messerträgers (94) als Sicherheitsplatte dient, wenn das Schermesser (90) den Scherbereich verlassen hat, und daß in dem Messerträger (94) ein Ausschnitt (93) vorgesehen ist, der als Öffnung für die Endstücke (52, 58) dient.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, in der das Schermesser (103, 105, 107, 109) in einer sich um eine zur Längsachse des Bündels (22) im wesentlichen parallele Achse drehenden Scheibe (100) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (104) der Scheibe, der an das Schermesser (103, 105, 107, 109) anschließt, als Sicherheitsplatte dient, wenn das Schermesser den Scherbereich verlassen hat.