DE2659555C2

DE2659555C2 - Einrichtung zum Lokalisieren defekter Brennstabhüllrohre eines kompletten Brennelements eines wassergekühlten Kernreaktors

Info

Publication number: DE2659555C2
Application number: DE2659555A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl.-Ing. 6720 Speyer Jester; Rolf C. Ing.(grad.) 6101 Seeheim Zinssmeister
Original assignee: Brown Boveri Reaktor 6800 Mannheim GmbH; Brown Boveri Reaktor GmbH
Current assignee: ABB Reaktor GmbH
Priority date: 1976-02-14
Filing date: 1976-12-30
Publication date: 1983-06-16
Also published as: DE2659555A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Lokalisieren defekter Brennstabhüllrohre eines gebrauchten kompletten Brennelements eines wassergekühlten Kernreaktors, wobei das Brennelement aus einer Vielzahl von als Bündel zusammengefaßten Brennstäben besteht, mittels die Brennstäbe kontaktierender nebeneinander angeordneter Ultraschallprüfköpfe, wobei ein Träger ein mit kammartig angeordneten Fingern versehenes Traggestell aufweist, das senkrecht zur Brennelementachse in Richtung der Finger bewegbar und mit seinen Fingern zwischen die Brennstäbe einfahrbar ist und wobei die Finger an ihren freien Fingerenden die Ultraschailprüfköpfe tragen, nach Patent 26 05 962.

Beispielsweise besteht der Kern eines leichtwassergekühlten Druckwasser-Reaktors der 1200 MW Leistungsklasse aus ca. 40-50tausend Brennstäben, die jeweils in einzelne Gruppen von ca. 200 Stück zu sogenannten Brennelementen zusammengefaßt sind. Ein Brennelement ist aufgebaut aus zwei Endstücken, den Führungsrohren für die Aufnahme von Steuer- bzw. Vergiftungsstäben, den Abstandshaltern für die Positionierung der Brennstäbe sowie den Brennstäben. Die Brennstäbe weisen Hüllrohre auf, die Kernbrennstoff in oxidischer Form enthalten und an beiden Enden durch angeschweißte Endstopfen verschlossen sind.

Während eines längeren Reaktorbetriebes können einzelne Stäbe defekt werden, so daß z. B. Kühlwasser eindringen kann und eventuell auch radioaktive Stoffe austreten können. Es können aber auch Verformungen der Brennstabhüllen, wie Verbiegung oder Ausbeulung, auftreten. Informationen über den Grad der Verformung wurden die Entscheidung erleichtern, ob diese Brennstäbe aus dem Kern entfernt werden müssen oder in einer weniger stark beanspruchten Kernzone noch für einen weiteren Zyklus eingesetzt werden können.

Gemäß dem Hauptpatent werden defekte Brennstabhüllrohre mit Hilfe einer Einrichtung ermittelt, bei der ein Träger ein mit kammartig angeordneten Fingern versehenes Traggestell aufweist, das senkrecht zur Brennelementachse in Richtung der Finger bewegbar und mit seinen Fingern zwischen die Brennstäbe einfahrbar ist, wobei die Finger an ihren freien Fingerenden Ultraschailprüfköpfe tragen.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, diese Einrichtung derart auszugestalten, daß damit auch die Lokalisierung der eine Verformung aufweisenden Brennstäbe genau möglich ist.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß mit Dehnungsmeßstreifen versehene Biegefedern an jedem Finger angeordnet sind, die diesen nach beiden Seiten in der Kammebene überragen, und daß die maximale Ausdehnung der zu einem Finger gehörenden Biegefeder in der Kammebene im unbelasteten Zustand der Biegefedern mindestens so groß wie der Minimalabstand zwischen zwei benachbarten Brennstäben ist

Verformungen von Brennstäben lassen sich somit auf einfache Weise feststellen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung befindet sich die Stelle der maximalen Ausdehnung in Richtung des betreffenden Fingers an der gleichen Stelle wie der Ultraschallprüfkopf.

Damit wird erreicht, daß während der Ultraschallprüfung der Brennstäbe einer Brennstabreihe gleichzeitig Verformungen an diesen Brennstäben feststellbar sind.

Anhand eines Ausführungsbeispiels und der schematischen Zeichnungen wird die erfindungsgemäße Einrichtung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil einer Reaktoranlage,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A der Fi g. 1, F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie B-B der F i g. 2,

Fig. 3a einen Schnitt entlang der Linie C-C der Fig. 2,

Fig. 4 eine vergrößert dargestellte Draufsicht auf einen Finger gemäß der Fig. 2,

Fig. 5 eine besondere Ausgestaltung der Prüfeinrichtung.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Brennelementlagerbecken bezeichnet. Der Trennriegel 2 ist entfernt, so daß im Brennelementlagerbecken 1 und im Reaktorflutbekken3 der gleiche Wasserstand vorliegt. Bei dem in bekannter Weise durchzuführenden Brennelementwechsel wird mit Hilfe der Teleskopiereinrichtung 4 der Brennelementwechselmaschine 5 ein Brennelement 6 aus dem Reaktordruckbehälter 7 gezogen.

Dh an dem Mast 8 der Brennelementwechselmaschine befestigte Prüfeinrichtung 9 ermöglicht das Ermitteln von defekten Brennstäben während das Brennelement 6 noch über dem Reaktordruckbehälter hängt, während dem Transport in das Brennelementlagerbecken 1 oder an den bereits im Brennelementlagerbecken abgestellten Brennelementen 6a.

Die Prüfeinrichtung besteht aus einer Halterung 10, die an dem Mast 8 angeordnet ist. An der Halterung 10 ist ein Traggestänge 11 angelenkt, an dem wiederum eine Tragplatte 12 befestigt ist. In Führungen der Tragplatte 12 gleitet das mit kammartig angeordneten Fingern versehene Traggestell 13, an dessen freien Fingerenden die Ultraschailprüfköpfe und die mit Dehnungsmeßstreifen versehenen Biegefedern befestigt sind. Mittels einer Teleskopiereinrichtung ist das Traggestänge 11 höhenverstellbar. Die Halterung 10 kann

um den Mast 8 drehbar ausgeführt sein, um die Zugänglichkeit an ein Brennelement von allen Seiten zu ermöglichen.

Zugänglichkeit an ein Brennelement von allen Seiten zu ermöglichen.

- Das Traggestell 13 mit den Ultraschallprüfköpfen und den mit Dehnungsmeßstreifen versehenen Biegefedern wird im Bereich der unteren Brennstabenden in Pfeilrichtuiig 14 etwa senkrecht zu den Brennstabachsen bewegt. Drei über die Stablänge verteilte Messun- ίο gen genügen in der Regel, um eine zuverlässige Aussage über die Anzahl defekter Brennstäbe machen zu können.

Die Fig.2 zeigt die Prüfeinrichtung in Ultraschall-Kontakt mit der ersten Brennstabreihe eines Brennelementes. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist ein Brennelement mit nur 5 · 5 Brennstäben dargestellt. Die Einrichtung wird beispielsweise vornehmlich bei einem Brennelement mit 17-17 Brennstäben eingesetzt. Das Traggestell 13 ist mit kammartig angeordneten Fingern 26 versehen, an deren Enden 26a die Ultraschallprüfköpfe 22 und die mit Dehnungsmeßstreifen versehenen Biegefedern 30 angeordnet sind.

Der Abstand zwischen den Brennstäben beträgt bei Druckwasserreaktoren ca. 2—3 mm. Die Finger 26 sind daher als dünne Metallplatten ausgebildet, die einen Querschnitt von ca. 1 χ 20 mm aufweisen.

Der Ultraschallprüfkopf ist ein ca. 1 mm dicker Schwingkristall. Eine kleine, gewellte Blaufeder 25 ist dem Ultraschallprüfkopf gegenüberliegend in eine Aussparung des Fingers 26 eingelassen und daran beispielsweise durch Nieten oder Punkten befestigt. Beim Einschieben der Einrichtung zwischen die Brennstäbe 24 wird der Federhöcker 19 niedergedrückt und ein Brennstab zwischen den Federhöckern 19, 20 arretiert, so daß der Prüfkopf 22 an den gegenüberliegenden Brennstab gedruckt wird. Bei dem äußeren Brennstab einer Reihe wird die notwendige Andrückkraft mit einer vorgespannten Feder 23 erzeugt.

Die Hinger 26 weisen weiterhin mit Dehnungsmeßstreifen versehene Biegefedern 30 auf, die an den Seitenflächen der Finger 26 soweit auskragen, daß der Abstand »b« mindestens so groß wie der Normalabstand zwischen den Brennstäben ist

Wie aus F i g. 3 zu ersehen ist, befindet sich im Finger 26 ein Durchbrach 33. Die vorzugsweise einteilig ausgebildete, sinusförmig gebogene Biegefeder überbrückt diesen Durchbruch 33 und ist in Aussparungen 34 (Fig.4) derart eingelassen, daß sie bei Belastung in Pfeilrichtung 35 ein bestimmtes Maß frei federn kann. Der Abstand »c« zwischen der Mittelachse 36 der Ultraschallprüfköpfe und der Mittelachse 37 der Biegefeder ist gleich dem Abstand »d« zwischen den Achsen 38 der Brennstabreihen 31,32. Die Distanz »a« zwischen Fingeranfangskante 29 und Biegefeder 30 ist so groß bemessen, daß ein Durchfahren bis zur letzten Reihe 28 eines zu prüfenden Brennelements möglich ist.

In F i g. 3a ist die Führung des Traggestelles 13 in der Tragplatte 12 beispielsweise als Flachführung ausgebildet. Die Bewegung des Traggestelles 13 in Pfeilrichtung 14 erfolgt mittels nicht dargestellter, hydraulisch, pneumatisch oder elektromechanisch gesteuerter Antriebselemente.

Sobald die Brennstabreihe 31 mit dem im Hauptpatent näher beschriebenen Verfahren auf Wassereinbrü- _b5 ehe untersucht ist, wird die Einrichtung soweit in das Brennelementbündel eingefahren bis die gewellte Blattfeder 25 in die Brennstäbe der Brennstabreihe 32 einrastet Da die Abstände »c« und »d« gleich sind, erfährt die Biegefeder 30 in dieser Stellung ihre größte Durchbiegung. Je nach Art der Stabverformung können die Biegefederhälften 30a, 306 unterschiedlich stark durchgebogen sein. Ein mit der Biegefeder 30 integrierter Dehnungsmeßstreifen erfährt die gleiche Durchbiegung und gibt über nicht dargestellte Leitungsverbindungen ein Signal an eine Auswertungsstelle. Die Signale werden dort mit den Normalwerten verglichen und geben Aufschluß über den Grad der Brennstabverformung.

Die Oberprüfung einer Brennstabreihe nimmt ca. 20 Sekunden in Anspruch, so daß ein nahezu kontinuierliches Durchschieben der Prüfeinrichtung durch das Brennstabbündel erfolgt.

Gemäß einer Ausbildung nach Fig.5 sind Ultraschallprüfkopf und Dehnungsmeßstreifen untereinander angeordnet, so daß eine Brennstabreihe gleichzeitig auf eingedrungenes Wasser und auf Verbiegungen geprüft wird.

Mit der erfindungsgemäßen Aur-bildung wird eine Einrichtung geschaffen, die mit einfachen Mitteln ein gleichzeitiges Prüfen der Brennstäbe auf Wassereinschluß und auf Verformung der Brennstabhülle ermöglich·. Eine separate Einrichtung zur Prüfung auf Verformung der Brennstabhülle ist nicht erforderlich. Somit werden die Prüfzeiten an Brennelementen niedrig gehalten, was einer Reduzierung der möglichen Strahlenbelastung für die Bedienungsmannschaft gleichkommt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

ratentansprüche:

1. Einrichtung zum Lokalisieren defekter Brennstabhüllrohre eines gebrauchten kompletten Brennelements eines wassergekühlten Kernreaktors, wobei das Brennelement aus einer Vielzahl von als Bündel zusammengefaßten Brennstäben besteht, mittels die Brennstäbe kontaktierender nebeneinander angeordneter Ultraschallprüfköpfe, wobei ein Träger ein mit kammartig angeordneten Fingern versehenes Traggestell aufweist, das senkrecht zur Brennelementachse in Richtung der Finger bewegbar und mit seinen Fingern zwischen die Brennstäbe einfahrbar ist und wobei die Figur an ihren freien Fingerenden die Ultraschallprüfköpfe tragen, nach Patent 2605 962, dadurch gekennzeichnet, daß mit Dehnungsmeßstreifen versehene Biegefedem (30) an jedem Finger (26) angeordnet sind, die diesen nach beiden Seiten in der Kammebene überragen, und daß die maximale Ausdehnung der zu einem Finger gehörenden Biegefeder in der Kammebene im unbelasteten Zustand der Biegefedern mindestens so groß wie der Minimalabstand zwischen zwei benachbarten Brennstäben (24) ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Stelle der maximalen Ausdehnung in Richtung des betreffenden Fingers an der gleichen Stelle wie der Ultraschallprüfkopf befindet.

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