DE2726759C3

DE2726759C3 - Einrichtung zum Greifen und Anheben vertikal angeordneter, länglicher Bauelemente aus der aktiven Zone eines Kernreaktors

Info

Publication number: DE2726759C3
Application number: DE2726759A
Authority: DE
Inventors: Jurij Sergeevitsch Prjamilov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-05-25
Filing date: 1977-06-14
Publication date: 1980-11-20
Also published as: FR2399098B1; DE2726759A1; GB1542363A; DE2726759B2; FR2399098A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Greifen und Anheben vertikal angeordneter, länglicher Bauelemente aus der aktiven Zone eines Kernreaktors, bestehend aus einem axial zu den länglichen Bauelementen verschiebbaren Hubrohr, dessen Innenabmessung so gewählt ist, daß es ein anzuhebendes Bauelement umfassen kann, und aus einem innerhalb des Hubrohres axial zu diesem verschiebbaren Greifer, der mit einem am oberen Ende des anzuhebenden Bauelementes ausgebildeten Kopfteil zusammenwirkt.

Aus der DE-AS 16 14 459 ist eine Einrichtung dieser Art bekannt, bei der das Hubrohr als Zentriereinrichtung für den darin verschiebbaren Greifer dient, indem der untere Rand des Hubrohres abgeschrägt ist, s,o daß er beim Aufsetzen auf ein Brennelement eine Ausrichtung von Brennelement und Greifer bewirkt. Das Anheben der Brennelemente erfolgt dabei allein mittels des im Hubrohr verschieblich angeordneten Greifers, der den Kopfteil des anzuhebenden Brennelementes erfaßt.

Bei Großreaktoren mit schnellen Neutronen sind Brennelemente und Kontrollstäbe einem starken Fluß schneller Neutronen ausgesetzt, wodurch ein Aufquellen und eine wesentliche Verringerung der mechanischen Festigkeit der B-ennelemente bzw. Kontrollstäbe verursacht wird. Die hohe Temperatur in der aktiven Zone bewirkt gleichfalls eine Verformung und eine Verringerung der mechanischen Festigkeit der Bauelemente. Eine Änderung der Außenmaße der Bauelemente kann jedoch zu deren Verkeilen im Gitter der aktiven Zone führen. Wenn dann versucht wird, die Bauelemente an ihrem Kopfteil aus der verkeilten Lage herauszuziehen, besteht die Gefahr eines Bruchs im mittleren Teil, da dieser während der Arbeit des Reaktors der höchsten Temperatur und dem stärksten Neutronenfluß ausgesetzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Greifen und Anheben vertikal angeordneter, länglicher Bauelemente aus der aktiven Zone eines Kernreaktors anzugeben, deren Hubrohrausbildung es gestattet, das Bauelement auch an dem dem Kopfteil entgegengesetzten Ende zu erfassen und damit einen Bruch des in seiner Mitte mechanisch geschwächten Bauelementes beim Anheben zu vermeiden.

Dies wird bei einer Einrichtung de·- eingangs erwähnten Art gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das untere Ende des Hubrohres als Zusatzgreifer ausgebildet ist und daß der Zusatzgreifer mit der Außenfläche des anzuhebenden Bauelements an dem dem Kopfteil entgegengesetzten Ende zusammenwirkt.

Das gleichzeitige Erfassen von vertikal angeordneten

länglichen Bauelementen zu deren Anheben aus der aktiven Zone eines Kernreaktors ist an sich bekannt, jedoch sind bei den dafür vorgesehenen beispielsweise aus der DE-AS 14 39 832 und DE-OS 14 64 967 bekannten Vorrichtung seitlich heranführbare Halter mit einer Halterstange in Länge des länglichen Bauelementes erforderlich, wobei entweder der mittlere Bereich des Reaktorkern von den Bauteilen freizuhalten ist - DE-AS 14 39 832 — oder die länglichen Bauelemente eine sie schwächende zusätzliche Umfangsnut aufweisen, in die eine Greifklaue seitlich eingreift - DE-OS 14 64 967 - .

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht das Hubrohr aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Rohren, wobei an dem unteren Ende des inneren Rohres Greiferklauen drehbar befestigt sind, die durch eine Axialverschiebung des inneren Rohres relativ zum äußeren Rohr gedreht werden. Auf diese Weise kann der Zusatzgreifer durch axiale relative Verschiebung der Rohre in einfacher Weise betätigt werden.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das Hubrohr einen Längsschlitz aufweist, der mindestens so groß wie die Außenabmessung des anzuhebenden Bauelementes ist, wodurch es möglich ist, ein Bauelement auch noch auszuheben, wenn es gegen ein benachbartes Bauelement verklemmt ist.

Die Erfindung wird nun anhand von zwei Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme ajf die Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigt

F i g. 1 die Gesamtansicht einer ersten Ausführungsform der Einrichtung zum Greifen und Anheben vertikal angeordneter, länglicher Bauelemente aus der aktiven Zone eines Kernreaktors,

F i g. 2 das dabei verwendete Hubrohr mit geöffneten Greiferklauen des Zusatzgreifers,

F i g. 3 eine Ansicht entsprechend F i g. 1, bei der auch der untere Teil des Bauelementes erfaßt ist,

F i g. 4 in vergrößertem Maßstab den Ausschnitt A aus F i g. 3,

F i g. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Einrichtung, bei der das Hubrohr einen Längsschlitz aufweist, der größer ist als die Außenabmessung eines anzuhebenden Bauelementes und

F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in F i g. 5.

Bei den anzuhebenden Bauelementen kann es sich sowohl um Brennelemente als auch um entsprechend geformte Hüllen handeln, in die ein Kontrollstab eingesetzt ist.

Die Einrichtung 1 zum Greifen und Anheben vertikal angeordneter, länglicher Bauelemente aus der aktiven Zone 2 eines Kernreaktors wird an der Reaktordecke 3 über der aktiven Zone 2 mit den Bauelementen 4 im Gitter 5 des Reaktors angeordnet. Die Einrichtung 1 umfaßt ein Hubrohr 6, 13 mit darin untergebrachtem Greifer 7, der zum Ergreifen des Kopfteils der Bauelemente 4 bestimmt isL Der Greifer 7 ist in dem Hubrohr auf Rollen 8 geführt, die im Gehäuse 9 des Greifers 7 zueinander unter einem Winkel von 120° angeordnet sind und auf der Innenfläche des Hubrohres laufen, wodurch ein Zentrieren des Greifers 7 in Bezug auf die Achse des Hubrohres und die Verschieblichkeit des Greifers 7 um eine Strecke gewährleistet ist, die mindestens der Länge eines Bauelementes gleich ist. Das Hubrohr hat einen Innendurchmesser, der die Möglichkeit bietet, die anzuhebenden Bauelemente mit einem Spielraum zu erfassen, der eine freie Verstellung der Bauelemente innerhalb des Hub'ohrs über die Länge des Bauelementes 4 gewährleistet. Am zur aktiven Zone 2 gerichteten Ende des Hubrohrs ist ein Zusatzgreifer 10 befestigt, der in Fig.2 vergrößert dargestellt und zum Erfassen der anzuhebenden Bauelemente 4 an ihren unteren Ende (F i g. 3) bestimmt ist. Der Zusatzgreifer 10 besteht aus 6 Greiferklauen 11, die beweglich auf Achsen 12 aufgesetzt sind, welche ihrerseits an dem Hubrohr starr befestigt sind. Das Hubrohr besteht aus einem inneren Rohr 6 und einem äußeren Rohr 13. Das äußere Rohr 13 umfaßt den Zusatzgreifer 10 und ist relativ zu dem inneren Rohr 6 axial verstellbar. Die Länge des Hubrohrs ist so ausreichend gewählt, daß der Zusatzgreifer die Außenfläche des anzuhebenden Bauelements an dem dem Kopfteil entgegengesetzten Ende erreichen kann, wenn sich der Greifer 7 am Kopfteil des Bauelementes befindet. Gegenüber jeder Greiferklaue 11 ist in dem äußeren Rohr 13 je eine Öffnung 14 (Fig. J) mit Schrägflächen 15 und 16 ausgeführt, die mit entsprechend dem Abschrägungsprofil der Schrägflächen 15 und 16 abgeschrägten Außenflächen 17 und 18 der Greiferklauen 11 zusammenwirken.

In Fig. 2 ist der Zusatzgreifer 10 in der geöffneten Stellung gezeigt, bei der die abgeschrägten Außenflächen 17 der Greiferklauen 11 mit den Schrägflächen 15 der Öffnungen 14 zusammenwirken.

Das innere Rohr 6 des Hubrohrs (F i g. 1) ist mit dem äußeren Rohr 13 durch eine Mutter 19 verbunden, die eine Axialventellung des inneren Rohrs 6 gegenüber dem äußeren Rohr 13 um eine Strecke gewährleistet, die zum Schließen bzw. Öffnen der Greiferklauen 11 des Zusatzgreifers 10 erforderlich ist. Am Ende des äußeren Rohres 13 ist zum Zusatzgreifer 10 hin eine konische Außenfläche 20 (F i g. 2) ausgeführt, die zum Zentrieren des Greifers 7 bezüglich der Achse der auszuhebenden Bauelemente 4, bei deren Erfassen am Kopfteil bestimmt ist.

Auf dem äußeren Rohr 13 ist gleitend längs der Achse dieses Rohres eine Stütze 21 (F i g. 1) angeordnet, die an der Decke 3 des Kernreaktors befestigt ist. Auf der Stütze 21 sind Hydraulikzylinder 22 angeordnet, die zum Herausziehen der anzuhei·· ^Jen Bauelemente 4 aus dem Gitter 5 mit großer Kraft bestimmt sind, wobei die Bauelemente 4 mit Hilfe des Zusatzgreifers 10 auch an ihrem unteren Ende erfaßt sind. Das Herausziehen erfolgt unter Zusammenwirkung der Kolbenstangen 23 der Hydraulikzylinder 22 mit Anschlägen 24, die am äußeren Rohr 13 starr befestigt sind. In die über der Reaktordecke 3 liegenden Teile des inneren Rohrs 6, des äußeren Rohres 13 una in die Stütze 21 sind Dichtungen 25, 26, 27 bzw. 28 eingesetzt, die verhindern, daß Außenluft in den Innenraum des Reaktors bzw. verunreinigtes Gas aus dem Innenraum des Kernreaktors in den Außenraum gelangt.

in F i g. 3 ist die gleiche Einrichtung wie in F i g. 1 dargestellt, nur mit dem Unterschied, daß die Bauelemente, welche an dem anzuhebenden Bauelement 4 anlagen, bereits entfernt worden sind, das Hubrohr mit dem Zusatzgreifer 10 und dem äußeren Rohr 13 bis zum Anschlag an das Gitter 5 gesenkt ist und der Zusatzgreifer 10 in geschlossener Stellung gezeigt ist.

In Fig.4 ist der Abschnitt A aus Fig. 3 in vergrößertem Maßstab gezeigt, wobei man erkennen kann, wie die abgeschrägten Außenflächen 18 der üreiferklauen 11 des Zusatzgreifers 10 mit den Schrägflächen 16 der in dem äußeren Rohr 13 ausgeführten Öffnungen 14 zusammenwirken.

In Fig. 5 ist ein zweites Ausführungsbeispie! der Einrichtung zum Greifen und Anheben vertikal angeordneter, länglicher Bauelemente aus der aktiven Zone eines Kernreaktors dargestellt, die für den Fall bestimmt ist, daß man verkeilt aneinander anliegende Bauelemente anheben muß. In F i g. 5 ist dabei nur der Teil dieser Einrichtung gezeigt, welcher unmittelbar über der aktiven Zone 2 des Kernreaktors liegt Das innere Ruhr 6 und das äußere Rohr 13 des Hubrohrs haben bei diesem Ausführungsbeispiel einen Längsschlitz 30, in welchen das am anzuhebenden Bauelement anliegende Bauelement mit Spiel hineingehen kann. Der Längsschlitz 30 ist etwas länger als das Bauelement 4 ausgeführt. Im übrigen entspricht die Einrichtung der in F i g. 1 gezeigten.

Fig.6 stellt einen Schnitt nach der Linie VI-VI in ¹⁷ i g. 5 dar, aus dem die Lage des Längsschlitzes 30 gegenüber dem anliegenden verkeilten Bauelement 4 zu ersehen ist, wobei die übrigen umliegenden Bauelemente bereits entfernt sind. Der Längsschlitz ist in Breite und Länge entsprechend den Außenabmessungen des anzuhebenden Bauelementes bemessen.

Man kann im inneren Rohr 6 und im äußeren Rohr 13 auch mehrere unter einem bestimmten Winkel zueinanderliegende Längsschlitze 30 ausführen, wobei die Zahl der Längsschlitze 30 ihre Lage, Form und Ausmaße von der Lage, Form und den Abmessungen der aus der aktiven Zone 2 des Kernreaktors anzuhebenden Bauelemente 4 abhängt.

Die Arbeitsweise der Einrichtung 1 zum Greifen und Anheben vertikal angeordneter, länglicher Bauelemente aus der aktiven Zone eines Kernreaktors verläuft wie folgt.

Zum Anheben nichtverkeilter Bauelemente 4 aus der aktiven Zone 2 eines Kernreaktors wird die Einrichtung 1, in bekannter Weise, auf die Koordinaten des anzuhebenden Bauelementes ausgerichtet. Nach diesem Orientieren der Einrichtung 1 wird das äußere Rohr 13 gemeinsam mit dem Hubrohr und dem geöffneten Zusatzgreifer 10 mit Hilfe eines Antriebs 29 bis zum Anschlag an die oberen Stirnseiten der an das anzuhebende Bauelement angrenzenden Bauelemente 4 gesenkt. Dabei gleitet das äußere Rohr 13 unter Eigengewicht an der Stütze 21 entlang herab, wirkt dann am Ende der Abwärtsbewegung durch die äußere Knnusfläche 20 mit dem Kopfteilen der an das anzuhebende Bauelement angrenzenden Bauelemente 4 zusammen, so daß ein genaues Zentrieren des Hauptgreifers 7 zur Achse des anzuhebenden Bauelementes gewährleistet ist, wobei die angrenzenden

Bauelemente von dem anzuhebenden um das bei der Konstruktion vorgegebene Spiel etwas auseinandergerückt werden. Dann wird der Hauptgreifer 7 mit Hilfe des gleichen Antriebs 29 auf den Kopfteil des anzuhebenden Bauelements 4 gesenkt, wobei er dieses am Kopfteil erfaßt, worauf das Bauelement 4 in den Innenraum des Hubrohres 6 hineingezogen wird. Dabei ist die Zugkraft derartig begrenzt, daß die Gefahr einer Zerstörung des anzuhebenden Bauelements 4 ausgeschlossen ist. Sodann wird das äußere Rohr 13 gemeinsam mit dem inneren Rohr 6, dem geöffneten Zusatzgreifer 10 und dem angehobenen Bauelement 4, das vom Greifer 7 erfaßt ist, mit Hilfe des Antriebs 29 über die Kopfteile der Bauelemente 4 der aktiven Zone 2 etwas angehoben. Sodann wird die Einrichtung 1 auf die Koordinaten, der öffnung gerichtet, die nunmehr für das angehobene Bauelement 4 vorgesehen ist. Das Absetzen des angehobenen Bauelementes 4 in der dafür vorgesehenen Öffnung erfolgt analog dem Anheben, jedoch in umgekehrter Reihenfolge der einzelnen Operationen.

Beim Anheben der Bauelemente aus der aktiven Zone 2 eines Kernreaktors kommt es bisweilen vor, daß ein Bauelement 4 sich im Gitter verkeilt und sich mit der vom Hauptgreifer 7 entwickelten Kraft nicht anheben läßt.

In diesem Falle werden in der beschriebenen Weise aus der aktiven Zone 2 des Kernreaktors zunächst sämtliche an das verkeilte Bauelement 4 angrenzenden Bauelemente entfernt. Danach wird die Einrichtung 1 auf die Koordinaten des verkeilten Bauelementes 4 gerichtet, dann wird das äußere Rohr 13 gemeinsam mit dem inneren Rohr 6 und dem geöffneten Zusatzgreifer 10 mit Hilfe des Antriebs 29 unter Eigenlastwirkung abgesenkt. Dabei gleitet das äußere Rohr 13 in der Stütze 21 frei herab und das anzuhebende verkeilte Bauelement schiebt sich in den Innenraum des Hubrohres hinein. Nachdem sich die untere Stirnfläche des äußeren Rohres 13 am Gitter 5 abgestützt hat, wird das anzuhebende Bauelement 4 mit Hilfe des Zusatzgreifers 10 am unteren Ende durch Drehen der Mutter 19 erfaßt. Beim Drehen der Mutttr 19 verstellt sich das innere Rohr 6 gegenüber dem äußeren Rohr 13 nach unten. Die Greiferklauen 11 (Fig.4) des Zusatzgreifers 10 gleiten dabei mit ihren äußeren abgeschrägten Außenflächen 18 an den Schrägflächen 16 der in dem äußeren Rohr 13 ausgeführten öffnungen 14 und sobald sie die Stirnseite des Gitters 5 erreicht haben, wird der Zusatzgreifer 10 geschlossen, wobei er das untere Ende des Bauelements 4 fest erfaßt. Daraufhin senkt sich der Greifer 7 auf den Kopfteil des anzuhebenden Bauelementes 4, wobei das Bauelement 4 von diesem am Kopfteil erfaßt wird.

Zum Herausziehen des anzuhebenden Bauelementes 4 mit großem Krafleinsatz aus dem Gitter 5 wird den Hydraulikzylindern 22 Druckmittel zugeführt. Dabei wirken die Kolbenslangen 23 der Hydraulikzylinder 22 mit den auf dem äußeren Rohr 13 starr befestigten

ίο Anschlägen 24 zusammen und erzeugen in dem äußeren Rohr 23 eine Axialkraft, die zum Anheben des verkeilten Bauelements 4 aus dessen Sitz im Gitter 5 erforderlich ist. Nachdem das Ende des Bauelementes 4 aus dem Gitter 5 herausgezogen ist, wird das äußere Rohr 13 gemeinsam mit dem inneren Rohr 6 und dem Bauelement 4, das von. beiden geschlossenen Greifern — dem Zusatzgreifer 10 und dem Greifer 7 — erfaßt ist, mit Hilfe des Antriebs 29 über die Kopfteile der anderen Bauelemente 4 der aktiven Zone 2 des Kernreaktors etwas angehoben, worauf die Einrichtung auf die Koordinaten des zum Einsetzen des angehobenen Bauelementes 4 vorgesehenen Sitzes orientiert wird. Durch Drehen der Mutter wird der Zusatzgreifer 10 geöffnet, und das Bauelement 4 wird mit Hilfe des Greifers 7 auf die oben beschriebene Weise in dem dafür vorgesehenen Sitz angeordnet.

Das Anordnen des angehobenen Bauelements 4 in dem neu vorgesehenen Sitz kann man auch mit Hilfe des Zusatzgreifers 10 vornehmen. In diesem Falle wird der

JO Greifer 7 zuerst vom Kopfteil des Bauelementes 4 gelöst.

Das Anheben zusammenhängender verkeilter Bauelemente 4 (Fig. 5, 6) aus der aktiven Zone 2 eines Kernreaktors erfolgt ebenso wie das Anheben eines

J5 einzelnen verkeilten Bauelementes 4, jedoch mit dem Unterschied, daß vor dem Absenken des äußeren Rohrs 13 gemeinsam mit dem Zusatzgreifer 10 und dem inneren Rohr 6 eine Orientierung des Längsschlitzes 30 unter Berücksichtigung der jeweiligen Lage der verkeilten zusammenhängenden Bauelemente vorgenommen wird. Die übrigen Operationen zum Anheben der verkeilten Bauelemente werden auf die zuvor beschriebene Weise durchgeführt.
Mit Hilfe der Einrichtung 1 kann man sowohl Hüllen für Kontrollstäbe mit eingesetzten Kontrollstäben als auch leere Hüllen anheben. Beim Anheben der leeren Hüllen werden diese mit Hilfe des Zusatzgreifers 10 ergriffen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Greifen und Anheben vertikal angeordneter, länglicher Bauelemente aus der aktiven Zone eines Kernreaktors, bestehend aus einem axial zu den länglichen Bauelementen verschiebbaren Hubrohr, dessen Innenabmessung i,o gewählt ist, daß es ein anzuhebendes Bauelement umfassen kann, und aus einem innerhalb des Hubrohres axial zu diesem verschiebbaren Greifer, der mit einem am oberen Ende des anzuhebenden Bauelementes ausgebildeten Kopfteil zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Hubrohres (6, 13) als Zusatzgreifer (10) ausgebildet ist und daß der Zusatzgreifer (10) mit der Außenfläche des anzuhebenden Bauelements (4) an dem dem Kopfteil entgegengesetzten Ende zusammenwirkt.

?. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubrohr aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Rohren besteht und daß an dem unteren Ende des inneren Rohres (13) Greiferklauen (11) drehbar befestigt sind, die durch eine Axialverschiebung des inneren Rohres (6) relativ zu dem äußeren Rohr (13) gedreht werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubrohr einen Längsschlitz (28) aufweist, der mindestens so groß wie die Außenabmessung des anzuhebenden Bauelements (4) ist.