DE2736375A1

DE2736375A1 - Einrichtung zur zwischen- und endlagerung von abgebrannten brennelementen

Info

Publication number: DE2736375A1
Application number: DE19772736375
Authority: DE
Inventors: Gerhard-Friedrich Ing Gra Dose
Original assignee: Babcock Brown Boveri Reaktor GmbH
Current assignee: ABB Reaktor GmbH
Priority date: 1977-08-12
Filing date: 1977-08-12
Publication date: 1979-02-15
Also published as: DE2736375B2; ATA665477A; DE2736375C3; CH618038A5; AT362462B

Description

Einrichtung zur Zwischen- und Endlagerung von abgebrannten
Brennelementen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zwischen- und Endlagerung von abgebrannten Brennelementen, insbesondere von Leichtwasser-Reaktorbrennelementen unter Uigehung der Wiederaufbereitung, wobei die Einrichtung aus Lagerbüchsen und Gestellen besteht, die in einem Lagerbecken stehen, worin die ungebüchsten Brennelemente eine Wasserkühlung und die gebüchsten Brennelemente ebenfalls eine Wasserkühlung oder Iaiftkühlung erfahren, und vor Umstellung auf Luftkühlung die gebüchsten Brennelemente mit Metall umgossen werden.
Seither werden beispielsweise bei wassergekühlten Reaktoranlagen die abgebrannten Brennelemente nach der Entnahme aus dem Reaktorgefäß in das zur Reaktoranlage gehörende, wassergefüllte Brennelementlagerbecken gebracht. Nach einer gewissen Abklingzeit werden sie mittels bleiabgeschirmter Transportbehälter zur Wiederaufbereitungsanlage abtransportiert, wo sie ebenfalls in wassergefüllten Becken lagern. Sobald die geplante Zwischenlager-Kapazität vorhanden ist, können Einlagerungen auch dort vorgenommen werden. In der Wiederaufbereitungsanlage werden die abgebrannten Brennelemente zerlegt, die verwertbaren Bestandteile aussortiert und der verbleibende Rest zur Endlagerung gebracht.
Zur Aufnahme der Brennelemente in den wassergefüllten Lagerbecken dienen Gestelle wie sie z.B. aus der DT-AS 23 61 363 bekannt sind.
Für den Fall, daß die abgebrannten Brennelemente nicht wiederaufbereitet sondern in der aus dem Reaktor entnommenen Form zur Endlagerung gebracht werden sollen, sind Einrichtungen notwendig, die diesenGegebenheitenRechnung tragen. Es wird davon ausgegangen, daß die abgebrannten Brennelemente nach einer bestimmten Lagerzeit in einem Zwischenlager mit Wasserkühlung in Lagerbüchsen gestellt werden, und sodann vor der Umstellung auf Luftkühlung die verbleibenden Hohlräume mit Metall ausgegossen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Zwischen-und Endlagerung von abgebrannten Brennelementen zu schaffen, deren Lagergestelle und Lagerbüchsen so ausgebildet sind, daß die einzelnen Gestellpositionen zur Aufnahme von gebüchsten und ungebüchsten Brennelementen Verwendung finden können, daß die Lagerbüchsen auf einfache Weise vor dem Ausgießen mit Metall entwässert werden können und daß die ausgegossenen Lagerbüchsen sowohl von Wasser als auch von Luft gekühlt werden können.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß die Durchtrittsöffnungen der Gestellpositionen der Außenkontur des Querschnitts der gebüchsten und der ungebüchsten Brennelemente anpaßbar sind, daß die Lagerbüchsen und die Brennelemente in die gleiche Arretierung am Gestellboden einsetzbar sind, daß die Lagerbüchsen an ihrem Boden eine Entwässerungseinrichtung aufweisen und daß die Lagerbüchsen bei Luftkühlung höher setzbar sind.
An die Außenkonturen des Querschnitts der Brennelemente werden die Gestellpositionen in vorteilhafter Weise dadurch angepaßt, daß mit einer Zentrierführung versehene, demontierbare FUhrungsstücke an dem Rahmen der Gestellpositionen angebracht sind, deren freie Durchtrittsöffnungen der Außenkontur der ungebüchsten Brennelemente angepaßt sind.
Die Führungsstücke sind dabei an zwei gegenüberliegenden Wangen des Rahmens befestigt.
Um alle Gestellpositionen mit Brennelementen besetzen zu können, sind die Führungsstücke nebeneinander angeordneter Gestellpositionen Jeweils an um 900 versetzten Wangenpaaren befestigt.
Zur Führung der Lagerbüchsen dient der Rahmen der Gestellpositionen.
In einer weiteren Ausgestaltung wird dem Lagergestell ein Untergestell zugeordnet, um bei der Luftkühlung der mit Metall ausgegossenen Lagerbüchsen eine optimale Luftführung zu gewährleisten.
Die Entwässerungseinrichtung ist in vorteilhafter Weise so ausgebildet, daß der Öffnungsbereich des federbelasteten Kegelventils von einem Sieb abgedeckt ist. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß kein Fremdkörper das ordnungsgemäße Schließen bzw. Öffnen verhindern kann.
Im Deckel der Lagerbüchse ist ein Be- und Entlüftungsventil angeordnet. Es soll damit sichergestellt werden, daß die bei der Wärmekühlung entstehenden Gase abgeführt werden können.
Außerdem ist nach dem Entwässern eine gute Trocknung des Innenraumes der Büchse gewährleistet.
Damit Lagerbüchsen als auch Brennelemente mit derselben Greifwerkzeug der Brennelementwechselmaschine im Lagerbecken transportiert werden können, wird vorgeschlagen, Lagerbüchse und Brennelement mit einem konstruktionsgleichen Greifergegenstück auszustatten.
Die erfindungsgernäße Einrichtung wird anhand eines Ausführungsbeispiels und der schematischen Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 4 beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 die Draufsicht eines Brennelementlagerbeckens Fig. 2 eine Einzelheit "A" aus Fig. 1 Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. 2 Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie B-B der Fig. 2 In Fig. 1 ist die Draufsicht eines Brennelementlagerbeckens 1 dargestellt, welches außerhalb des Reaktorgebäudes eines Kernkraftwerkes angeordnet ist und sowohl als Zwischenlager als auch als Endlager dienen kann. Die Gestellpositionen 2 dienen wahlweise zur Aufnahme von Brennelementen oder Lagerbüchsen, in welche Brennelemente eingesetzt sind. Eine Brennelementwechselmaschine 3 ist in Pfeilrichtung 4, 4a verfahrbar und dient zum Umsetzen von Brennelementen und Lagerbüchsen innerhalb des Beckens sowie zum Transport der Lagerbüchsen zur nichtdargestellten Werkstatt, in der das Ausgießen mit Metall erfolgt.
Die Fig. 2 bis 4 zeigen in vergrößert dargestellten Einzelheiten die erfindungsgemäßen Einrichtungsmerkmale. Wangen 5, 6, 7, 8 bilden den Rahmen einer Gestellposition 9. Sollen Lagerbüchsen 10 mit eingesetzten Brennelementen 11 in den Gestellen gelagert werden, so bilden die Wangen 5, 6, 7, 8 die Begrenzung der Durchtrittsöffnungen 12 und die Führung der Lagerbüchsen 10. Sollen dagegen ungebüchste Brennelemente 11 gelagert werden, so werden Führungsstücke 13 an zwei gegenUberliegenden Wangen 6, 8 bzw. 5, 7 mittels Schrauben 14 befestigt.
Die Führungsstücke 13 werden um 900 versetzt gegeneinander angeordnet, um alle Gestellpositionen mit Brennelementen belegen zu können.
Eine Zentrierführung 15, die in das Führungsstück eingeschweißt ist und eine Durchtrittsöffnung 27 aufweist, erleichtert das Einführen der Brennelemente 11. Die Zentrierung 16 zum Einsetzen und Arretieren im Gestellfuß 17 ist am Lagerbüchsenboden 18 und am Brennelementfuß 19 gleich ausgebildet.
Auch im Inneren der Lagerbüchse weist der Boden eine Zentrierung für die Brennelemente auf. Entsprechend der Brennelementlänge befindet sich die Gestelloberkante 20 so hoch, daß eine einwandfreie Handhabung des Brennelements mit dem Greifer der Brennelementwechselmaschine möglich ist. Um eine rationelle Fahrweise der Brennelementwechselmaschine sicherzustellen, ist das Greifergegenstück 21 an Lagerbüchse und Brennelement konstruktionsgleich ausgebildet. Während der Wasserlagerung der gebüchsten Brennelemente können sich in der Lagerbüchse Gase bilden, die über das Be- und Entlüftungsventil 22 im Deckel 23 t über nicht dargestellte gohrleitungen abgeführt werden. Bevor die Lagerbüchsen mit den eingesetzten Brennelementen mit Metall ausgegossen werden, müssen die Lagerbüchsen gespült, entwässert und getrocknet werden. Hierzu ist ein Kegelventil 24 im Lagerbüchsenboden 18 angebracht, das über die Feder 25 in Schließstellung gehalten wird. Ein Öffnungsbolzen 26, der in bekannter Weise betätigt wird, bewirkt das Öffnen des Ventils entgegen der Kraft der Feder 25. Der Öffnungsbereich des Kegelventils 24 wird von einem Sieb 30 abgedeckt. Ein Eindringen von Fremdkörpern in den Öffnungsbereich des Kegelventils ist somit ausgeschlossen. Die Belüftung beim Entwässern bewirkt das Be- und Entlüftungsventil 22. Bevor die mit Metall ausgegossenen Lagerbüchsen in das Lagergestell eingesetzt werden, wird das Lagergestell 28 angehoben und ein in Fig. 4 strichpunktiert dargestelltes Untergestell 29 eingebracht, um bei der Luftlagerung der Lagerbüchse die Luftführung zu optimieren. Aus diesem Grunde wird auch ein genügend großer Abstand zwischen den Lagerbüchsen vorgesehen.
*der über Schrauben 31 befestigt ist Die Nutzung des Brennelementlagerbeckens 1 kann wie folgt ablaufen. Die abgebrannten Brennelemente werden vom Kernkraftwerk angeliefert und in das Lagergestell eingesetzt.
Nach einer gewissen Abklingzeit werden die Brennelemente nach Entfernen der Führungsstücke 13 in die Lagerbüchsen gesetzt und einer weiteren Wasserlagerung ausgesetzt.
Ist die vorgeschriebene Wasserlagerungszeit abgelaufen, werden die Lagerbüchsen mit dem darin eingesetzten Brennelement in einer besonderen, nicht dargestellten Zelle entwässert, getrocknet, mit Metall ausgegossen und im gleichen Brennelementlagerbecken, nachdem das Beckenwasser abgelassen wurde, luftgelagert.
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Claims

PatentansPruche 1.! Einrichtung zur Zwischen- und Endlagerung von abgebrannten Brennelementen, insbesondere von Leichtwasser-Reaktorbrennelementen unter Umgehung der Wiederaufbereitung, wobei die Einrichtung aus Lagerbüchsen und Gestellen besteht, die in einem Lagerbecken stehen, worin die ungebüchsten Brennelemente eine Wasserkühlung und die gebüchsten Brennelemente ebenfalls eine Wasserkühlung oder Luftkühlung erfahren, und vor Umstellung auf Luftkühlung die gebüchsten Brennelemente mit Metall umgossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen (12) der Gestellpositionen (9) der Außenkontur des Querschnitts der gebüchsten und der ungebüchsten Brennelemente (11) anpaßbar sind, daß die Lagerbüchsen (10) und die Brennelemente in die gleiche Arretierung am Gestellfuß (17) einsetzbar sind, daß die Lagerbüchsen (10) an ihrem Boden eine Entwässerungseinrichtung aufweisen und daß die Lagerbüchsen bei Luftkühlung höher setzbar sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Zentrierführung (15) versehene, demontierbare Eührungsstücke (13) an dem Rahmen der Gestellpositionen (9) angebracht sind, deren freie Durchtrittsöffnungen (27) der Außenkontur der ungebüchsten Brennelemente (11) angepaßt sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Fuhrungsstücke (13) an zwei gegenüberliegenden Wangen (6, 8) des Rahmens befestigt sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Ftlhrungsstücke nebeneinander angeordneter Gestellpositionen jeweils an um 900 versetzten Wangenpaaren (5,7 bzw. 6, 8) befestigt sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung der Lagerbüchsen (10) der Rahmen der Gestellpositionen (9) dient.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß dem Lagergestell (28) ein Untergestell (29) zugeordnet ist,
7. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerungseinrichtung der Lagerbüchse (10) ein federbelastetes Kegelventil (24) aufweist, dessen Öffnungsbereich von einem Sieb (30) abgedeckt ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 1 und 7 dadurch gekennzeichnet, daß im Deckel (23) der Lagerbüchse (10) ein Be- und Entlüftungsventil (22) angeordnet ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Lagerbüchse (10) und Brennelement (11) ein konstruktionsgleiches Greifergegenstück (21) aufweisen.