DE2746088A1

DE2746088A1 - Zweiarmige handhabungsvorrichtung fuer kernreaktor

Info

Publication number: DE2746088A1
Application number: DE19772746088
Authority: DE
Inventors: Albert Allain; Jacqui Buret
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1976-10-15
Filing date: 1977-10-13
Publication date: 1978-04-20
Also published as: ES463169A1; FR2368121A1; BE859332A; JPS5349697A; FR2368121B1; US4202728A; IT1087685B; GB1551895A

Description

BEETZ- LAMPRECHT- BEETZ PATENTANWÄLTE

8OOO MUnchen 22 - Steinsdorf str. 10 Dipl.-ing. R. beetz sen.

TELEFON (Οβθ) 22 72 ΟΙ -33 7244-28 5910 Olpl.-Ing. K. LAMPHECHT Telex 522Ο48-Telegramm Allpatent MUnchen 9 Dr.-lng. R. BEETZ Jr.

*" UHEID

BUCK RWMMnWUt

Dr.-lng. W. TIMPE Olpl.-Ing. J. SIEGFRIED

4lo-27.4o6P 13. Oktober 1977

COMMISSARIAT Λ L¹ENERGIE ATOHIQUE, 75752 Paris Frankreich

Zweiarmige Handhabungsvorrichtung für Kernreaktor

Die Erfindung betrifft eine zweiarmige Handhabungsvorrichtung für einen Kernreaktor.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Maschine oder Vorrichtung, die im Inneren des Behälters eines Reaktors und insbesondere eines flüssignatriumgekUhlten Reaktors den Transport oder die Übertragung von don Kern bildenden Brennelementbündeln zwischen Stellungen erreicht, die diese Brennelementbündel im Inneren des Kerns einnehmen und einer Stellung zur Speicherung oder Lagerung der Brennelementbündel im Inneren des Behälters. Diese Lagerungsstellung bildet für die abgestrahlten oder abgebrennten Brennelementbündel eine Zwischenstellung vor der Entfernung der Brennelementbündel beispielsweise in ein Lagerungs- oder Speicherungsbad außerhalb des Behälters. Selbstverständlich erfolgen diese Betriebsschritte, während der Verschluß des Reaktors in Lage ist und der Behälter mit Flussignatrium gefüllt ist, d. h. daß sie ohne SichtunterstUtzung bewirkt werden.

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Derartige Handhabungen bestehen nämlich insbesondere e-inmal in Entfernung abgebrannter BrennelementbUndel aus dem Kern, um sie in einem Bad zu lagern,und symmetrisch dazu im Ersetzen dieser abgebrannten BrennelementbUndel durch neue BrennelementbUndel,die im Kern angeordnet werden sollen. Die Handhabungen können auch im Wechsel des Orts eines Brennelementbündels im Inneren des Kerns bestehen.

Zur Erläuterung des zu lösenden Problems wird anhand Fig. 1, die im Querschnitt eine Hälfte eines Hauptbehälters eines flUssignatriumgekUhlten Schnellneutronen-Kernreaktors zeigt, der eine derartige Handhabung aufweist, erläutert.

In Üblicher Weise ist ein Hauptbehälter 2 vorgesehen, der an einem oberen Verschlußdeckel k hängend befestigt ist, wobei dieser Verschlußdeckel 4 durch zwei drehbare Verschlüsse 6 und 8 verschlossen ist. Der große Drehverschluß 6 besitzt als Achse die Achse XX' des Hauptbehälters 2, während der kleine Drehverschluß 8 demgegenüber exzentrisch ist, wobei seine Achse YY¹ gegenüber der Achse des Hauptbehälters 2 versetzt ist, die auch gleichzeitig die Achse des Kerns 10 des Reaktors darstellt. Bei diesem üblichen Schnellneutronen-Kernreaktor erfolgt die Übertragung oder der Transport von im Kern 10 verwendeten BrennelementbUndeln zu einem Speicherungsbehälter und deren Ersetzen durch neue BrennelementbUndel mittels zweier Maschinen oder Vorrichtungen. Einerseits ist eine Lademaschine 12 vorgesehen, die mit dem kleinen Drehverschluß 8 einstückig ist und die das Verschieben der neuen oder gebrauchten BrennelementbUndel zwischen dem Kern und einem Lade/Entlade-Gefäß bzw. einem Handhabungsgefäß 14, in dem ein gebrauchtes BrennelementbUndel angeordnet oder aus der ein neues BrennelementbUndel entnehmbar ist, das dort hin zugeführt

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worden ist, ermöglicht. Andererseits erfolgt die Entfernung des gebrauchten Brennelementbändels oder die Einführung des neuen BrennelementbUndels aus bzw. in das Handhabungsgefäß 14 mittels einer weiteren Maschine 16. Im folgenden wird nur das Problem der Handhabung im Inneren des Hauptbehälters betrachtet, d. h. die Versetzung von Brennelementbündeln zwischen dem Kern IG und dem Speicherungs- bzw. Handhabungsgefäß 14 mit Hilfe der Lademaschine 12. Infolge der Exzentrizität des kleinen Drehdeckels 8 und einer Exzentrizität der Lademaschine 12 gegenüber dem kleinen Drehdeckel 8 kann das Unterende 12', das ein Greifer oder allgemein ein Greifmanipulator oder Greifwerkzeug ist, der Lademaschine 12 oberhalb allen BrennelementbUndeln des Kerns 10 und oberhalb des Handhabungsgefäßes 14 verschoben werden. Darüber hinaus kann die Lademaschine 12 eine Möglichkeit zur Drehung dessen Endes 12' gegenüber der Achse des Vertikalschaftes aufweisen, der die eigentliche Lademaschine 12 bildet?.

Bei Betrachtung einer vollständigen Sequenz beim Ersetzen eines gebrauchten BrennelementbUndels durch ein neues Brennelementbündel gemäß der in Fig. 1 dargestellten Handhabungsweise ist es notwendig, zunächst die Lademaschine 12 zu verschieben, damit sie sich oberhalb des gebrauchten Brennelementbündels befindet, wobei dann dieses BrennelementbUndel befaßten und oberhalb des Lade- oder Handhabungsgefäßes 14 gebracht und in das Handhabungsgefäß 14 eingeführt werden muß. Anschließend wird im Handhabungsgefäß 14 das gebrauchte Brennelementbündel durch ein neues BrennelementbUndel ersetzt. Dann wird mit der Lademaschine 12 das neue BrennelementbUndel erfaßt und das neue BrennelementbUndel im Kern an die Stelle des gebrauchten Brennelementbündels mittels der Lademaschine gebracht.

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Bei einer derartigen Ladevorrichtung bestehen relativ erhebliche Totzeiten, insbesondere bezüglich der Zeit, die erforderlich ist, um das gebrauchte Brennelementbündel vom Handhabungsgefäß 14 nach außerhalb zu entfernen und um in dieses an deren Stelle ein neues Brennelementbündel einzuführen. Darüber hinaus erfordern diese verschiedenen Betriebsschritte außerordentlich genaue Positionierungen der Lademaschine 12 gegenüber einer bestimmten Stellung oder Lage des Kerns, die dem auszutauschenden Brennelementbündel entspricht, und auch in Bezug auf das Handhabungsgefäß 14, dessen Positionierung sich leicht ändern kann während des Betriebsschrittes zur Ersetzung des gebrauchten Brennelementbündels durch ein neues Brennelementbündel.

Ks ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Ladevorrichtung anzugeben, die es ermöglicht, die Handhabungszeit zu minimisieren und die es auch ermöglicht, die Anzahl der Positionierschritte der Handhabungsvorrichtung im Inneren des Behälters des Reaktors zu verringern, um die verschiedenen Lade- und Entlade-Betriebsschritte zu bewirken.

Selbstverständlich erfolgen diese Betriebsschritte bei stillgesetztem Reaktor, weshalb großes Interesse daran besteht, diese in möglichst kurzer Zeit durchzuführen, um die Anhaltezeit des Reaktors zu minimisieren.

Die Erfindung betrifft also eine Handhabungsvorrichtung für einen Kernreaktor, der im Inneren eines geschlossenen Behälters an seinem Oberteil einen mit mindestens einem Drehverschluß versehenen Verschlußdeckel besitzt sowie einen von mehreren Brennelementbündel gebildeten Kern und ein Handhabungsgefäß aufweist, und die gekennzeichnet ist durch einen

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Schaft mit vertikaler Achse, dessen Oberende den Drehverschluss durchsetzt; einen ersten für vertikale Translationsbewegung durch erste mit dem Schaft ei ns tückige F Uhrungsglied er geführten Wagen und einen für vertikale Translationsbev/egung durch mit dem Schaft einstückige zweite Führungsglieder geführten zweiten Wagen, wobei jeder Wagen mit einem horizontalen Arm versehen ist, an dessen freiem Ende ein C-reif werkzeug zum Ergreifen der Brennelementbündel vorgesehen ist, wobei die Führungsglieder so sind, daß die Arme parallel zueinander verbleiben; eine Einrichtung zum vertikalen, voneinander unabhängigen Verschieben der Wägen; eine Steuereinrichtung für das Offnen und das Schließen der Greifwerkzeuge; und eine "Einrichtung zum Drehen des Schaftes um dessen Vertikalachte.

Vorzugsweise bestellen die Führungsglieder eines Wagens aus einer Führungsbahn, in der der "Jagen verschiebbar ist und zwei in den sich gegenüberliegenden beiden Seiten der Führungsbahn vorgesehenen Nuten, die mit mit dem Wagen einstückigen Rollen zusammenwirken.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Vertikalschnitt die Hälfte des Hauptbehälters eines Schnellneutronen-Kernreaktors mit einer herkömmlichen Ladevorrichtung;

Fig. 2 im Vertikalschnitt einen Teil des Behälters mit einer zweiarmigen Ladevorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 im Horizontalschnitt die erfindungsgemäße Vorrich tung mit den zweijparallelen Armen;

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Fig. 4 schematisch die verschiedenen Phasen des Austausch-Betriebsschrittes von Brennelementbündeln.

Eine herkömmliche Ladevorrichtung wurde bereits anhand Fig. näher erläutert.

Wie bereits ausgeführt, zeichnet sich die erfindungsgemäße Handhabungsvorrichtung für BrennelementbUndel im wesentlichen dadurch aus, daß an einer einzigen vertikalen Säule zwei parallele Handhabungsarme vorgesehen sind, die jeweils mit einem Greifwerkzeug versehen sind, wobei die beiden Arme unabhängig voneinander sich in Vertikalrichtung verschieben können und simultan um eine Vertikalachse gedreht werden können.

In Fig. 2 ist ebenfalls dargestellt der obere Verschlußdeckel 4, der große Drehverschluß 6 und der kleine Drehverschluß 8. Es kann jedoch auch lediglich ein einziger Drehverschluß vorgesehen sein. Die erfindungsgemäße Handhabungsvorrichtung 20 ist in eine Bohrung 22 des kleinen Drehverschlusses 8 eingeführt. Die Handhabungsvorrichtung 20 weist im wesentlichen einen vertikalen Schaft 24 auf, der um seine Vertikalachse xx¹ verschwenkbar ist. An diesem Schaft 24 sind zwei bewegbare Anordnungen befestigt, die im folgenden als Wagen 26 bzw. 28 bezeichnet sind. Der Wagen besitzt einen horizontalen Arm 26', der ein vertikales Greifwerkzeug zum Ergreifen der Brennelementbündel an deren Griff-Kopfenden aufweist. Schematisch ist ein am kleinen Drehverschluß befestigter Mechanismus 30 dargestellt, der Drehungen des Schaftes 24 um dessen Vertikalachse erreichen kann. Dieser Mechanismus JO kann aus einem Zahnradsystem bestehen, das in eine den Schaft 24 an dessen Oberteil umgebende Zahnung eingreift.. Die Anordnung wird durch einen Zweistufen-Elektromotor

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gesteuert. Die Lagesteuerung oder -regelung jedes Arms 26', 28' wird durch zwei Einstellvorrichtungen erreicht, die um den Winkel <^ versetzte Maßeinteilungen besitzen. Das Ablesen der Lage erfolgt mittels einer Kamera, die die beiden Lageeinstellvorrichtungen abwechselnd betrachtet. Die durch Pfeile 32' wiedergegebenen Verschiebeglieder ermöglichen eine unabhängige Vertikalverschiebung der bewegbaren Wagen 26, 28. Endkontakte begrenzen diese Verschiebungen. Schließlich verschieben sich die Arme 26', 28' im Inneren eines mit dem Schaft 24 einstückigen Körper 34. Dieser weist an seinem Unterende zwei Führungsrinnen auf, von denen lediglich eine Führungsrinne 36 entsprechend dem einen Wagen 26 dargestellt ist.

In Fig. 2 ist in Strichlinien die erfindungsgemäße Vorrichtung in Ansicht dargestellt in einer Greiflage für ein abgebranntes BrennelementbUndel AI im Kern 10.

Ausgehend von Fig. 3 wird ausführlich ein AusfUhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung erläutert. Jeder der Wagen 26, 28 ist bezüglich vertikaler Translationsbewegung in der Säule oder dem Körper 34 geführt mittels zweier FUhrungsbahnen 40, 42. Für jeden Arm 26', 28' weist die Führungsbahn 40, 42 im Inneren zwei Nuten 44, 44' (Führungsbahn 40) auf, in denen Rollen 46, 46' (Wagen 26) verschiebbar sind. Dabei weist jeder Wagen 26, 28, wie sich aus Fig. 2 ergibt, zwei Reihen von zwei Rollen 46, 46' und 48, 48' (für den Wagen 26 bzw. den Arm 26') auf, wobei selbstverständlich auch der andere FUhrungs-Arm 28' die gleiche Anordnung von Rollen aufweist. Die beiden Arme 26', 28' sind in einem mit dem Schaft 24 einstUckigen zwei VorsprUnge aufweisenden Kasten oder Gehäuse 50 untergebracht. Die beiden Vorsprünge des Gehäuses 50 erlauben selbstverständlich

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Vertikalverschiebungen der Arme 26', 28*. Im Inneren der Arme 26', 28* befinden sich selbstverständlich Steuerstangen für das öffnen und das Schließen von Greifwerkzeugen 52, 54 (Fig. 2). Die Steuermechanismen aum Öffnen bzw. zum Schließen dieser Greifwerkzeuge 52, 54 für die Kopfenden der Brennelemente können beispielsweise so ausgeführt sein, wie die in der FR-PS 1 563 044 der Anmeldorin beschriebenen.

In den Fig. 4a bis 4f sind schematisch die verschiedenen Phasen dargestellt, die der Übertragung oder dem Transport eines abgestrahlten oder abgebrannten Brennelementbündels entsprechen, das vom Kern 10 entfernt ist und das durch ein neues Brenneleeentbündel ersetzt wird. Dabei ist einerseits ein abgebranntes Brennelementbündel AI sowie ein neues Brennelementbündel AN dargestellt. Das heißt, es. muß mit der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung das abgebrannte Brennelementbündel AI in Kern 10 erfaßt werden, dieses abgebrannte Brennelementbündel AI im Handhabungsgefäß 14 abgesetzt werden» das neue Brennelementbündel AN erfaßt werden und im Kern 10 an der Stelle abgesetzt werden, in der zuvor das abgebrannte Brennelementbündel AI eingesetzt war.

Selbstverständlich haben die beiden an den bewegbaren Vagen 26» 28 angebrachten Arne 26', 28* genau die gleiche Länge. Die Führung der bewegbaren Vagen 26, 28 in der Säule oder dem Körper 34 ist selbstverständlich außerordentlich genau, um eine gute Positionierung der Klemmen oder Zangen des Greifwerkzeugs am Oberende der Brennelementbündel zu erreichen. Darüber hinaus weisen die beiden Greifwerkzeuge 52, 54 der Arme 26*, 28* in einer Horizontalebene einen Scheitelwinkel *j auf, wobei der Scheitel mit der Vertikalachse des Schafts 24 zusammenfällt.

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Zu einem ersten Zeitpunkt, der in Pig.4a dargestellt ist, befindet sich der Wagen 26 in der Verlängerung des abgebrannten Brennelementbündels AI, wird der Wagen 26 und der Arm 26' abgesenkt und wird mit Hilfe des entsprechenden G reif Werkzeugs das abgebrannte Brennelementbündel AI ergriffen, wobei der Arm 28' in seiner Oberlage bleibt. In Fig. 4b wird der Wagen 26, der das abgestrahlte Brennelementbündel AI trägt, in seine Oberlage zurückgebracht. In Fig. 4c wird der Arm 28', der frei ist, über das Handhabungsgefäß 14 gebracht und wird dieser Arm 28' abgesenkt, wobei das entsprechende Greifwerkzeug 52 das neue Brennelementbündel AN ergreift, das im Handhabungsgefäß 14 angeordnet ist. In Fig. 4b wird der Arm 28' angehoben, um das neue Brennelementbündel AN aus dem Handhabungsgefäß 14 heraus zuziehen^ und wird das neue Brennelementbündel AN mittels einer Vorori ent ierungs einrichtung 58 vororientiert oder vorausgerichtet. Eine derartige Vororientierungseinrichtung kann entsprechend der FR-PS 71 43236 ausgeführt sein. Dadurch kann das Brennelementbündel um seine Längsachse geschwenkt werden. Dann wird eine Drehung der gesamten Vorrichtung um einen Winkel «C durchgeführt, die ohne weiteres Positionierproblem den Arm 26', der das abgestrahlte Brennelementbündel AI trägt, über das Handhabungsgefäß 14 führt bzw. bringt. MLt Hilfe der gleichen Vororientierungseinrichtung 58 wird das abgebrannte BrennelementbOndel AI vororientiert oder vorausgericntet. Gemäß FIg.4e wird das abgebrannte Brennelementbündel AI In das Handhabungsgefäß 14 abgesenkt und wird anschließend der Arm 26' nach oben geführt. Duitih Verdrehen der Drehverschlüsse 6, 8 wird die Ladevorrichtung, deren Arm 28* nun das neue Brennelementbündel AN trägt, über diejenige Stellung oder Lage des Kerns 10 gebracht, in der sich das zuvor entfernte abgebrannte Brennelementbündel AI befand. Das neue Brennelementbündel AN wird durch Absenken des Wagens 28 abgesetzt, woraufhin der Arm 28' in seine Ober lage angehoben wird, wobei das neue Brennelementbündel AN zuvor vorausgerichtet worden war.

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Es ergibt sich aus der vorstehenden ausführlichen Beschreibung der verschiedenen Schritte, daß infolge der erfindungsgemäß ausgeführten Handhabungsvorrichtung eine erhebliche Zahl von Betriebsschritten vermieden werden kann im Vergleich zu denen, die bei herkömmlichen Ladevorrichtungen erforderlich waren. Darüber hinaus sind die Positionierbetriebsschritte des Arms zum Laden oberhalb dos Kerns bzw. oberhalb des Handhabungsgefäßes erheblich vereinfacht oder sind deren Anzahl zumindestens erheblich verringert, da dann, wenn einmal ein Wagen der Ladevorrichtung positioniert worden ist, der zweite Arm durch Drehung der gesamten Vorrichtung um einen Winkel cC sofort positioniert ist. Darüber hinaus wird gegenüber einer Lösung mit zwei vollkommen unabhängigen Armen die Gefahr vermieden,daß Interferenzen oder Überlagerungen der beiden Arme während deseen eigenständigen Betriebs auftreten, da nämlich die beiden Arme ständig parallel bleiben.

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Claims

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Ansprüche

ι 1/ Handhabungsvorrichtung für Kernreaktor, der im Inneren eines an seinem Oberende durch einen mit mindestens einem Drehverschluß versehenen Verschlußdeckel verschlossenen Behälters, einen durch mehrere Brenneletnentbündel gebildeten Kern und ein zur Aufnahme von Brennelementbündeln vorgesehenes Handhabungsgefäß aufweist,

gekenn ze ic hnet durch

einen vertikalen Schaft (24), dessen Oberende den Drohverschluß (8) durchsetzt,

einen in vertikaler Translationsbewegung durch erste mit dem Schaft (24) einstückige Führungsglieder geführten ersten Wagen (26) und einen in vertikaler Translationsbewegung durch mit dem Schaft (24) einstückige zweite Führungsglieder geführten zweiten Wagen (28), wobei jeder Wagen (26, 28) mit einem horizontalen Arm (26', 28') versehen ist, an dessen freiem Ende ein Greifwerkzeug (52, 54) für die Brennelementbündel· (AI, AN) vorgesehen ist, wobei die Führungsglieder so sind, daß die Arme (26', 28') parallel bleiben,

eine Einrichtung zum vertikalen und unabhängigen Verschieben der Wagen (26, 28),

eine Steuereinrichtung für das öffnen undd das Schließen der Greifwerkzeuge (52, 54) und

eine Einrichtung zum Drehen des Schafts (24) um dessen Vertikalachse (xx').
2. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die FUhrungsglieder eines Wagens (26, 28) aus einer Führungsbahn (40, 42) bestehen, in der der Wagen (26, 28) verschiebbar ist_/und zwei Nuten (44, 44') in den einander gegenüberliegenden Seiten der Führungsbahnen (40, 42) aufweisen, die mit mit dem Wagen (26, 28) einstUckigen Rollen (46, 46', 48, 48') zusammenwirken.

809816/0826 ORIGINAL INSPECTED