DE2905985C2 - Werkzeug für die Handhabung von Gegenständen im Innern eines wassergekühlten Kernreaktors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Während der gesamten Benutzungsdauer eines wassergekühlten Kernreaktors ist es erforderlich, daO das Verhalten des den Reaktorbehälter bildenden Materials kontrolliert und in gegebenen Zeitabständen geprüft wird, ob dieses Material trotz der aufgenommenen Strahlungsdosen noch zufriedenstellende mechanische Eigenschaften besitzt

Dazu müssen mechanische Versuche an Proben oder Prüfkörpern aus Stahl der gleichen Sorte wie derjenigen χ des Reaktorbehälters ausgeführt werden. Diese Proben oder Prüfkörper werden Bestrahlungen ausgesetzt, die denjenigen ähnlich sind, die der Reaktorbehälter während desselben Zeitabstandes erfahren hat Diese Versuche finden beim Nachladen des Reaktors mit Brennstoff statt, d. h. etwa alle Jahre, oder bei der Generalinspektion des Reaktors, d. h. etwa alle IO Jahre. Dazu werden an der den Reaktorkern umgebenden thermischen Abschirmung Bestrahlungskapseln auswechselbar angeordnet.

Diese bestehen aus einem Rohr, dessen Oberteil einen Stopfen für die Handhabung der Bestrahlungskapseln und die Befestigung des Rohrs aufweist. Dieses Rohr enthält Stahlproben, die mit derjenigen des Reaktorbehälters identisch sind und zu mechanischen Versuchen bestimmt sind, etwa Versuchen auf Zug «der Schlagzähigkeit. Beim Nachladen des Reaktors mit Brennstoff oder bei der Inspektion des Reaktors werden gewisse Bestrahlungskapseln herausgezogen, um aus ihnen die Proben oder Prüfkörper fPrdie Versuche zu entnehmen. Da nun die im Verlauf des Reaktorbetriebs von den in den Bestrahlungskapseln enthaltenen Proben aufgenommene Bestrahlung von der azimutalen Stellung der Bestrahlungskapseln an der Abschirmung des Reaktors aufgrund der Geometrie des Reaktorkerns abhängt, erfahren in gewissen Bestrahlungskapseln enthaltene Proben und Prüfkörper eine stärkere Bestrahlung als der Reaktorbehälter, während in anderen Bestrahlungskapseln enthaltene andere Proben oder Prüfkörper eine geringere Bestrahlung als der Reaktorbehälter erfahren. Nun müssen aber, wie erwähnt, die zur Kontrolle des Materials des Reaktorbehälters verwendeten Proben oder Prüfkörper eine Strahlung erfahren, die wenigstens gleich derjenigen des Reaktorbehälters ist. Es müssen daher Umsetzvorgänge bezüglich der Stellung der Bestrahlungskapseln im Augenblick des Nachladens des Reaktorkerns oder der Inspektion des Reaktors vorgenommen werden. Die Umsetzvorgänge bedingen, daß die Bestrahlungskapseln in ihrem Sitz längs der thermischen Abschirmung des Reaktors herausgezogen und wieder eingesetzt werden können.

Das eingangs genannte Werkzeug ist zwar für das Herausziehen und Transportieren derartiger Bestrahlungskapseln verwendbar, vermag aber die zum Wiedereinsetzen unter Umständen notwendigen Druckkräfte nicht aufzubringen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Werkzeugs, das die Ausübung ausreichender Druck- und Zugkräfte auf den zu handhabenden Gegenstand gestattet

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs I aufgeführten Merkmale.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des Palenanspruchs 2.

Nachfolgend wird ein Beispiel eines Werkzeugs nach der Erfindung beschrieben. Es zeigt

Fi g. I einen Längsschnitt durch e»« oberhalb eines zu handhabenden Gegenstandes in einem Kernreaktor in Betriebsstellung befindliches Werkzeug:

Fig.2 in vergrößertem Maßstab das Unterteil des Werkzeugs gemäß F i g. I in der Verriegelungsstellung der schwenkbaren Finger;

F i g. 3 einen Schnitt durch den oberen Teil des zu handhabenden Gegenstandes und den ihn aufnehmenden Sitz.

F i g. 1 zeigt ein Werkzeug für die Handhabung von Gegenständen, das aus drei Teilen besteht, einem Oberteil 1, einem Mittelteil 2 und einem Unterteil 3. Bei den Gegenständen handelt es sich um sogenannte Bcstrahlungskapseln, in denen Proben der im Inneren eines wassergekühlten Kernreaktors herrschenden Strahlung ausgesetzt werden.

Das Oberteil 1 enthält einen Handsteuermechanismus für das Werkzeug und eine Einhängevorrichtung für den Transport des Werkzeugs und der von diesem ergriffenen Bestrahlungskapseln. Das Mittelteil 2 enthält einen Stellzylinder mit Fixierungsklauen zum Festlegen des Stellzylinders an ortsfesten Einbauten des Reaktors. Das Unterteil 3 enthält Finger /um Ergreifen der Bestrahlungskapseln.

Das Werkzeug enthält ein sehr langes Betätigungsrohr 4, dessen oberes Ende mit einer Kinhängcplatte 5 verbunden ist auf der ein Bügel 6 befestigt ist für das Anheben und den Transport des Werkzeugs und der Bestrahlungskapseln. Das Betätigungsrohr hat an

seinem unteren Ende einen kegelstumpfförmigen nach unten verjüngten Abschnitt zur Einführung des Betätigungsrohrs in das Oberteil der Bestrahlungskapseln, das durch einen Stopfen 8 in Form einer nach oben erweiterten Glocke gebildet ist. Der Abschnitt 7 ist mit vertikalen Einschnitten versehen, in denen Finger zum Ergreifen der Bestrahlungskapseln schwenkbar gelagert sind. Die Einschnitte ermöglichen das Ausschwenken der Finger in die Greifstellung im Stopfen der Bestrahlungskapseln. Diese Vorrichtung wird noch im einzelnen in Verbindung mit F i g. 2 beschrieben.

Das Oberteil des Betätigungsrohrs 4 ist im Bereich eines Anschlußstücks 10 als rohrförmiger Kolben 11 ausgebildet, dessen Mittelteil 12 von größerem Durchmesser ist als dessen Endteile und eine Umfangsnut 13 aufweist, in der ein Dichtring angeordnet ist, der in einen koaxial zum Betätigungsrohr 4 angebrachten Stellzylinder 14 eingebaut ist Der Stellzylinder 14 hat ein Oberteil, das durch eine Verschlußvorrichtung 15 verschlossen ist und in der das oberste Endteil des Kolbens 11 dicht und verschiebbar geführt ist Das untere Endteil des Kolbens 11 hat eine Dichtung 15, welche die Kammer des Stellzylinders nach unten abschließt in der sich das Mittelteil 12 des Kolbens 11 verschiebt, auf das der Schub eines Druckmittels wirkt das dem Stellzylinder über eine Leitung 17 oder 18 je nach der Betätigungsvorrichtung des doppelt wirkenden Kolbens zugeführt wird. Das Unterteil des Stellzylinders 14 hat öffnungen 19 und 20, die mit dem Innenraum des Stellzylinders und des Kolbens in Verbindung stehen. In den Öffnungen 19 bzw. 20 sind waagerechte Achsen 21 bzw. 22 für Fixierungsklauen, im folgenden kurz mit »Klauen« bezeichnet 23 bzw. 24 vorgesehen. Diese Klauen haben an ihrem Unterteil Anlagefüße 25 bzw. 26 mit im wesentlichen waagerechten Anlageflächen.

Innerhalb des Betätigungsrohrs 4 ist koaxial eine Betätigungsstange 30 angeordnet die an ihrem Oberteil mit einem Handgriff 31 verbunden ist, der eine senkrechte Ve^rschiebung der Betätigungsstange ermöglicht

Das Oberteil der Betätigungsstange 30 hat drei zylindrische Bohrungen 32,33 und 34, die mit einem Stift 36 zusammenarbeiten können zur Festlegung der Betätigungsstange gegenüber dem Betätigungsrohr in drei unterschiedlichen Stellungen, dk der Festlegung der verschiedenen Teile des Werkzeugs entsprechen, was noch erläutert wird.

Das Mittelteil 37 der Betätigungsstange ist mit zwei Nocken 38 und 39 versehen, um die Klauen 23 und 24 betätigen zu können.

Das Unterseil der Betätigungsstange besteht aus zwei teleskopartig verschiebbaren Teilen 42 und 43. Das Teil

42 mit dem kleineren Durchmesser hat einen Stift 44, der sich in zwei Längsschlitzen im Teil 43 der Betätigungsstange zwischen dem oberen Ende 45 und dem unteren Ende 46 des Teils 43 verschieben läßt

Beiderseits dieser Stellungen des Stifts 44 bewirkt das mit dem Oberteil der Betätigungsstange verbundene Teil 42 der Betätigungsstange die Bewegung des Teils

43 der Betätigungsstange nach oben oder nach unten

zur Betätigung von Nocken 50. Diese Nocken sind mit dem in Betätigungsrohr 4 geführten unleren linde 46 des Teils 43 verbunden.

Die Nocken 50 ermöglichen die Betätigung der schwenkbaren Finge. 52 und 53 am Ende des Belätigungsrohres.

Fi ir. 2 zeigt in größerem Maßstab das Cnde des BetStigungsrohrs 4 innerhalb des Stopfens einer Bestrahlungskapsel, Diese besteht aus einem mit dem Stopfen verbundenen Rohr 54, das Proben aus einem Material umschließt, das mit dem Material des Reaktorbebälters identisch ist.

In F i g, 2 sind die schwenkbaren Finger 52 und 53 in ihrer Verriegelungsstellung gezeigt, wobei sich die Nocken 50 in abgesenkter Stellung zwischen diesen Fingern befinden, die über waagerechte Achsen 56 bzw. 57 am Betätigungsrohr angelenkt sind.

Aufgrund der Form der Ausnehmung im Stopfen S ist ersichtlich, daß die Verriegelung der schwenkbaren Finger in dieser Stellung das Anheben der Bestrahlungskapsel von ihrem Sitz an der thermischen Abschirmung 60 des Reaktors ermöglicht, wenn das Betätigungsrohr angehoben wird.

In ihrer in Fig. 1 dargestellten Stellung werden jedoch die schwenkbaren Finger von den Nocken 50 in einer Entriegelungsstellung gehalten, bei der das VerriegeluBfesrohr frei in die Bohrung des Stopfens 8 eindringen kann.

Gemäß F i g. 3 hat der Stopfen 8 eine Fo-m, die es ihm gestattet, unter Kraftanwendung mit einem Sitz 61 an der Abschirmung 60 des Reaktorkerns in Eingriff zu

ZI kommen; denn unter Ausübung einer Schubkraft mittels des Betä''.igungsrohrs 4 kann man den Stopfen 8 in den Sitz in der Weise eindringen lassen, daß der das Oberteil des Stopfens bildende kugelförmige nachgiebige Teil durch elastische Verformung im Sitz 61 einrastet.

Es wird nun in Verbindung mit der Zeichnung der Betrieb des Werkzeugs bei einem Umsetzvorgang von Bestrahlungskapseln zwischen zwei Orten an der thermischen Abschirmung des Reaktors beschrieben.

Zur Zentrierung und Positionierung des Werkzeugs sind in einer Abschlußplatte 70 des Kernreaktors vertikal oberhalb der Sitze der Bestrahlungskapseln durch Stopfen verschließbare Löcher vorgesehen. Diese Stopfen sind von derselben Art wie die Stopfen der Bestrahlungskapseln und sind abnehmbar oder ii, die Löcher einpreßbar.

Als erstes werden die Stopfen abgenommen, die sich auf der Abschlußplatte 70 oberhalb der Bestrahlungskapseln befinden, an denen die Umsetzung stattfindet. Wenn der Abschnitt 7 des Werkzeugs in die Ausnehmung im Stopfen der Abschlußplatte eingeführt ist, erfolgt eine Betätigung der Nocken 50 durch Jen Handgriff 31. um die Finger im Stopfen in Verriegelungsstellung zu bringen, was ein Entfernen des Stopfens durch Anheben des Betätigungsrohrs ermöglicht. Der Stopfen wird dann an einer hierfür vorgesehenen Stelle gelagert Dann wird in derselben Weise der Stopfen abgenommen, der das Loch in der Abschlußplatte schließt da.« sich senkrecht oberhalb des zwfitei. Grtes befindet, der für das Umsetzen gewählt ist

Sind so die beiden entsprechenden Löcher frei, so wird das Werkzeug in ein Loch eingeführt und abgesenkt, bis es am Stopfen 8 der ersten Bestrahlungskapsel, an der das Umsetzen durchgeführt wird, in μ Stellung kommt. Die schwenkbaren Finger 52 und 53 befinden sich dann in der in F i g. 1 gezeigten Stellung.

wobei die Nocken 50 von der Betätigungsstange 30 in der angehobenen Stellung gehalten werden. Die Betätigungsstange ist in dieser Stellung durch den in der h'> Bohrung 12 befindlichen Stift 3b festgestellt. In .lic..er Stellung befindet sich das Mittelteil 37 dor Betätigungsstange in einer solchen Stellung, daß der Nocken 39 die Klauen 2.3 und 24 in ihrer in Fig. I gezeigten

-Mirüekgeklapptcn Stellung hält, was den Durchtritt der Klauen 23 und 24 durch das I < ch in der Abschlußplatte 70 senkrecht über der Besir.ihlungskapsel ermöglicht. Danach wird der Handgriff !I in seine abgesenkte Stellung gebracht, in der die Bohrung 34 in die vorher von der Bohrung 32 eingenommene Stellung gelangt. Die Betätigungsstange kann dann in dieser Stellung durch den Stift 36 gegenüber dem Betätigungsrohr 4 festgelegt werden. Im Verlauf der Absenkbewegung der Betätigungsstange innerhalb des Betätigungsrohrs ist ι der mit der Betätigungsstange verbundene Stift 44 durch Verschiebung des Teils 42 der Betätigungsstange im Teil 43 in Berührung mit dem mit den Nocken 50 verbundenen Untcri>:il 46 gekommen, so daß die Nocken 50 solange nach unten betätigt werden, bis sie die schwenkbaren Finger, wie in F i g. 2 gezeigt, verriegeln. Der Nocken 38 befindet sich dann in einer solchen Stellung, daß er am Oberteil der Klauen 23 und 24 ünsinHr drs Norkcns .39 anheilt und die Klauen in der in F i g. I gezeigten Stellung hält, in der die Klauen durch das Loch in der Abschlußplatte hindurchtreten können. Der Nocken 39 befindet sich dann völlig außer Eingriff mit den Klauen 23 und 24. Ist die Betätigungsstange in dieser Stellung durch den Stift 36 verriegelt, so kann die Bestrahlungskapscl durch Zug aus ihrem elastischen Sitz angehoben und zu einer Lagerstelle gebracht werden.

Danach wird am zweiten gewählten Ort die zweite Bestrahlungskapsel in gleicher Weise entfernt.

Anstatt die zweite Bestrahlungskapsel nun zu einer Lagerstelle zu bringen, wird sie zu dem von der ersten Bestrahlungskapsel freigemachten Ort geführt, bis der Stopfen wieder auf dem Oberteil des Sitzes ruht. vgl. Fig. 3. Das Werkzeug befindet sich dann in Verriegelungsstellung, d. h. die Betätigungsstange befindet sich in ihrer unteren Stellung, wobei die Bohrung 34 durch den Stift 36 verriegelt ist. Danach wird die Betätigungsstange soweit angehoben, daß die Bohrung 33 in die \orher von der Bohrung 34 eingenommene Stellung gelangt. Dieses Anheben mit geringem Hub der Betätigungsstange hat keine Wirkung auf die Nocken 50. da sich der Stift 44 in der unteren Stellung in den Schlitzen im Teil 43 der Betätigungsstange befand Das Anheben reicht jedoch aus. um die Klauen 23 und 24 durch den Nocken 39 derart zu spreizen, daß sie in Anlage ;>n die Ränder des I.ochs in der Abschlußplatte 70 gelangen und damit den .Stellzylinder 14 fixieren. Der Kolben Il befindet sich in seiner olKren Stellung, /um Krzeugen eines Finsctzdrueks auf das Oberteil der Bestrahlungskapsel wird die Stellzylinderkammer über die obere Leitung 17 gespeist, so daß der Kolben Il und damit das gesamte Betäiigungsrohr 4 nach unten gedruckt wird. Dieser Schub auf das Betätigungsrohr, das mit seinem I Intcricil am Boden der Ausnehmuung im Stopfen 8 der Bestrahlungskapsel ruht, erzeugt einen Schub auf die Bestrahlungskapsel. die dann in ihren Sitz 61 unter elastische Verformung eindringt.

Dann wird die Betätigungsstange durch den Handgriff 31 in ihre in F i g. I gezeigte obere Stellung zurückgeführt, nachdem der Stift 36 entriegelt und die Druckmittelspeisung des Stellz> linders unterbrochen ist. Is; der Mittelteil 37 etwa in die in Fi e. I gezeigte Stelluiv zurückgekehrt, so werden die Klauen 2 3 und 24 erneut zurückgeklappt, was ihren Durchtritt durch das Loch der Abdeckplatte, das Anheben und dann den Abtransport des Werkzeugs ermöglicht. Hierauf erfolgt das Einsetzen der ersten Besirahlungskapsel in den vorher von der zweiten Bestrahlungskapscl eingenommenen Sitz in der oben beschriebenen Weise.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1, Werkzeug für die Handhabung von Gegenständen im Inneren eines wassergekühlten Kernreaktors, enthaltend ein vertikal angeordnetes Betätigungsrohr, dessen unteres Ende einen mit schwenkbaren Fingern versehenen Greifer zum Ergreifen der Gegenstände aufweist, und eine koaxial in dem Betätigungsrohr angeordnete axial zu dieser verschiebbare Betätigungsstange, die an ihrem unteren Ende Nocken zur Betätigung des schwenkbaren Fingers und an ihrem oberen Ende einen Handgriff zu ihrer Verschiebung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (1, 2, 3) weiterhin einen das Beiätigungsrohr (4) koaxial umgebenden Stellzylinder (14) aufweist, durch den das teilweise als Kolben (11) ausgebildete Betätigungsrohr (4) durch Einspeisung eines Druckmittels entweder nach oben oder nach unten zu verschieben ist, daß an dem Stellzylinder (14) um horizontale Achsen (2J_V22) schwenkbare Fixierungsklauen (23, 24) befestigt sind, mit denen der Steiizyiinder (14) an ortsfesten Reaktoreinbauten (70) festlegbar ist, und daß die Betätigungsstange (30) mit weiteren Nocken (38,39) zur Betätigung der Fixierungsklauen (23,24) versehen ist
2. 2. Werkzeug nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsstange (30) aus zwei teleskopartig gegeneinander verschiebbaren Abschnitten (42, 43) besteht, deren relative Verschiebung in beiden Richtungen begrenzt ist, wobei der untere Abschnitt (43) die Nocken (50) für die Betätigung der Greife-finger/52,53) und der obere Abschnitt (42) die weiteren Nocken (38,39) für die Betätigung der Fixierungsklaue!' {23,24) aufweist