DE2946464C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerlegen von Brenn- oder Brutelementen aus Kernreaktoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das im Zuge der Wiederaufarbeitung derartiger Elemente Verwendung finden kann. Bekannte Verfahren, mittels derer der in bestrahlten Brenn-, besonders aber in Brutelementen gebildete Spaltstoff extrahiert und für neue Nutzung verfügbar gemacht werden soll, sehen vor, die Elemente bzw. die Einzelstäbe, aus denen diese zusammengesetzt sind mechanisch zu zerkleinern und anschließend in einer Säure aufzulösen. Das dabei unvermeidlicherweise in den Prozeß eingebrachte Strukturmaterial soll so gering wie möglich gehalten werden, um den Anteil des am Ende des Wiederaufarbeitungsprozesses anfallenden hochaktiven Abfalls zu vermindern. Es ist daher zweckmäßig, nicht die ganzen Elemente, sondern nur die einzelnen Stäbe zu verarbeiten, so daß nur die verhältnismäßig dünnen Brennstabhüllen mitverarbeitet zu werden brauchen.

Aus der DE-AS-21 08 041 ist eine Vorrichtung bekannt, mittels derer der die äußere Begrenzung des Brennelements bildende Hüllkasten der Länge nach an einander gegenüberliegenden Stellen aufgeschnitten werden kann. Die beiden Hälften des Hüllkastens können radial weggezogen werden, so daß die Brennstäbe freigelegt werden. Diese können dann einzeln oder in Gruppen mittels bekannter Greifwerkzeuge erfaßt und der weiteren Bearbeitung zugeführt werden. Dieses Verfahren eignet sich besonders für Brennstäbe, die mit Abstandshaltern in Form einer Drahtwendel versehen sind, nicht jedoch für neuerdings bevorzugte Konstruktionen, bei denen die Stäbe in einzelnen Zellen von Abstandshaltergittern gehalten werden, von denen mehrere über die Länge des Elementes verteilt angeordnet sind. Hierbei wäre die Gefahr einer Beschädigung der in unmittelbarer Nachbarschaft des Hüllkastens gelegenen Stäbe zu groß. Aus "Reactor Fuel Processing" Bd. 9, Nr. 2, 1966, S. 75-83 sowie aus "Proceedings of the 10th Conference on Hot Laboratories and Equipment", Washington D. C., 26.-28. November 1962, Seiten 99-110, sind Verfahren zum Zerlegen bestrahlter Brenn- oder Brutelemente von Kernreaktoren der beschriebenen Art bekannt, bei denen zunächst die Kopf- und/oder Fußteile durch Umfangsschnitte abgetrennt, diese entfernt und anschließend die Stäbe aus der verbleibenden Hülle gezogen werden. Diese Verfahren berücksichtigen nicht in ausreichendem Maße, daß bestrahlte Brenn- oder Brutelemente ihre Geometrie gegenüber dem unbestrahlten Neuzustand in nicht unwesentlicher Weise ändern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Zerlegen von Brenn- oder Brutelementen anzugeben, welches auch bei in einzelnen Zellen von Abstandshaltergittern, von denen mehrere über die Länge des Elements verteilt angeordnet sind, gehaltenen Brenn- oder Brutstäben in möglichst wenig Arbeitsgängen eine Zerlegung der Elemente ohne Beschädigung der Stäbe ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale definiert. Die Lösung geht aus von der Erkenntnis, daß das Element während seines Einsatzes im Kernreaktor über seine Länge verteilt unterschiedlichen Neutronendosen ausgesetzt ist; daraus ergibt sich auch ein unterschiedliches Maß des Schwellens in Bereichen hoher und niedriger Strahlenbelastung. Der Bereich höchster Strahlenbelastung liegt dabei abhängig von der Konfiguration des Reaktors und von der Lage des Elementes im Kernverband etwa auf halber Höhe des Elementes. Wird, wie vorgeschlagen, der Hüllkasten an dieser Stelle durchtrennt, kann sein oberer Teil mit verhältnismäßig geringem Kraftaufwand abgezogen werden, da die aufgeweiteten Abstandshaltergitter aus dem mittleren Bereich nur noch über Stabbereiche gezogen werden müssen, die im Querschnitt weniger stark aufgeweitet sind. Eine Beschädigung der Stabhüllen ist dabei wenig wahrscheinlich.

Die einzelnen Brennstäbe sind am unteren Ende in einer Stabhalteplatte befestigt, die ein Aufschwimmen der Stäbe im Kühlmittelstrom verhindern soll. Ist die Verbindung der Stäbe mit der Halteplatte kraftschlüssig ausgelegt (wie z. B. in der DE-OS-25 20 233 dargestellt), bereitet das anschließende Herausziehen einzelner Stäbe oder von Gruppen derselben aus der Stabhalteplatte keine besonderen Schwierigkeiten. Ist die Verbindung jedoch formschlüssig, (wie z. B. in der DE-OS-27 21 869) wird das Verfahren durch die im Anspruch 2 vorgeschlagenen zusätzlichen Schritte ergänzt.

Die im Anspruch 3 vorgeschlagene Maßnahme bietet eine höhere Gewähr dafür, daß die Stäbe selbst beim Aufschneiden des Hüllkastens nicht beschädigt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 ein Brenn- oder Brutelement als Ganzes im ursprünglichen Zustand,

Fig. 2 dasselbe Element nach Durchführung der Verfahrensschritte a) und b) des Anspruchs 1,

Fig. 4 in stark vergrößertem Maßstab eine Einzelheit des Elements und

Fig. 5 ebenfalls in vergrößertem Maßstab und teilweise aufgebrochen eine weitere Einzelheit desselben.

Von außen gesehen besteht das Element im wesentlichen aus einem Hüllkasten 1 in Gestalt eines sechseckigen Prismas, einem Fuß 2 (mit dem das Element in einem hier nicht dargestellten Kerntraggitter gehalten wurde) und einem Kopf 3, der zur Handhabung des Elementes so ausgestaltet ist, daß Greifwerkzeuge entsprechende Arbeitsflächen finden (s. Fig. 4).

Nach dem Einsatz im Kernreaktor ist das Element etwa in der Mitte durch neutroneninduziertes Schwellen aufgeweitet, da hier der höchste Neutronenfluß zu verzeichnen war. Hier wird auch mittels bekannter, hier nicht dargestellter Schneidwerkzeuge ein erster Umfangsschnitt I angebracht, durch den der Hüllkasten 1 in zwei Teile geteilt wird. Durch Ziehen an dem zu diesem Zweck ja besonders ausgebildeten Kopf 3 wird der obere Teil des Hüllkastens samt den an ihm befestigten Abstandshaltergittern abgezogen (s. Fig. 2). Falls erforderlich wird anschließend ein zweiter Umfangsschnitt II geführt, mit dem der Fuß 2 abgetrennt wird, um eine Stabhalteeinrichtung 7 zugänglich zu machen (s. Fig. 3). Die Befestigung der einzelnen Brenn- oder Brutstäbe 4 in dieser Einrichtung wird gelöst, und die Stäbe können dann einzeln oder in Gruppen aus der Platte herausgezogen und z. B. einer hier nicht dargestellten Zerkleinerungsmaschine zugeführt werden. Die Anordnung der Abstandshaltergitter 5 ist aus der Fig. 5 ersichtlich. Diese zeigt auch, wie die Abstandshaltergitter 5 über besondere, durch Punktschweißen angeheftete Blechstreifen 6 am Hüllkasten 1 befestigt sind. Die Stäbe 4 sind hier der besseren Übersichtlichkeit wegen weggelassen.

Claims (3)

1. Verfahren zum Zerlegen von bestrahlten Brenn- oder Brutelementen aus Kernreaktoren mit Einzelstäben, die in Zellen von Abstandshaltern gehaltert sind, die an einem Brennelement­ hüllkasten befestigt sind, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) der Hüllkasten (1) wird annähernd in der Mitte mittels eines ersten Umfangsschnittes (I) in zwei Teile geteilt,
• b) der obere Teil des Hüllkastens (1) wird mit den daran befestigten Abstandshaltergittern (5) von dem Brennstabbündel abgezogen und
• c) die Brenn- oder Brutstäbe (4) werden aus dem unteren Teil des Hüllkastens (1) gezogen.

2. Verfahren nach Anspruch 1 für Brenn- oder Brutelemente mit Stäben, die an ihrem unteren Ende formschlüssig in einer Stabhalteeinrichtung befestigt sind, gekennzeichnet durch folgende zwischen den Schritten b) und c) einzufügende Schritte:

• d) der Fuß (2) des Brennelementes wird durch einen zweiten Umfangsschnitt (II) vom Hüllkasten (1) gelöst und
• e) die Verbindung der Brennstäbe (4) zur Stabhalteeinrichtung (7) wird gelöst.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Umfangsschnitt (I) in einem Bereich des Hüllkastens (1) erfolgt, in dem ein Abstandshaltergitter (5) angeordnet ist.