DE3224700C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lademaschine und ein Verfahren der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2 angegebenen Art. Eine solche Lademaschine und ein sol­ ches Verfahren sind aus der Zeitschrift "Nuclear Engineering International", Juli 1981, Seiten 42 bis 44 bereits bekannt.

Das Bewegen von Brennelementbündeln zwischen Orten in einem Sicherheitsgebäude eines Kernkraftwerkes erfolgt häufig nach einem Netz- und Zeitplan, der die Länge der Zeit festlegt, für die ein Kernkraftwerk nicht für die Stromerzeugung zur Verfügung steht.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß die oben beschriebene Bewegung von Brennelementbündeln das Entladen und Nachladen des Kernreaktors sowie das erste Beladen des­ selben mittels der Lademaschine oder aber die Bewegung von Brennelementbündeln innerhalb der Reaktoranlage, die in überhaupt keiner direkten Beziehung zum Laden oder Entladen von Brennelementbündeln in dem Reaktor steht, beinhalten kann.

Bislang wird Kernbrennstoff in Form von Brennelement­ bündeln durch eine Bedienungsperson bewegt, die Steuer­ einrichtungen in einem Führerstand in der Laufkatze einer Lademaschine bzw. einer Brennelementtransportplattform innerhalb des Sicherheitsgebäudes oder der Sicherheitshülle einer Kernreaktoranlage manuell betätigt. Die Brennelement­ transportplattform enthält eine zwei Schienen in dem Boden des Sicherheitsgebäudes überspannende Brücke, die vorgenann­ te Laufkatze und eine weiter unten erläuterte Hebezeug/ Greifer-Anordnung. Diese Anordnung hebt und hält das Brenn­ elementbündel vor und während der Bewegung von einem Teil der Anlage zu einem anderen.

Die Geschwindigkeit und die Vorhersagbarkeit der Brennelementbewegung ändert sich verständlicherweise mit der Geschicklichkeit der Bedienungsperson.

Lademaschinen sowie Verfahren zum Transport von Brennelementen sind aus einer Reihe von Schriften bekannt. So beschreiben die JP-52-137591 und die JP-53-76294 Brennelementaustauschsysteme, die den von einer automati­ schen Sicherheitsüberprüfung ausgelösten Transport in Inkrementen bei genauer Position der Brücke und der Lauf­ katze zu vorgegebenen Bestimmungsorten lösen. Die schrittweise Steuerung der Bewegung einer Anordnung ist allgemein zudem beispielsweise im Hewlett-Packard Journal 1980, Seiten 11 bis 19, beschrieben.

Ferner ist es aus der JP-53-38892 und der JP-53- 40189 bekannt, die Bewegung der Brennelementtransport­ vorrichtung anzuhalten, wenn eine Abweichung von einer sicheren Bewegung festgestellt wird. Es werden jedoch keine Positionsangaben zur Korrektursteuerung bestimmt, zumal auch keine exakten Daten von Positionsabfühleinrich­ tungen vorliegen. Auch wird kein automatisches periodisch wiederholtes Korrektursteuerungsverfahren durchgeführt.

Darüber hinaus sind in der DE-AS 12 27 161 zwei in gleicher Weise parallel arbeitende Antriebssysteme für das Ausführen zweier Bewegungen in X- und Y-Richtung angegeben, wobei für die Antriebssysteme eine einfache zweite digi­ tale Steuereinrichtung, die einen Transport der Brenn­ elementlademaschine innerhalb des Reaktorkernbereichs überwacht, und für die Grobsteuerung eine analoge erste Steuerung vorgesehen sind.

In der automatischen Lademaschine für Brennelemente, die in "Nuclear Engineering International", (März 1981, Seiten 23 und 24) beschrieben ist, nimmt ein Positions­ detektor die jeweiligen X-, Y-, Z-Koordinaten der Brücke, der Laufkatze und des Mastes auf, die angezeigt werden und mit einem Rechner für Positionsmaßnahmen ausgewertet werden. Der Rechner gibt jeweils die Abstandskoordinaten zwischen Startpunkt und Zielpunkt des Transports an und berechnet Geschwindigkeit und Richtung der Bewegung. Bei einem derartigen automatischen Transport sind zwar zu jeder Zeit die X-, Y-, Z-Koordinaten der Brücke, der Laufkatze und des Mastes bekannt, ihre Bewegung wird jedoch nicht unabhängig kontrolliert und geregelt, so daß sich insbeson­ dere beim Transport durch den den Naßschacht und das Brenn­ elementbecken verbindenden Schacht Schwierigkeiten bei seitlichen unkorrekten Bewegungen der Laufkatze und des Mastes ergeben können. Außerdem unterliegt die Brücke, da die Schienen, auf denen sie befestigt ist, weit auseinander liegen, leicht einem Schräglauf, der durch das obengenannte Verfahren nicht festgestellt wird, so daß es zum Anstoßen der Brücke an die Reaktorsicherheitshülle kommen kann.

Die in der eingangs erwähnten Zeitschrift angegebene Lademaschine weist zusätzlich zu den Vorrichtungen der letztgenannten Schrift ein durch einen Rechner gesteuertes Transport-Sicherheitssystem auf, welches einer Bedie­ nungsperson die Lage der bewegten Teile bezüglich der Sicherheitswände anzeigt und z. B. Bewegungen in X, Y-Richtung verhindert, wenn die Lage der bewegten Teile in Z-Richtung einen Grenzwert überschreitet, und umgekehrt, so daß die Ge­ fahr einer Mastkollision mit den Sicherheitswänden herabge­ setzt ist. Dieses Sicherheitssystem, die Abstände der beweg­ lichen Elemente zu den Sicherheitswänden indirekt über den Rechner aus den jeweils ermittelten Koordinaten der Elemente durch Vergleich mit den Koordinaten der Sicherheitswände zu ermitteln, beinhaltet jedoch keinerlei Maßnahmen, die die Feststellung eines Schräglaufes gestatten würden. Die Si­ cherheitsprüfungen werden für Brücke und Laufkatze völlig unabhängig durchgeführt. Es wird die Bewegung von Brücke und Laufkatze in jeweils eine feste Koordinatenrichtung (X-, Y- oder Z-Richtung) zwar in Abhängigkeit der Sicherheitsprüfun­ gen fortgesetzt oder unterbrochen. Jedoch wird keine Rich­ tung angesteuert, die die tatsächliche, durch den Schräglauf beeinflußte gegenseitige Position von Laufkatze und Brücke berücksichtigen würde.

Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, eine Lademaschi­ ne nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 - bzw. ein Verfahren zum Betrieb dieser Lademaschine nach Anspruch 2 - mit einer Brücke größerer Abmessung und getrennten Brückenantrieben an beiden Brückenenden zu schaffen, bei der bzw. bei dem das Abdriften der Laufkatze durch ungleichen Lauf der Brücken­ antriebe automatisch erfaßt und bei der Steuerung der Lauf­ katze und des Greifers berücksichtigt wird.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung erfolgt durch die in den Patentansprüchen 1 und 2 angegebenen Merkmale.

Durch die erfindungsgemäßen Merkmale wird bei Schräglauf der Brücke, bei der die Laufkatze sich nicht mehr in die festgelegte X-Richtung bewegt, eine korrigierte Zielposi­ tion angesteuert, die den Schräglauf berücksichtigt. Das­ selbe gilt für die Brücke, wobei für Brücke und Laufkatze jeweils deren gegenwärtige Positionen mit Hilfe von erfaß­ ten Schräglaufdaten bestimmt werden.

Um Daten für den Schräglauf zu gewinnen, sind zwei gesonderte Positionsmeßfühler an den Brückenenden vorgese­ hen, aus deren Meßergebnissen jeweils Korrekturwerte für die Zielpositionen berechnet werden. Da die Auswirkungen des Schräglaufs nicht vorherbestimmt werden können, wird dieser fortlaufend periodisch überprüft.

Durch die im Patentanspruch 2 angegebene Aufeinander­ folge von Verfahrensschritten, in denen sowohl das Ausmaß des Schräglaufs als auch die gegenwärtigen Positionsdaten für die Laufkatze und den Greifer bestimmt werden, ist sichergestellt, daß auch beim Ermitteln und Ansteuern der korrigierten Zielkoordinaten der sichere Transport des an der Laufkatze hängenden Greifers gewährleistet bleibt.

Die Lademaschine enthält neben den Positionsmeßfühlern an den Brückenenden Positionsfühler, die an verschiedenen Stellen der die Brücke, die Laufkatze und die Hebezeug/ Greifer-Anordnung aufweisenden Ladeplattform angeordnet sind und zum Überwachen der Position der Laufkatze auf der Brücke und der Höhe des Greifers, erfaßt durch die Umdrehun­ gen der Seiltrommel einer Hebezeugwinde, dienen. Der Greifer kann mit einem Brennelementbündel geladen werden, das mit ihm gekuppelt wird oder entladen werden, wenn er an dem Ende eines Teleskophebezeuges hängt, das an der über die­ sem befindlichen Laufkatze angelenkt ist.

Die Positionsfühler für die Brücke und die Laufkatze wirken optisch mit Reflektoren zusammen, die an anderer Stelle in ausgewählten Bezugspositionen angeordnet sind. Das Ausgangssignal jedes Positionsfühlers einschließlich des Greiferpositionsfühlers liefert eine digitale Posi­ tionsinformation. Diese Information wird durch einen Rech­ ner verarbeitet, der Teil der gesamten Lademaschine ist.

Dadurch werden Steuersignale für mehrere Motoren er­ zeugt, die unter anderem zum Positionieren der Brücke, der Laufkatze und des Greifers dienen. Diese Signale werden in Analogform umgewandelt, zu einer geeigneten Motorsteuer­ einheit übertragen und in veränderter Form den Motoren zugeführt, um die Position und die Geschwindigkeit der Bewegung der Brücke, der Laufkatze und des Greifers zu regeln.

Die Transportlademaschine stellt den Greifer auf eine gewählte Transporthöhe ein, stellt fest, ob die gegenwärti­ ge Position des Greifers und ein gewählter Bestimmungsort in einem direkt zugänglichen Gebiet der Reaktoranlage lie­ gen, bewegt den Greifer auf eine vorbestimmte Mittellinie (falls es sich um kein direkt zugängliches Gebiet handelt), bewegt die Brücke zu dem Bestimmungsort, bewegt die Lauf­ katze zu dem Bestimmungsort und stellt den Greifer auf die gewählte endgültige Höhe ein.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 das Innere eines Reaktorsicherheitsgebäudes, das ein Reaktorbecken, einen den Reaktorkern enthaltenden Druckbehälter und eine Lademaschine enthält,

Fig. 2 eine Darstellung der Laufkatze der Lade­ maschine,

Fig. 3 und 4 Blockschaltbilder der Positionsab­ fühl-, Prozeß- und Motorsteuereinheituntersysteme der automatischen Lademaschine, und

Fig. 5 ein Diagramm, das zeigt, wie ein Schräglauf berücksichtigt wird, wenn sich die Lademaschine zu ihrem eingegebenen Bestimmungsort bewegt.

Fig. 1 zeigt ein Reaktorsicherheitsgebäude 2, das einen Naßschacht 3, ein Brennelementbecken 4, welches Gestelle 4′ zum Lagern von Brennelementbündeln aufweist, und zwischen diesen einen durch eine Mittellinie C _L in der Mitte geteilten Kanal 5 enthält. Weiter ist eine Lade­ maschine- bzw. Brennelementtransportplattform gezeigt, die eine Brücke 7, eine Laufkatze 8 und einen Greifer 9 aufweist, welche ausführlicher in Fig. 2 dargestellt ist. Der Greifer 9 ist am Ende eines Mastes 10 befestigt und zum Heben und Transportieren von Brennstoffbündeln 11 be­ stimmt, was im folgenden noch näher erläutert ist.

Der Naßschacht 3 enthält ein Druckgefäß 12, das einen Reaktorkern 13 enthält. Der Kanal 5 ist mit nicht darge­ stellten Gattern verschlossen, und während des Betriebs ist der Naßschacht 3 trocken und enthält kein Wasser. Wäh­ rend eines Stillstandes zum Transportieren von Brennelemen­ ten zwischen dem Kern 13 und dem Brennelementbecken 4 ist der Naßschacht 3 jedoch mit demineralisiertem, deionisier­ tem Wasser gefüllt, welches das Betriebspersonal vor unzu­ lässiger Strahlung abschirmt. Der Kanal 5 wird geöffnet, indem die Verschlußgatter entfernt werden, und Wasser kann dann frei zwischen dem Brennelementbecken 4 und dem Naß­ schacht 3 fließen.

Brückenpositionsfühler 15′ und 15′′ wirken optisch mit Reflektoren 16′ bzw. 16′′ zusammen, die an einer ausgewähl­ ten Bezugswand des Sicherheitsgebäudes 2 befestigt sind. Darüber hinaus ist ein einzelner Laufkatzenpositionsfüh­ ler 17 gezeigt, der mit einem Reflektor 18 optisch zusam­ menwirkt. Ein Greiferpositionsfühler 19, der in Fig. 2 innerhalb der Laufkatze 8 dargestellt ist, dient zum Messen der vertikalen Höhe des Greifers 9 am unteren Ende des Mastes 10. Zwei Brückenpositionsfühler sind erforder­ lich, da ein Schräglauf oder eine Fehlausrichtung der Brücke überwacht werden soll.

Die in Fig. 1 gezeigte Brücke ist ein robustes, querverstrebtes Gebilde, das Endfahrgestelle 20 aufweist, die durch obere Träger 21′ und untere Träger 21′′ mitein­ ander verbunden sind. Ein Brückenmotor 22, der durch ein Untersetzungsgetriebe 24 mit einer Antriebswelle 23 ge­ eignet gekoppelt ist, treibt wenigstens eines der Räder 25 in jedem Endfahrgestell über weitere Untersetzungsgetrie­ be 24′ und Verbindungswellen 23′ an. Die Räder 25 laufen auf Schienen 26, die am Boden des Sicherheitsgebäudes 2 befestigt sind.

An der Brücke 7 sind eine obere und eine seitliche Schiene 27 bzw. 28 (Fig. 2) geeignet befestigt, die die Laufkatze 8 tragen, wenn diese sich auf Rädern 29 über die Länge der Brücke 7 bewegt, wobei wenigstens eines dieser Räder mit einem Laufkatzenmotor 30 über ein Unter­ setzungsgetriebe 31 gekoppelt ist. Stattdessen kann die Laufkatze 8 auf der Brücke zwischen den Trägern 21′ ge­ lagert sein. Der Laufkatzenmotor 30 ist auf dem Boden eines oberen Decks 32 der Laufkatze 8 befestigt. Das untere Deck oder der Führerstand ist mit der Bezugszahl 33 bezeichnet. Zwei Prozeßsteuereinheitterminals 34, die durch Kabel 35 verbunden sind, sind für das obere und das untere Deck 32 bzw. 33 vorgesehen. Außerdem befindet sich auf dem unteren Deck 33 eine Konsole 36, die verschiedene Anzeigeeinrichtungen und Schalter einschließlich eines weiter unten beschriebenen Betriebsartschalters 37 trägt. Geeignete elektrische Verbindungen der Konsole 36 mit dem Computersystem bestehen aus einem durch eine Röhre 39 geführten Kabel 38.

Auf einem Mitteldeck 40 der Laufkatze 8 sind ein Hebe­ zeugmotor 41, ein Untersetzungsgetriebe 42, eine Seiltrom­ mel 43, Seilscheiben 44, zwei Seile 45 und der Greifer­ positionsfühler 19, der die Umdrehungen der Seiltrommel 43 mißt, befestigt. Der Mast 10 erstreckt sich durch eine Öff­ nung 8′ in der äußeren Seite der Laufkatze 8 und unter dieser abwärts in das darunter befindliche Wasser.

Die Brückenpositionsfühler 15′ und 15′′, die mit den Reflektoren 16′ bzw. 16′′ zusammenwirken, bilden ein Posi­ tionsabfühluntersystem 68. Darüber hinaus ist in diesem Untersystem der Laufkatzenpositionsfühler 17 enthalten, der mit dem Reflektor 18 zusammenwirkt. Außerdem ist der Greiferpositionsfühler 19 gezeigt. Diese Positionsfühler sind jeweils mit einer Stromversorgung 69 versehen, und das Ausgangssignal jedes Positionsfühlers wird an eine Schnitt­ stelle 70 angelegt. Die Schnittstellen 70 führen jeweils über eine elektrische Verbindung 73 zu einem Rechner 71.

Ein vorgeschlagenes Greiferpositionsmeßinstrument 19 ist ein optischer Absolutpositionsdrehgeber. Der Drehge­ ber ist neben der Seiltrommel 43 befestigt, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, und ist mit der Seiltrommelwelle durch einen Kettenantrieb verbunden. Das Ausgangssignal des Dreh­ gebers ist ein binär codiertes Dezimalsignal (BCD-Signal), das dem Rechner 71 direkt zugeführt werden kann.

Der Rechner 71 enthält in der beschriebenen Ausfüh­ rungsform vorzugsweise zwei Computer 75 (Typ HP 9825T). Dadurch werden die rechtzeitige Verarbeitung der Informa­ tion aus sämtlichen Positionsfühlern und eine ausreichende Speichermöglichkeit, die den gesamten erwarteten Leistungs- und Speicherbedarf deckt, gewährleistet. Das beinhaltet die Datenhandhabung für eine Sicherheitskarte und eine Suchtabelle zum Umwandeln von eingegebenen Positionscode­ wörtern in Ortskoordinaten in einem X, Y-Koordinatensystem. Eine solche Suchtabelle kann auf der Reaktorkernkarte ba­ sieren, in der die Brennstoffbündel 11 mit ausgewählten Nummern bezeichnet sind. Die Computer 75 sind miteinander verbunden.

Die Eingangsbusse 73, die von dem Positionsabfühlunter­ system 68 kommen, gehen in jedem Fall direkt zu einer ge­ eigneten Schnittstelle 80. Die Brückenpositionsfühler 15′ und 15′′ teilen sich denselben Computer 75 und sind mit diesem über dieselbe Schnittstelle 80 verbunden, welche ein digitales Steuersignal S _B abgibt. Die Schnittstellen 70, die von den Laufkatzen- und Greiferpositionsfühlern 17, 19 kommen, teilen sich ebenfalls einen Computer 75 und sind mit gesonderten Schnittstellen 80 verbunden. Eine Schnittstelle 80 liefert ein Steuersignal S _T für das Lauf­ katzenmotorsteueruntersystem, und die andere liefert ein Steuersignal S _H für das Hebezeugmotorsteueruntersystem in Fig. 4, die ein verallgemeinertes Blockschaltbild eines Motorsteueruntersystems zeigt.

Fig. 4 zeigt diese digitalen Steuersignale S _B , S _T und S _H , die jeweils unabhängig an einen Digital/Analog (D/A)- Wandler 91 angelegt werden. Dieser ist über eine elektri­ sche Verbindung mit dem Betriebsartschalter 37 verbunden, der auf der Konsole 36 des Führerstands 33 angeordnet ist. Der Schalter 37 gestattet das manuelle Schließen von Relais (nicht dargestellt), die gestatten, daß geeignete Signale aus der Prozeßsteuereinheit zu der Motorsteuereinheit 95 gelangen. Gleichzeitig öffnen andere Relais (ebenfalls nicht dargestellt) an einem geeigneten manuellen Steuer­ punkt 96, was zu einer vollautomatischen Steuerung führt.

Die verwendete Motorsteuereinheit 95 hängt von der Art des verwendeten Motors ab. In der beschriebenen Ausfüh­ rungsform wird der Hebezeugmotor 101 durch einen Motor­ regler gesteuert, der aus einer Anlagenstromquelle 97 (460 V∼, 3 Phasen, 60 Hz) über einen Transformator 99 ge­ speist wird, bei welchem es sich um einen dreiphasigen Abwärtstransformator (60 Hz, 3 kVA 460/230 V∼) handelt. Die entsprechende bevorzugte Hebezeugmotornennleistung beträgt 1,47 kW (2 PS), was ihm ermöglicht, bei zu 454 kp in Verbindung mit einem geeigneten Untersetzungs­ getriebe anzuheben. Der Hebezeugmotor 101 arbeitet in einem Drehzahlbereich von 0 bis 1750 U/min und hat eine Nenn­ spannung von 240 V∼ und einen Nennstrom von 7,1 A.

Die Brücken- und Laufkatzenmotoren 101 (mit Nennlei­ stungen von 1,1 kW (1,5 PS) bzw. 0,37 kW (0,5 PS) folgen vorzugsweise einer regenerativen, einstellbaren Drehzahl­ steuerung.

Fig. 5 zeigt in einer Ansicht von oben Lichtstrahlen 107, die zu den Brückenreflektoren 16′ und 16′′ geleitet und von diesen reflektiert werden. Die Brücke 7 ist eindimensional als eine Linie zwischen den Brückenpositionsfühlern 15′ und 15′′ dargestellt. Die Laufkatze 8 wird durch eine beliebige X, Y-Position dargestellt, wenn sie sich längs der Brücke 7 bewegt. Die Brücke 7 ist schräggestellt unter einem Winkel R gezeigt, der durch ein Positionsmeßinstrument 15′ ermittelt wird, welches eine Strecke y₁ zu dem Reflektor 16′ mißt, der an dem Sicherheitsgebäude 2 befestigt ist, und der andere Positionsfühler 15′′ mißt eine Strecke y₂ zu dem Reflektor 16′′ der an einer anderen Stelle an dem Sicherheitge­ bäude angebracht ist. Zu dieser Schrägstellung kann es beispiels­ weise wegen Unregelmäßigkeiten in der Höhe und dem Abstand der Schienen 26 kommen, auf denen sich die Brücke 7 bewegt. Die Fühler 15′ und 15′′ senden zwar einen insbesondere vorwärts gerichteten Lichtstrahl aus, jedes Lichtbündel ist jedoch breit genug, damit ein ausreichender Teil des Lichtstrahls seinen entsprechenden Reflektor 16′ bzw. 16′′ erreicht.

Wenn beide Brückenpositionsfühler 15′ und 15′′ benutzt wer­ den, gelten die folgenden trigonometrischen Beziehungen:

b _c = b + |y₁ - y₂| (a/b) (1)

für y₁ < y₂;

b _c = b - |y₁ - y₂| (a/b) (2)

für y₂ < y₁; und

a _c = (a) sec (R), (3)

wobei

aein eingegebener Laufkatzenbestimmungsort ist,bein eingegebener Brückenbestimmungsort ist,a _c der korrigierte Laufkatzenbestimmungsort ist,b _c der korrigierte Brückenbestimmungsort ist,dder Abstand zwischen den Brückenpositionsfühlern ist,y₁die Position des Fühlers 15′ auf der Brücke ist, y₂die Position des Fühlers 15′′ auf der Brücke ist, sec (R)der Sekans des Schrägungswinkels R ist, Rder Arcustangens von |y₁ - y₂| dividiert durch d ist, und | |den Absolutwert der Größe zwischen den Strichen darstellt.

Die obigen Gleichungen (1)-(3) definieren den Prozeß des automatischen Überführens des geladenen oder ungeladenen Greifers 9 von einer gemessenen Position (x, y) zu einem eingegebenen Bestimmungsort (a, b) unter Schräglaufbedingun­ gen. Das beinhaltet das Bewegen der Brücke 7 zu dem Bestim­ nungsort "b", bis der Positionsfühler 15′ den neuen Brücken­ bestimmungsort "b _c " erreicht. Das impliziert eine Korrektur­ strecke e _y für die Brücke, die zu "b" entweder addiert oder davon subtrahiert wird. Diese Korrekturstrecke e _y folgt der Beziehung:

e _y = ± |y₁ - y₂| (a/d) (4)

Es zeigt sich, daß, wenn y₁<y₂ gilt, e _y positiv ist, wäh­ rend, wenn y₂<y₁ gilt, e _y negativ ist.

Nachdem die Brücke 7 den Bestimmungsort "b" erreicht hat (und sich der mit dem Positionsfühler 15′ versehene Teil der Brücke an dem neuen Bestimmungsort b _c befindet), wird die Lauf­ katze 8 beginnen, ihren Bestimmungsort "a" aufzusuchen. Wegen der Schrägstellung der Brücke muß sich die Laufkatze 8 je­ doch um eine zusätzliche Strecke e _x über den Bestimmungsort "a" hinaus bewegen, um den korrigierten Bestimmungsort "a _c " zu erreichen. Die zusätzliche Strecke e _x ist gemäß einer Ana­ lyse von Fig. 5 durch folgende Beziehung gegeben:

e _x = (a) (sec (R) - 1) (5)

Das Motorsteuereinheituntersystem in Fig. 4 bewegt deshalb die Laufkatze über eine zusätzliche Strecke e _x gemäß der Gleichung (5), damit der Bestimmungsort (a, b) tatsächlich erreicht wird. Zum Bewegen der Brennelementladeplattform zu einem Bestimmungsort (a, b) sollten im Rechner 71 vor­ zugsweise die folgenden Funktionen und Bedingungen erfüllt sein.

Es sollten Vorkehrungen getroffen werden, daß von der Bedienungsperson zu Beginn eines Transportprogramms ausgewählte Werte der Greiferfahrhöhe h _t , der endgülti­ gen Gefrierhöhe h _f des Abstands d zwischen den Brücken­ positionsfühlern 15′ und 15′′, ausgewählte Bestimmungsort­ codewörter der Brücke 7 und der Laufkatze 8, eine Such­ tabelle zum Umwandeln der eingegebenen Bestimmungsort­ codewörter in Bestimmungsortkoordinaten (a, b) und eine Sicherheitskarte eingegeben werden können, die Grenzen von Gebieten angibt, welche vermieden werden müssen, um einen Zusammenstoß mit den Seiten des Naßschachtes, den Seiten des Brennelementbeckens und anderen Hindernissen zu ver­ hindern. Der Rechner findet dann mit Hilfe der Suchtabelle Be­ stimmungsortwerte (a, b) auf der Basis der ausgewählten Brücken- und Laufkatzenbestimmungsortcodewörter, die am Terminal 34 eingegeben worden sind.

Bei der anschließenden Bewegung des Greifers, der Laufkatze und der Brücke ist es dann nicht nötig, die Lauf­ katze 8 zu der Mittellinie C _L zu bewegen, wenn der Greifer 9 und der Bestimmungsort (a, b) in einem gemeinsa­ men Gebiet liegen, d. h. auf derselben Seite des Kanals 5. Eine entsprechende Entscheidung sollte vom Rechner getrof­ fen werden.

In Unterprogrammen sollte festgestellt werden, ob die Differenz zwischen tatsächlichen Positionen und eingege­ benen Toleranzwerten in den zulässigen Bereich von vorgege­ benen Toleranzen fällt. Wenn die Differenz nicht innerhalb des erforderlichen Bereiches liegt, sollte das Programm feststellen, ob Sicherheit besteht, wenn die jeweilige Bewegung angesichts der jeweiligen und der einge­ gebenen Sicherheitskarte erfolgt. Wenn die Sicherheit für die Bewegung nicht gegeben ist, sollte das Programm an­ halten und ansonsten mit der inkrementellen Bewegung zum Zielort fortfahren.

Eine Subroutine sollte gewährleisten, daß der Greifer seinen Bestimmungsort auf aperiodisch gedämpfte Weise ohne Überschwingung oder Überdämpfung erreicht. Sämtliche Bewegungen der Brücke 7 und der Laufkatze 8 können vorzugs­ weise auf gleicher Weise durch dieselbe Subroutine gedämpft werden.

Programme zur Steuerung der Brückenbewegung und der Laufkatze, sollten Vorkehrungen zur Schräglaufkorrektur enthalten. Weitere Subroutinen sollten auch die Sicher­ heitsprüfung der korrigierten Zielpositionen (b _c , a _c ) für Brücke und Laufkatze hinsichtlich der vorgegebenen Tole­ ranzwerte überprüfen.

Der Brückenbestimmungsort sollte bei jedem Rechnerzyklus erneut bestimmt werden. Das ist zweckmäßig, weil es nicht möglich ist, die Auswirkung eines Schräglaufes, der durch eine inkrementelle Bewegung der Brücke verursacht wird, vorherzubestimmen. Der Schräglauf muß daher im Programm für die Brückensteuerung ständig überwacht werden, während sich die Brücke in Bewegung befindet.

Hingegen braucht ein neuer Laufkatzenbestimmungsort a _c nur einmal bestimmt zu werden, da der Schräglauf festliegt, wenn die Brücke stationär bleibt. Die folgende Tabelle gibt geeignete Toleranzwerte für die obigen Sicherheitsbestimmungen an.

Toleranzwert

T _x  6,4 mm für die Laufkatze T _y  6,4 mm für die Brücke T _z 50,8 mm für den Greifer T _CL 50,8 mm für die Laufkatze hinsichtlich der Bewegung auf der Mittellinie.

Die automatische Brennelementlademaschine kann bei­ spielsweise folgendermaßen arbeiten:

Die Brücke 7 und die Laufkatze 8 beginnen an irgendeinem be­ liebigen Ort, und der Greifer 9 befindet sich in einer belie­ bigen Höhe. Die Bedienungsperson gibt die Bestimmungsortko­ ordinaten an einem Terminal 34 ein und drückt die Betriebs­ arttaste 37, die den automatischen Betrieb einleitet.

Danach sucht der Rechner 71 die Bestimmungsort­ position, die der eingegebenen Bestimmungsortkoordinate ent­ spricht. Gleichzeitig bestimmen die Positionsfühler 15′ und 15′′ den gegenwärtigen Ort der Brücke 7, der Laufkatze 8 und des Greifers 9.

Wenn die Anfangsposition der Brücke 7, der Laufkatze 8 und des Greifers 9 und die Position des Bestimmungsortes dersel­ ben auf einer gemeinsamen Seite des Kanals 5 liegen, wird der Greifer 9 auf eine Fahrhöhe eingestellt, und die Brücke 7 und die Laufkatze 8 bewegen sich direkt zu der Position des Bestimmungsortes. Bei der Ankunft an dem Bestimmungsort bewegt sich der Greifer 9 in eine vorgewählte endgültige Höhe. Wenn die gegenwärtige Position und der Bestimmungsort nicht auf einer gemeinsamen Seite des Kanals 5 liegen, be­ wegt sich die Laufkatze 8 zuerst zu der Mittellinie C _L , um den Kanal 5 zu passieren, und folgt dann den bereits erläu­ terten Schritten.

Die Vorrichtung kann bei der Ausführung der oben beschrie­ benen Folge entweder mit einem Brennelementbündel 11 geladen oder entladen sein.

Claims (3)

1. Lademaschine zum automatischen Transport von Brennelemen­ ten in der Sicherheitshülle eines Kernreaktors, aufweisend:

• A. eine auf weit voneinander beabstandeten Schienen (26) laufende Brücke (7), auf der eine Laufkatze (8) mit einem von dieser herabhängenden Brennelementgreifer (9) ange­ bracht ist,
• B. eine erste, zweite und dritte Positionsmeßeinrichtung (15′, 16′; 15′′, 16′′, 17, 18, 19) jeweils zur Feststellung der Position von Brücke, Laufkatze und Greifer in bezug auf die Sicherheitshülle,
• C. einen Rechner (71), der die festgestellten Positionen periodisch mit eingegebenen Zielpositionen vergleicht und prüft, ob die Vergleichsergebnisse in den Toleranzbereich für einen sicheren Transport fallen, und
• D. Antriebssteuervorrichtungen (95, 101) jeweils für die Brücke, die Laufkatze und den Greifer, denen die Ergebnisse des Rechners (71) zur Antriebssteuerung zugeführt werden,

dadurch gekennzeichnet,

• E. daß die erste Positionsmeßeinrichtung für die Brücke eine erste (15′, 15′′) und eine zweite (16′, 16′′) Posi­ tionsmeßfühlereinrichtung aufweist;
• F. daß diese erste Positionsmeßfühleinrichtung (15′, 15′′) an einem Ende und diese zweite Positionsmeßfühlereinrich­ tung (16′, 16′′) an dem entgegengesetzten Ende der Brücke (7) angebracht sind, jeweils eine direkte Meßverbindung zwischen Brücke und Sicherheitshülle herstellen und je­ weils Brückenpositionsangaben liefern; und
• G. daß der Rechner (71) Einrichtungen (75, 76) enthält, die aus den Meßergebnissen sämtlicher Positionsmeßeinrich­ tungen einen festgestellten Schräglauf der Brücke berück­ sichtigende korrigierte Zielpositionen (b _c , a _c ) berechnen, an welche die Brücke (7) und die Laufkatze (8) heranzu­ bewegen sind.

2. Verfahren zum Betrieb der Lademaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

• a) Kombinieren der Angaben der ersten und zweiten Brücken­ positionsmeßfühlereinrichtungen (15′, 15′′, 16′, 16′′) für die Brücke (7) und Erzeugen von schräglaufkorrigierten Brücken­ positionsangaben bezüglich der Sicherheitshülle;
• b) Erstellen von Laufkatzenpositionsangaben, die die Position der Laufkatze (8) in bezug auf die Brücke (7) anzei­ gen;
• c) Erstellen von Greiferpositionsangaben, die die Posi­ tion des Greifers (9) in bezug auf die Laufkatze (8) anzeigen;
• d) Einstellen des Greifers (9) auf eine ausgewählte Transporthöhe;
• e) Bestimmen der gegenwärtigen Position der Brücke (7) und der Laufkatze (8) aus den Laufkatzenpositionsangaben und aus den schräglaufkorrigierten Brückenpositionsangaben;
• f) Vergleich dieser gegenwärtigen Position mit einer ausgewählten Zielposition und Bestimmen der Differenz;
• g) Feststellen, ob die Differenz in einen ausgewählten Toleranzbereich fällt;
• h) Bestimmen der Sicherheit der Bewegung;
• i) Heranbewegen der Laufkatze (8) auf eine Mittellinie (C _L ) zum Transport durch den Kanal;
• j) Heranbewegen der Brücke (7) und der Laufkatze (8) um ein Inkrement näher zur Zielposition, wenn die Bewegung sicher ist; und
• k) Wiederholen der Schritte e) bis h) und j), bis die Differenz in den Toleranzbereich fällt.