DE3242878C1 - Verfahren zum Beladen eines Behaelters mit Kernbrennstoff oder Neutronenabsorberstoff enthaltenden Staeben von Kernreaktorbrennelementen und Vorrichtungen zur Durchfuehrung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beladen eines Behälters mit Kernbrennstoff oder Neutronenabsorberstoff enthaltenden Stäben von Kernreaktorbrennelementen mit zueinander parallelen Längsachsen und Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Volumen des Behälters beim Beladen optimal auszunutzen und so Füll-, Transport- und/oder Lagerkosten für die Kernbrennstoff oder Neutronenbrennstoff enthaltenden Stäbe möglichst gering zu halten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist. ein Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter zunächst mit den Stäben angepaßten Attrappen in einer vorgegebenen dichten Packung beladen wird und daß anschließend die Attrappen durch Einschieben der Stäbe in Axialrichtung in die im Behälter vorgegebene dichte Packung ersetzt werden.

Die den Stäben angepaßten Attrappen können sehr viel robuster ausgeführt sein als die Stäbe selbst, die in der Regel verhältnismäßig lang sind und ein relativ dünnwandiges Hüllrohr aufweisen, in die der Kernbrennstoff oder, der Neutronenabsorberstoff eingefüllt ist, und die deshalb insbesondere bei fernbedienter Handhabung unter Wasser leicht beschädigt werden können. Durch das Vorbilden der dichten Packung im Behälter mit Hilfe der robusten Attrappen wird eine Beschädigung der Stäbe beim anschließenden Ersetzen der Attrappen durch die Stäbe weitestgehend vermieden. Durch den Austausch der Attrappen durch Stäbe gelingt es sogar, den Behälter mit Kernbrennstoff oder Neutronenabsorberstoff enthaltenden Stäben in dichter Packung zu beladen, die früher als Teil eines Kernreaktorbrennelementes in einem im Betrieb befindlichen Kernreaktor angeordnet waren und durch die Belastung in diesem Kernreaktor verbogen sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen des ~ erfindungsgemäßen Verfahrens und Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt entsprechend der strichpunktierten Linie II-II in Fi g. 1.

F i g. 3 zeigt einen Längsschnitt durch die Vorrichtung nach F i g. 1 entsprechend der strichpunktierten Linie III-IIIinFig.2.

Fig.4 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung entsprechend den F i g. 1 bis 3.

F i g. 5 zeigt im Längsschnitt ein Einzelteil für die Vorrichtung nach den F i g. 1 bis 4.

Fig.6 zeigt eine Draufsicht auf das Einzelteil nach Fig.5.

F i g. 7 zeigt im Längsschnitt eine weitere Vorrichtung für ein Verfahren gemäß der Erfindung.

F i g. 8 zeigt in Draufsicht ein Teil der Vorrichtung nach F i g. 7.

Fig.9 zeigt im Längsschnitt ein Einzelteil für die Vorrichtung nach F i g. 7.

Fig. 10 zeigt eine Draufsicht auf das Einzelteil nach Fig.9.

F i g. 11 zeigt im Längsschnitt ein der Vorrichtung nach F i g. 7 zugeordnetes Werkzeug.

Die Vorrichtung nach den F i g. 1 bis 6 ist in einem nicht näher dargestellten, mit Wasser gefülltem Becken angeordnet. Sie weist einen Haltekorb 2 auf, der im wesentlichen hohlzylinderförmig ist und mit vertikaler Längsachse auf dem Beckenboden befestigt ist. Der Haltekorb 2 ist am Oberende offen.

Neben dem Oberende des Haltekorbes 2 ist im Becken noch eine horizontale Supportplatte 8 mit der Oberseite etwas höher als das Oberende des Haltekorbes 2 angeordnet, die in nicht näher dargestellter Weise

ortsfest bezüglich des Haltekorbes 2 im Becken befestigt ist.

In ein an einem Oberende offenen hohlzylinderförmigen Transportbehälter 4 für Kernbrennstoff oder Neutronenabsorberstoff enthaltende Stäbe wird zunächst eine Attrappe für diese Stäbe eingesetzt, die aus einem in den F i g. 5 und 6 dargestellten Rohrbündel 5 besteht, dessen Einzelrohre dünnwandig sind, alle gleichen Innen- und Außendurchmesser haben und mit zueinander paralleler Längsachse außen so miteinander verschweißt sind, daß sie im Transportbehälter 4 mit zur Längsachse dieses Transportbehälters 4 paralleler Längsachse die hexagonal dichteste Packung bilden. Am Oberende dieses aus den Rohren 6 zusammengesetzten Rohrbündels 5 ist ein Flansch 7 festgeschweißt, der eine Durchführung aufweist, durch die das Oberende der Rohre 6 greift.

Der Transportbehälter 4 wird sodann koaxial, d. h. mit vertikaler Längsachse im Haltekorb 2 abgesetzt. Hierauf wird der mit seiner Unterseite an der Oberseite der Supportplatte 8 flach anliegende Flansch 7 des Rohrbündels 5 mit zwei Zentrierbolzen 12 vorzentriert und mit Schrauben 9 an der Supportplatte 8 festgeschraubt.

Hierauf wird mit Hilfe einer nicht näher dargestellten Brennstab-Wechselvorrichtung in jedes der Rohre 6 des Rohrbündels 5 im Transportbehälter 4 ein z. B. bestrahlter, Kernbrennstoff oder Neutronenabsorberstoff enthaltender Stab vertikal von oben durch die obere Öffnung des Transportbehälters 4 hindurch eingeschoben, bis sich dieser Stab vollständig im Transportbehälter 4 befindet.

Nach dem Auffüllen der Rohre 6 des Rohrbündels 5 mit Stäben wird eine Halteplatte 11 mit ihrer Unterseite flach auf die Oberseite des Flansches 7 aufgelegt, durch die Zentrierbolzen 12 zentriert und mit Hilfe von Schrauben 29 mit dem Flansch 7 verschraubt.

Die Halteplatte 11, die an der Unterseite eine Justiermulde für das Oberende des Rohrbündels 5 aufweist, ist über Kugelbüchsen 13 und 14 an vertikalen Führungsstangen 15 und 16 in Längsrichtung dieser Führungsstangen 15 und 16 bewegbar. In F i g. 1 ist die Führungsstange 16 um 60° bezüglich der Mittelachse des Haltekorbes 2 versetzt dargestellt. An den Unterenden der Führungsstangen 15 und 16 ist ein offener Haltering 3 befestigt, der auf dem offenen Oberende des Haltekorbes 2 zentriert aufsitzt. Die Führungsstangen 15 und 16 sind an ihrem Oberende an einem gemeinsamen Tragkörper 17 befestigt, an dem auch zu den Führungsstangen 15 und 16 parallele Niederhaltestäbe 18 mit ihrem oberen Ende befestigt sind, die mit ihren unteren Enden durch die Halteplatte 11 greifen. Die Anzahl dieser Niederhaltestäbe 18 entspricht der Anzahl der Rohre 6 im Rohrbündel 5.

Jeder dieser Niederhaltestäbe 18 fluchtet mit einem Rohr 6 des Rohrbündels 5.

Durch den Tragkörper 17 sind zwei zu den Führungsstangen 15 und 16 parallele Zugstangen 20 geführt, die mit der Halteplatte 11 am unteren Ende verschraubt sind. Die durch den Tragkörper 17 geführten oberen Enden der Zugstange 20 sind am Hubkolben eines Hubzylinders 21 befestigt, der seinerseits am oberen Ende eines hohlzylinderförmigen Körpers 22 angebracht ist, an dessen unterem Ende der Tragkörper 17 befestigt ist und in dem die mit den oberen Enden der Zugstangen 20 befestigte Kolbenstange 23 des Hubkolbens geführt ist.

Jeder der Niederhaltestäbe 18 ist noch durch eine an diesen Niederhaltestäben 18 verschiebbare Zentrierplatte 24 geführt, die an zwei durch den Tragkörper 17 verschiebbare Stangen 25 hängt und die ein Ausknicken der Niederhaltestäbe 18 während der Montage verhindert.

Nach dem Aufsetzen des Halteringes 3 auf den Haltekorb 2 und der Halteplatte 11 auf den Flansch 7 wird dieser Flansch 7 mit Hilfe der zu den Führungsstangen 15 und 16 parallelen Schrauben 29 an der

κι Halteplatte 11 festgeschraubt, während die Schrauben 9 zwischen dem Flansch 7 und der Supportplatte 8 gelöst werden. Die Schrauben 29 sind in Längsrichtung verschiebbar durch den Tragkörper 17 und den hohlzylinderförmigen Körper 22 geführt. .

Durch Betätigen des Hubkolbens im Hubzylinder 21 wird nun das Rohrbündel 5 über den an der Halteplatte, 11 angeschraubten Flansch 7 aus dem Transportbehälter 4 vertikal nach oben herausgezogen, während die mit den Rohren 6 des Rohrbündels 5 fluchtenden Niederhaltestäbe 18 die mit Kernbrennstoff oder Neutronenabsorberstoff gefüllten Stäbe 10 in der hexagonal dichtesten Packung im Transportbehälter 4 zurückhalten. Hierbei verschiebt das Rohrbündel 5 schließlich auch noch die Zentrierplatte 24 vertikal nach oben.

Nach dem Abheben des Hubzylinders 21 mit der Halteplatte 11, an der das Rohrbündel 5 gehaltert ist, und mit dem Haltering 3 vom Haltekorb 2 kann das Wasser aus dem Transportbehälter 4 durch Überstülpen einer Haube auf das obere Ende des Transportbehälters 4 abgesaugt und in die Öffnung am oberen Ende dieses Transportbehälters 4 ein Deckel gas- und flüssigkeitsdicht eingeschweißt werden. Hierauf ist der Transportbehälter 4 transportbereit.

In der Vorrichtung nach (den F i g. 7 bis 11 ist auch ähnlich wie in der Vorrichtung nach den F i g. 1 bis 6 auf dem Beckenboden ein Haltekorb 30 befestigt, dem eine ortsfeste Supportplatte 31 zugeordnet ist. An dieser

■ Supportplatte 31 ist eine Flanschplatte 33 flach auf der Oberseite der Supportplatte 31 liegend mit Hilfe von Zentrierbolzen 46 zentriert und mit Schrauben 34 festgeschraubt. Wie aus Fig.8 hervorgeht, die eine Draufsicht auf diese Flanschplatte 33 zeigt, hat diese Flanschplatte 33 eine Durchführung 35, deren Kontur der Kontur der in hexagonal dichtester Packung im Transportbehälter 32 angeordneten, Kernbrennstoff oder Neutronenabsorberstoff enthaltenden Stäbe entspricht.
Nach dem Absetzen des Transportbehälters 32 im Haltekorb 30 wird die Flanschplatte 33 an der Supportplatte 31 festgeschraubt, so daß die Durchführung 35 mit der Öffnung am Oberende des Transportbehälters 32 fluchtet.
Sodann werden durch die Durchführung 35 hindurch vertikal von oben in den Transportbehälter 32 als Attrappen Stangen 36 eingesetzt, die den gleichen Durchmesser haben wie die in den Transportbehälter 32 einzusetzenden Stäbe. Diese Stangen 36 sind in hexagonal dichtester Packung jede mit ihrem oberen Ende an der Unterseite einer Hilfsplatte 37 jeweils mit einer Schraube 38 festgeschraubt, die durch die Hilfsplatte 37 greift und die an der Oberseite der Hilfsplatte 37 handhabbar ist. Die unteren Enden der zueinander parallelen Stangen 36 greifen durch eine Durchführung in einer Führungsplatte 39, die diese unteren Enden hexagonal dichtester Packung hält und die ihrerseits an zu den Stangen 36 parallelen Haltestangen 40 befestigt ist, die durch die Hilfsplatte 37

hindurch in ihrer Längsrichtung verschiebbar sind. Führungsplatte 39 und Hilfsplatte 37 liegen nach dem Einsetzen der Stangen 36 in den Transportbehälter 32 auf der Oberseite der Flanschplatte 33 auf und können nach Lösen der Schrauben 38 von dieser Flanschplatte 33 vertikal nach oben gehoben werden.

Mit einem Ziehwerkzeug entsprechend Fig. 11, das eine vertikale Aufnahmehülse 41 aufweist, in der eine Ziehstange 42 geführt ist, die an ihrem Unterende ein Gewinde 43 aufweist, wird jeweils eine Stange 36 aus dem Transportbehälter 32 herausgezogen und durch einen Kernbrennstoff oder Neutronenabsorberstoff enthaltenden Stab ersetzt. Hierzu wird das Ziehwerkzeug vertikal über der Durchführung 35 in der Flanschplatte 33 angeordnet, die Ziehstange 42 mit der betreffenden Stange 36 verschraubt und diese Stange 36 in den Aufnahmezylinder 41 des Ziehwerkzeuges gezogen. Beim Herausziehen einer solchen Stange 36 aus dem Transportbehälter 32 werden benachbarte Stangen 36 bzw. die bereits in den Transportbehälter 32 eingesetzten benachbarten Stäbe mit dem Unterende der Aufnahmehülse 41 des Ziehwerkzeuges in dem Transportbehälter 32 zurückgehalten. Nach dem Herausziehen einer Stange 36 aus dem Transportbehälter 32 wird jedesmal ein Kernbrennstoff oder Neutronenabsorberstoff enthaltender Stab mit Hilfe einer nicht dargestellten Stab-Wechselvorrichtung an die Stelle der herausgezogenen Stange 36 in den Transportbehälter 32 eingesetzt. Nachdem alle Stangen 36 im Transportbehälter 32 auf diese Weise durch Kernbrennstoff oder Neutronenabsorberstoff enthaltende Stäbe ersetzt sind, die kürzer als die Stäbe 36 sind und deshalb nicht mehr die Flanschplatte 33 durchgreifen, kann die Flanschplatte 33 von der Supportplatte 31 abgeschraubt und abgehoben werden.

Wie schon im Zusammenhang mit der Vorrichtung nach den Fi g. 1 bis 6 beschrieben wurde, kann auch in der öffnung am Oberende des Transportbehälters 32 in der Vorrichtung nach den Fig.7 bis 11 nach dem Absaugen von Wasser aus dem Transportbehälter 32 ein Deckel gas- und wasserdicht verschweißt werden. Hierauf ist der Transportbehälter 32, in dem die Kernbrennstoff oder Neutronenabsorberstoff enthaltenden Stäbe in hexagonal dichtester Packung angeordnet sind, transportbereit.

Von Vorteil ist, daß Transportbehälter 4 bzw. 32, in die Kernbrennstoff oder Neutronenabsorberstoff enthaltende Stäbe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in hexagonal dichtester Packung eingesetzt sind, keinerlei zusätzliche Strukturmaterialien enthalten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beladen eines Behälters mit Kernbrennstoff oder Neutronenabsorberstoff enthaltenden Stäben von Kernreaktorbrennelementen mit zueinander parallelen Längsachsen, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (4; 32) zunächst mit den Stäben (10) angepaßten Attrappen (6; 36) in einer vorgegebenen dichten Packung beladen wird und daß anschließend die Attrappen durch Einschieben der Stäbe (10) in Axialrichtung in die im Behälter (4; 32) vorgegebene dichte Packung ersetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Attrappen ein in der vorgegebenen dichten Packung zusammengesetztes Rohrbündel (5) in den Behälter (4) eingesetzt wird, daß anschließend jeweils ein Stab (10) in jedes Rohr (6) des Rohrbündels (5) eingeschoben wird und daß schließlich das Rohrbündel (5) aus dem Behälter (4) herausgezogen wird, wobei auf in jedes einzelne Rohr (6) des Rohrbündels (5) Niederhaltestäbe (18) zum Zurückhalten der Stäbe (6) angreifen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Attrappen Stangen (36) in der -25 vorgegebenen dichten Packung in den Behälter (32) eingesetzt werden, die eine um die andere aus dem Behälter (32) herausgezogen und jeweils durch einen Stab ersetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen (36) beim Einsetzen in den Behälter (32) an ihrem Oberende mit einer Hilfsplatte (37) verschraubt und an ihrem Unterende mit einer längs der Stangen (36) verschiebbaren Führungsplatte (39) versehen sind, durch die die Stangen (36) greifen.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einem Haltekorb (2) für den Behälter (4) eine an vertikalen Führungsstangen (15; 16) in Längsrichtung dieser Führungsstangen (15; 16) bewegbare Halteplatte (11) mit einer Unterseite zum Ankoppeln des zusammengesetzten Rohrbündels (5) zugeordnet ist, durch die die Niederhaltestäbe (18) greifen, die bezüglich der Führungsstangen (15; 16) ortsfest und parallel angeordnet sind und bezüglich denen die Halteplatte (11) in Längsrichtung verschiebbarist.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, . dadurch gekennzeichnet, daß einem Haltekorb (30) für den Behälter (32) eine Flanschplatte (33) zum Haltern der Stangen (36) in den Behälter (32) mit einer Durchführung (35) für die Stangen (36) zugeordnet ist, wobei die Kontur der Durchführung der Kontur der vorgegebenen dichten Packung der Stäbe im Behälter (32) angepaßt ist.