DE3339206A1

DE3339206A1 - Vorrichtung zum abdichten einer sich in eine und aus einer strahlenschutzkammer bewegenden druckuebertragungswelle

Info

Publication number: DE3339206A1
Application number: DE19833339206
Authority: DE
Inventors: Hideaki Sekita; Korehiro Ibaraki Takeda; Masahiko Katsuta Ibaraki Tatsuwa
Original assignee: Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan Tokyo; Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Current assignee: Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 1982-10-29
Filing date: 1983-10-28
Publication date: 1984-05-03
Also published as: FR2535431B1; JPS5980570A; FR2535431A1; DE3339206C2; JPS6220421B2

Description

Vorrichtung zum Abdichten einer sich in eine und aus einer Strahlenschutzkammer bewegenden Druckübertragungswelle

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdichten einer Druckübertragungswelle, die so vorgesehen ist, daß sie sich durch die Kammerwand hindurch erstreckt, die das Innere einer Kammer isoliert, in der radioaktive Stoffe von der sauberen Außenseite her gehandhabt werden. Eine derartige Abdichtung der Übertragungswelle ist erforderliche, um Kraft auf Maschinen oder Werkzeuge innerhalb der Kammer zu übertragen, ohne daß das Äußere der Kammer radioaktiv kontaminiert wird.

Um Maschinen oder Werkzeuge in einer Kammer anzutreiben, in der radioaktive Stoffe gehandhabt werden, wird im allgemeinen ein Mechanismus verwandt, bei dem eine Antriebsenergiequelle außerhalb der Kammer angeordnet ist und die Energie oder Kraft von der Energiequelle über eine übertragungseinrichtung auf diese Maschinen oder Werkzeuge übertragen wird, um die Wartung und Reparatur der Mechanismen zu erleichtern und Änderungen im Kraftmoment, beispielsweise im . Hub oder im Drehwinkel ,und im Durck in der Kammer zu ermöglichen.

Ein derartiger Übertragungsmechanismus wird beispielweise auch in einer Maschine zum Abscheren oder Abschneiden abgebrannter Kernbrennstoffelemente verwandt. Bei einer derartigen Abschermaschine ist ein Schermesserwagen in einer Kammer angeordnet, und mit einem außerhalb der Kammer vorgesehenen hydraulischen Zylinder über eine Verlängerungsstange verbunden, um seine Arbeit zu ermöglichen. Da die Verlängerunsstange durch die Kammerwand verläuft, können radioaktive Stoffe in der Kammer längs der Stange verteilt werden, während diese sich in axialer Richtung hin- und herbewegt, so daß

der Zylinder und das Arbeitsöl außerhalb der Kammer kontaminiert werden.

Im Hinblick auf die Überwindung dieses Kontaminationsproblems ist bereits eine Anordnung vorgeschlagen worden, bei der ein sackartiger Schuh an der Innenseite der Kammerwand vorgesehen ist, um die Verlängerungsstange und den Schermesserwagen über den Schuh miteinander zu verbinden. Bei einem derartigen Aufbau, der mit einem sackartigen Schuh innerhalb der Kammer versehen ist, werden jedoch der Schuh und die Teile der Kammerwand, an denen der Schuh befestigt ist, unvermeidlich durch abgeschnittene Teile der abgebrannten Kernbrennstoffelemente beschädigt, wobei es sehr schwierig ist, den beschädigten Schuh und die beschädigten Wandteile zu reparieren.

Durch die Erfindung soll daher eine Vorrichtung zum Abdichten einer sich in eine Strahlenschutzkammer und aus einer Strahlenschutzkammer bewegenden Druckübertragungswelle geschaffen werden, der die oben beschriebenen Nachteile der herkömmlichen Vorrichtungen nicht anhaftet und die eine Kontamination der äußeren Umgebung der Kammer mit radioaktiven Stoffen verhindern kann.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll es insbesondere möglich sein, eine Beschädigung des Schuhs zu vermeiden, den Schuh von außen her auf eine Beschädigung zu überprüfen und irgendeinen beschädigten Teil des Schuhes leicht zu reparieren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abdichten einer sich in eine Strahlenschutzkammer und aus einer Strahlenschutzkammer bewegenden Druckübertragungswelle umfaßt nämlich eine Druckübertragungswelle, die sich durch die Kammerwand erstreckt, die das Innere und das Äußere der Kammer gegeneinander isoliert, und die sich in axialer

Richtung der Welle hin- und herbewegt, ein festes Endelement, das außen an der Kammer angeordnet ist und ein durchgehendes Loch aufweist, durch das die Übertragungswelle hindurchgeht, ein Rohrstück, das zwischen dem festen Endelement und der Kammerwand so angeordnet ist, daß es die Übertragungswelle umschließt, einen Schuh in Form eines zusammenziehbaren Faltenbalges, der an der Innenseite des Rohrstückes angeordnet und an einem Ende am festen Endelement und am anderen Ende an einem Schuhbefestigungsteil befestigt ist, der um die äußere Umfangsflache der Übertragungswelle herum ausgebildet ist,und einen Mechanismus zum Zuführen und Abführen von sauberem Gas, um sauberes Gas zur Innenseite und Außenseite des Schuhs entsprechend der Expansion und Kontraktion des Schuhs zuzuführen und dadurch zu verhindern, daß der Druck im Schuh bezüglich der Außenseite negativ wird, und das in die Kammer eingeführte Gas abzuführen.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilschnittansicht einer typischen Schermaschine für abgebrannte Kernbrennstoffelemente gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der in Fig. 1 dargestellten Maschine,

Fig. 3 eine Teilschnittansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung und

Fig. 4 eine Teilschnittansicht noch eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

In Fig. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in seiner Anwendung bei einer typischen Schermaschine für abgebrannte Kernbrennstoffelemente dargestellt. Das Äußere 19 einer Kammer, das sauber ist, und das Innere 20, in der ein radioaktiver Stoff gehandhabt wird, sind gegeneinander durch eine Kammerwand 18 isoliert. Im Inneren 20 der Kammer ist ein Gehäuse 17 einer Schermaschine vorgesehen. Im Gehäuse 17 befindet sich ein Kernbrennstoffwagen 13, der ein abgebranntes Kernbrennstoffelement 15 fest auf einem ortsfesten Messer 12 hält, und ein Wagen 11 mit einem Messer 11a zum Abscheren oder Abschneiden des abgebrannten Kernbrennstoffelementes. Ein Zylinder 14 zum Hin- und Herbewegen des Kernbrennstoffwagens 13 und ein Zylinder 2 zum Hin- und Herbewegen des Schennesserwagens 11 sind an der Außenseite 19 der Kammer vorgesehen. Verlängerungsstangen 3,22 sind als Übertragungswellen zwischen dem Zylinder 2 und dem Schermesserwagen 11 und zwischen dem Zylinder 14 und dem Kernbrennstoffwagen 13 jeweils vorgesehen. Die Erfindung befaßt sich damit, bei einem Aufbau, wie er oben im Prinzip beschrieben wurde, die Verlängerungsstangen 3,22 dicht abzuschließen. Da der Aufbau des Kernbrennstoff wagenteil s und der des Schermesserwagenteils einander ähnlich ist, wird nur letzerer beschrieben, wobei die Beschreibung jedoch auch auf den ersten Teil zutrifft.

Die Verlängerungsstange 3, die sich durch die Kammerwand 18 erstreckt, ist durch eine Verbindungsstange 6 mit dem Schermesserwagen 11 und einer Kolbenstange 1 im Zylinder 2 zum Bewegen des Schermesserwagens verbunden. Bei dieser Anordnung sind die Kolbenstange 1 und die Verlängerungsstange 3 über ein zentrierendes Verbindungsrohr 4 miteinander verbunden.

Unter dem Ausdruck "Druckübertragungswelle" ist eine Welle zu verstehen, die hin- und herbewegt werden kann, um Kraft oder Energie von einer Energiequelle, die außerhalb der Kammer vorgesehen ist,

auf Maschinen oder Werkzeuge innerhalb der Kammer zu übertragen. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel kann daher die Kombination einer Reihe von Elementen, nämlich der Kolbenstange 1, des Verbindungsrohres 4 und der Verlängerungsstange 3 als Druckübertragungswelle bezeichnet werden.

Eine fest angeordnete Endplatte 8, die mit einem durchgehenden Loch versehen ist, durch die die Übertragungswelle hindurchgeht, ist an der Außenseite 19 der Kammer angeordnet. Das Rohrstück 7 befindet sich zwischen der fest angebrachten Endplatte 8 und der Kammerwand 18 derart, daß das Rohrstück 7 die Verlängerungsstange 3 umschließt. Ein Lager 21 ist am inneren Ende an der Kammerwandseite des Rohrstückes 7 vorgesehen und die Verlängerungsstange 3 ist gleitend verschiebbar im Lager 21 gelagert. Ein Schuh 5 in Form eines zusammenziehbaren Faltenbalgs ist mit Befestigungsringen oder Befestigungsbändern 5a im Rohrstück 7 zwischen der fest angebrachten Endplatte und einem Schuhbefestigungsteil 4b gehalten, der so augebildet ist, daß er ringförmig von der äußeren Umfangsflache des Verbindungsrohres 4 aus verläuft.

O-Dichtungsringe 4a, 7a, 7b, 8a sind an geeigneten Stellen dieser Elemente vorgesehen, um eine luftdichte Abdichtung des Inneren der Kammer bezüglich ihrer Außenseite sicherzustellen. Durch Öffnungen 9,10 kann Arbeitsöl in den Aufbau und aus dem Aufbau heraus fließen und in ein Loch 16 können abgeschnittene Teile des abgebrannten Kernbrennstoffelementes fallen.

Wenn die Kolbenstange 1 im Zylinder 2 zum Antreiben des Schermesserwagens sich vorbewegt, bewegt sich auch das Verbindungsrohr 4 vor, so daß sich der Schuh 5 auseinanderzieht, wie es durch unterbrochene Linien in Fig. 2 dargestellt ist. Wenn umgekehrt sich die Kolbenstange

1 zurückbewegt, zieht sich der Schuh 5 zusammen und kehrt der Schuh j

5 in seine Ausgangs lage zurück, die in Fig. 2 durch ausgezogene i

Linien dargestellt ist. Während sich die Kolbenstange 1 in dieser Weise vor- und zurückbewegt, ändert sich das Volumen des Raumes im :

Schuh 5 und des Raumes außerhalb des Schuhs, d.h. des Bereiches zwischen der Außenfläche des Schuhs und der Innenfläche des Rohrstückes. Wenn sich nämlich die Kolbenstange 1 vorbewegt, nimmt das Volumen des Innenraumes zu, während das Volumen des Außenraumes abnimmt. Wenn sich die Kolbenstange 1 zurückbewegt, ist diese Beziehung zwischen den Volumina des Innen- und Außenraumes umgekehrt. Das Volumen des Innenraumes nimmt ab, während das Volumen des Außenraumes zunimmt. Während sich der Schuh 5 ausdehnt und zusammenzieht, kann dementsprechend ein negativer und ein positiver Druck bezüglich des Druckes im Außenraum abwechselnd im Innenraum auftreten. Wenn die Schermaschine benutzt wird, ohne daß Gegenmaßnahmen gegen diese abwechselnden Änderungen im Druck im Außen- und Innenraum getroffen werden, ist die Haltbarkeit des Schuhs stark vermindert und kann der Schuh sogar reißen. Darüber hinaus lagern sich radioaktive Stoffe im Gehäuse 7 für die Schermaschine auf der Außenfläche der Verlängerungsstange 3 ab und breiten sich diese Stoffe zur Außenseite des Schuhs 5 aufgrund der Hin- und Herbewegung der Verlängerungsstange 3 aus, so daß die Außenseite des Schuhs 5 dadurch kontaminiert wird.

Um das zu vermeiden, ist gemäß der Erfindung eine sauberes Gas zu- und abführende Einrichtung 100 vorgesehen, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Das Ziel der Erfindung kann somit über die Wirkung der Einrichtung 100 in Kombination mit dem Aufbau aus Schuh und Rohrstück und ähnlichem erreicht werden.

Die sauberes Gas zu- und abführende Einrichtung 100 weist Reduzierventile 30,31 zum Regeln des Drucks des zugeführten Gases auf einen vorbestimmten Wert, Strömungsmesser 32,33 zum überwachen des Durch-

Ά.

satzes des Gases, Filter 34, 39,40 zum Verhindern einer Kontamination der Gasleitungen, Solenoidventile 35,36,37,38, die durch elektrische Signale geöffnet und geschlossen werden können, die entsprechend der Hin- und Herbewegung der Kolbenstange 1 und der Verlängerunsstange 3 erzeugt werden_;und Differenzdruckmesser 41,42 auf, die den Differenzdruck zwischen dem Druck an der Außenseite 19 der Kammer und dem atmospherisehen Luftdruck angeben. Diese Einrichtung 100 ist so aufgebaut, daß sauberes Gas, wie beispielsweise Luft, konstant dem Inneren und Äußeren des Schuhes 5 zugeführt werden kann, ohne daß bewirkt wird, daß der Druck im Inneren des Schuhs bezüglich seines Äußeren negativ wird, selbst wenn sich der Schuh 5 auseinander-und zusammenzieht. Das zugeführte Gas kann dann in die Kammer abgeführt werden.

Die Solenoidventile 35 bis 38 werden nach der folgenden Tabelle geschaltet:

"^^Arbeit der Ver- ^^^--4^pgerungs- So leno id- '^"^-^stange ventil ^^*^\	Vorwärts bewegung	Rückwärtsbe wegung	Anhalten
35	offen	geschlossen	offen
36	geschlossen	offen	offen
37	geschlossen	offen	offen
38	offen	geschlossen	offen

Aus der obigen Tabelle ist ersichtlich, daß sauberes Gas konstant dem Inneren und Äußeren des Schuhs zugeführt wird und dann in die Kammer abgeführt wird. Wenn die Verlängerungsstange sich nicht bewegt, sind alle Solenoidventile offen, so daß das saubere Gas konstant sowohl in das Innere als auch das Äußere des Schuhs 5 strömt. Wenn sich die

«β- -AV<

Verlängerungsstage vorbewegt, ist das Solenoidventil 35 offen und das Solenoidventil 36 geschlossen. Dementsprechend wird sauberes Gas dem Inneren des Schuhs zugeführt, um zu verhindern, daß der darin herrschende Druck negativ wird. Während dieser Zeit ist das Solenoidventil 37 geschlossen, während das Solenoidventil 38 offen ist, so daß das Gas nicht in das Äußere des Schuhs 5 strömt und nur ein Abführen des Gases erfolgt. Dementsprechend reißt der Schuh nicht. Wenn sich die Verlängerungsstange zurückbewegt, werden Arbeitsvorgänge ausgeführt, die denjenigen während der Vorwärtsbewegung der Verlängerungsstange entgegengesetzt sind.

Wie es oben beschrieben wurde, ist das Innere des Schuhs 5 vollständig gegenüber einer Kontamination geschützt und wird auch sein Äußeres, das leicht kontaminiert werden kann, mit sauberer Luft versorgt, was eine Ausbreitung der Kontaminationsstoffe so gering wie möglich hält. Die Gasleitungen,die im Äußeren der Kammer vorgesehen sind, können gleichfalls aufgrund der Filter 34,39,40, die darin vorgesehen sind, vor einer Kontamination geschützt werden.

Die gesamte obige Beschreibung bezog sich auf den Aufbau der Bauteile um die Verlängerungsstange 3 herum, die dazu benutzt wird, den Schermesserwagen 11 anzutreiben. Gemäß der Erfindung kann derselbe Aufbau,wie er oben erwähnt wurde,dazu benutzt werden, die Teile um die Verlängerungsstange 22 abzudichten, die dazu benutzt wird, den Kernbrennstoffwagen 13 anzutreiben. Der erfindungsgemäße Aufbau kann natürlich auch dazu verwandt werden, eine andere Druckübertragungswelle als die einer derartigen Schermaschine abzudichten, wie es oben beschrieben wurde.

Fig. 3 und 4 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine langgestreckte Stange 50 verwandt, die aus einer einteiligen Kombination einer Kolbenstange in einem Zylinder und einer Verlängerungsstange

besteht und ist ein Schuhbefestigungsteil 51 in einem Stück um die äußere Umfangsflache der Stange 50 ausgebildet. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schuhbefestigungsteil 51 in einem Stück um eine Verlängerungsstange 52 ausgebildet, die mit einer Kolbenstange 54 über eine Schraube 53 verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Ausbildung ist derart, daß eine mit einem radioaktiven Stoff kontaminierte Kammer und eine Drückübertragungswelle, die durch die Kammerwand hindurchgeht, vollständig gegeneinander über eine Doppelkonstruktion isoliert sind, die aus einem Schuh in Form eines zusammenziehbaren Faltenbalges und einem Rohrstück in Kombination mit dem dem Inneren und dem Äußeren des Schuhs zugeführten sauberen Gas besteht. Das verhindert vollständig, daß der Zylinder und die Übertragungswelle, die sich an der Außenseite der Kammer befinden, kontaminiert werden. Aufgrund der Gaszufuhr entsteht kein unangemessen hoher Druckunterschied zwischen der Innen- und der Außenfläche des Schuhs selbst dann, wenn sich der Schuh zusammen- oder auseinanderzieht. Die Dauerhaftigkeit des Schuhs kann daher merklich erhöht werden. Selbst wenn der Schuh beschädigt wird, kann er weiterhin sehr einfach repariert werden, da die Kontamination seiner Außenseite so gering wie möglich ist. Darüber hinaus können gemäß der Erfindung der Differenzdruck und der Gasdurchsatz in der Einrichtung zum Zuführen und Abführen des sauberen Gases schnell geprüft werden, so daß die Unversehrtheit oder das Vorliegen einer Beschädigung des Schuhs leicht festgestellt werden kann. Die Wartung der erfindungsgemäßen Anordnung kann sehr schnell durchgeführt werden. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist es tatsächlich möglich, die Arbeit einer Schermaschine für abgebrannte Kernbrennstoffelemente wesentlich sicherer zu machen.

Claims

-^:- '-■ ■· 33392QS

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann s^^w^^uw

Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

348-TY

DORYOKURO KAKUNENRYO KAIHATSU JIGYODAN

Vorrichtung zum Abdichten einer sich in eine und aus einer Strahlenschutzkammer bewegenden Druckübertragungswelle

PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung zum Abdichten einer Druckübertragungswelle, die sich in eine und aus einer Strahlenschutzkammer heraus bewegt, gekennzeichnet durch

eine Druckübertragungswelle (1,3,4), die sich durch eine Kammerwand (18) erstreckt, die das Innere und das Äußere der Kammer gegeneinander isoliert, und die sich in ihrer Axialrichtung hin- und herbewegt, ein festes Endelement (8), das sich an der Außenseite der Kammer befindet und ein durchgehendes Loch aufweist, durch das die Übertragungswelle führt, ein Rohrstück (7), das zwischen dem festen Endelement und der Kammerwand so angeordent ist, daß es die Übertragungswelle umschließt, einen Schuh (5) in Form eines zusammenziehbaren Faltenbalgs, der an der Innenseite des Rohrstückes angeordnet und an einem Ende am festen Endelement und am anderen Ende an einem Schuhbefestigungsteil (4b) befestigt ist, der um die äußere Umfangsfläche der Übertragungswelle herum

ausgebildet ist ,und eine Einrichtung (100) zum Zuführen und Abführen von sauberem Gas, die sauberes Gas zur Innenseite und zur Außenseite des Schuhs entsprechend dem Zusammenziehen und dem Auseinanderziehen des Schuhs liefern kann, um zu verhindern, daß der Druck im Schuh bezüglich seiner Außenseite negativ wird, und die das zugeführte Gas in die Kammer abführen kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die das saubere Gas zu- und abführende Einrichtung (100) aus einer Gasleitung zum Zuführen des sauberen Gases zur Innenseite des Schuhs (5) über ein Soleinoidventil (35), einerGasleitung zum Abführen des Gases von der Innenseite des Schuhs in die Kammer über ein Solenoidventil (36), einer Gasleitung zum Zuführen des sauberen Gases zur Außenseite des Schuhs über ein Solenoidventil (37) und einer Gasleitung zum Abführen des Gases von der Außenseite des Schuhs über ein Solenoidventil (38) besteht, wobei jedes Solenoidventil über elektrische Signale geöffnet und geschlossen werden kann, die entsprechend der Hin- und Herbewegung der Übertragungswelle (1,3,4) erzeugt werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Druckübertragungswelle (1,3,4) aus einer Stange zum Antreiben eines Schermesserwagens (11) in einer Maschine zum Abscheren oder Abschneiden von abgebrannten Kernbrennstoffelementen im Inneren der Kammer besteht.