DE3417145A1

DE3417145A1 - Maschine zum abbruch ausrangierter kernreaktoren

Info

Publication number: DE3417145A1
Application number: DE19843417145
Authority: DE
Inventors: Allan Chester Cheshire Barker; Nigel William Caldicot Gwent South Wales Collins
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1983-05-10
Filing date: 1984-05-09
Publication date: 1984-11-29
Also published as: FR2547101A1; GB8407901D0; FR2547101B1; GB2139804B; GB2139804A

Description

MAUERKIRCHERSTRASSE 45 8000 MÜNCHEN 80 O / 1 7 1 Λ

Anwaltsakte 33 488 VI

United Kingdom Atomic Energy Authority London, Eng1and

Maschine zum Abbruch ausrangierter Kernreaktoren

Diese Erfindung betrifft das Ausrangieren von Kernreaktoren, deren Betriebslebensdauer man als beendet ansieht, und insbesondere Maschinen zum Durchführen des Abbruchs des Reaktoraufbaus auf eine kontrollierte und sichere Weise.

Wenn ein Kernreaktor das Ende seiner geplanten Betriebslebensdc|uer erreicht hat, dann gibt es nach dem Entfernen des Kernbrennstoffs und des Reaktorkühlmittels die Alternativen^ den gesamten Aufbau mit einer geeigneten Abschirmung abzudecken, wie etwa einer Erdaufschüttung, und Vorkehrungen für den abgedeckten Reaktor zu treffen, daß er für alle Zeit so abgeschirmt konserviert bleibt, als ständiges "Denkmal", ohne den Aufbau des Reaktors

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abzubrechen,und sich des Abbruchmaterials in kleinen

»₍0B<n98B?72-74T7T / U / M ZSjJlex 524560BERGd Bankkonten: Bayer Vereinsbank München 453100 (BLZ 700202 70)

* e—P(cable ' ' ^Wlekop«»«- (089) 983049 Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 70020011) Swift CoOe HYPO DE MM

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Mengen In herkömmlichen sicheren Endlagern zu entledigen, und als Ergebnis den Reaktorbauplatz in seinem Zustand wieder herzustellen, den er vor dem Reaktorbau hatte. Die letzte Lösung ist natürlich zu bevorzugen, und zwar insbesondere angesichts der Zweifel, die die Durchführbarkeit betreffen, die Abschirmung des gesamten Reaktoraufbaus über den Zeitraum von tausenden von Jahren unbeschädigt zu erhalten, was erforderlich ist, bevor das ein biologisches Sicherheitsrisiko darstellende Maß der Radioaktivität zurückgegangen ist.

Es wird nun der Fall eines herkömmlichen gasgekühlten, graphitmoderierten Kernreaktors betrachtet, der innerhalb eines Druckgefäßes einen Kern aufweist, der den Moderator und die Brennelemente aufweist, wobei der letztgenannte imstande ist, durch eine Brennstoff-Auswechselmaschine be- und entladen zu werden; ferner liegen Wärmeaustauscher vor, die den Kern umgeben, von einem Kühlmittel die Wärme abziehen, welches durch den Umlauf durch den Kern erhitzt wurde, und die abgezogene Wärme verwenden, um Elektrizität zu erzeugen, indem man beispielsweise Dampf und Turbinen verwendet. Wenn ein solcher Reaktor seine Betriebslebenszeit beendet hat, soll davon ausgegangen werden, daß der Entschluß gefällt wurde, den Reaktor abzubauen und den Bauplatz wieder herzustellen. Nach dem normalen Entnehmen der Brennele-

mente und dem Ablassen des Kühlmittelgases wird es angesichts der Sicherheit für zulässig gehalten, herkömmliche Abbruchtechniken zu verwenden, um die Turbinen, Wärmeaustauscher, die Brennstoff-Auswechselmaschine und - mit geeigneter zeitweiser Abschirmung - die obere Kuppel des Druckgefäßes zu entfernen, um den Kern freizulegen. Um das Druckgefäß abzubrechen und zu entfernen und um den Graphitmoderator (der in Form getrennter Blöcke vorliegt) und andere Inneneinrichtungen des Druckgefäßes auszuladen und zu einem Endlager zu überführen, ist eine Maschine erforderlich, welche diese Tätigkeiten sicher und zügig durchführt, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine solche Maschine vorzusehen.

Gemäß der Erfindung weist eine Maschine, um den Kernreaktoraufbau und/oder Kernreaktorteile abzubrechen, auszuladen und zu einem Endlager zu überführen, ein Krangerüst auf, eine Einrichtung zur Anbringung des Krangerüstes an einem starren Teil des Reaktors, welcher noch nicht abgebrochen wurde, einen Wagen, der am Krangerüst oder rund um dieses beweglich ist, einen Mast, der beweglich oder unbeweglich am Wagen angebracht ist, einen Manipulator, der beweglich am Mast angebracht ist und in der Lage ist, eine Vielzahl von Werkzeugen zu tragen und zu betreiben, um den Abbruch des Aufbaus und/oder der Bestandteile zu bewirken, sowie eine Hubeinrichtung, die

getrennt ist vom Manipulator und getrennt von diesem betreibbar ist, um entweder in Zusammenwirkung mit dem Manipulator oder ohne diesen das Ausladen und das Umsetzen des abgebrochenen Aufbaus und/oder der abgebrochenen Bauteile zu bewirken, wobei alle Maschinenfunktionen fernsteuerbar sind. Die Hubeinrichtung kann längs eines diametral oder radial angebrachten Trägers beweglich sein, der um die Mittellinie des Reaktorgefäßes schwenkbar ist. Die Hubeinrichtung kann imstande sein, auch auf andere Träger überführt zu werden, und zwar entweder festliegende oder drehbare.

Die Hubeinrichtung kann aber auch drehbar an dem Mast angebracht sein und auch zur Radialbewegung relativ zum Mast imstande sein. Der Mast kann ein starrer Einzelaufbau sein, und der Wagen kann beweglich sein, um den Mast anzuheben oder abzusenken, oder der Mast kann auch aus einer größeren Anzahl von Abschnitten derart hergestellt werden, daß seine Höhe dadurch geändert werden kann, daß man Abschnitte entweder hinzufügt oder abbauti: , oder indem man ihn teleskopartig ein- oder ausfährt.

Beispiele des Aufbaus der erfindungsgemäßen Maschine werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen beschrieben, in welchen:

Fig. 1 eine Seitenansicht im Schnitt und

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Kernreaktor ist, der mit Hilfe einer der in Fig. 3 bis 10 gezeigten Maschinen abgebrochen werden soll,

Fig. 3 eine Seitenansicht,

Fig. 4 eine Draufsicht, und

Fig. 5 eine Perspektivansicht einer Bauausführung der Maschine in Betriebsstellung ist,

Fig. 6 eine Seitenansicht,

Fig. 7 eine Draufsicht, und

Fig. 8 eine Perspektivansicht einer anderen Bauausführung der Maschine in Betriebslage ist, und

Fig. 9 eine Seitenansicht sowie

Fig. 10 eine Draufsicht einer modifizierten Ausführungsform ist.

Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen bezeichnen gleiche Teile.

Es wird zuerst auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen; diese Figuren zeigen schematisch den gasgekühlten graphitmoderierten Kernreaktor, der als verbesserter, gasgekühlter Windscale-Reaktor (Windscale Advanced Sas- Cooled Reactor (WAGR)) bekannt ist und der nun seine Betriebslebensdauer beendet hat und abgebrochen werden soll. Der Reaktorkern (nicht gezeigt), der den Graphitmoderator

und die Brennelementekanäle umfaßt, sowie andere Inneneinrichtungen, wie ein Kernträger (nicht gezeigt), die Hot-Box 1 und die aufrechten Rohre 2 zum Nachführen des Brennstoffs, sind in einem Druckbehälter 3 enthalten, wobei nach der Darstellung die obere Kuppel und die oberen Teile der aufrechten Rohre 2 hiervon entfernt sind. Das Volumen, welches die obere Kuppel eingenommen hat, soll für eine Abbruch-, Ablade- und Umsetzmaschine verwendet werden, wie etwa eine jener, wie sie nachfolgend hier beschrieben werden und welche nachfolgend hier insgesamt als "Handhabungsmaschinen" bezeichnet werden. Der Reaktor hat auch vier Wärmeaustauschergehäuse 4, von welchen die Wärmeaustauscher durch herkömmliche Mittel abgebaut und entfernt wurden, und zwar mit Abschirmvorkehrungen, da der Radioaktivitätspegel dieser Bauteile so ist, daß er solche Tätigkeiten gestattet. Eines der Bauwerke 4 (wenn es leer ist) wird als Aufbewahrungsraum5 für Abbruchmaterial verwendet, in welchem das Aussortieren und die Auswertung zum Verpacken in einem in Verbindung stehenden Gebäude 6 durchgeführt wird, wobei das Material kleiner Größe umsortiert bzw. das Schüttgut entfernt werden kann, indem es in einen Abfallcontainer 7 unterhalb des Zwischenlagers 5 geworfen wird. Die Außenhülle 8 des Reaktors wird beibehalten und unterstützt die Aufrechterhaltung der Dichte bzw. Undurchlässigkeit während des Abbruchs und zugeordneter Tätigkeiten. Das Verpackungsgebäude 6

liegt außerhalb der Hülle 8 und steht.mit dieser über eine Luftschleuse (nicht gezeigt) in Verbindung.

Die Höhe des Brennstoff-Beschickungsbodens ist in Fig. 1 mit 9 bezeichnet und ist mit Schienen 10 für die Reaktor-Brennstoff-Auswechselmaschine versehen (die bereits entfernt ist und die auf diesen Schienen laufen konnte).

Die Fig. 3 bis 5. zeigen den Reaktor · mit einer in Position gesetzten Handhabungsmaschine 11. Die Maschine besteht aus einem Krangerüst bzw. Portalkrangerüst mit Rädern 13, die auf den Schienen 10 ablaufen, sowie einem Wagen 14, der imstande ist, sich bezüglich dem Krangestell 12 winklig auf einer Schiene 15 auf dem Krangestell 12 zu bewegen (sh. insbesondere Fig. 4 und 5). Der Wagen 14 trägt auf einer Plattform 14' linear am Wagen 14 beweglich einen Mast 16, der imstande ist, relativ zum Wagen 14 in einer Richtung senkrecht zur Achse des Reaktor-Dcuckgefäßes 3 ausgefahren und verkürzt zu werden. Ein Manipulator 17 ist am unteren Ende des Mastes 16 angebracht und relativ hierzu winklig und linear beweglich, wobei der Manipulator 17 imstande ist, Schneidwerkzeuge und ähnliche Werkzeuge 18 zu tragen, mittels welcher das Druckgefäß 3 und die Inneneinrichtungen des Gefäßes abgebrochen werden können, bevor sie zum Verpacken umgesetzt werden. Der Mast 16

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kann ausgefahren werden oder kann verkürzt werden, indem man getrennte Abschnitte hinzufügt oder entfernt, und zwar mit geeigneten, sicheren Befestigungseinrichtungen (nicht gezeigt) konventioneller Art.

Ein Ringträger 19, der vom Betonaufbau 20 des Reaktors getragen ist, bildet eine Laufspur für einen Schwenkträger 21, der um die Mittellinie des Gefäßes geschwenkt werden soll und in einer Winkellage auf feste Träger 22,

23 abgeglichen und ausgerichtet werden soll. Der Träger 22 liegt inmitten des Trägers 21 und eines anderen Schwenkträgers 24, der um die Mittellinie dieses Wärmeaustauschergehäuses 4 drehbar ist, welches als Aufbewahrungsraum 5 verwendet wird. Der Träger 23 ist ein fester Träger, der sich in ein anderes Wärmeaustauschergehäuse 4 erstreckt, das mit 25 bezeichnet ist und als Instandhaltungszelle verwendet wird. Hier gibt es z.B. zwei Hubeinrichtungen 26, 27, die längs der Träger 21, 22, 23,

24 beweglich sind, wobei die Hubeinrichtung 26 normalerweise ütoer dem Gefäß 3 arbeitet und in die Zelle 25 beweglich ist, und die Hubeinrichtung 2 7 normalerweise Über dem Aufbewahrungsraum 5 und am Schwenkträger 24 gelegen ist, aber vom Träger 24 auf den Träger 21 über den Träger 22 und umgekehrt beweglich ist, für das überführen von Material zwischen dem Bereich des Gefäßes 3 und dem Aufbewahrungsraum 5. Es gibt einen anderen festen Träger 28, auf welchen der Träger 24 ausgerichtet und

abgeglichen werden kann, und der sich zwischen dem Aufbewahrungsraum 5 und einem anderen der leeren Wärmeaustauschergehäuse 4 erstreckt , welches mit 29 bezeichnet ist und für die zwischenzeitige Lagerung von Abfall verwendet wird. Die Hubeinrichtung 27 kann veranlaßt werden, vom Träger 24 zum Träger 28 und umgekehrt zu laufen. Es ist ein ferngesteuerter Mechanismus vorgesehen (nicht gezeigt), um die Träger 2 zu steuern und zu drehen und um die Hubeinrichtung 26, 27 zu bewegen und zu betätigen. ^

Es wird angestrebt, daß der Manipulator 7 und die Werkzeuge 18 verwendet werden, um das Material des Druckbehälters in Stücke von handhabbarer Größe zu zerschneiden, und daß die Hubeinrichtung 26 mit Hilfe einer herkömmlichen Greifeinrichtung oder möglicherweise einer magnetischen Hubeinrichtung am Ende des Hubseils (keines gezeigt) verwendet wird, um die Stücke, wenn sie zerschnitten sind, in den Aufbewahrungsraum 5 und von dort zum Verpackungsgebäude 6 oder zum Zwischenlagerbereich 29 umzusetzen. Ferner könnte die Hubeinrichtung 26 verwendet werden, um Abbruch-Moderatorblockteile aufzunehmen und zu den Stellen 5, 6 oder 29 zu überführen.

Um kurzfristigen Zugang zum Krangerüst 12, dem Wagen 14 und dem oberen Bereich zu ermöglichen, der von diesen Teilen eingenommen wird, und um zu vermeiden, daß die

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Teile unzulässig der Strahlung aus dem Behälter 3 und den Einrichtungsgegenständen des Behälters ausgesetzt wird, ist eine drehbare Abschirmung 30 mit einem exzentrisch angeordneten, abnehmbaren Abschirmkreis 31 so vorgesehen, daß er den Ringträger 20 (sh. Fig. 3 und 4) überdeckt, wobei der Mast 16 ausfahrbar und die Hubeinrichtung 26 betreibbar ist durch jenes Loch, das in der geeignet verschwenkten Abschirmung 30 vorgesehen ist, wenn der Kreis 31 entfernt ist. Die Pig. 5 zeigt den Mast 16 in seiner ausgefahrenen Lage mit dem Manipulator 7 und dem Werkzeug 18 in einer Lage zum Angreifen des Materials des Gefäßes 3, während die Fig. 3 den Mast 16, den Manipulator 7 und das Werkzeug 18 in eingefahrener Lage zeigt.

Bei einem alternativen Aufbau, der in den Fig. 6,7 und 8 dargestellt ist, weist die Handhabungsmaschine 11' ein Krangestell 12 ähnlich dem Krangestell des Aufbaus der Fig. 3 bis 5 auf, mit Rädern 13, die imstande sind, aus bereits vorliegenden Schienen 10 auf der Reaktor-Beladungsfläche 9 abzulaufen. Ein Wagen bzw. eine Katze 32 ist am Krangestell 12 für die Querbewegung hierauf angebracht. Ein Mast 16 ähnlich dem Aufbau des Mastes 16der Fig. 3 bis 5 ist am Wagen 32 ange^- bracht und trägt wie bei dem Aufbau der Fig. 3 bis 5 einen Manipulator 7, der imstande ist, ein Werkzeug 18

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zu halten.

Der Hauptunterschied gegenüber dem Aufbau der Fig. 3 bis 5 ist jener, daß ein Träger 33 radial an einem Kragen 34 angebracht ist, der am Mast 16 drehbar ist. Der Träger 33 kann durch Fernsteuerung des Kragens . gedreht werden und kann dazu veranlaßt werden, mit einem Zwischenträger 22 zu fluchten und auf diesen ausgerichtet zu sein, oder einem festen Träger 23, wie das mit dem Träger 21 beim Aufbau der Fig. 3 bis 5. der Fall war, mit der Ausnahme, daß in diesem Fall nur die wechselweise und nicht die gleichzeitige Ausrichtung möglich ist. Es gibt einen Schwenkträger 24 und einen festen Träger 28 wie beim Aufbau der Fig. 3 bis 5, und eine Hubeinrichtung 27 ist zwischen dem Innenraum des Gefäßes 3, dem Aufbewahrungsraum 5 oder dem Lager 29 wirksam.

Eine Hubeinrichtung 26 arbeitet am Träger 33 und kann sich auch auf dem Träger 23 bewegen, um in der Instandhaltungszelle 25 zu arbeiten, oder auf dem Träger 24 über den Träger 22, um in der Zelle 5 zu arbeiten. ,Jiie bei dem Aufbau der Fig. 3 bis 5 kann der Mast 16 ausgefahren und verkürzt werden, indem man Abschnitte hinzufügt oder entfernt.

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Der in Pig. 9 und 10 gezeigte Aufbau liefert eine Handhabung smaschine 11" welche den Aufbau mit dem Schwenkträger 21, der in den Fig. 3 bis 5 gezeigt ist, mit dem Krangestell 12 und dem Querlaufschlitten 32 des Aufbaus der Fig. 6 bis 8 kombiniert, aber dahingehend abgewandelt ist, daß sie einen Teleskopmast 35 aufweist, der an der Plattform 36 am Wagen 32 angebracht ist und eine Einrichtung aufweist, die schematisch als Winde 37 und Seil 38 bezeichnet ist, um die Anschnitte 39 des Masts 35 teleskopartig aus- und einzufahren.

Bei einer nicht dargestellten abgeänderten Ausführungsform kann der Schwenkträger 21 der Anordnung der Fig. bis 5 statt der Anbringung an einem getrennten Ringträger 20 am Reaktorgebäude auch starr am drehbaren Wagen 14 dieses Aufbaus aufgehängt werden und kann infolge der kontrollierten Drehung dieses Wagens 14 am Krangestell 12 gedreht werden, wobei der Träger dem Schwenkträger 21 entspricht und hierbei seine Belastung auf die Schienen 10 über die Räder 13 des Krangestells 12 einleitet.

Bei einem anderen, abgewandelten, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Mast ein starres Bauteil sein, und das Anheben des Manipulators und des hieran angebrachten Werkzeugs kann dadurch verändert werden, daß man eine fernbetätigbare Einrichtung vorsieht, um

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den Wagen relativ zum Krangestell anzuheben und abzusenken, dessen Höhe dadurch festgelegt ist, daß es an den genannten Schienen angebracht ist.

Falls gewünscht, kann der Manipulator an einer anhebbaren Plattform angebracht sein.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß eine geeignete biologische Abschirmung angebracht werden kann, wenn und wo notwendig, beispielsweise als am Boden angebrachte, zurückziehbare Abschirmung, und am Krangestell selbst, sowie für eine Wartungszelle neben bzw. unter dem Krangestell.

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Claims

BERG STAPF · SCHWABE/-.

MAUERKIRCHERSTRASSE 45 · 8000 MÜNCHEN 80 3417ΊΛ5

Anwaltsakte 33 488 VI

United Kingdom Atomic Energy Authority London, England

Maschine zum Abbruch ausrangierter Kernreaktoren

Ansprüche

ηJ Maschine zum Abbrechen, Ausladen und Umsetzen eines Kernreaktoraufbaus und/oder von Kernreaktor-Bestandteilen zu einer Entsorgungseinrichtung, welche während des Reaktorbetriebes verstrahlt wurden, dadurch gekennzeichnet , daß die Maschine ein Portalkrangerüst (12) aufweist, eine Einrichtung zur Anbringung des Portalkrangerüsts an einem starren, noch nicht ausgebauten Teil (10) des Reaktors, einen Wagen (14) , der an dem Portalkrangerüst oder rund um dieses beweglich ist, einen Mast (16), der beweglich

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et

oder unbeweglich am Wagen angebracht ist, einen Mani"-pulator (17), der beweglich am Mast angebracht ist und in der Lage ist, eine Vielzahl von Werkzeugen (18) zu tragen und zu betätigen, um den Abbruch des Aufbaus und/ oder der Bestandteile zu bewirken, sowie eine bewegliche Hubeinrichtung (26) , die vom Manipulator getrennt ist und getrennt betreibbar ist, um entweder in Zusammenhang mit dem Manipulator oder ohne diesen das Entladen und Umsetzen des abgebrochenen Aufbaus und/oder der abgebrochenen Bestandteile zu bewirken, wobei alle Funktionen der Maschine fernsteuerbar sind.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung (26) oder Hubeinrichtungen längs eines Trägers (21) beweglich ist oder sind, der diametral oder radial zur Drehung um die Mittellinie des
Reaktorgefäßes (3) angebracht ist.
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung (26) in der Lage ist, auf andere Träger (23, 24) umgesetzt zu werden, die entweder fest oder schwenkbar sind, und zwar durch Fortsetzung der
Linearbewegung hiervon.
4. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung (26, 27) mehr als ein Hubgerät aufweist, welche getrennt betreib-

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bar und beweglich sind.
5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubeinrichtung (26) bzw. Hubeinrichtungen am Mast (16) so angebracht ist bzw. sind,

daß sie zur sowohl drehbaren als auch Radialbewegung
relativ hierzu in der Lage ist bzw. sind.
6. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mast (16) ein starrer
Aufbau ist, und daß der Wagen (14) aufwärts und abwärts relativ zum Krangestell (12) derart beweglich ist, daß er den Mast anhebt oder absenkt.
7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mast (16) aus mehreren Abschnitten hergestellt ist, und daß Abschnitte zum Ändern der Höhe
des Mastes zu diesem hinzugefügt oder von diesem abgenommen werden können.
8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mast (16) ein Teleskopmast ist, und daß eine fernbetätigte Einrichtung vorgesehen ist,
um den Mast zum Erreichen einer gewünschten Höhe teleskopartig ein- oder auszufahren.