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Aufbereitungsanlage für verbrauchte Kernreaktor-
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Brennelemente Die Erfindung betrifft eine Aufbereitungsanlage für
verbrauchte Kernreaktor-Brennelemente mit einem Eingangstrakt, in den die Brennelemente
mit Transportbehältern angeliefert werden, und mit Handhabungseinrichtungen zur
Weiterleitung an einer Schere oder einen dieser vorgeschalteten Speicher.
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Für die Behandlung verbrauchter Brennelemente sind verschiedene Anlagen
entwickelt worden. Zum Beispiel ist in der Zeitschrift "Atom und Strom", Jg. 29
(1983), Heft 5, Seiten 128 bis 130 ein schweizerisches Entsorgungskonzept beschrieben,
mit dem sowohl abgebrannte Brennelemente als auch hochaktive Abfälle in verglaster
Form mit Hilfe von Kokillen gelagert werden sollen.
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Dabei sind, wie insbes. das Bild 3 zeigt, Bewegungen des Transportbehälters
wie auch der in Blechhüllen eingeschlossenen Brennelemente und der Kokillen mit
horizontaler und vertikaler Längsrichtung vorgesehen. Die einzelnen Transportschritte
wechseln häufig miteinander ab, so daß über praktisch den gesamten Querschnitt des
Gebäudes Transporteinrichtungen für den vertikalen Transport vorhanden sein müssen,
die eine große Höhe des Gebäudes erfordern. Üblicherweise ist zum Transport ein
die gesamte Lagerhalle überdeckender Kran oberhalb aller Transportwege und Lagermöglichkeiten
vorgesehen.
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Dies führt zu einem beträchtlichen baulichen Aufwand.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, den Aufwand
für
eine Anlage der eingangs genannten Art zu verringern. Dies ist besonders wichtig
für Aufbereitungsan lagen, bei denen die Brennelemente nach einer Zerkleinerung
einer chemischen Behandlung unterworfen werden, um den noch brauchbaren Brennstoff
von Hüllrohrteilen und hochaktiven Abfallstoffen zu trennen, weil hier wegen der
Strahlungsgefahr nur mit Fernbedienung gearbeitet werden kann.
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Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß die Handhabungseinrichtungen
Schlitten mit Schlittenführungen zum horizontalen Transport liegender Brennelemente
sind, die mit dem zu entladenden Transportbehälter in dessen Längsrichtung in einer
Reihe angeordnet sind, und daß der Reihe benachbart ein abgeschirmter Gang verläuft,
in dem die Antriebe der Handhabungseinrichtungen angeordnet sind.
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Mit der Erfindung kann die Bauhöhe einer Anlage wesentlich verringert
werden. Als Nebeneffekt, der sicherheitstechnisch aber durchaus bedeutsam ist, ergibt
sich der Vorteil, daß die Absturzgefahr für strahlendes Material praktisch ausgeschlossen
ist. Außerdem sind Wartungsarbeiten und Reparaturen an den Handhabungseinrichtungen
wesentlich erleichtert.
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Die Anlage nach der Erfindung kann vorteilhaft dadurch weitergebildet
werden, daß in der Reihe eine Speichertrommel mit horizontaler Rotationsachse angeordnet
ist.
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Dabei kann man eine strahlungstechnische Schottung vorsehen, indem
die Trommel an ihren Stirnseiten durch Abschirmwände abgedeckt ist. Die Trommel
kann vorteilhaft Vierkantrohre unterschiedlichen Querschnitts zur Aufnahme von Brennelementen
enthalten, die insbesondere in strahlenförmigen Reihen auf den Mittelpunkt der Trommel
ausgerichtet sind. In den Rohren lassen sich die
Brennelemente gut
kühlbar unterbringen.
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Die einzelnen Handhabungseinrichtungen können vorteilhaft Aktivitätsmeßstellen
aufweisen. Damit ist es möglich,den SpaltstofffluB vollständig zu kontrollieren.
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In der den Gang von der Reihe trennenden Wand können Bleiglasfenster
vorgesehen sein. Sie ermöglichen eine direkte Kontrolle der Brennelementhandhabung
ohne besondere, die Arbeit behindernde Schutzmaßnahmen. Ferner können in dieser
Wand auch Manipulatoren angeordnet sein. Sie gestatten es, mindestens kleine Störungen
bei der Handhabung der Brennelemente sofort und ohne Strahlenbelastung des Personals
zu beheben.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung eignet sich sowohl für eine trockene
wie auch für eine nasse Handhabung der Brennelemente, bei der Wasser als Abschirmmedium
verwendet ist. Für den Fall einer trockenen Handhabung kann vorteilhaft eine Luftführung
zur Kühlung der Reihe vorgesehen sein, bei der die Strömung entweder durch Naturumlauf
mit Hilfe von entsprechenden Kaminen oder durch motorische Zwangsbelüftung angefacht
sein kann.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein Ausftihrungsbeispiel
anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei ist der Eingangs- und Brennelement-Handhabungstrakt
einer Aufbereitungsanlage nach der Erfindung in Fig. 1 in einem Längsschnitt und
in Fig. 2 in einem Grundriß gezeigt. Die Fig. 3 zeigt eine schematisierte Darstellung
der Speichertrommel, für die die Fig. 4 ein Detail in vergrößertem Maßstab erkennen
läßt.
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Die Aufbereitungsanlage ist als Bauwerk 1 ein Betongebäude, dessen
vertikale Zwischenwände 2, 3, 4 zugleich als Strahlungsabschirmung dienen. Das Bauwerk
1 besitzt
einen Eingangstrakt 10, in dem die Brennelemente mit Transportbehältern
11 eintreffen. Im Eingangstrakt 10 werden sie zum Beispiel durch Abnehmen des sogenannten
Primärdeckels und Aufsetzen eines Adapterflansches 12 vorbereitet. Mit diesem Flansch
12 werden sie mit einem Wagen 13 in einem abgeschotteten Raum 14 des sogenannten
Adapterlagers an die Zwischenwand 2 gefahren, in der ein mit einem Deckel 15 verschlossener
Durchgang 16 vorgesehen ist. In der anschließenden Station 20 wird zunächst der
innere Deckel des Transportbehälters 11 abgenommen und bei 21 abgesetzt. Damit ist
der Zugang zu den in dem Transportbehälter 11 enthaltenen Brennelementen frei. Sie
werden mit einer Brennelement-Ziehmaschine 22 entnommen, die mit einem Greifkopf
23 in den Transportbehälter 11 hineingreift.
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Die Brennelement-Ziehmaschine 22- umfaßt einen Schlitten 24, der auf
einer Schlittenführung 25 im wesentlichen in Längsrichtung des Transportbehälters
bewegbar ist. Zur Anpassung an unterschiedliche Höhen und Seitenlagen ist der Schlitten
24 auf der Führung 25 in vertikaler und horizontaler Richtung verstellbar (Pfeile
26a und 26b). Die Transportbewegung auf dem Schlitten 24 erfolgt dagegen nur in
horizontaler Richtung (Pfeil 27). Außerdem ist aber auch eine Schwenkung des Schlittens
vorstellbar, damit die Brennelemente immer mit dem Kopfstück oder dem Fußstück voran
in Richtung vom Transportbehälter 11 weg befördert werden können.
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Mit der Brennelement-Ziehmaschine 22 werden die Brennelemente durch
eine Öffnung 30 in der Zwischenwand 3 weitergereicht, die mit einem in Richtung
der Pfeile 31 verstellbaren Deckel 32 verschlossen werden kann. Durch die Öffnung
30 gelangen die Brennelemente in eine Speichertrommel 35, die um eine horizontale
Achse drehbar
zwischen den Wänden 3 und 4 angeordnet ist. In der
Wand 4 ist eine weitere Öffnung 38 vorgesehen, die mit einem Deckel 39 durch eine
Bewegung in Richtung der Pfeile 40 verschließbar ist.
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Zum Ausladen der Brennelemente aus der Trommel 35 dient eine Brennelement-Ziehmaschine
42. Sie umfaßt wiederum einen Schlitten 43, der auf einer Schlittenführung 44 in
Richtung der Pfeile 45 horizontal verstellbar ist. Außerdem ist eine vertikale Verstellmöglichkeit
in Richtung der Pfeile 46 vorgesehen. Mit der Brennelement-Ziehmaschine 42 erfolgt
auch die Ubergabe an eine nicht weiter dargestellte Schere zum Zerlegen der Brennelemente,
bevor die weitere Behandlung mit Säuren zum Lösen der Brennstoffe erfolgt.
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Die Fig. 2 zeigt, daß dem abgeschotteten Raum 14 und dem Adapterlager
ein Vorbereitungsraum 50 vorgeschaltet ist, in dem der Transportbehälter 11 zum
Entladen vorbereitet wird. Nach dem Entladen kann der Transportbehälter 11 aus dem
abgeschotteten Raum 14 in eine Dekontbox 51 gebracht werden, die durch ein Tor 52
zugänglich ist. Dort kann der entladene Transportbehälter 11 dekontaminiert werden,
so daß er ohne Strahlungsgefahr zum Beispiel über öffentliche Wege oder Eisenbahntrassen
zu einem Kernkraftwerk befördert werden kann.
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Aus der Fig. 2 geht ferner hervor, daß in Längsrichtung des Transportbehälters
11 der Raum 14, die nicht weiter dargestellte Brennelement-Ziehmaschine 22, die
Speichertrommel 35 und die Brennelement-Ziehmaschine 42 in einer durch die strichpunktierte
Linie 53 angedeuteten Reihe liegen. Dieser Reihe 53 sind Gänge 55 und 56 auf beiden
Seiten benachbart, die durch Abschirmwände 58 abgetrennt sind. Die Gänge 55, 56
enthalten
die nicht weiter dargestellten elektromotorischen Antriebe
57 für die Handhabungseinrichtungen 22, 42 und die Speichertrommel 35. In den Wänden
58 sind große durchsichtige Bereiche 60 in Form von Bleiglasfenstern vorgesehen.
Ferner können in den Wänden 58 Manipulatoren angeordnet sein, wie bei 61 angedeutet
ist. Damit kann bei Störungen in der Reihe 53 der Handhabungseinrichtungen 22, 42
eine Reparatur vorgenommen werden, ohne daß das Reparaturpersonal einer Strahlenbelastung
ausgesetzt werden muß.
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Die Fig. 3 zeigt, daß die Trommel 35 mit einem Durchmesser von zum
Beispiel 6 m symmetrisch zwischen den Abschirmwänden 58 angeordnet ist. Die Trommel
35 ruht mit ihrem Umfang auf acht unteren Lagerrollen 63, die in redundanter Ausführung
vorgesehen und nur zu zweit dargestellt sind. Die Trommel 35 wird mit darüberliegenden
Rollen 64 geführt und bei Bedarf in Bewegung gesetzt, wie durch die Pfeile 65 und
66 angedeutet ist.
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Weitere Pfeile 67 bezeichnen eine Kühlluftströmung, die durch die
Reihe 53 im Bereich der Trommel 35 geführt ist. Mit der Luft werden die Brennelemente
gekühlt, die in Vierkantrohren 70 und 71 mit einem unterschiedlichen Querschnitt
lagern und somit in strahlenförmig verlaufenden Reihen 72, 73, 74 über den Trommelquerschnitt
verteilt sind. Die größeren Vierkantrohre 71 dienen zum Beispiel zur Aufnahme von
Brennelementen aus Druckwasserreaktoren, während die kleineren zur Aufnahme von
Siedewasserreaktoren vorgesehen sind.
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(Fig. 4).
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Den einzelnen Handhabungseinrichtungen 22, 42 sowie der Trommel 35
sind Aktivitätsmeßstellen 75 zugeordnet, deren Anzeigeeinrichtungen 76 in den Gängen
55, 56 liegen.