DE3530410C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des vorstehenden Anspruches 1 bekannten Art sowie eine Anordnung nebst Behälter zu seiner Durchführung.

Aus der EP-OS 01 40 025 sind ein derartiges Verfahren und eine solche Anordnung bekannt. Bei dem bekannten Verfahren werden alle Brennstäbe eines Brennelements gleichzeitig in einen Übergangskanister eingeführt. Beim nachfolgenden Dichtsetzen der Brennstäbe in die hexagonal dichteste Packung werden die Brennstäbe in erheblicher Weise verbogen.

Bei einem anderen aus der DE-OS 33 20 071 bekannten Verfahren werden Führungseinsätze verwendet, in denen alle Brennstäbe, die zu einem Gebinde zusammengefaßt werden sollen, d. h. bei einer Kompaktierung von 2 : 1 alle Brennstäbe der beiden Brennelemente gleich­ zeitig und zusammen in ein regelmäßiges - aber noch nicht dichtes - Dreieck-Gitter der gewünschten End­ struktur geordnet. Zu diesem Zwecke besteht die End­ struktureinrichtung z. B. aus einem trichterartigen Zwischenbehälter, dessen Eintrittsöffnungen (oben) wie die Brennstäbe in den beiden Brennelementen ange­ ordnet sind, während die Austrittsöffnungen (unten) das regelmäßige Dreieck-Gitter bilden. In der DE-OS 33 20 071 finden sich weitere konstruktive Hinweise.

Nach den dortigen Ansprüchen 3 und 4 kann der Führungs­ einsatz als Rohrbündel oder als Bündel aus parallel der Anzahl der aufzunehmenden Brennstabzeilen ent­ sprechende Zahl von parallelen Führungsblechen auf­ gebaut werden. Bei dem bekannten Verfahren werden somit die Brennstäbe bereits beim Aufbau der End­ struktur vor dem Überführen in die hexagonal dichteste Packung in erheblicher Weise verbogen und es müssen bereits alle Brennstäbe, die zu einem Bündel dichtge­ setzt werden sollen, vorliegen.

Aus der nachveröffentlichten DE-OS 35 05 242 sind ein Verfahren zum Verdichten abgebrannte Brennelemente und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt, bei denen die Brennstäbe eines Brennelements jeweils zeilenweise von den Strukturelementen des Brennelements getrennt werden und bei denen die Brenn­ stäbe zeilenweise senkrecht zu ihrer Längserstreckung von den Brennelementen abgetragen und senkrecht zu ihrer Längserstreckung ebenfalls zeilenweise in einer Bündelendstruktureinrichtung bereits mit einer hexa­ gonal dichtesten Packung in horizontaler Ausrichtung in einen muldenartigen Behälter abgelegt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, bei dem eine Verformung der Brennstäbe während des Überführens vom Brennstabbündel in die Bündelendstruktur vermieden wird, sowie eine Anordnung nebst Behälter zum Durchführen dieses Verfahrens anzugeben.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.

Bei dem Verfahren mit den beanspruchten Merkmalen erfolgt beim Aufbau der Endstruktur nur ein Verschieben der Brennstäbe parallel zu ihrer Erstreckungsrichtung. Beim zeilenartigen Abbau des Brennstabbündels und beim zeilenartigen Aufbau der Endstruktur kann auf einfache Weise berücksichtigt werden, daß die Anzahl der Brennstäbe in einer Zeile des Brennstabbündels überwiegend von Zeile zu Zeile verschieden ist, wie es z. B. beim Brennelement eines Druckwasserreaktors der Fall ist.

Eine bevorzugte Verfahrensführung arbeitet nach der Vorschrift nach dem vorstehenden Anspruch 2. Da die Zeilenlänge in der Endstruktur nicht der Zeilenlänge des Brennstabbündels entspricht, muß zum gemeinsamen Ausschieben die Zwischenspeicherung vorgesehen sein.

Deshalb kann es noch zweckmäßiger sein, die Verfahrens­ weise nach Anspruch 3 zu befolgen.

Der Anspruch 4 betrifft die Verfahrensführung bei der Verdichtung zweier Brennelemente.

Während bei der bekannten Verfahrensführung gemäß DE-OS 33 20 071 die hexagonal dichteste Packung nur erreicht werden kann, wenn ein mittiger Freiraum in dem Behälter durch Attrappen gefüllt wird, er­ möglicht das Verfahren mit den beanspruchten Merkma­ len die Verwendung eines Behälters jeglichen Quer­ schnitts mit einer Kammer je Brennelement, wie er in den vorstehenden Ansprüchen 14 und 15 beschrieben ist. Die Verwendung von nach außen geführten Teilkam­ merwänden ermöglicht die Abfuhr von Nachzerfallswärme zur Außenwandung des Behälters hin.

Die Erfindung richtet sich auch auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, wie sie im Oberbegriff des vorstehenden Anspruches 5 beschrieben ist.

Diese Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens zwei Arretierfingerstücke, die das Brennstab­ bündel aufnehmen, senkrecht zueinander bewegbar ang­ ordnet sind, daß den Arretierfingerstücken eine End­ struktureinrichtung mit Fingern zugeordnet ist derart, daß die Finger der Endstruktureinrichtung sich parallel zu den Fingern des einen Fingerarretierstückes er­ strecken, während sich die Finger des anderen Finger­ arretierstückes sich dazu senkrecht erstrecken, und daß den Arretierfingerstücken und der Endstrukturein­ richtung eine Aus- und Einschieberbaugruppe zum Aus­ schieben von Brennstäben aus dem einen Fingerarretier­ stück bei zumindest um eine Zeile zurückgezogenem anderen Fingerarretierstück in die Endstrukturein­ richtung vorgesehen ist.

Die weiteren Unteransprüche 6-12 richten sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung mit den beanspruchten Merkmalen. Die Vorteile der Gegenstände der Ansprüche sind in der nachfolgenden Beschreibung deutlich gemacht, in der zwei verschiedene Ausführungs­ formen der Verfahrensführung und der Anordnung nebst Behälter beschrieben werden. Es zeigt

Fig. 1 den Aufbau zweier Brennstabbündel, die von ihren Strukturelementen befreit sind und eine Kompaktlager­ büchse, deren eine Kammer mit den in hexagonaler dichtester Packung angeordneten Brennstäben eines Brennelements bzw. mit den Brennstäben zweier Brenn­ elemente gefüllt sind,

Fig. 2 einen schematischen Arbeitsablauf der anhand der nachfolgenden Fig. 3-16 beschriebenen Anordnung,

Fig. 3 eine Aufsicht auf eine schematische Anordnung mit Fingerarretierstücken, Ausschiebereinrichtung, Ver­ teilerschieneneinrichtung und Endstruktureinrichtung bei einem zwischen den Fingerarretierstücken gehal­ tenen Brennstabbündel,

Fig. 4 einen Teilschnitt durch den oberen Teil der Fig. 3,

Fig. 5 eine Aufsicht auf eine Verteilerschienenanordnung 8 mit eingebrachten Brennstäben und eingeschobenem Ausschieber 13,

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 5,

Fig. 7 eine Teildarstellung mit Haltekugeln in der Verteiler­ schiene 10,

Fig. 8 eine Teildarstellung mit Halteblechen in der Schiene 10,

Fig. 9 eine Teildarstellung mit Haltezahnrädern in der Ver­ teilerschiene 10,

Fig. 10 die Darstellung der Anordnung gemäß Fig. 3 nach dem Ausschieben zweier vollständiger Zeilen Z 1 und Z 2 aus den Fingerarretierstücken,

Fig. 11 die Verteilerschieneneinrichtung 8 und die Endstruk­ tureinrichtung 18 nach dem Ausschieben der die 1. Kam­ mer in der Endstruktureinrichtung auffüllenden Zahl von Brennstäben,

Fig. 12 die Sicherung der Brennstäbe in der 1. Kammer der Endstruktureinrichtung durch eine Arretierstange,

Fig. 13 die Anordnung gemäß Fig. 3 in der Stellung, bei der alle Brennstäbe aus dem Arretierungseingriff der Fingerarretierstücke freigekommen sind und sich diejenige Zahl an Brennstäben noch in der Verteiler­ schiene befindet, die zum Auffüllen der letzten tiefe­ ren Kammer und der kurzen Kammer im Fingerarretie­ rungsstück 18 erforderlich ist,

Fig. 14 einen schematischen Vertikalschnitt unter Darstellung von Preßeinrichtung und Verdichtungswalzeneinrichtung mit darunter angeordneter Kompaktlagerbüchse,

Fig. 15 eine schematische Aufsicht auf die Verdichtungswalzen­ anordnung gemäß Fig. 14,

Fig. 16 eine Darstellung vergleichbar Fig. 14 bei abgesenkter Preßeinrichtung und in den Behälter (Kompaktlager­ büchse) eingeschobenen Brennstäben und

Fig. 17 die schematische Darstellung vergleichbar dem Ausgangs­ zustand in Fig. 3 ohne Verteilerschieneneinrichtung.

Anhand der Fig. 1 und 2 soll der schematische Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert werden.

In der Fig. 1 sind oben die Verteilungen von 236 Brenn­ stäben BS in zwei Druckwasserreaktorbrennelementen BE I und BE II dargestellt. In der Verteilung der Brennstäbe auf das Brennelement sind 20 Leerstellen LS für die Aufnahme von Steuerstabführungsrohren vorhanden. Die Brennstäbe berühren einander nicht, sondern werden im Brennelement durch Abstandsgitter auf Abstand gehalten.

Die Erfindung setzt ein, nachdem das Brennelement BE zu einem Brennstabbündel BB deassembliert ist, d. h. das Strukturmaterial in Form von Kopfstück, Fußstück, Steuerstabführungsrohren und Abstandsgitter entfernt worden ist. Hierfür hat die Anmelderin mit ihrer Patentanmeldung P 34 17 742 und der euro­ päischen Anmeldung 8 51 03 665 mit Benennung der Bundes­ republik Deutschland ein Verfahren angegeben, bei dem das Brennstabbündel BB durch seitlich zwischen die Brennstäbe eingeführte Fingergreifer gehalten wird.

Aus der US-PS 44 46 098 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Brennstäbe BS eines Bündels nach der Deassemblierung von einer die Brennstäbe an ihrem oberen Ende erfassenden Halteplatte gehalten sind.

Unter einer Verdichtung von z. B. 2 : 1 sollen die Brennstäbe der beiden Brennelemente BE I und BE II auf einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt einer Kompaktlagerbüchse KLB verdichtet werden, der den Querschnitt des Originalbrennelements allenfalls geringfügig überschreiten darf, um noch ein Einstellen in ein Brennelementlagergestell zu ermöglichen. Die Brennstäbe sollen dabei in eine im wesentlichen hexa­ gonal dichteste Packung eingebracht werden, wobei nicht nur die auf die Steuerstabführungsrohre zurück­ zuführenden Leerstellen LS im Brennstabbündel BB abgebaut sind, sondern sich die Brennstäbe auch be­ rühren.

Um diesen Zweck zu erreichen, schlägt die Anmelderin eine Kompaktlagerbüchse KLB in der aus der Fig. 1 ersichtlichen Form vor. Diese zeichnet sich dadurch aus, daß sie 2 Teilkammern K I und K II aufweist, die durch eine Kammerwand KW voneinander getrennt sind. Die Kammerwand KW besteht aus zwei in der aus der Fig. 1 ersichtlichen Weise versetzten Teilwänden KWA und KWB. Die Dicke D der Teilwandabschnitte KWA und KWB und die Tiefe der Versetzung V ermöglichen, daß neben 11 in hexagonal dichtester Packung lie­ genden Reihen mit je 21 bzw. 20 Brennstäben in eben­ falls hexagonal dichtester Packung eine Reihe von zehn Brennstäben in die Teilkammern eingebracht werden kann und zugleich nach Einbringen der insgesamt 236 Brennstäbe BS keine Verschiebung der Brennstäbe in der Kompaktlagerbüchse KLB mehr möglich ist. Da die Zahl der Brennstäbe in einer Zeile des Brennstabbündels BB überwiegend von Zeile zu Zeile verschieden ist, erfolgt erfindungsgemäß zunächst ein zeilenartiger Abbau des Brennstabbündels BB beginnend mit der Zeile Z 1 bis zur Zeile Z 16, Einbringen der Brennstäbe der einzelnen Zeilen in ein noch zu beschreibendes lineares Verteilungssystem und auch zeilenartiger Aufbau der durch die Kammern K 1 bzw. K 2 vorgegebenen Bündelend­ struktur und Verdichten dieser Struktur auf die Abmaße der Kammern. In der Fig. 1 sind die Zeilen der Bündel­ endstruktur mit ZZ 1 bis ZZ 12 bezeichnet. Von den Zeilen weisen die Zeilen ZZ 1 bis ZZ 11 eine Brenn­ stabzahl von 21 bzw. 20 auf und die Zeile ZZ 12 10 Brenn­ stäbe.

Aus der Fig. 2 ist das Ablaufschema ersichtlich. In der oberen Zeile ist die Belegungszahl der Zeilen Z des Brennstabbündels mit Brennstäben aufgelistet, während in der linken vertikalen Säule die Belegungs­ zahl der Zeilen ZZ der Bündelendstruktur mit Brenn­ stäben dargestellt ist. In den eckigen Kästchen ist jeweils die Anzahl der Brennstäbe BS in dem noch zu beschreibenden linearen Verteilungssystem angegeben, wobei aus den Verbindungspfeilen zwischen Zeilenangabe Z und den rechteckigen Kästchen ersichtlich ist, daß vor Aufbau einer Zeile in der Bündelendstruktur eine oder mehrere Zeilen Z in das Verteilersystem eingeschoben werden. Die in den Kreisen stehenden Zahlen geben an, wieviel Brennstäbe BS nach Ausschieben der für eine Zeile ZZ der Endstruktur erforderlichen Brennstäbe in dem Verteilungssystem verbleiben.

Es soll bereits hier darauf hingewiesen werden, daß die Geometrie der Kompaktlagerbüchsen gemäß Fig. 1 für eine 2 : 1 Verdichtung der Brennelemente unter im wesentlichen Aufrechterhaltung der Querschnitts­ geometrie eines Brennelements ausgelegt ist. Im erfin­ dungsgemäßen Verfahren können aber auch andere von einer Rechteck-Querschnittskonfiguration abweichende Endstrukturen erzeugt werden. Die Kompaktlagerbüchse ist in diesem Fall z. B. nicht für eine Endlagerung vorgesehen. Eine Endlagerung macht höchst wahrschein­ lich kreisförmige Querschnittskonfigurationen erforder­ lich. Solche Endstrukturen können auch mit dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren aufgebaut werden.

Gemäß Fig. 3 wird das mit den Fingergreifern gemäß P 34 17 742 oder der Kopfplatte gemäß US-PS 44 46 098 gehaltene Brennstabbündel BB auf eine Arbeitsfläche 1 abgestellt. Nach dem Aufsetzen des Brennstabbündels BB auf die Arbeitsfläche 1 werden zumindest zwei übereinander angeordnete Fingerarretierstücke 2 von der einen Seite und in der Ebene versetzt zumindest zwei übereinander angeordnete Fingerarretierstücke 3 von der dazu senkrechten Seite in das aufgesetzte Bündel eingeschoben. Da die Fingerarretierstücke übereinanderliegen, sind in der Aufsicht gemäß Fig. 3 zwei zueinander senkrecht stehende Fingerarretierstücke sichtbar. Selbstverständlich können auch mehr als zwei übereinanderliegende Fingerarretierstücke ein­ gesetzt werden. Die in einem in den Figuren nur ange­ deuteten Vorrichtungsrahmen 4 durch einen geeigneten Antrieb hin- und her verschiebbaren Arretierfinger­ stücke 2 und 3 sind keine Greiferstücke, wie in der P 34 17 742 beschrieben, sondern kreuzweise angeordnete Führungsstücke, die die auf der Arbeitsfläche 1 aufste­ henden Brennstäbe BS gegen ein Umfallen sichern. Bei einem Brennelement BE mit 236 Brennstäben und 20 Steuerstabführungsrohren sind die Arretierfinger­ stücke mit 17 Fingern 2 a bzw. 3 a versehen. Die Finger­ stücke sind in Richtung der Pfeile hin- und her ver­ schiebbar. Bei in das Brennstabbündel BB eingefahrenen Arretierfingerstücken sind in der quadratischen Matrix mit jeweils 16 außenliegenden Brennstäben die aus der Fig. 1 ersichtlichen 20 Leerstellen der Steuer­ stabführungsrohre vorhanden. Aus der in der Fig. 3 oben gezeigten Position soll nun das Brennstabbündel in eine hexagonal dichteste Packung dichtgesetzt werden.

Seitlich neben dem Aufsetzbereich des Brennstabbündels ist eine Ausschiebereinrichtung 5 angeordnet, die mindestens einen Schieberschlitten 6 aufweist, der auf einer Schlittenführung parallel zur Erstreckungs­ richtung der Finger 3 a der Arretierfingerstücke 3 durch einen geeigneten Antrieb verschiebbar ist (vgl. auch Fig. 4). Der Verschiebeweg des Schieberschlittens 6 beträgt mindestens das Doppelte der Kantenlänge des noch nicht dichtgesetzten Brennstabbündels BB. In dem Schieberschlitten 6 ist ein Ausschieber 7 parallel zur Erstreckungsrichtung der Fig. 2a der Arretier­ fingerstücke 2 durch einen nicht gezeigten geeigneten Antrieb verschiebbar angeordnet. Der Verschiebeweg des Ausschiebers 7 entspricht in etwa der Kantenlänge des noch nicht dichtgesetzten Brennstabbündels BB. Selbstverständlich können auch mehrere übereinander angeordnete Ausschiebereinrichtungen 5 vorgesehen sein und/oder es kann ein Schieberschlitten 6 zwei oder mehr Ausschieber 7 tragen.

Der Arbeitsfläche 1 und der Ausschiebereinrichtung 5 ist in der aus der Fig. 3 ersichtlichen Weise eine Verteilerschieneneinrichtung 8 zugeordnet. Diese weist eine auf einem Maschinentisch 9 durch einen geeigneten Antrieb horizontal und senkrecht zur ihrer Erstreckungsrichtung verschiebbare Verteilerschiene 10 auf, deren Aufbau insbesondere aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich ist. Auf einem Träger 10 a erstrecken sich in Abstand voneinander 2 Stützwände 10 b und 10 c. Der Abstand ist etwas größer als der Durchmesser der zwischen ihnen zu führenden und zu haltenden Brennstäbe BS. Die Wände sind durch geeignete Stütz­ bleche 10 d auf dem Träger 10 a abgestützt. Die Länge der Verteilerschiene 10 ist für die Aufnahme von mindestens 36 Brennstäben zur Beladung der Kompaktla­ gerbüchse KLB aus Fig. 1 ausgelegt (vgl. Kästchen mit Doppelrahmen "36" in Fig. 2). Längs einer mit der Stützwand 10 b verbundenen Schlittenführung 11 ist ein Schlitten 12 verschiebbar. Der Schlitten 12 trägt einen über einen nicht gezeigten Antrieb hin- und her verschiebbaren und sich oberhalb der Stützwände 10 b und 10 c erstreckenden Ausschieber 13, der aus seiner in der Fig. 3 dargestellten Lage in die in den Fig. 5 und 11 dargestellte Lage verschiebbar ist. Selbstverständlich können auch hier mehrere Ausschieber übereinander angeordnet werden, falls dies erforderlich ist. Die Oberfläche des Bauteils 10 a liegt zwischen den Stützwänden 10 b und 10 c in Höhe der Arbeitsfläche 1.

In den Fig. 7, 8 und 9 sind verschiedene Ausfüh­ rungsformen für Halteeinrichtungen dargestellt, die die zwischen die Stützwände 10 b und 10 c eingeschobenen Brennstäbe gegen ein Umfallen in der Verteilerschiene sichern. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 sind dies durch Federn 14 beaufschlagte Kugeln 15, die in der Stützwand 10 b reihenartig angeordnet sind und mit den Brennstäben in Eingriff stehen. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 sind in der Stützwand 10 b vorragende Federblende 16 in der aus der Figur ersicht­ lichen Weise in den Raum zwischen die Wände 10 b und 10 c vorgesehen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 sind überdeckend angeordnete Zahnräder 17 mit Aufnahmetaschen 17 a vorgesehen, die sich bei Vorschub der Stäbe in der Verteilerschiene 10 drehen. Bei den beispielhaft gezeigten Ausführungsformen gemäß Fig. 7, 8 und 9 ist sichergestellt, daß bei Einschub von Brennstäben in die Verteilerschiene 10 jeweils ein Freiraum zwischen den Brennstäben erhalten bleibt, in den der Ausschieber 13 ohne Schwierigkeiten eingeschoben werden kann, wie dies weiter unten beschrieben wird.

Dem Ausstoßende der Verteilerschiene 10 der Verteiler­ schieneneinrichtung 8 ist wie in Fig. 11 dargestellt mindestens eine fingerartig gestaltete Endstruktur­ einrichtung 18 zugeordnet, deren Finger 18 a sich parallel zur Erstreckungsrichtung der Verteilerschiene 10 erstrecken. Bei der gezeigten Ausführungsform, die für eine 2 : 1 Verdichtung ausgelegt ist, wie sie im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 beschrieben ist, begrenzen die Finger 18 a Kammern 18 b größerer Tiefe und Kammern 18 c etwas kleinerer Tiefe, wobei die Kammern 18 b jeweils zur Aufnahme von 21 und die Kammern 18 c jeweils zur Aufnahme von 20 Brennstäben ausgelegt sind. Der Tiefenunterschied zwischen den Kammern 18 b und 18 c entspricht gerade einem halben Brennstabdurchmesser, so daß die Reihen von Brennstäben in den Kammern 18 b und 18 c sich in einer Dreieck- Teilung bzw. vor-hexagonalen dichtesten Packung befin­ den, wie dies aus der Fig. 13 ersichtlich ist. Wei­ terhin ist zur linken Seite der Endstruktureinrichtung 18 eine Kammer 18 d zur Aufnahme einer Charge von 10 Brennstäben vorgesehen, wie dies der Zeile ZZ 12 gemäß Fig. 2 entspricht. Die Tiefe der Kammer 18 d ist so gewählt, daß sich die gewünschte vor-hexagonale Versetzung zur benachbarten tieferen Kammer 18 b ein­ stellt. Die Endstruktureinrichtung 18 ist wie in Fig. 3 dargestellt in der durch die Pfeile ange­ deuteten Weise verschiebbar. Quer zu den Eintritts­ öffnungen der Kammern 18 b, 18 c und 18 d ist eine Arretier­ stange 19 verschiebbar, die fest mit einem Verschiebe­ schlitten 20 verbunden ist. Der Schlitten 20 ist verschiebbar auf einer mit dem Grundkörper der End­ struktureinrichtung 18 und dem außenliegenden Finger 18 a verbundenen Zarge 21 gelagert. Vorzugsweise werden mindestens zwei derartige Endstruktureinrichtungen übereinander angeordnet, wie dies aus der Fig. 14 ersichtlich ist.

Bei Betrieb der bisher beschriebenen Vorrichtung werden alle übereinanderliegenden Arretierfingerstücke 2 zunächst um einen Schritt zurückgezogen, bis die 1. Zeile Z 1 nur noch den Fingern 3 a der Finger­ arretierstücke 3 geführt ist. Der Ausschieber 7 wird vorgeschoben und schiebt nach Betätigung des Schieber­ schlittens 6 die 16 Brennstäbe der Zeile Z 1 in die Verteilerschiene 10 ein und schiebt sie bis zu deren Austrittsende vor. Danach wird der Schieberschlitten 6 in seine Ausgangsposition zurückgefahren und die Fingerarretierstücke 2 um einen weiteren Schritt zurückgezogen und es werden die 16 Brennstäbe der Zeile Z 2 aus den Fingerarretierstücken 3 ausgeschoben, so daß die aus der Fig. 10 ersichtliche Situation erreicht wird.

Da in die 1. Kammer 18 b der Endstruktureinrichtung 18 21 Brennstäbe eingeschoben werden sollen, wird der Schlitten 12 längs der Verteilerschiene 10 so verschoben, daß der Ausschieber 13 zwischen dem 21. und dem 22. Brennstab gerechnet von dem Ausstoßende der Verteilerschiene eingeschoben werden kann. Der Ausschieber 13 wird in die aus den Fig. 5 und 6 ersichtliche Position gebracht und 21 Brennstäbe werden - wie aus der Fig. 11 ersichtlich - ausge­ schoben.

Beim Zurückziehen des Ausschiebers 13 wird gleichzeitig die Arretierstange 19 um einen Schritt vorgeschoben, um die Brennstäbe in der Endstruktureinrichtung 18 zu sichern (vgl. Fig. 12). Danach werden entsprechend dem Schema nach Fig. 2 die Brennstabzeilen Z 2- Z 16 abgearbeitet, wobei in der einzelnen Zeile die Leerstellen aufgrund der Steuerstabführungsrohre und die Abstände der einzelnen Brennstäbe abgebaut werden. In der Fig. 13 sind die Fingerarretierstücke 2 vollständig zurückgezogen. In der Aufnahmeschiene 10 befinden sich noch 31 Brennstäbe, von denen zunächst 21 in die vorletzte tiefe Kammer 18 b und danach 10 in die kurze Kammer 18 d eingeschoben werden. Wenn dies geschehen ist, befinden sich die Stäbe eines Brennele­ ments in einem zeilenartig vorverdichteten Zustand, jedoch noch nicht in einem hexagonal dichtesten Gitter.

Zur weiteren Verdichtung sind gemäß den Fig. 14 bis 16 eine Preßstempeleinrichtung 22 und eine Verdich­ tungswalzenanordnung 23 vorgesehen, die im Bereich der Endstruktureinrichtung vorgesehen sind oder in deren Arbeitsbereich das in seine Endstruktur ge­ brachte, aber noch nicht endverdichtete Bündel ver­ bracht werden kann. Diese Bewegungsmöglichkeit ist in der Fig. 3 als Doppelkoordinatenpfeil im Bauteil 18 dargestellt. Die Preßstempeleinrichtung 22 besitzt einen innenliegenden Preßstempel 22 a und einen außen­ liegenden Preßstempel 22 b, die auf die Endstücke der Brennstäbe BS absenkbar sind.

Wie insbesondere aus der Fig. 15 ersichtlich ist, weist die Verdichtungswalzenanordnung 23 zwei einander gegenüberstehende Verdichtungswalzen 24 und 25 auf, deren Achsen sich parallel zu den Zeilen ZZ 1 bis ZZ 22 erstrecken. Die Verdichtungswalze 24 besteht aus zwei Teilwalzen 24 a und 24 b, deren Durchmesser an die Tatsache angepaßt ist, daß die Zeile ZZ 12 nur 10 Brennstäbe lang ist. Die Teilwalzen 24 a und 24 b sind auf einer Achse befindliche, getrennte Walzen.

Senkrecht zu den Zeilen ZZ 1 sind an das Bündel anfahr­ bare Stützrollen 26 und 27 vorgesehen. Wie aus der Fig. 14 ersichtlich ist, liegt die von den Achsen der Verdichtungswalzen 24 und 25 aufgespannte Ebene unterhalb der von den Achsen der Stützrollen 26 und 27 aufgespannten Ebene.

Wie aus den Fig. 14 und 16 ersichtlich ist, ist im Arbeitsbereich der Preßstempeleinrichtung 22 und der darunter angeordneten Verdichtungswalzenanordnung 23 in der Grundplatte der Arbeitsfläche 1 (Vorrich­ tungsboden) der Boden B einer Kompaktlagerbüchse angeordnet und wird dort durch ein in dem Boden B angeordnetes Reibelement R gehalten und durch ver­ schiebbare Riegel 28 und 29 gesichert. Die Geome­ trie des Bodens entspricht der Querschnittsgeometrie wie sie für eine Teilkammer aus der Fig. 1 ersichtlich ist.

Die zwei Verdichtungswalzen und zwei Stützrollen der Verdichtungswalzenanordnung 23 werden an die unteren Enden der Brennstäbe herangefahren, so daß - vgl. Fig. 15 - die Stabenden entsprechend der Bodenkonfiguration und damit in hexagonal dichtester Packung verdichtet werden. Die Darstellung der Ver­ dichtung in Fig. 14 ist übertrieben dargestellt. Durch die Verdichtungswalzen 24 und 25 muß ein Ver­ dichtungsweg überwunden werden, der von der Dicke der innenliegenden Finger 18 a abhängt. In der in Fig. 13 und 14 gezeigten Anordnung muß jede Verdich­ tungswalze die äußere Brennstabzeile um ca. 1,5 cm zur Mitte verschieben. Bei Vorschub der Stempel der Preßstempeleinrichtung 22 und nach Rückzug der Riegel 28 und 29 werden unter Anlage der Walzen und Stütz­ rollen der Boden B und die Brennstäbe in die Teilkammer der Kompaktlagerbüchse eingedrückt, wobei ein Vorfallen des Bodens B infolge des oder der Reibelemente ver­ mieden wird. Die Brennstäbe werden zusammen mit dem Kompaktlagerbüchsenboden B langsam durch die Aus­ schiebeöffnung in der Arbeitsfläche 1 in die Büchse eingeschoben. Selbstverständlich müssen die Finger 18 a der einen oder der mehreren übereinander angeord­ neten Endstruktureinrichtungen 18 nacheinander zurück­ gezogen werden.

Da der Eingriffsquerschnitt bei Beginn der Endver­ dichtung zwischen Preßstempeleinrichtung 22 und des noch nicht endverdichteten Bündels größer ist als bei Annäherung des Bündels an die Austrittsöffnung sind die beiden voneinander getrennt betätigbaren Stempel 22 a und 22 b vorgesehen. Wie aus der Fig. 16, die die Endstellung der Preßeinrichtung zeigt, ersichtlich ist, setzt der außenliegende Stempel 22 b auf der Oberseite der Arbeitsfläche 1 auf, während der innenliegende Stempel 22 a durch die Austritts­ öffnung in der Arbeitsfläche 1 hindurchgreift und die Brennscheibe und den Boden B in ihre Endposition verschiebt.

Es ist jedoch auch möglich, daß die Endstrukturein­ richtungen 18 nicht nur aus den Brennstäben heraus­ gezogen bzw. mit diesen verfahren werden können, es kann auch möglich sein, die Endstruktureinrich­ tungen 18 während des Absenkvorganges in die Kompakt­ lagerbüchsen zumindest über eine gewisse Strecke in Eingriff mit den Stäben zu halten, d. h. die End­ struktureinrichtungen 18 während des Einpreßvorganges mitabzusenken und dann erst herauszuziehen.

Nach dem Zurückziehen der Preßstempeleinrichtung 22 aus der in der Fig. 16 gezeigten Lage kann bereits ein die gefüllte Kammer abdeckender Deckel eingebracht werden. Es ist jedoch auch möglich, daß zunächst die Riegel 28 und 29 wieder in ihre in der Fig. 14 gezeigte Verriegelungsposition ausgefahren werden und ein Boden B für die zweite Teilkammer eingelegt wird. Danach wird unterhalb der Arbeitsfläche 1 die Kompaktlagerbüchse abgekoppelt und um 180° gedreht, damit die zweite Kammer auf die Ausschiebeöffnung in der Arbeitsfläche 1 ausgerichtet ist. Die Drehung um 180° ist aufgrund der vorgegebenen Konfiguration der Endstruktureinrichtung 18 und der Verdichtungs­ walzenanordnung 23 erforderlich.

Danach erfolgt die bisher beschriebene Umordnung, Verdichtung und Einbüchsung der Brennstäbe des zweiten Brennstabbündels in die Kammer K II.

Während bei dem aus der DE-OS 33 20 071 bekannten Verfahrens, das sich ebenfalls mit einer 2 : 1 Kom­ paktierung beschäftigt, gleichzeitig die Brennstäbe zweier Brennelemente behandelt werden müssen, können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Brennstabbündel zweier Brennelemente nacheinander in die Kammern der Kompaktlagerbüchsen eingeführt werden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 soll abschließend erläutert werden, daß die vorliegende Erfindung nicht auf eine im wesentlichen rechteckige Endstruktur beschränkt ist. Wenn z. B. die Brennstäbe auf eine kreisförmige oder teilkreisförmige oder ähnliche Konfiguration umgeordnet werden sollen, wie sie z. B. für das Einbringen in Endlagerbehälter mit Kreisquer­ schnitt zweckmäßig ist, kann die Endstruktureinrichtung dahingehend abgewandelt werden, daß die Fingerlänge entsprechend verkürzt wird, z. B. die in der Fig. 3 rechte Kammer kurz und die in der Fig. 3 linke Kammer entsprechend tief gestaltet wird, so daß bei Auffüllung dieser Kammern ein Halbkreissektor entsteht. Dieser ist in der Fig. 3 punktiert dargestellt. Selbst­ verständlich wäre bei einer solchen Ausführungsform jeder Kammer eine gesonderte Arretierung zuzuordnen.

Bei der in der Fig. 17 gezeigten Ausführungsform ist keine Verteilerschieneneinrichtung 8 wie bei der bisher beschriebenen Ausführungsform vorgesehen, sondern die Endstruktureinrichtung 18 wird direkt vor den Arretierfingerstücken 2 und 3 in Betrieb­ stellung gebracht. (Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Teilung des Arretierstückes 3 (Zeilenanzahl Z) nicht der Teilung der Endstruktureinrichtung 18 (Zeilen­ anzahl ZZ) entspricht.) Während bei der bisher be­ schriebenen Anordnung der Übergang von einer Teilung zur anderen mittels der Verteilereinrichtung 8 bewerk­ stelligt wird, werden bei Fig. 17 die einzelnen Kammern 18 b, 18 c und 18 d durch Bewegung der Endstruk­ tureinrichtung vor die Zeilen Z 1-Z 16 gefahren, die durch das Fingerarretierstück 3 bestimmt werden und aus denen die Brennstäbe BS entnommen werden sollen. Hierbei erfolgt keine zeilenweise Entnahme aller Zeilen Z 1-Z 16. Wie aus der Fig. 17 ersicht­ lich, ist neben der in Arbeitsstellung befindlichen Endstruktureinrichtung 18 auf der von der Arretie­ rungsanordnung 19, 20, 21 abgewandten Seite eine Fest­ setzeinrichtung 30 angeordnet, die in ihrer Grund­ konstruktion der Ausschiebeeinrichtung 5 der bisher beschriebenen Ausführungsform entspricht. Das heißt sie weist mindestens einen Schieberschlitten 31 auf, der parallel zur Erstreckungsrichtung der Endstruk­ tureinrichtung 18 verfahrbar ist. Auf dem Schieber­ schlitten 31 ist quer zur Erstreckungsrichtung der Finger 18 a ein Festsetzstift 32 verschiebbar.

Weiterhin ist die Ausschiebeeinrichtung 5 mit einem weiteren unabhängig vom Schieberschlitten 6 verschieb­ baren Schieberschlitten 6′, der bei der Fig. 17 unterhalb des Schieberschlittens 6 dargestellt ist, versehen, auf dem ein zum Ausschieber 7 parallel und abhängig verschiebbarer Festsetzstift 7′ verschieb­ bar ist.

Nach Positionierung der ersten Kammer 18 b in der Endstruktureinrichtung unmittelbar vor der 1. Reihe Z 1 des Brennstabbündels BB werden mittels des Aus­ schiebers 7 die Brennstäbe der 1. Zeile Z 1 in die Kammer 18 b eingeschoben. Die Brennstäbe dieser nur teilweise gefüllten Kammer 18 b werden mit dem Festsetz­ stift 32 der Festsetzeinrichtung 30 arretiert. Mit dem Ausschieber 7 und dem Festsetzstift 7′, die in dieselbe Brennstablücke gefahren werden, wird die Anzahl an Brennstäben in aus der 2. Zeile Z 2 des Brennstabbündels erfaßt, die notwendig ist, um die Kammer 18 b auf die gewünschte Zahl aufzufüllen. Der Ausschieber 7 schiebt dann die entsprechende Anzahl an Brennstäben in die Kammer 18 b, während der Fest­ setzstift 7′ in der Position verbleibt und die ver­ bleibende Menge an Brennstäben in dem Brennstabbün­ del BB zwischen den Fingern 3 a des Fingerarretier­ stücks 3 arretiert. Nach Anschlag der ausgeschobenen Teilmenge an Brennstäben an dem Festsetzstift 32 wird dieser zurückgezogen und die nunmehr vollständige Brennstabreihe in der Kammer 18 b wird mittels des Ausschiebers 7 in die dichtmöglichste Anlage zusammen­ geschoben. Die gefüllte Kammer 18 b wird mit der Arretier­ stange 19 verriegelt. Der Vorgang wiederholt sich in entsprechender Weise. Somit kann die Verteiler­ schieneneinrichtung 8 ersetzt werden durch eine neben der Endstruktureinrichtung 18 arbeitende Festsetz­ einrichtung 30 für eine nur teilweise gefüllte Kammer in der Endstruktureinrichtung 18 und eine zusätzliche Festsetzeinrichtung 6′, 7′ für eine nur teilweise abgebaute Zeile des Brennstabbündels.

In der vorstehenden Beschreibung sind die Antriebe und der Steuermechanismus der Einfachheit halber nicht mitdargestellt. Es ist selbstverständlich, daß elektronische Elemente zur Verfügung stehen, die bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform den Ablauf gemäß Fig. 2 und einen entsprechenden Ablauf bei der weiteren Ausführungsform steuern können.

Abschließend möchte die Anmelderin noch darauf hinwei­ sen, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur bei der bisher beschriebenen vertikalen Lage der Brennstäbe angewendet werden kann, sondern daß das Verfahren bei entsprechender Umgeschaltung der bisher beschriebenen Anordnungen auch bei horizontaler Lage der Brennstäbe durchgeführt werden kann.

Während bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen alle Finger 2 a des Fingerarretierstücks gleichzeitig zurückgezogen werden, weil sie einstückig mit einem entsprechenden Träger verbunden sind, wäre auch eine Anordnung denkbar, bei der die Finger 2 a des Arre­ tierfingerstücks 2 einzeln steuerbar sind, so daß Teilmengen aus den Brennstabzeilen Z 1-Z 16 in ent­ sprechender Weise entnommen werden können. In diesem Falle bedürfte es der 2. Festsetzeinrichtung 6′, 7′ nicht.

Claims (15)

1. Verfahren zum Verdichten abgebrannter Brennele­ mente, bei dem die Brennstäbe eines Brennele­ ments von den Brennelement-Strukturelementen unter Bildung eines Brennstabbündels mit pralle­ ler zeilenartiger Anordnung der Brennstäbe ge­ trennt, danach mittels einer Bündelendstruktur­ einrichtung in eine zeilenartige Bündelendstruk­ tur ohne Leerstellen gebracht, anschließend in eine hexagonal dichteste Packung dichtgesetzt und schließlich in einen Behälter eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstabbündel (BB) zeilenweise abgebaut wird, indem die Brennstäbe (BS) jeder Brennstab­ bündelzeile (Z 1 bis Z 16) auf einmal oder gruppen­ weise aus dem Brennstabbündel (BB) senkrecht zu ihrer Längserstreckung in Richtung der Brenn­ elementbündelzeile (Z 1 bis Z 16) herausgeschoben werden, und daß die herausgeschobenen Brennstäbe (BS) zur Bildung einer hexagonalen, noch nicht dichtestgepackten Bündelendstruktur ebenfalls senkrecht zu ihrer Längserstreckung in eine Bün­ delendstruktureinrichtung (18) hineingeschoben werden, die zur Aufnahme der Brennstäbe (BS) eine der noch nicht dichtestgepackten hexagonalen Bündelendstruktur entsprechende Zeilenstruktur (18 a bis 18 d) aufweist, welche mit den Brennstäben (BS) zeilenweise gefüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Brennstabbündel (BB) die Brennstäbe (BS) einer Zeile (Z 1 bis Z 16) stets gemeinsam ausgeschoben werden und vor dem Ausschieben in die Endstruktureinrichtung (18) zwischengespeichert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstäbe (BS) gemeinsam oder in Teil­ mengen aus dem Brennstabbündel (BB) ausgeschoben werden und sofort in die Endstruktureinrichtung (18) eingeschoben werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verdichtung mehrerer Brennelemente (BE I, BE II) die Brennelemente (BE) nacheinander verdich­ tet und nacheinander in eine Teilkammer (K I; K II) eines Behälters (KLB) eingeschoben werden.

5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-4, mindestens mit einer Einrichtung zum Trennen der Brennstäbe von den Strukturelementen unter Beibehaltung der zeilenar­ tigen Anordnung der Brennstäbe in einem Brennstab­ bündel, einer Einrichtung zur Vorgabe der Endstruk­ tur und einer Einrichtung zum Dichtsetzen der Brennstäbe, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Arretierfingerstücke (2, 3), die das Brennstabbündel (BB) aufnehmen, senkrecht zueinander bewegbar angeordnet sind, daß den Arretierfingerstücken (2, 3) eine Endstrukturein­ richtung (18) mit Fingern (18 a) zugeordnet ist derart, daß die Finger (18 a) der Endstrukturein­ richtung (18) sich parallel zu den Fingern (3 a) des einen Fingerarretierstückes (3) erstrecken, während sich die Finger (2 a) des anderen Finger­ arretierstückes (2) dazu senkrecht erstrecken, und daß den Arretierfingerstücken (2, 3) und der Endstruktureinrichtung (18) eine Aus- und Ein­ schieberbaugruppe (5, 6, 7, 8; 5, 6, 6′, 7, 7′) zum Aus­ schieben von Brennstäben aus dem einen Finger­ arretierstück (3) bei zumindest um eine Zeile (Z) zurückgenommenem anderem Fingerarretierstück (2) in die Endstruktureinrichtung (18) vorgesehen ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus- und Einschieberbaugruppe aus min­ destens einer parallel zu den Fingern (3 a) des einen Fingerarretierstückes (3) arbeitenden Aus­ schiebereinrichtung (5) und einer zwischen den Fingerarretierstücken (2, 3) und der Endstruktur­ einrichtung (18) angeordneten Verteilerschie­ neneinrichtung (8) besteht, deren Verteilerschiene sich parallel zu den Fingern (3 a) des einen Finger­ arretierstückes (3) und den Fingern (18 a) der in Arbeitsstellung befindlichen Endstruktureinrich­ tung (18) erstreckt und quer zu ihnen verschiebbar ist, und die Verteilerschieneneinrichtung (8) einen längs zur Schiene und quer zur Schiene verschiebbaren Arbeitsfinger (13) besitzt.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus- und Einschieberbaugruppe aus einer parallel zu den Fingern (3 a) des einen Finger­ arretierstückes (3) arbeitenden Ausschieberein­ richtung (5) und einer der Ausschiebereinrichtung in ihrem Aufbau entsprechenden Festsetzeinrichtung (30) besteht, und daß die Endstruktureinrichtung (18) in Arbeitsstellung direkt vor den freien Enden der Finger (3 a) des einen Fingerarretier­ stücks (3) angeordnet ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschiebereinrichtung (5) bzw. die Fest­ setzeinrichtung (30) mindestens einen sich parallel zu den Fingern (18 a) der Endstruktureinrichtung (18) erstreckenden Schieberschlitten (6; 6′; 31) aufweist, der auf einer Schlittenführung durch einen geeigneten Antrieb verschiebbar ist, und einen Ausschieber (7; 7′; 32), der quer zur Verschie­ berichtung des Schlittens im Schlitten verschiebbar ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 4-8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dichtsetzung der mittels der Endstruktur­ einrichtung (18) zeilenartig ausgerichteten Brenn­ stäbe eine Preßeinrichtung (22; 22 a, 22 b) und eine Verdichtungswalzenanordnung (23; 24 a, 24 b, 25, 26, 27) vorgesehen sind.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 4-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßeinrichtung (22) aus einem außenlie­ genden Preßstempel (22 b) und einem in diesem geführten Preßstempel (22 a) besteht.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 4-10, dadurch gekennzeichnet, daß bei teilweiser Entnahme der Brennstäbe (BS) einer Zeile (Z) aus den Fingerarretierstücken (2, 3) eine Festsetzeinrichtung (6′, 7′) zugeordnet ist.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 4-11, dadurch gekennzeichnet, daß der Endstruktureinrichtung (18) eine Arretie­ rungseinrichtung (19, 20) zugeordnet ist, die die Stäbe gegen Umfallen in der Endstruktureinrich­ tung (18) sichert.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche6-12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verteilerschieneneinrichtung (8) Sicher­ heitseinrichtungen (14, 15; 16; 17, 17 a) vorgesehen sind, die einerseits die Brennstäbe (BS) gegen Umfallen in der Verteilerschiene (10) sichern und andererseits ein Vorschieben der Brennstäbe (BS) in der Verteilerschiene (10) ermöglichen.

14. Behälter zum Einsatz in einer Anordnung nach einem der Ansprüche 5-13 und bei Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verdichtung mehrerer Brennelemente (BE I und B II) für jedes Brennelement eine Kammer (K I und K II) vorgesehen ist.

15. Behälter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Behälter (KLB) für die Aufnahme der Brenn­ stäbe (BS) zweier Brennelemente (BE I, BE II) in an sich bekannter Weise quadratisch ausgelegt ist, und durch eine zu der einen Quadratseite parallele Kammerwand (KW) in zwei im wesentlichen gleich große Teilkammern (K I und K II) aufgeteilt ist, und daß die Kammerwand (KW) aus zwei gegen­ einander versetzten Teilwänden (KWA, KWB) besteht.