DE3613963C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Absenken eines Brennelementes in ein Wasserbecken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-PS 26 35 501 bekannt.

Es ist aus der DE-PS 26 35 501 nämlich bekannt, abgebrannte Brennelemente in Wasserbecken abzusenken und dort zu behandeln. Bei der in der DE-PS 26 35 501 beschriebenen Anordnung stehen als Werkzeuge ein Brennstabwechselwerkzeug, ein Werkzeug zum Lösen der Fußstücke und eine Prüfeinrichtung zur Verfügung, und die abgebrannten Brennelemente werden mit einer nicht gezeigten Absenkeinrichtung zunächst in eine Sipping-Testeinrichtung in Form eines unter Wasser stehend angeordneten oben offenen Führungsrohres eingesetzt.

Der freie Transport von abgebrannten Brennelementen kann nur in Räumen erfolgen (Heiße Zellen), die für Personen nicht zugänglich sind. Somit müssen alle Transportvorgänge fernbedient bzw. automatisch erfolgen.

Bisher ist man davon ausgegangen, daß die Abkopplung des Brennelementes vom Greifer der Hubeinrichtung in der endgültigen Absenkposition des Brennelementes im Wasserbecken unter Wasser erfolgen muß. Hierbei ist besonders nachteilig, daß die zum Ent- bzw. Koppelvorgang erforderlichen Energie- und Informations- Übertragungssysteme, wie Kabel, Rohrleitungen und dgl. in das Wasser eingebracht werden müssen.

Aus der FR-PS 15 46 009 ist ein Kernreaktor mit einer Vielzahl von den Reaktorkern aufbauenden Führungsrohren bekannt, in denen eine Vielzahl von Brennelementen in Zylinderform als Säule von Brennelementträgern gehalten sind. Im Normalbetrieb des Reaktors ist das Führungsrohr an seinem oberen und unteren Ende geschlossen und wird von unten nach oben von einer Kühlflüssigkeit durchströmt, die die im Kern erzeugte Wärme abführt. Die Brennelementhalter, die dem unteren und oberen Ende der Brennelementsäule zugeordnet sind, sind fest mit der Innenwandung des Führungsrohres bzw. Reaktorkanals verbunden. Beim Nachladen wird die Führungssäule zunächst am unteren Ende geöffnet und mittels eines Stößels ein neues Brennelement von unten der Säule unter Verformung des unteren Brennelementträgers hinzugefügt, während gleichzeitig das oberste Brennelement in der Säule unter Verformung des oberen Brennelementhalters durch diesen hindurchgeschoben wird, so daß es später von einem von oben in das Führungsrohr eingeschobenen Brennelementaufnehmer aus dem Führungsrohr herausgezogen werden kann.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Absenkvorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe die Abkoppelung bzw. die Koppelstelle oberhalb des Wasserspiegels durchgeführt bzw. gehalten werden kann, wenn das von der Hubeinrichtung gehaltene Brennelement noch nicht seine endgültige Ablageposition auf dem Boden des Wasserbeckens erreicht hat.

Diese Aufgabe wird von einer Absenkvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Bei Einsatz der Vorrichtung wird das Brennelement auf den sich im Bereich des oberen offenen Endes des Führungsrohres befindlichen Brennelementträger aufgesetzt. Dieser bewegt sich unter dem Einfluß des Eigengewichtes des Brennelementes nach unten, wobei das Führungsrohr die Führung des Brennelementes übernimmt. In einer Absenklage, in der sich die Koppelstelle zwischen Hubeinrichtung und Brennelement noch oberhalb der Wasseroberfläche befindet, erfolgt eine Abkopplung, so daß das Brennelement alleine im Führungsrohr nach unten absinkt. Durch die Größe der Drosselstelle kann die Fallgeschwindigkeit bestimmt werden, mit der das Brennelement seine Endposition erreicht. Bei der Entnahme des abgebrannten Brennelementes aus dem Wasserbecken sorgt die Einrichtung zur zwangsweisen Aufwärtsbewegung des von dem Brennelement entlasteten Brennelementträgers dafür, daß dieser wieder seine Aufnahmeposition im Bereich des oberen offenen Endes des Führungsrohres erreicht.

Da die Abkopplung oberhalb der Wasseroberfläche erfolgen kann, müssen keine störanfälligen Einrichtungen wie die Greifer der Hubeinrichtung unter die Wasseroberfläche verbracht werden. Dadurch wird die Störanfälligkeit gemindert und die sicherheitstechnische Auslegung der Anlage verbessert. Das Brennelement wird auf einfache Weise in dem Führungsrohr zentriert.

Die Erfindung soll nun in einigen Ausführungsformen anhand der Figuren näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Teilschnitt durch eine erste Ausführungsform der Vorrichtung mit zwei Führungsrohren, wobei die plattenförmigen Brennelementträger über umgelenkte Seile mechanisch miteinander gekoppelt sind,

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorrichtung mit einem Führungsrohr, bei dem der Brennelementträger mit einer Auftriebshilfe versehen ist,

Fig. 4 eine Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform und

Fig. 6 eine Aufsicht (vergleichbar Fig. 2) auf die Vorrichtung gemäß Fig. 5 in der Ebene VI.

Die in der Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist zwei Führungsrohre (2 und (3) auf, die jeweils aus zwei durch eine Trennstelle (16) getrennten Rohrabschnitten (2 a) und (2 b) bzw. (3 a) und (3 b) bestehen. Die Rohrabschnitte (2 a) und (3 a) bzw. (2 b) und (3 b) sind durch Verbindungselemente (4) zu Baugruppen miteinander verbunden. Die aus den Rohrabschnitten (2 a) und (3 a) bestehende Baugruppe ist auf einem mittels eines Antriebs (5) parallel zum Boden (B) eines Wasserbeckens (W) verschwenkbaren Drehteller (6) angeordnet. Die oben offenen Enden der Führungsrohre (2) und (3) enden unterhalb des Wasserspiegels (WS) des Brennelementlagerbeckens (W).

Innerhalb der Führungsrohre (2) und (3) ist jeweils ein Brennelementträger (7) bzw. (7′) zur Aufnahme je eines Brennelementes (BE) verschiebbar angeordnet. Die Führungsrohre sind jeweils mit diametral einander gegenüberliegenden Ausbuchtungen (8) und (9) versehen, in die mit dem Brennelementträger verbundene Seilklemmen (7 a) bzw. (7 b) eingreifen.

Dem oberen Ende der beiden Führungsrohre (2) und (3) sind zwei auf einer Welle drehbar gelagerte Seilscheiben (10) und (11) zugeordnet, um die zwei Seile (12) und (13) geführt sind, die mit den Seilklemmen (7 a, 7 b) verbunden sind.

Bei der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind in den Brennelementträgern (7) Drosselöffnungen (15) und im Boden der Führungsrohrabschnitte (2 a) und (3 a) Drosselstellen (14) ausgebildet. Die beiden Trennstellen (16) zwischen den beiden Rohrbaugruppen wirken auch als Drosselstellen.

Die Baugruppe bestehend aus den Rohrabschnitten (2 b) und (3 b) ist an der Wandung des Wasserbeckens befestigt, wie dies in der Fig. 2 schematisch darstellt ist. Mittels einer beliebigen Hubeinrichtung (17) und daran angebrachtem Greifer (18) wird das Kopfstück (KS) des Brennelementes (BE) erfaßt und dieses auf den Brennelementträger (7) abgesetzt, der sich in seiner obersten Stellung befindet [in der Fig. 1 linker Brennelementträger (7)]. Nach Aufsetzen bzw. nach Absenken in eine solche Stellung, daß sich der Greifer (18) noch oberhalb des Wasserspiegels (WS), der unterhalb der Beckenkante (K) liegt, befindet, werden Greifer (18) und Brennelement (BE) entkoppelt. Durch das Eigengewicht des Brennelementes (BE) wird dieses und der Brennelementträger (7) nach unten bewegt. Durch die Größe der Drosseln (14), (15) und/oder (16) ist die Fallgeschwindigkeit des Brennelementes (BE) bestimmt. In Folge der mechanischen Kopplung über die Seile (12) und (13) wird gleichzeitig mit der Abwärtsbewegung des Brennelementträgers (7) im Führungsrohr (2) der zweite Brennelementträger (7′) im Führungsrohr (3) nach oben bewegt. Bei Erreichen der Abstellposition des Brennelementträgers (7) im Rohr (2) befindet sich der Brennelementträger (7′) im Rohr (3) in seiner obersten Position. Zur Entnahme der Brennelemente aus den Führungsrohrabschnitten (2 a) bzw. (3 a) werden diese Rohre durch Drehung des Drehtellers (6) aus ihrer Ausfluchtung mit den Rohrabschnitten (2 b) und (3 b) herausgeschwenkt, so daß das in dem Führungsrohrabschnitt (2 a) oder (3 a) befindliche Brennelement mittels einer oberhalb des Wasserbeckens angeordneten nicht dargestellten BE-Lademaschine gegriffen und abtransportiert werden kann. Danach werden die Rohrabschnitte (2 a) und (3 a) in ihre Aufnahmeposition zurückgeschwenkt. Das Ergebnis der Schwenkbewegung ist in der Fig. 2 gestrichelt dargestellt.

Während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 die Rohrabschnitte (2 b) und (3 b) stationär im Wasserbecken angeordnet sind und die Rohrabschnitte (2 a) und (3 a) relativ zu ihnen bewegbar sind, kann auch eine umgekehrte Anordnung getroffen werden. Es ist auch nicht erforderlich, daß die Relativbewegung eine Schwenkbewegung ist, eine geradlinige Bewegung ist ebenfalls möglich. Bei plattenartiger Ausgestaltung des Führungselementes (7) ist es möglich, das Führungselement (7) noch mit einem zylinderartigen Führungshemd (7 c) zu versehen, wie das in den Figuren dargestellt ist. Falls die Trennstelle (16) als Drosselstelle wirkt, d. h. die Rohrbaugruppe mit den Rohrabschnitten (2 b, 3b) nicht direkt auf dem freien Ende der Rohrabschnitte (2 a) und (3 a) aufsitzt, erfolgt nach Passieren der Trennstelle (16) durch den Brennelementträger eine Verlangsamung der Absinkgeschwindigkeit des Brennelementes.

Während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 zwei Führungsrohre erforderlich sind, um eine zwangsweise Aufwärtsbewegung des Brennelementträgers zu gewährleisten, ist bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 3 und 4 nur ein Führungsrohr (2) mit einem unteren Rohrabschnitt (2 a) und einem oberen Rohrabschnitt (2 b) erforderlich. Mit dem im Führungsrohr (2) angeordneten Brennelementträger (7) ist ein Auftriebskörper (20) in Form eines gasdichten Behälters verbunden und in seiner oberen Auftriebsstellung durch ein mit dem Führungsrohr (2) verbundenen Anschlag (21) positioniert. Im Bereich des Bodens des Führungsrohres (2) ist eine Verriegelungseinrichtung (22) zur mechanischen Sicherung des Brennelementträgers (7) in seiner unteren Stellung vorgesehen.

Nach Aufsetzen eines Brennelementes (BE) senkt sich das Brennelement unter Überwindung der Auftriebskraft des Auftriebskörpers (20) ab, wobei die Absinkgeschwindigkeit wiederum durch die Drosselstellen bestimmt wird. Nach Erreichen der unteren Position wird der Brennelementträger in seiner unteren Position durch die Verriegelungseinrichtung (22) gesichert. Nach Entnahme eines Brennelementes aus dem Rohrabschnitt (2 a) und Rückführung des Rohrabschnittes in seine Ladeposition erfolgt eine automatische Entsicherung der Verriegelungseinrichtung (22), so daß der Brennelementträger unter Einwirkung des Auftriebskörpers in seine in der Fig. 3 obere Endstellung aufsteigt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 und 6 sind zwei Führungsrohre (2) und (3) vorgesehen, die jeweils mit einer Ausbuchtung (25) bzw. (26) in Gegenüberstellung versehen sind. In den Ausbuchtungen erstrecken sich jeweils mit den Brennelementträgern (7) bzw. (7′) verbundene Zahnstangen (27) bzw. (28), in der aus den Fig. 5 und 6 ersichtlichen Weise. In der Wandung des Beckens (W) sind zwei Ritzel (29) und (30) fliegend gelagert, die mit den Zahnstangen (28) und bzw. (27) kämmen. In Drehschluß mit den Ritzeln (29) und (30) sind Kettenräder (31) bzw. (32) gelagert, um die eine Kette (33) gelegt ist. Die Ritzel (29) und (30) greifen durch Öffnungen (23 a) bzw. (24 a) in die Ausbuchtungen (25) bzw. (26) ein. Die Öffnungen müssen bei der Bestimmung der Sinkgeschwindigkeit berücksichtigt werden, wie evtl. der freie Querschnitt zwischen Brennelementträger (7) und Führungsrohrinnenfläche bei allen Ausführungsformen. Es ist denkbar, daß auch der freie Querschnitt in einigen Anwendungsfällen als Drosselstelle ausreicht.

Nach Aufsetzen eines Brennelementes (BE) erfolgt ein Absinken des Brennelementträgers im Rohr (2). Da sich die Zahnstange (27) in Eingriff mit dem Zahnrad (30) befindet und die Drehbewegung des Zahnrades (30) über die Kette (33) das Kettenrad (31) auf den Ritzel (29) übertragen wird, hebt das sich in entsprechendem Drehsinne drehende Ritzel (29) die Zahnstange (28) und somit den mit der Zahnstange (28) verbundenen Brennelementträger (7′) an.

Auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 und 6 kann die untere Führungsbaugruppe in der aus der Fig. 6 ersichtlichen Weise ausgeschwenkt werden, um das in die Baugruppe eingebrachte Brennelement von der BE-Lademaschine entnehmen zu lassen. Bei dieser Schwenkbewegung wird z. B. die Zahnstange (28) aus dem Eingriff mit dem Ritzel (29) herausgeschwenkt. Damit in diesem Falle der Brennelementträger (7) zusammen mit der Zahnstange (27) im Rohr (2) nicht absinken kann, ist es erforderlich, den Zahnstangen, den Ritzeln, den Kettenrädern oder den Brennelementträgern eine Arretiereinrichtung, z. B. in Form eines verstellbaren Stiftes (nicht gezeigt), zuzuordnen.

Selbstverständlich können in ein Brennelementbecken mehrere der Vorrichtungen angeordnet werden. Es ist auch nicht erforderlich, daß die bezüglich des Beckens stationären Führungsrohrbaugruppen direkt mit der Beckenwandung verbunden sind. Es ist auch möglich, über geeignete Gestelle die stationären Baugruppen ebenfalls auf dem Boden des Beckens abzustützen.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Absenken eines Brennelementes in ein Wasserbecken mittels einer über die Wasseroberfläche bewegbaren Hubeinrichtung mit mindestens einem unter Wasser stehend angeordneten oben offenen Führungsrohr für die Aufnahme des Brennelementes, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• a) In dem Führungsrohr (2; 3) ist ein in Längsrichtung des Führungsrohres verschiebbarer und an dessen Innenquerschnitt angepaßter Brennelementträger (7) bzw. (7′) angeordnet, der sich unter dem Gewicht eines auf ihn aufgesetzten Brennelementes (BE) nach unten verschiebt.
• b) Es ist mindestens eine Drosselstelle (14; 15; 16) vorgesehen, durch die von dem sich bewegenden Brennelementträger (7) bzw. (7′) und dem Brennelement (BE) im Führungsrohr verdrängtes Wasser zur Einstellung der Absinkgeschwindigkeit gedrosselt strömen kann.
• Es ist eine Einrichtung (12, 13; 20; 27, 28, 30, 31, 32, 33) zur zwangsweisen Aufwärtsbewegung des von dem Brennelement entlasteten Brennelementträgers (7 bzw. (7′) vorgesehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• d) daß eine Drosselstelle (16) in der Wandung des Führungsrohres, eine weitere (14) in dem Boden des Führungsrohres vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

• e) daß eine Drosselstelle (15) in dem Brennelementträger (7) bzw. (7′) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

• f) daß zwei nebeneinander angeordnete Führungsrohre (2, 3) mit je einem Brennelementträger (7) bzw. (7′) vorgesehen sind, und die beiden Brennelementträger mechanisch (12, 13; 27, 28, 29, 30, 33) miteinander gekoppelt sind derart, daß sich in den Extremstellungen der eine Brennelementträger in seiner oberen Endstellung und der andere Brennelementträger in seiner unteren Endstellung befindet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

• g) daß dem Brennelementträger (7) eine Auftriebshilfe (20) und dem oberen Ende des Führungsrohres (2) ein Anschlag (22) für die Begrenzung der Auftriebsbewegung des Brennelementträgers (7) zugeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

• h) daß das Führungsrohr (2; 3) aus zwei Führungsrohrabschnitten (2 a, 2 b; 3 a, 3 b) besteht, von denen einer (2 a; 3 a) in etwa der Länge des Brennelementes (BE) entspricht, und von denen der eine (2 b) relativ zum Wasserbecken (W) stationär angeordnet ist, und der andere (2 a) senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Führungsrohres bewegbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

• i) daß dem Brennelementträger (7) ein Führungshemd (7 c) zugeordnet ist, das in Führungseingriff mit der Innenwandung des Führungshemdes steht.