DE3711974A1 - Method and device for loading and unloading casks for spherical fuel elements - Google Patents

Method and device for loading and unloading casks for spherical fuel elements

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Abstract

For cylindrical shipping and storage casks that are sealed at one end and can be closed with a lid at the other end, for irradiated spherical fuel elements, special lids and connecting heads are proposed. These can be joined tightly to the cask, and together with the cask are tilted with the opening upwards for loading and downwards for unloading. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und geeignete Vorrichtungen zum Be- und Entladen von Transport- und Lagerbehältern für bestrahlte, kugelförmige Brennelemente. Gasgekühlte Hochtemperatur-Kernreaktoren werden mit einer großen Anzahl von kugelförmigen Brennelementen betrieben, die dem Reaktorkern von oben zugeführt und nach längerem Durchlauf am unteren Ende durch einen trichterförmigen Abzug entnommen werden. Diese Brennelemente werden normalerweise auf eventuelle Beschädigungen überprüft und je nach Abbrandzustand entweder dem Reaktor wieder zugeführt oder bei genügendem Abbrand in Fässer oder Transportbehälter abgefüllt und einem Brennelementzwischenlager bzw. einer Wiederaufbereitung zugeführt. Für außergewöhnliche Reparaturarbeiten am Reaktor muß eine Möglichkeit bestehen, sämtliche Brennelemente aus dem Kern zu entfernen, diese in geeigneter Weise zu lagern und nach Beendigung der Reparatur dem Reaktor wieder zuzuführen. Bisher war vorgesehen, daß eine ganze Kernfüllung von bestrahlten Brennelementen von einem abgeschirmten Schachtlager aufgenommen werden kann. Mit Rücksicht auf die von bestrahlten Brennelementen ständig abgegebene Nachwärme und mit Rücksicht auf eine maximal zulässige Temperatur der gelagerten Brennelemente muß nicht nur ein umfangreiches Kühlsystem sondern auch eine große wärmeabgebende Fläche für ein Schachtlager vorgesehen werden. Daher stellt ein solches Schachtlager mit allen Hilfseinrichtungen eine erhebliche Investition dar, die nur selten im Stör- bzw. Reparaturfall gebraucht wird.The present invention relates to a method and suitable ones Devices for loading and unloading transport and Storage containers for irradiated, spherical fuel elements. Gas-cooled high-temperature nuclear reactors are equipped with a large number of spherical fuel assemblies operated fed to the reactor core from above and after a long time Pass through a funnel-shaped trigger at the lower end be removed. These fuel assemblies are normally on possible damage checked and depending on the burned state either returned to the reactor or if sufficient Burned up in barrels or transport containers and one Interim fuel storage or reprocessing fed. For extraordinary repair work on the reactor there must be a way to remove all fuel from the Remove the core, store it in a suitable manner and after Return the repair to the reactor. So far it was intended that an entire core filling of irradiated Fuel elements taken from a shielded shaft store can be. With regard to those irradiated by Fuel elements constantly released after-heat and with consideration to a maximum permissible temperature of the stored Fuel assemblies don't just need an extensive cooling system but also a large heat emitting area for one Manhole storage can be provided. Therefore, such represents Shaft storage with all auxiliary facilities a considerable Investment that is rarely in the event of a malfunction or repair is needed.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und geeignete Vorrichtungen zum Be- und Entladen von Transport- und Lagerbehältern für bestrahlte, kugelförmige Brennelemente, die auch zum Be- und Entladen eines Kugelhaufenreaktors geeignet ist und bei dem der Investitionsaufwand gegenüber dem Stand der Technik erheblich vermindert wird.The object of the present invention is a method and  suitable devices for loading and unloading transport and Storage containers for irradiated, spherical fuel elements also suitable for loading and unloading a pebble bed reactor and where the investment costs compared to the state of the Technology is significantly reduced.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach dem 1. An­ spruch und Vorrichtungen nach den folgenden Ansprüchen vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren werden zylindrische, an einem Ende verschließbare Transport- und Lagerbehälter benutzt, wie sie beispielsweise für längliche Brennelemente aus wassergekühlten Kernreaktoren verwendet werden. Diese haben für den Anschluß an Hebezeugen oder Halterungen vier in einer Längsebene des Behälters angeordnete Lagerzapfen und zwar jeweils zwei an den Enden des Behälters. Diese Behälter werden zum Beladen mit der Öffnung nach oben geneigt, also oft senkrecht gestellt und zum Entladen mit der Öffnung nach unten, beispielsweise mit einem Winkel von 20° zur Waagerechten geneigt. In beiden Fällen wird der Behälter mit einem besonderen Primärdeckel versehen, der mit einem besonderen Anschlußkopf verbunden ist, so daß der Behälter gasdicht be- oder entladen werden kann.To solve this problem, a procedure according to 1. An saying and devices according to the following claims suggested. This method uses cylindrical, an one-way lockable transport and storage container used, such as those made for elongated fuel assemblies water-cooled nuclear reactors can be used. These have for the connection to hoists or brackets four in one Longitudinal plane of the container arranged journal and that two each at the ends of the container. These containers will inclined upward for loading with the opening, so often placed vertically and with the opening facing down for unloading, for example at an angle of 20 ° to the horizontal inclined. In both cases the container comes with a special primary cover provided with a special Connection head is connected so that the container is gas-tight or can be unloaded.

Die Ansprüche 2 bis 7 enthalten besonders zweckmäßige Ausgestaltungen des Primärdeckels und Anschlußkopfes mit einer von außen drehbaren Lochscheibe, die auf einem Lochkreis mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte Öffnungen zur Aufnahme eines einzelnen Brennelementes enthält. Damit werden beim Entladen des abwärts geneigten Behälters die Kugeln angehoben bis zu einem nach außen führenden Kanal, durch den sie aufgrund der Schwerkraft abwärts rollen können. Der Lochkreisdurchmesser der Lochscheibe entspricht zweckmäßigerweise dem halben Innendurchmesser des Behälters abzüglich eines halben Brennelementdurchmessers, damit die Kugeln vom untersten Punkt der Behälteröffnung zu einem zweckmäßigerweise zentral angeordneten nach außen führenden Kanal gefördert werden können. Damit nun die Kugeln nur einzelnd von der Lochscheibe in den Kanal rollen können, ist die Lochscheibe in Verlängerung des nach außen führenden Kanals im Innenraum des Behälters, mit einer unten offenen Haube abgedeckt. Der an die Lochscheibe anschließende und nach außen führende Kanal ist zweckmäßigerweise konisch gestaltet zur Aufnahme eines Stopfens, der einerseits an dieser Stelle verriegelt und andererseits mit einer Dreh- und Ziehvorrichtung verbunden werden kann. Zum Dekontaminieren, aber auch zum Entfernen von Kugelbruchstücken hat der Primärdeckel nicht nur ein Druckentlastungsventil sondern auch einen Spülgasanschluß.Claims 2 to 7 contain particularly expedient Refinements of the primary cover and connection head with a externally rotatable perforated disc on a bolt circle several openings evenly distributed over the circumference Includes a single fuel assembly. With that the balls when unloading the downward inclined container raised up to an outward channel through which they can roll down due to gravity. The Bolt circle diameter corresponds to the perforated disc expediently half the inner diameter of the container minus half a fuel element diameter, so that the Balls from the lowest point of the container opening to one expediently arranged centrally leading to the outside  Channel can be promoted. So now the balls only can roll individually from the perforated disc into the channel the perforated disc in the extension of the channel leading to the outside inside the container, with a hood open at the bottom covered. The one adjoining the perforated disc and facing outwards leading channel is expediently conical Pick up a stopper on the one hand at this point locked and on the other hand with a turning and pulling device can be connected. For decontamination, but also for The primary cover does not only have to remove ball fragments a pressure relief valve but also a purge gas connection.

Der Anschlußkopf hat einen Getriebemotor mit einer Steckkupplung, die bei der Montage des Anschlußkopfes in ein entsprechend geformtes Gegenstück der oben erwähnten Lochscheibe paßt. Außerdem enthält dieser Anschlußkopf zunächst einen zum Kugelkanal im Primärdeckel fluchtenden weiteren Kugelkanal und einen ebenfalls dazu fluchtenden Stopfenkanal, in den beim Entladen der oben erwähnte Stopfen zurückgezogen werden kann. Außerdem ist noch ein beim Entladen nach unten gerichteter Kugelkanal vorhanden, der gasdicht und flexibel mit einem an sich bekannten Kugeltransportsystem verbunden werden kann.The connection head has a geared motor with a Plug-in coupling that is used in the assembly of the connection head correspondingly shaped counterpart of those mentioned above Perforated disc fits. In addition, this connection head initially contains another aligned with the ball channel in the primary cover Ball channel and a plug channel also aligned with it, retracted into the plug mentioned above when unloading can be. There is also a downward unloading Directional ball channel available, which is gas-tight and flexible a ball transport system known per se can.

lm 8. Anspruch wird vorgeschlagen, daß ein an sich bekannter Wagen mit je zwei Lagerböcken für je zwei Lagerzapfen des Behälters am geschlossenen Ende des Behälters einen Lagerbock aufweist, der höher ist als der andere. Dadurch erhält dieser Behälter die zum Entleeren notwendige Neigung nach unten. Außerdem kann in diesem Wagen der mit einem Kran antransportierte Behälter zunächst auf zwei Lagerzapfen abgesetzt und dann in die gewünschte Position geneigt werden.The 8th claim proposes that a known per se Carriage with two bearing blocks for two bearing journals each Container at the closed end of the container a pedestal which is higher than the other. This gives him Container the downward slope necessary for emptying. In addition, this car can be used with a crane transported containers first on two journals set down and then tilted to the desired position.

lm Anspruch 9 wird eine an dem Behälter anschließbare Kammer vorgeschlagen, in der die Primärdeckel fernbedient und gasdicht ausgewechselt oder am Behälter montiert werden können. Diese Kammer, die in der Reaktortechnik auch als Wechselflasche bezeichnet wird, kann mit einem Flachschieber in zwei Räume getrennt werden.In claim 9 is a chamber connectable to the container proposed in which the primary cover is remote controlled and gas-tight can be replaced or mounted on the container. These  Chamber that is also used in the reactor technology as an exchangeable bottle can be called with a flat slide in two rooms be separated.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figs. 1 to 3 show an embodiment of the invention.

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht eines zum Entladen geneigten Behälters auf einem Wagen. Fig. 1 shows the side view of a container inclined to unload on a trolley.

Fig. 2 zeigt in gleicher Blickrichtung einen Längsschnitt durch das untere Ende eines Behälters mit Primärdeckel, Anschlußkopf und Verbindungsleitung zu einem Kugeltransportsystem. Fig. 2 shows in the same direction of view a longitudinal section through the lower end of a container with a primary lid, connection head and connecting line to a ball transport system.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht eines stehenden Behälters mit einer Kammer zur Auswechselung des Primärdeckels. Fig. 3 shows a side view of a standing container with a chamber for changing the primary lid.

Fig. 4 zeigt die Seitenansicht eines stehenden Behälters in Lagerposition. Fig. 4 shows the side view of a standing container in the storage position.

In Fig. 1 ist der Behälter 1 mit den Lagerzapfen 2 in den Auflagern 3 und 4 der Lagerböcke 5 und 6 eines Wagens 7 gelagert.In Fig. 1, the container 1 is mounted with the bearing pin 2 in the supports 3 and 4 of the bearing blocks 5 and 6 of a carriage 7 .

In Fig. 2 ist der Behälter 1 mit bestrahlten, kugelförmigen Brennelementen 8 gefüllt. Am unteren Ende ist ein Primärdeckel 9 angeschraubt und über Dichtungen 10 abgedichtet. Darauf ist ein Anschlußkopf mit Dichtung 12 an den Behälter 1 angeschraubt. Die Kugeln 8 werden unterhalb der Haube 13 von der Lochscheibe 14 zum Kanal 15 gefördert. Von dort rollen sie durch den Kanal 16 und durch eine Umlenkung 17 in ein mit einem flexiblen Faltenbalg 18 angeschlossenes Verbindungsstück 19 zu einem an sich bekannten Kugeltransportsystem. Die im Primärdeckel 9 gelagerte Lochscheibe 14 wird bei Montage des Anschlußkopfes 11 zwangsläufig über eine Steckkupplung 20 mit einem Getriebemotor 21 verbunden. Der Anschlußkopf 11 enthält in Verlängerung der Kugelkanäle 15 und 16 einen Stopfenkanal 22 von dem aus in abgedichteter Weise und mit einer Dreh- und Ziehvorrichtung 23 ein Stopfen 24 in den Kugelkanal 15 eingesetzt und dort verriegelt werden kann. Der Primärdeckel 9 enthält ein normalerweise geschlossenes Druckentlastungsventil 25, das von außen über einen Hebel 26 und mit einem Pneumatikzylinder 27 geöffnet werden bzw. mit einer nicht näher dargestellten Spülgasleitung verbunden werden kann.In FIG. 2, the container 1 with irradiated, spherical fuel elements 8 is filled. A primary cover 9 is screwed onto the lower end and sealed by means of seals 10 . Then a connection head with a seal 12 is screwed onto the container 1 . The balls 8 are conveyed below the hood 13 from the perforated disc 14 to the channel 15 . From there they roll through the channel 16 and through a deflection 17 into a connector 19 connected with a flexible bellows 18 to a ball transport system known per se. The perforated disk 14 mounted in the primary cover 9 is inevitably connected to a geared motor 21 via a plug-in coupling 20 when the connection head 11 is installed. The connection head 11 contains in the extension of the ball channels 15 and 16 a plug channel 22 from which a plug 24 can be inserted in a sealed manner and with a turning and pulling device 23 into the ball channel 15 and locked there. The primary cover 9 contains a normally closed pressure relief valve 25 , which can be opened from the outside via a lever 26 and with a pneumatic cylinder 27 or can be connected to a purge gas line (not shown).

Fig. 3 zeigt einen Behälter 1, der an seinem oberen Ende über einen Flachschieber 30 an eine Kammer 31 angeflanscht ist, mit der der Primärdeckel 9 fernbedient ausgewechselt werden kann. Fig. 3 shows a container 1 which is flanged at its upper end via a flat slide 30 to a chamber 31 with which the primary lid 9 can be replaced by remote control.

Fig. 4 zeigt den Behälter 1 mit einem Primärdeckel 9, einem Sekundärdeckel 41 und einer Schutzplatte 42. FIG. 4 shows the container 1 with a primary lid 9 , a secondary lid 41 and a protective plate 42 .

Claims (9)

1. Verfahren zum Be- und Entladen von Transport- und Lagerbehältern mit dicht verschließbaren Deckeln für bestrahlte, kugelförmige Brennelemente, dadurch gekennzeichnet, daß diese Behälter (1) einen Primärdeckel (9) zur Entnahme einzelner Kugeln (8) haben, der bei Transport und Lagerung mit einem Sekundärdeckel (41) dicht verschlossen wird und beim Be- und Entladen mit einem Anschlußkopf (11) dicht verbunden wird und daß diese Behälter (1) zum Beladen mit ihrer Öffnung nach oben und zum Entladen nach unten geneigt werden.1. A method for loading and unloading of transport and storage containers with tightly closable lids for irradiated, spherical fuel elements, characterized in that these containers ( 1 ) have a primary lid ( 9 ) for removing individual balls ( 8 ) during transport and Storage is tightly closed with a secondary lid ( 41 ) and tightly connected during loading and unloading with a connection head ( 11 ) and that these containers ( 1 ) are inclined with their opening upwards for loading and downwards for unloading. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärdeckel (9) eine von außen drehbare Scheibe (14) mit ein oder mehreren Öffnungen enthält, die abwechselnd mit dem Innenraum des Behälters (1) und einem nach außen führenden verschließbaren Kanal (15) verbindbar sind.2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that the primary cover ( 9 ) contains an externally rotatable disc ( 14 ) with one or more openings which alternate with the interior of the container ( 1 ) and one leading to the outside closable channel ( 15 ) can be connected. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochkreisdurchmesser der Lochscheibe (14) dem halben Innendurchmesser des Behälters (1) abzüglich eines halben Brennelementdurchmessers entspricht.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the bolt circle diameter of the perforated disc ( 14 ) corresponds to half the inner diameter of the container ( 1 ) minus half a fuel element diameter. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochscheibe (14) in Verlängerung des nach außen führenden Kanals (15) im Innenraum des Behälters (1) mit einer Haube (13) abgedeckt ist.4. The device according to claim 2, characterized in that the perforated disc ( 14 ) in the extension of the outwardly leading channel ( 15 ) in the interior of the container ( 1 ) is covered with a hood ( 13 ). 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nach außen führende Kanal (15) zur Aufnahme eines verriegelbaren Stopfens (24) geeignet ist und der Stopfen (24) mit einer Drehverriegelung (⚫) im Primärdeckel (9) und mit einer Kupplung (⚫) für eine Dreh- und Ziehvorrichtung (23) ausgestattet ist.5. The device according to claim 2, characterized in that the outwardly leading channel ( 15 ) is suitable for receiving a lockable plug ( 24 ) and the plug ( 24 ) with a rotary lock (⚫) in the primary cover ( 9 ) and with a clutch (⚫) is equipped for a turning and pulling device ( 23 ). 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärdeckel (9) ein Druckentlastungsventil (25) und einen Spülgasanschluß (28) aufweist.6. The device according to claim 2, characterized in that the primary cover ( 9 ) has a pressure relief valve ( 25 ) and a purge gas connection ( 28 ). 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußkopf (11) einen Getriebemotor (21) mit Steckkupplung (20) für die Scheibe (14), einen zum Kugelkanal (15) im Primärdeckel (9) fluchtenden Kugelkanal (16) mit Umlenkung (17) nach unten und einen zum Kugelkanal (15) im Primärdeckel (9) fluchtenden Stopfenkanal (22) aufweist, der einen verriegelbaren und in seiner Längsachse verschiebbaren Stopfen (24) aufweist.7. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that the connection head ( 11 ) a gear motor ( 21 ) with plug-in coupling ( 20 ) for the disc ( 14 ), one to the ball channel ( 15 ) in the primary cover ( 9 ) aligned ball channel ( 16 ) with deflection ( 17 ) downwards and a plug channel ( 22 ) aligned with the ball channel ( 15 ) in the primary cover ( 9 ), which has a lockable and displaceable plug ( 24 ) in its longitudinal axis. 8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Wagen, der zwei Lagerböcke für je zwei Lagerzapfen eines Transport- und Lagerbehälters aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbock (5) am geschlossenen Ende des Behälters (1) höher ist als der andere.8. Device for performing the method according to claim 1, with a carriage which has two bearing blocks for two journals of a transport and storage container, characterized in that the bearing block ( 5 ) at the closed end of the container ( 1 ) is higher than that other. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine an den Behälter (1) anschließbare Kammer (31) mit einem Flachschieber (30) vorhanden ist, in der die Primärdeckel (9) des Behälters (1) ausgewechselt werden können.9. A device for performing the method according to claim 1, characterized in that a to the container ( 1 ) connectable chamber ( 31 ) with a flat slide ( 30 ) is provided, in which the primary cover ( 9 ) of the container ( 1 ) are replaced can.
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