DE3713087A1 - Fernbedienbares werkzeug zum manipulieren von in kernreaktor-brennelementen angeordneten brennstaeben im brennelementbecken von kernreaktoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein fernbedienbares Werkzeug zum Manipu­ lieren von in Kernreaktor-Brennelementen angeordneten Brennstä­ ben im Brennelementbecken von Kernreaktoren nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Die Brennelemente der Kernreaktoren von Kernkraftwerken des Leichtwassertyps werden üblicherweise einer jährlichen lnspek­ tion unterzogen, wobei schadhafte und/oder abgebrannte Kern­ brennstäbe aus den Brennelementen herausgezogen und durch neue ersetzt werden müssen. Ein Schaden kann auch am Skelett (Ab­ standshalter) eines Brennelementes auftreten, so daß dieses ausgewechselt werden muß. In den genannten Fällen ist es not­ wendig, Brennstäbe einzeln, gruppenweise oder in ihrer Gesamt­ heit aus den betreffenden Brennelementen zu entnehmen, defekte oder abgebrannte Brennstäbe in dafür vorgesehene Lagerbehälter abzusetzen und in die entstandenen Lücken neue Brennstäbe ein­ zuführen.

Aus der DE-OS 26 35 501 ist es bekannt, zur Reparatur von Brennelementen im Brennelementbecken von Druckwasserreaktoren einzelne Brennstäbe durch ein in bestimmter Weise ausgebildetes Ziehwerkzeug (Brennstabwechselvorrichtung) aus dem Brennelement herauszuziehen, diese auf Risse zu prüfen und entweder wieder einzusetzen oder auszutauschen. Dabei wird zunächst eine Zen­ trierplatte anstelle des Brennelementfußes, der vorher abge­ nommen werden muß, auf das Brennelement aufgesetzt, der dazu dient, das Brennstabwechselwerkzeug in der Weise zu zentrieren, daß ein fernsteuerbarer, mit einem Zuggestänge verbundener Greifer den Brennstabkopf fassen und das axial bewegbare Zug­ rohr den gefaßten Brennstab in ein Führungsrohr einziehen kann. Der Brennstab kann nach der Überprüfung entweder auf entspre­ chende Weise wieder in das Brennelementskelett eingesetzt oder durch Verfahren des an einem Koordinatenfahrwerk befestigten Wechselwerkzeugs in einen Sammelbehälter umgesetzt werden. Der Nachteil dieses bekannten fernsteuerbaren Brennstabwechselwerk­ zeuges besteht vor allem darin, daß jeder Brennstab einzeln ge­ zogen, gegebenenfalls umgesetzt und wieder eingeführt werden muß. Bei den über 200 Brennstäben eines üblichen Brennelementes ist dies ein sehr zeitraubender Prozeß.

Um diesen Vorgang zu beschleunigen ist es aus der DE-OS 26 23 103 auch bereits bekannt, eine Anzahl von Ziehwerkzeugen auf einem gemeinsamen Träger anzuordnen und diesen mit Hilfe eines zentralen Betätigungsmittels axial zu bewegen. Eine sol­ che Anordnung hat den Nachteil, daß wegen der Möglichkeit der Verklemmung einzelner Stäbe zwischen dem gemeinsamen Betäti­ gungsorgan und den einzelnen Ziehwerkzeugen getrennte, lösbare Kupplungen zusätzlich angeordnet werden müssen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Anordnung auf eine ganz be­ stimmte Anzahl von Ziehwerkzeugen in einem bestimmten Teilungs­ maß festgelegt ist. Bei Brennelementen mit einem anderen Tei­ lungsmaß ist eine solche Vorrichtung nicht verwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein fernbedienbares Werkzeug zum gleichzeitigen Manipulieren einer Anzahl von in Kernreaktorbrennelementen angeordneten Brennstäben der eingangs genannten Art so auszubilden, daß dieses Werkzeug durch einfa­ che Montagemaßnahmen an unterschiedliche Teilungsmaße verschie­ dener Brennelementtypen anpaßbar ist. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Dadurch ist erreicht, daß das Mehrfachwerkzeug aus einer Anzahl von identisch aufgebauten Einzelwerkzeugen in Modulbauweise so zusammengestellt und montiert werden kann, daß es nach Art und Umfang an praktisch jede beliebige Brennelementgeometrie ange­ paßt werden kann. Außerdem hat diese Modulbauweise den Vorteil, daß sich die Herstellungskosten wegen der Gleichartigkeit der Einzelwerkzeuge gegenüber bisherigen Mehrfachwechselwerkzeugen stark reduzieren lassen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich im Falle von Störungen einzelne Module rasch auswech­ seln lassen, so daß die Ausfallzeiten auf ein Minimum begrenzt sind. Ferner besteht die Möglichkeit, einzelne Module mit spe­ ziellen Funktionen, beispielsweise zur Durchführung sogenannter Wendelschriebe in das Mehrfachwechselwerkzeug einzubauen.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Werkzeugs nach dem Patentanspruch 1 sind in den Unteransprüchen gekenn­ zeichnet.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgen­ den näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A, 1B ein Einzelwerkzeug als Grundbaustein in teilweise längsgeschnittener Darstellung,

Fig. 2 einen Querschnitt des Einzelwerkzeugs nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Einzelwerkzeug nach Fig. 1;

Fig. 4 ein aus Einzelwerkzeugen in einem bestimmten Teilungs­ maß zusammengesetztes Mehrfachwerkzeug,

Fig. 5 ein in einem anderen Teilungsmaß aus Einzelwerkzeugen zusammengesetztes Mehrfachwerkzeug in Draufsicht,

Fig. 6 ein Einzelwerkzeug mit einem um seine Zentralachse mo­ torisch drehbaren Zug-Druck-Rohr und

Fig. 7 eine Draufsicht auf das Einzelwerkzeug nach Fig. 6.

Die in Fig. 1A, 1B teilweise geschnittene Vorderansicht eines Ein­ zelwerkzeuges in Modulbauweise zeigt eine von einem Elektromotor 1 angetriebene Gewindespindel 2 sowie eine Führungsstange 3, die in einem Halterungsrahmen, mit der Deckelplatte 4, der Boden­ platte 5 und diese verbindenden Seitenteilen 6 gehaltert sind. Dabei sind die Führungsstangen 3 fest und, um einen bestimmten Betrag seitlich versetzt, die Gewindespindel achsparallel dazu und drehbar zwischen der Deckel- und Bodenplatte befestigt. Oberhalb der Gewindespindel ist, gegebenenfalls über ein nicht dargestelltes Getriebe, der Elektromotor 1 an die Gewindespin­ del angeflanscht. Der Elektromotor 1 ist mit einer Halterungs­ vorrichtung 8 durch Befestigungsschrauben 9 (Fig. 3) an der Dek­ kelplatte 4 befestigt. Ein Transportwagen 10 besteht aus einem vertikalen Führungsschlitten 11 und einem horizontalen Tragarm 12. Der Führungsschlitten 11 ist an seinem oberen und unteren Ende mit Bohrungen 13, 14 versehen, in denen auf der Führungs­ stange 3 gleitende Kugelbüchsen 15, 16 eingesetzt sind. Der Tragarm 12 des Transportwagens 10 besitzt eine vertikale Gewin­ debohrung, in die eine der Gewindespindel 2 zugeordnete Gewinde­ buchse 17 mit ihrem Außengewinde eingeschraubt ist. Der über die Gewindespindel 2 horizontal hinausragende Teil des Tragarms 12 ist mit einer weiteren Bohrung versehen, deren Durchmesser mit dem Innendurchmesser einer Traghülse 18 korrespondiert, die mit­ tels eines Flansches 19 auf der Oberseite des Tragarmes 12 auf­ geschraubt ist. Innendurchmesser und axiale Länge der Traghülse sind so gewählt, daß sie einen hydraulischen oder pneumatischen Zylinder 20 sowie einen in dessen axialer Verlängerung angeord­ neten Zug-Druck-Sensor 21 aufnehmen kann. Dieser ist an seinem unteren Ende über eine Halterungsbuchse 22 mechanisch mit dem pneumatischen Zylinder 20 verbunden. Die obere Halterung des Zug-Druck-Sensors 21 ist über eine weitere Halterungsbuchse 23 mit einem Schraubbolzen 24 mechanisch verbunden, der zwischen Schraubenfedern 25 als Druckfedern in der vertikalen Bohrung eines die Traghülse 18 oben abschließendem Flanschteiles 26 ver­ tikalgleitend gehaltert ist. Der mit einem Außengewinde verse­ hene untere Mantelteil des pneumatischen Zylinders 20 ist in eine Schraubhülse 27 und diese mittels eines unten herausragen­ den Gewindeansatzes 28 in die Gewindebohrung einer Zug-Druck- Stange 29 eingeschraubt, deren unteres Ende als Brennstab-Greif­ zange 30 ausgebildet ist. Die Zug-Druck-Stange 29 ist von einem Zangenverriegelungsrohr 31 umgeben, welches oben über einen Halterungsstift 32 mit einem in der Traghülse 18 vertikal glei­ tenden Zylinderbolzen 33 befestigt ist, der an seinem oberen En­ de eine Gewindebohrung besitzt in die der Kolbenbolzen 34 des pneumatischen Zylinders 20 eingeschraubt ist. Der Hub, den das Zangenverriegelungsrohr 31 gegenüber der Zug-Druck-Stange aus­ führen kann, ist so bemessen, daß die als Spreizzange ausgebil­ dete Brennstab-Greifzange 30 bei hochgezogenem Rohr geöffnet und bei niedergehaltenem Rohr geschlossen ist. Um diese Hubbewegung zu ermöglichen, ist die Schraubhülse 27 im Bereich des Halte­ rungsstiftes 32 mit einem vertikalen Langloch 46 entsprechender Länge versehen. Um das Zangenverriegelungsrohr 31 gegenüber der Zug-Druck-Stange 29 im Normalfall, also bei nicht betätigtem pneumatischen Zylinder 20 niederzuhalten und damit die Greif­ zange 30 geschlossen zu halten, ist der Kolbenbolzen 34 von ei­ ner Druckfeder 35 umgeben, die zwischen dem Mantel des pneumati­ schen Zylinders 20 und dem Zylinderbolzen 33 in der gewünschten Weise wirkt.

Der nur andeutungsweise dargestellte Brennstab 36 ist in seiner gesamten Länge von ca. 4 m in ein Führungsrohr 37 eingezogen. Dieses Führungsrohr ist, mit dem Zangenverriegelungsrohr 31 fluchtend, in einem separaten, an der Unterseite der Boden­ platte 5 angeordneten Halterungsrahmen 38 befestigt. Das un­ tere Ende des Führungsrohres 37 ist durch eine Induktionsspule 39 ersetzt, die zur Prüfung des Brennstabes auf Mantelrisse während des Hochziehens dient. Da der Brennstab vollständig in das Führungsrohr 37 eingezogen werden muß, haben sowohl das Führungsrohr wie die Zug-Druck-Stange 29 sowie das diese umgebende Zangenverriegelungsrohr 31 wenigstens die Länge des Brennstabes von ca. 4 m. Daher sind sowohl der Halterungs- und Antriebsteil des Werkzeugs als auch der Halterungsteil für das Führungsrohr 36 gebrochen dargestellt. Zur Führung der Unter­ seite des Zangenverriegelungsrohres 31 ist auf der Bodenplatte 5 ein Führungszylinder 40 angeordnet, der oben mit einem Dop­ pelflansch 41 und unten mit einem Halterungsflansch 42, der zur Befestigung des Führungszylinders 40 auf der Bodenplatte 5 mit nicht dargestellten Halterungsmitteln versehen ist, aus­ gestattet. Der Innendurchmesser des Führungszylinders 40 ist um einen bestimmten Betrag größer als der Außendurchmesser des Zangenverriegelungsrohres 31. Zwischen dem Doppelflansch 41 ist ein Dichtungsring 43 angeordnet, der zur Abdichtung des zwischen dem Zangenverriegelungsrohr 31 und dem Führungszylinder 40 vor­ handenen Raumes dient. In diesem Raum sammeln sich die von einem undichten Brennstab abgegebenen Spaltgase an und werden über ei­ nen in die Wand des Führungszylinders 39 eingelassenen Schlauch­ anschluß 44 mit Hilfe eines nicht dargestellten Schlauches in einen Auffangbehälter abgeführt. Um ein Verdrehen von Zangenver­ riegelungsrohr und Zug-Druck-Stange zu vermeiden, ist in die Zug- Druck-Stange 29 ein Führungsstift 45 eingelassen, der in verti­ kalen Langlöchern 46 sowie in entsprechenden Führungsschlitzen 47 des Tragarms 12 um die Hubbewegung zwischen Zangenverriege­ lungsrohr 31 und Zug-Druck-Stange 29 gleiten kann. Führungsrohr 36, Zangenverriegelungsrohr 31 und Greifzange 30 sind so bemes­ sen, daß sich die Greifzange 30 im in das Führungsrohr 36 einge­ zogenen Zustand öffnen läßt.

Ausgehend von der dargestellten Position des Transportwagens 10 mit vollständig in das Führungsrohr 36 eingezogenem Brennstab 35 wird das Werkzeug von einem nicht dargestellten Koordinatenfahr­ werk über einen Aufnahmebehälter gefahren. Bei Erreichen der entsprechenden Position wird der Elektromotor 1 durch nicht dar­ gestellte Fernsteuermittel in einer solchen Drehrichtung betä­ tigt, daß sich die Gewindebuchse 17 und damit der Transportwagen 10 nach unten bewegen. Nach Erreichen der unteren Endstellung wird der Motor 1 stillgesetzt und der Zylinder 20 durch Zuleiten von Preßluft durch den Preßluftschlauch 48 in der Weise betätigt, daß der Kolben den Kolbenbolzen 34 gegen die Druckfeder 35 und damit das Zangenverriegelungsrohr 31 über den Zylinderbolzen 33 und den Halterungsstift 32 gegenüber der feststehenden Zug-Druck- Stange 29 um den Kolbenhub nach oben bewegt. Dabei ist der Kol­ benhub so bemessen, daß die Greifarme der Brennstab-Greifzange 30 und damit auch der Brennstab 36 freigegeben werden. Um die Relativbewegung zwischen Zangenverriegelungsrohr 31 und Zug- Druck-Stange 29 zu ermöglichen, ist die Schraubhülse 27 im Be­ reich des Halterungsstiftes 32 und das Zangenverriegelungsrohr 31 im Bereich des Führungsstiftes 45 mit der Hubbewegung ent­ sprechend bemessenen Langlöchern 46 versehen. Nach Austritt des Brennstabes 36 wird der Zylinder 20 durch Abschalten der Preßluft freigegeben, so daß die Druckfeder 35 das Zangenverriegelungsrohr gegenüber der Zug-Druck-Stange 29 wieder nach unten bewegt und die Greifzange 30 schließt. Anschließend wird das Werkzeug mit Hilfe des nicht dargestellten Koordinatenfahrwerks erneut zum Brennelement bewegt und auf diesem so zentriert, daß der nächste zugeordnete Brennstab gezogen werden kann. Dann wird dem Zylinder 20 erneut Preßluft zugeführt, so daß sich das Zangenverriegelungs­ rohr 31 wie beschrieben nach oben bewegt und die Greifzange 30 freigibt. Dann wird der Elektromotor 1 in umgekehrter Drehrich­ tung eingeschaltet, so daß die Zug-Druck-Stange 29 mit dem Zan­ genverriegelungsrohr 31 mit Hilfe des Transportwagens 10 soweit nach unten bewegt, daß die Greifzange 30 mit ihren geöffneten Greifarmen den Kopf des zu ziehenden Brennelementes umfassen kann. Dann wird der Motor 1 stillgesetzt. Der durch den Nachlauf des Motors 1 verursachte Stauchungseffekt wird von den Schrau­ benfedern 25 des Schraubbolzens 24 elastisch aufgenommen. Dann wird die Preßluft unterbrochen, so daß die Druckfeder 35 den Kolbenbolzen 34 und damit das Zangenverriegelungsrohr 31 zum Schließen der Zange 30 nach unten bewegen kann. Dann wird wie­ derum der Elektromotor 1 in umgekehrter Drehrichtung betätigt, so daß der Transportwagen 10 die Zug-Druck-Stange 29 mit dem Zangenverriegelungsrohr 31 solange nach oben bewegt, bis der ge­ griffene Brennstab vollständig in das Führungsrohr 37 eingezogen ist. Dabei ist die Induktionsspule 39 eingeschaltet, die mit ei­ ner nicht dargestellten Meßeinrichtung verbunden ist, um den Brennstab auf Rißbildungen zu überprüfen. Aus einem solchen Riß entweichende Spaltgase werden in dem Raum zwischen Führungszylin­ der 40 und Zangenverriegelungsrohr 31 gesammelt und über den Schlauchanschluß 44 einem Sammelbehälter zugeführt. Während des Hochziehens des Brennstabes wird die Zugkraft vom Zug-Druck­ Sensor 21 ständig überwacht. Erreicht die Zugkraft einen unzu­ lässigen Wert, wird der Elektromotor 1 mit nicht dargestellten Mitteln ausgeschaltet. Dadurch wird eine Beschädigung des Brenn­ elementskeletts oder gar ein Abreißen des Brennstabes vermieden. Die Zange 30 kann dann in der bereits beschriebenen Weise geöff­ net und der betreffende Brennstab einer Sonderbehandlung unter­ zogen werden.

Die Überwachung der Zugkraft durch den Zug-Druck-Sensor 21 wäh­ rend des Ziehvorganges kann auch dazu benutzt werden, etwa die Funktion der Druckfedern der Abstandshalter des Brennelement­ skeletts auf der Grundlage eines Normverlaufes zu überprüfen.

Bei vollständig in das Führungsrohr 37 eingezogenem Brennstab wird der Elektromotor 1 stillgesetzt. Dann wird das Werkzeug vom Koordinatenfahrwerk über den Sammelbehälter transportiert und der Brennstab in der bereits beschriebenen Weise dort abgestellt.

Um das Ziehen der Brennstäbe eines Brennelementes rationeller, d.h. in kürzerer Zeit als dies mit einem Einzelwerkzeug möglich wäre, vornehmen zu können, ist jedes Einzelwerkzeug in Modul­ bauweise also in gleicher Art so gestaltet, daß sich die Ein­ zelwerkzeuge zu einem Mehrfachwechselwerkzeug stapeln und me­ chanisch untereinander verbinden lassen. Zu diesem Zweck besit­ zen die Einzelwerkzeuge den in den Fig. 2 und 3 erkennbaren Querschnitt. Der in Fig. 2 dargestellte Querschnitt II-II ver­ deutlicht den Innenaufbau des Werkzeugs und läßt darüberhinaus den langgestreckten etwa rechteckigen Querschnitt erkennen, der eine besonders günstige Stapelung der Einzelwerkzeuge ermög­ licht. Dies zeigt auch die Draufsicht in Fig. 3, die auch die Halterungsanordnung erkennen läßt. Diese besteht aus einer an das Seitenteil 7 angeschweißten Halterungsnase 50 und an das Halterungsteil 6 angeschraubten Befestigungslaschen 51.

In den Fig. 4 und 5 ist gezeigt, daß die Werkzeugmodule auf unterschiedliche Weise miteinander verbunden werden können. Da­ mit lassen sich Mehrfachwerkzeuge erstellen, die unterschiedli­ chen Teilungsmaßen von Brennelementen Rechnung tragen. In der Darstellung nach Fig. 5 entfallen die Halterungsnasen 50. Statt­ dessen ist der gesamte Werkzeugblock durch an die Befestigungs­ laschen 51 angeschraubte und die beiden Werkzeugreihen außen miteinander verbindende Halterungsbleche 52 fixiert.

Neben den dargestellten Teilungsmaßen können Mehrfachwerkzeuge in nahezu beliebigen anderen Teilungsmaßstäben, etwa durch Zwi­ schenlegen von Abstandsblechen, realisiert werden.

In Fig. 6 ist ein Einzelwerkzeug dargestellt, welches abweichend von dem Werkzeug nach Fig. 1 eine zusätzliche als Wendelschrieb bezeichnete Funktion erfüllen kann, welche darin besteht, den gegriffenen Brennstab während des Einziehens in das Führungs rohr 37 um seine Zentralachse zu drehen und mit Hilfe eines möglichst punktförmigen Abtastmittels daraufhin zu untersuchen, ob und in welchem Maße Oberflächenveränderungen der Brennstab­ hülle, beispielsweise durch Oxidation, stattgefunden haben. In Fig. 6 ist nun eine Ausführungsvariante eines Ziehwerkzeuges nach Fig. 1 dargestellt, mit der sich eine solche Drehbewegung unter Aufrechterhaltung der übrigen Funktionen erreichen läßt. Der Grundaufbau in Modulform entspricht weitgehend demjenigen nach Fig. 1. So sind wiederum eine Führungsstange 3, eine Gewin­ despindel 2 und der Ziehmechanismus mit der Traghülse, der Zug- Druck-Stange mit der Greifzange und dem Zangenverriegelungsrohr mit ihren Zentralachsen in einer Ebene angeordnet. Die genann­ ten Teile sind in einem rechteckigen Gehäuse mit der Deckel­ platte 4, einer nicht dargestellten Bodenplatte und den Seiten­ teilen 6, 7 gehaltert. Der Transportwagen 53 unterscheidet sich allerdings in seinem Aufbau von demjenigen der Fig. 1. Er besteht aus einem vertikalen rohrförmigen Führungsschlitten 54, in des­ sen Enden an der Führungsstange 3 gleitende Kugelbüchsen 55 ein­ gelassen sind. Sein horizontaler Tragarm 57 ist mit einer Boh­ rung für den Durchtritt der Gewindespindel 2 und einer weiteren horizontal dazu versetzt angeordneten Bohrung für den Durch­ tritt der Zug-Druck-Stange 29 versehen. Ein zweiter horizonta­ ler Tragarm 58 ist in geringem Abstand unterhalb des Tragarmes 57 angeordnet. Beide Tragarme sind über einen Zug-Druck-Aufneh­ mer 59, einen mit diesem über eine Gewindemuffe 60 verbundenen Schraubbolzen 61 und zwei Schraubenfedern 62, 63 elastisch mit­ einander verbunden. In den Tragarm 58 ist eine Gewindebuchse 66 eingelassen, die auf der Gewindespindel 2 läuft. Die Bohrung zum Durchtritt der Gewindespindel 2 des Tragarmes 57 ist größer als der Außendurchmesser der Gewindebuchse 66, so daß der Trans­ portwagen 53 gegenüber dem Tragarm 58 frei beweglich ist. Eine Traghülse 67 ist in der äußeren Bohrung des Tragarms 57 um ihre horizontale Achse in den beiden Kugellagern 68, 69 drehbar ge­ lagert. Die vertikalen Druck- und Zugkräfte werden am oberen Ende des Lagers durch eine eingedrehte Wulst und am unteren En­ de durch eine auf den überstehenden Teil der Hülse aufgeschraub­ te Mutter 70 aufgenommen. Um die Hülse 67 in eine Drehbewegung um ihre Vertikalachse zu versetzen, ist auf diese ein Antriebs­ motor 71 aufgesetzt, der über einen horizontalen Ausleger 72 fest mit der Säule 54 des Transportwagens 53 verbunden ist. Der Ausleger 72 besitzt eine Bohrung für den Durchtritt der Gewin­ despindel 2. Die Welle des Motors 71 ist mit der Traghülse 67 und diese über einen Splint 73 mit der Zug-Druck-Stange 29 ver­ bunden. Das Zangenverriegelungsrohr 31 ist über einen Bolzen 74 ebenfalls mit der Zug-Druck-Stange 29 verbunden und besitzt an seinem oberen Ende einen Flansch 75, der in ein Gabelrad 76 eingreift. Dieses ist mit dem Kolbenbolzen 77 eines Zylinders 78 verbunden, der in den Tragarm 57 eingeschraubt ist. Zwischen der Mutter 70 der Traghülse 67 und dem Flansch 75 des Zangen­ verriegelungsrohres 31 ist eine Druckfeder 79 angeordnet, wel­ che das Zangenverriegelungsrohr 31 gegenüber Zug-Druck-Stange 29 stets in der unteren Position niederhält, um die Greifzange 30 normalerweise im geschlossenen Zustand zu halten. Soll die Zange geöffnet werden, wird über den Schlauch 80 Druckluft un­ ter den nicht dargestellten Kolben des pneumatischen Zylinders 78 geleitet, so daß dieser das Zangenverriegelungsrohr 31 über das Gabelrad 76 und den Flansch 75 gegen den Druck der Feder 79 anhebt. Um diese gegenseitige Bewegung von Zangenverriegelungs­ rohr 31 und Zug-Druck-Stange 29 zu ermöglichen, besitzt das Zangenverriegelungsrohr 31 im Bereich des Bolzens 74 ein ent­ sprechendes Langloch 81. Das Gabelrad 76 ist an seinem freien Ende an einem mit dem Zylinder 78 verbundenen Halterungsteil 82 gelagert und durch einen Splint 83 gegen Verdrehung gesichert.

In der Draufsicht nach Fig. 7 ist zu erkennen, daß auch dieses Werkzeug einen rechteckigen Querschnitt besitzt und sich so­ mit als Modul für ein entsprechendes Mehrfachwerkzeug eignet. Das Meßmittel für den Wendelschrieb ist nicht dargestellt, kann aber anstelle der Induktionsspule 39 (Fig. 1) in den Hal­ terungsrahmen 38 für das Führungsrohr 37 eingesetzt werden.

Die Funktion des Werkzeugs nach Fig. 6 entspricht weitgehend der bereits zu Fig. 1 beschriebenen. Wegen der Rotation der Traghülse 67 sowie der Zug-Druck-Stange 29 und des Zangenver­ riegelungsrohrs 31 kann allerdings der pneumatische Zylinder für die Relativbewegung von Zangenverriegelungsrohr und Zug- Druck-Stange nicht mehr koaxial in der Traghülse angeordnet werden, sondern in der in Fig. 6 dargestellten Weise seitlich versetzt. Dies gilt auch für den Zug-Druck-Sensor, der ande­ renfalls zur Herausführung der Meßleitungen mit Schleifkon­ takten versehen werden müßte, was die Betriebssicherheit er­ heblich beeinträchtigen würde.

Es kann von Fall zu Fall erwünscht sein, vor allem beim Ein­ führen eines Brennstabes in das zugeordnete Brennelement, immer dann, wenn der Kopf des einzufahrenden Brennstabes eine Ab­ standshalterebene der Brennelementhalterung erreicht hat, die Einfahrgeschwindigkeit während der Durchtrittszeit zu ver­ ringern. Anderenfalls besteht die Gefahr, daß der Brennstab­ kopf zu hart an die Andruckfeder des Abstandshalters anschlägt und diese beschädigt. Um dies zu erreichen, ist an den Führungs­ schlitten 11 des Transportwagens 10 mit Hilfe eines Befesti­ gungswinkels 84 (Fig. 1) ein Induktionsschalter 85 derart ange­ ordnet, daß er sich während des Transportweges in denjenigen Bereichen der Wegstrecke, in denen der Kopf des Brennstabes durch die Abstandshalterebene tritt, in dem für seine Betäti­ gung erforderlichen Abstand an einem Blechstreifen 86 solcher Länge vorbeibewegt, daß die Drehzahl des Elektromotors 1 durch nicht dargestellte, vom Induktionsschalter 85 einschaltbare Mittel während der Dauer seiner Betätigung auf einen solchen voreinstellbaren Wert reduziert wird, daß der Kopf des Brenn­ stabes während seines Durchtritts durch die Abstandshalterebene die Andruckfeder nicht beschädigen kann. Die Blechstreifen 86 sind an einer Profilblechleiste 87 zwischen Deckel- und Boden­ platte gehaltert.

Es ist auch möglich, die Zug-Druck-Sensoren 21, 59 durch einen Drehmoment-Aufnehmer zu ersetzen, der anstelle der die Welle des Elektromotors 1 mit der Gewindespindel 2 verbindenden Flanschkupplung 88 eingesetzt werden kann.

Claims (7)

1. Fernbedienbares Werkzeug zum Manipulieren von in Kernreak­ tor-Brennelementen angeordneten Brennstäben im Brennelement­ becken von Druck- oder Siedewasserreaktoren, bestehend aus einer in ein Führungsrohr, dessen Länge wenigstens angenähert der Brennstablänge entspricht, motorisch axial verschiebbar angeordneten Zug-Druck-Stange, die an ihrem unteren Ende als Brennstab-Greifzange ausgebildet ist und die koaxial in einem Zangenverriegelungsrohr geführt ist, das gegenüber der Zug- Druck-Stange um die Zangenlänge verschiebbar ist und welches die Zange in der unteren Endstellung verschließt und in der oberen Endstellung öffnet, dadurch gekennzeich­ net, daß die oberen Enden von Zug-Druck-Stange (29) und Zangenverriegelungsrohr (31) koaxial in einer Traghülse (18) um den Betrag der Relativbewegung zwischen beiden axial verschieb­ bar gehaltert sind und die Traghülse (18) am horizontalen Aus­ leger (12, 57) eines Transportwagens (10) befestigt ist, der auf einer Führungsstange (3) axial gleitend geführt und von einer motorisch angetriebenen Gewindespindel (2) um mindestens die Länge eines Brennstabes (36) axial verschiebbar ist und Führungsstange, Gewindespindel, Traghülse mit Zug-Druck-Stange und Zangenverriegelungsrohr an einer gemeinsamen Halterungsvor­ richtung (4, 5, 6, 7) mit ihren Zentralachsen parallel und in einer vertikalen Ebene liegend, befestigt sind und ein Einzel­ werkzeug als Grundbaustein (Modul) ausgebildet ist, das einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt besitzt und eine Sta­ pelung in beiden Querschnittsachsen zu einem Mehrfachwerkzeug erlaubt, wobei die Außenmaße so gewählt sind, daß die Abstände der Zentralachsen der Zug-Druck-Stangen (29) einem ganzzahligen Vielfachen des Teilungsmaßes des jeweiligen Brennelementes ent­ sprechen und die Halterungsvorrichtung mit Befestigungsmitteln (50, 51, 52) zum Fixieren eines beliebigen Stapels von Einzel­ werkzeugen versehen ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Relativverschiebung von Zug-Druck- Stange (29) und Zangenverriegelungsrohr (31) ein pneumatischer Zylinder in der Traghülse (18) befestigt ist, dessen Kolben­ bolzen (34) bei an der Traghülse (18) befestigter Zug-Druck- Stange (29) mit dem Zangenverriegelungsrohr (31) verbunden ist, und eine zwischen der Zug-Druck-Stange (29) und dem Zangenver­ riegelungsrohr (31) angeordnete Druckfeder (35) eine solche Kraft auf das Zangenverriegelungsrohr (31) in Richtung auf die Brennstab-Greifzange (30) ausübt, daß diese normalerweise ge­ schlossen ist, und daß zum Öffnen der Greifzange (30) der pneu­ matische Zylinder in der Weise zu betätigen ist, daß sein Kol­ ben entgegen dem Federdruck das Zangenverriegelungsrohr (31) um die Zangenlänge nach oben bewegt, so daß die Zange (30) während der Dauer der Betätigung des pneumatischen Zylinders (20) zur Aufnahme eines Brennstabes (36) geöffnet ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen der Zug-Druck-Stange (29) und der Traghülse (18) ein Zug-Druck-Sensor (21) ange­ ordnet ist, der beim Überschreiten eines wählbaren Druckes oder Zuges den Antriebsmotor (1) des Transportwagens (10) ausschaltet.

4. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß unterhalb des Führungsrohres (37) in dessen Verlängerung eine Induktions­ spule (39) zur Prüfung der Mantelfläche des Brennstabes (36) auf Risse während seiner Einführung in das Führungsrohr (37) angeordnet ist, deren Innendurchmesser dem Innendurchmesser des Führungsrohres (37) gleich ist.

5. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zug-Druck-Stange (29) und das Zangenverriegelungsrohr (31) mit Hilfe eines weiteren Elektro­ motors (71) in eine Rotationsbewegung versetzt werden und das Antriebsmittel (78) für die Betätigung des Zangenverriegelungs­ rohres (31) außerhalb von dessen Zentralachse am Tragarm (57) des Transportwagens (53) befestigt ist und die Kraftübertragung des Kolbenbolzens des pneumatischen Zylinders (78) auf das Zan­ genverriegelungsrohr (31) über eine Kupplungsgabel (75, 76) er­ folgt.

6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kraftübertragung zwischen einer auf der Gewindespindel (2) laufenden Gewindebuchse (66) auf den Transportwagen (53) über einen Zug-Druck-Sensor (59) in der Weise erfolgt, daß die Gewindebuchse (66) mit einem weite­ ren an der Führungsstange (3) geführten Tragarm (58) fest ver­ bunden ist und der Zug-Druck-Sensor (59) zwischen dem Tragarm (58) und dem Tragarm (57) des Transportwagens (53) an einer federnden Aufhängung (60, 61, 62, 63) elastisch befestigt ist.

7. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß dem Transport­ wagen (10) ein Schalter (85) zugeordnet ist, der von am Gehäu­ se (4, 5, 6, 7) des Werkzeuges befestigten Auslösern (86) sol­ cher Länge und in einer solchen Position entlang des Schalter­ weges befestigt sind, daß der Schalter (85) in Intervallen sol­ cher Dauer und in solchen Abständen betätigt wird und dabei die Drehzahl des Antriebsmotors (1) derart reduziert, daß die Einschubgeschwindigkeit des Brennstabes (36) in die Brennele­ menthalterung während der Dauer des Durchlaufens jeder Ab­ standshalterebene um einen gewünschten Betrag reduziert wird.