DE3723728A1

DE3723728A1 - Method for cutting up fuel rods of a nuclear reactor fuel assembly, and device for implementing this method

Info

Publication number: DE3723728A1
Application number: DE19873723728
Authority: DE
Inventors: Heinz Knaab; Wilfried Jung
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-07-17
Filing date: 1987-07-17
Publication date: 1989-01-26

Abstract

In order to cut up the fuel rods (8) of a nuclear-reactor fuel assembly without crimping the cladding tubes, a transverse plate (10) with penetrations (13) is placed in front of one end of the fuel rods (8). Each fuel rod (8) is then pushed through the spacers (6) of the nuclear-reactor fuel assembly and one penetration (13) of the transverse plate (10) out to the outer side of the transverse plate (10), where a piece of rod is cut off each fuel rod (8) with a blade (21) moving over the outer side of the transverse plate (10). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method according to the preamble of Claim 1 and a device for performing the Procedure.

Bei der Wiederaufbereitung abgebrannter, d.h. bestrahlter Kern reaktorbrennelemente ist es erforderlich, die Brennstäbe dieser Kernreaktorbrennelemente quer zu deren Längsrichtung in einzelne Stabstücke zu zerschneiden. Diese Stabstücke gelangen in ein flüssiges Lösungsmittel, in dem der abge brannte Kernbrennstoff, der sich in den Hüllrohrstücken dieser Stabstücke befindet, aufgelöst wird.When reprocessing burned, i.e. irradiated core reactor fuel elements it is necessary to use the fuel rods this nuclear reactor fuel elements transverse to their longitudinal direction to cut into individual rod pieces. These rod pieces get into a liquid solvent in which the abge burned nuclear fuel, which is in the cladding pieces of this Is located, is resolved.

Hierbei ist es erwünscht, daß das flüssige Lösungsmittel möglichst ungehinderten Zutritt zu dem Kernbrennstoff hat, der sich in den Hüllrohrstücken befindet.Here, it is desirable that the liquid solvent has unrestricted access to the nuclear fuel, which is in the cladding tube pieces.

Man kann zwar ein komplettes Kernreaktorbrennelement mit einer sogenannten Bündelschere zerschneiden. Da jedoch die Brennstäbe im Kernreaktorbrennelement wegen der Abstandhalter nicht dicht aneinander anliegen, kommt es hierbei häufig zu Quetschungen der Hüllrohrstücke an den Schnittstellen der Brennstäbe mit der Bündelschere. Diese Quetschungen erschweren den Zutritt des flüssigen Lösungsmittels zu dem Kernbrennstoff innerhalb der Hüllrohrstücke der durch das Zerschneiden der Brennstäbe gewonnenen Stabstücke. Außerdem werden mit der Bündelschere auch noch die zum sogenannten Kernreaktorbrennelementskelett gehörenden Kernreaktorbrennelementteile wie Abstandhalter und z.B. Steuerstabführungsrohre mitzerschnitten, und die aus Metall und nicht aus keramischem Kernbrennstoff bestehenden Skeletteile gelangen ebenfalls in unerwünschter Weise in das flüssige Lösungsmittel für den Kernbrennstoff.One can use a complete nuclear reactor fuel element Cut so-called bundle shears. However, since the fuel rods not tight in the nuclear reactor fuel element because of the spacers against each other, this often leads to bruises of the cladding tube pieces at the intersections of the fuel rods with the Bundle shears. These bruises make access to the liquid solvent to the nuclear fuel within the Cladding tube pieces by cutting the fuel rods obtained rod pieces. In addition, with the bundle shears also the so-called nuclear reactor fuel element skeleton belonging nuclear reactor fuel element parts such as spacers and e.g. Cut control rod guide tubes, and that out Metal and not made of ceramic nuclear fuel Skeletal parts also undesirably get into it liquid solvents for the nuclear fuel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zerschneiden der Brennstäbe eines Kern reaktorbrennelementes anzugeben, die nicht zu Quetschungen der Hüllrohrstücke an den Schnittstellen der Brennstäbe führen und die trotzdem einen hohen Durchsatz an zu zerschneidenden Brennstäben gewährleisten.The invention has for its object a method and a device for cutting the fuel rods of a core Reactor fuel element to indicate that not to crush of the cladding tube pieces at the intersections of the fuel rods and which still have a high throughput of cuts Ensure fuel rods.

Zur Lösung dieser Aufgabe hat ein Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß die Verfahrensschritte nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1.To solve this problem has a method of the beginning mentioned type according to the invention the method steps the characterizing part of claim 1.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens hat vor teilhafterweise die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 3.A device for carrying out this method has in mind the characteristics of the characteristic part of the Claim 3.

Nach diesem Verfahren und mit dieser Vorrichtung kann in einem einzigen Arbeitsgang jeder Brennstab des Kernreaktor brennelementes mit dem Messer einzeln zerschnitten werden, so daß nur eine verhältnismäßig kleine Schnittkraft erfor derlich ist und eine Quetschung der Hüllrohrstücke an der Schnittstelle der Brennstäbe weitestgehend vermieden wird. Trotzdem können alle Brennstäbe des Kernreaktorbrenn elementes zügig zerschnitten werden. Das aus den Abstand haltern und z.B Steuerstabführungsrohren bestehende Kernre aktorbrennelementskelett bleibt unbeschädigt erhalten und kann gesondert entsorgt werden.According to this method and with this device, in a single operation each fuel rod of the nuclear reactor fuel element can be cut individually with the knife, so that only a relatively small cutting force is required is and a crushing of the cladding tube pieces on the Interface of the fuel rods is largely avoided. Nevertheless, all fuel rods of the nuclear reactor can burn element can be cut quickly. That from the distance holders and e.g. control rod guide tubes existing core actuator fuel element skeleton remains undamaged and can be disposed of separately.

Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert:The invention and its advantages are based on the drawing explained in more detail using an exemplary embodiment:

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht und stark schematisiert ein Kern reaktorbrennelement für einen Druckwasserkernreaktor. Fig. 1 shows a side view and highly schematic of a core reactor fuel element for a pressurized water nuclear reactor.

Fig. 2 zeigt ebenfalls in Seitenansicht und stark schematisiert eine Vorrichtung zum Zerschneiden der Brennstäbe des Kern reaktorbrennelementes nach Fig. 1. Fig. 2 also shows a side view and highly schematic of a device for cutting the fuel rods of the core reactor fuel element according to FIG. 1st

Das für einen Druckwasserkernreaktor bestimmte Kernreaktor brennelement nach Fig. 1 weist zwei quadratische Halteplatten 2 und 3 aus Metall auf. Ferner sind zwei Steuerstabführungs rohre 4 und 5 aus Metall für je einen Steuerstab eines nicht dargestellten Steuerelementes erkennbar, deren Längsachsen die beiden zueinander parallelen Halteplatten 2 und 3 in einem Winkel von 90° durchdringen und die an jedem Ende jeweils an einer der beiden Halteplatten 2 und 3 festgeschraubt sind. Jedes Steuerstabführungsrohr 4 bzw. 5 ist durch eine quadra tische Masche in quadratischen gitterförmigen Abstandhaltern 6 geführt, die sich in Längsrichtung der Steuerstabführungsrohre 4 und 5 gesehen mit Abstand voneinander zwischen den beiden Halteplatten 2 und 3 befinden und die an den Steuerstabfüh rungsrohren 4 und 5 formschlüssig gehaltert z.B. festge schweißt sind. Durch andere Maschen der Abstandhalter 6 ist jeweils ein zu den Steuerstabführungsrohren 4 und 5 paralleler Brennstab 8 geführt, der im wesentlichen aus einem mit Kern brennstoff gefüllten Hüllrohr aus Metall besteht, das an beiden Enden gasdicht verschlossen ist. Die Brennstäbe 8 sind an keiner der beiden Halteplatten 2 und 3 befestigt, sondern sie sind in den Maschen der Abstandhalter 6 elastisch d.h. kraft schlüssig durch nicht erkennbare Federn und starre Anlagenoppen der Abstandhalter 6 gehalten. Die Brennstäbe 8 sind deshalb in Längsrichtung verschiebbar in den Maschen der Abstandhalter 6 angeordnet. Außerdem haben die Brennstäbe 8 zwischen den beiden Halteplatten 2 und 3 in Richtung ihrer Längsachse Spiel. Sie können sich deshalb in einem Kernreaktor in ihrer Längsrichtung d.h. der Längsrichtung des Kernreaktorbrennelementes ungehin dert ausdehnen.The nuclear reactor fuel element intended for a pressurized water nuclear reactor according to FIG. 1 has two square holding plates 2 and 3 made of metal. Furthermore, two control rod guide tubes 4 and 5 made of metal are recognizable for each control rod of a control element, not shown, whose longitudinal axes penetrate the two mutually parallel holding plates 2 and 3 at an angle of 90 ° and which at each end each on one of the two holding plates 2 and 3 are screwed tight. Each control rod guide tube 4 or 5 is guided by a quadra diagram stitch in square lattice-shaped spacers 6, which by far are seen in the longitudinal direction of the control rod guide tubes 4 and 5 from each other between the two supporting plates 2 and 3 and the extension tubes to the Steuerstabfüh 4 and 5 form-locking are welded for example. Through other meshes of the spacers 6 is in each case a parallel to the control rod guide tubes 4 and 5 fuel rod 8 , which consists essentially of a core-filled cladding tube made of metal, which is sealed gas-tight at both ends. The fuel rods 8 are not attached to either of the two holding plates 2 and 3 , but they are held in the mesh of the spacers 6 elastically, ie force-fittingly by springs and rigid system knobs of the spacers 6 which cannot be recognized. The fuel rods 8 are therefore arranged to be displaceable in the longitudinal direction in the meshes of the spacers 6 . In addition, the fuel rods 8 have play between the two holding plates 2 and 3 in the direction of their longitudinal axis. You can therefore expand in a nuclear reactor in its longitudinal direction ie the longitudinal direction of the nuclear reactor fuel element unhindered.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 weist eine Querplatte 10 auf, die mit einem Ausleger 11 an einer Führungsplatte 12 eines Aus drückwerkzeuges befestigt ist. Die Querplatte 10 und die Führungsplatte 12 sind parallel zueinander. Zwischen der Quer platte 10 und der Führungsplatte 12 des Ausdrückwerkzeuges befindet sich ein Aufnahmeraum für die Brennstäbe 8 des Kern reaktorbrennelementes nach Fig. 1.The device of FIG. 2 has a cross plate 10 which is attached to a guide plate 12 of a pressing tool with a boom 11 . The cross plate 10 and the guide plate 12 are parallel to each other. Between the cross plate 10 and the guide plate 12 of the pressing tool there is a receiving space for the fuel rods 8 of the core reactor fuel element according to FIG. 1st

In der Querplatte 10 und der Führungsplatte 12 befinden sich Durchführungen 13 und 14. Jede Durchführung 13 in der Quer platte 10 fluchtet mit je einer der Durchführungen 14 in der Führungsplatte 12.Bushings 13 and 14 are located in the cross plate 10 and the guide plate 12 . Each bushing 13 in the cross plate 10 is aligned with one of the bushings 14 in the guide plate 12th

Auf der Außenseite der Führungsplatte 12 des Ausdrückwerk zeuges sind zwei Führungsstangen 15 und 16 befestigt, die einen Winkel von 90° mit der Führungsplatte 12 bilden. Diese Füh rungsstangen 15 und 16 durchgreifen jeweils eine Durchführung 17 bzw. 18 in einer Tragplatte 19, die parallel zur Führungs platte 12 ist. Auf diesen Führungsstangen 15 und 16 ist die zum Ausdrückwerkzeug gehörende Tragplatte 19 in Längsrichtung der Führungsstangen 15 und 16 verschiebbar.On the outside of the guide plate 12 of the press tool two guide rods 15 and 16 are attached, which form an angle of 90 ° with the guide plate 12 . Füh approximately rods 15 and 16 pass through a bushing 17 and 18 in a support plate 19 which is parallel to the guide plate 12 . On these guide rods 15 and 16 , the support plate 19 belonging to the extracting tool can be displaced in the longitudinal direction of the guide rods 15 and 16 .

An der Tragplatte 19 sind zu den Führungsstangen 15 und 16 parallele Ausdrückstangen 20 befestigt, von denen jede Aus drückstange 20 mit einer der Durchführungen 14 in der Führungsplatte 12 fluchtet, durch die sie geführt ist. Damit fluchtet die betreffende Ausdrückstange 20 auch mit der Durchführung 13 in der Querplatte 10, mit der die betreffende Durchführung 14 fluchtet.On the support plate 19 to the guide rods 15 and 16 parallel push rods 20 are attached, each of which push rod 20 is aligned with one of the bushings 14 in the guide plate 12 through which it is guided. Thus, the relevant push rod 20 is also aligned with the bushing 13 in the cross plate 10 with which the bushing 14 in question is flush.

Die Tragplatte 17 mit den Ausdrückstangen 20 bildet somit einen auf den Führungsstangen 15 und 16 in Längsrichtung dieser Führungsstangen 15 und 16 und der zu diesen Führungsstangen 15 und 16 parallelen Ausdrückstangen 20 hin- und herschiebbaren Schlitten für die Ausdrückstangen 20.The support plate 17 with the Ausdrückstangen 20 thus forms a forth on the guide rods 15 and 16 in the longitudinal direction of the guide rods 15 and 16 and parallel to these guide rods 15 and 16 Ausdrückstangen 20 and herschiebbaren carriage for Ausdrückstangen 20th

Vom Kernreaktorbrennelement nach Fig. 1 werden zunächst die Halteplatten 2 und 3 an den beiden Enden abgeschraubt und entfernt. Sodann werden die an den Steuerstabführungsrohren 4 und 5 festgeschweißten Abstandhalter 6 zusammen mit den in den Maschen dieser Abstandhalter 6 kraftschlüssig gehaltenen Brennstäben 8 in den Aufnahmeraum für die Brennstäbe 8 der Vorrichtung nach Fig. 2 zwischen der Querplatte 10 und der Führungsplatte 12 eingesetzt. In diesem Aufnahmeraum werden die Steuerstabführungsrohre 4 und 5 in nicht dargestellter Weise so an der Führungsplatte 12 befestigt, daß jeder der Brennstäbe 8 mit einer Durchführung 14 in der Führungsplatte 12 und damit auch mit der Durchführung 13 in der vor ein Ende der Brennstäbe 8 gesetzten Querplatte 10 fluchtet, die mit der betreffenden Durchführung 14 fluchtet.From the nuclear reactor fuel element according to Fig. 1, the holding plates are first unscrewed 2 and 3 at both ends and removed. Then the spacers 6 welded to the control rod guide tubes 4 and 5 are inserted together with the fuel rods 8 held in the mesh of these spacers 6 in the receiving space for the fuel rods 8 of the device according to FIG. 2 between the cross plate 10 and the guide plate 12 . In this receiving space, the control rod guide tubes 4 and 5 are fastened in a manner not shown on the guide plate 12 so that each of the fuel rods 8 with a bushing 14 in the guide plate 12 and thus also with the bushing 13 in the transverse plate placed in front of one end of the fuel rods 8 10 is aligned, which is aligned with the relevant bushing 14 .

Die Ausdrückstangen 20 an der Halteplatte 19 des Ausdrückwerk zeuges der Vorrichtung nach Fig. 2 haben alle die gleiche Länge. Durch Verschieben des durch die Tragplatte 19 mit den Ausdrückstangen 20 gebildeten Schlitten auf den Führungs stangen 15 und 16 in Richtung auf die Führungsplatte 12 zu können alle Brennstäbe 8 zugleich um einen vorgegebenen Längenabschnitt durch die Abstandhalter 6 und die Durchfüh rungen 13 in der Querplatte 10 hindurch verschoben werden. Die auf der Außenseite der Querplatte 10 hervorstehenden Teile der Brennstäbe 8 können anschließend nacheinander mit einem Messer 21 abgeschnitten werden, das über die Außenseite der Querplatte 10 quer zur Längsrichtung der Brennstäbe 8 geführt wird. Es ist günstig, wenn die Durchführungen 13 in der Quer platte 10 auf der Außenseite der Querplatte 10 in bezug den Durchmesser der Brennstäbe 8 nur ein eng toleriertes Übermaß haben, während sie auf der Innenseite der Querplatte 10 trich terartig aufgeweitet sind und dort so ein sicheres Einfädeln der Brennstäbe 8 gewährleisten.The pressing rods 20 on the holding plate 19 of the pressing tool of the device according to FIG. 2 all have the same length. By moving the slide formed by the support plate 19 with the push rods 20 on the guide rods 15 and 16 in the direction of the guide plate 12 to all fuel rods 8 at the same time by a predetermined length through the spacers 6 and the bushings 13 in the cross plate 10 through be moved. The parts of the fuel rods 8 protruding on the outside of the cross plate 10 can then be successively cut off with a knife 21 which is guided across the outside of the cross plate 10 transversely to the longitudinal direction of the fuel rods 8 . It is favorable if the passages 13 plate in the lateral 10 the diameter of the fuel rods 8 are on the outside of the transverse plate 10 with respect only a narrowly tolerated interference while they are expanded trich terartig on the inside of the transverse plate 10 and there provides a reliable Ensure threading the fuel rods 8 .

Für den Fall, daß die Brennstäbe 8 in zueinander rechtwinkligen Zeilen und Spalten der Abstandhalter 6 angeordnet sind, kann mit dem Messer 21 z.B. auch nacheinander Zeile für Zeile je weils von allen Brennstäben 8 der betreffenden Zeile zugleich das die Außenseite der Querplatte überragende Teil abge schnitten werden.In the event that the fuel rods 8 are arranged in mutually orthogonal rows and columns of the spacers 6 , the knife 21 can also cut one by one row by row because each of the fuel rods 8 of the row concerned also cuts off the part protruding from the outside of the transverse plate will.

Claims

1. A method for cutting parallel to each other, each having a nuclear fuel filled cladding tube having fuel rods of a nuclear reactor fuel element, which has grid-shaped spacers, the distance from each other in the longitudinal direction of the fuel rods, are all attached to at least one parallel to the fuel rods and Form stitches, in each of which one of the fuel rods is arranged, characterized in that in front of one end of the fuel rods ( 8 ) a cross plate ( 10 ) with bushings ( 13 ) is placed and that the fuel rods ( 8 ) in their longitudinal direction by a predetermined Longitudinal section through the spacers ( 6 ) and each through a passage ( 13 ) in the cross plate ( 10 ) to the outside of the cross plate ( 10 ), on which each fuel rod ( 8 ) has a piece of rod with one over the outside of the cross plate ( 10 ) moving knife ( 21 ) is cut off.

2. The method according to claim 1, characterized in that all fuel rods ( 89 ) of the nuclear reactor fuel element are simultaneously shifted by the same length.

3. A device for performing the method according to claim 1, characterized in that the bushings ( 13 ) having the transverse plate ( 10 ) on an extracting tool to form the space between the transverse plate ( 10 ) and extracting tool receiving space for the fuel rods ( 8 ) in the Meshes of at least one tube ( 4 , 5 ) attached spacers ( 6 ) of the nuclear reactor torch element is attached and that the ejection tool has a longitudinally displaceable fuel rod ejection rod ( 20 ) with a passage ( 13 ) in the cross plate ( 10 ) flees.