DE3905598A1 - Schieber zum verschieben eines brennelementes - Google Patents

Schieber zum verschieben eines brennelementes

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DE3905598A1
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Daniel Kerlau
Daniel Tucoulat
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    • Y10S83/93Radioactive

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschieben eines bestrahlten Brennstoffelementes in einem Magazin, die als Schieber bezeichnet wird.
In Installationen zum Wiederaufarbeiten von bestrahlten Brennstoffelementen bzw. Brennelementen werden diese aus den Reaktoren austretenden Elemente in einem Teich oder derglei­ chen gelagert, in Stücke geschnitten und die erhaltenen Stücke werden aufgelöst.
Ein Brennelement umfaßt zwei sog. Endstücke aus Metall, welche die Enden der Stifte oder Stäbe festlegen, welche den Brennstoff enthalten, jedoch an ihren Enden über eine kurze Länge entblößt sind. Die Länge und der Querschnitt des Ele­ mentes können sich ändern. Sie hängen von der Art des Reaktors ab, aus welchem das Element austritt. In sog. PWR-Reaktoren haben die Elemente Querschnitte in der Größenordnung von 270 mm2 und in BWR-Reaktoren haben sie Querschnitte in der Größenordnung von 120 mm2. Die BWR-Elemente sind geringfügig kürzer als die PWR-Elemente.
Ein Element, welches den Lagerteich verlassen hat, wird in einem Magazin angeordnet, welches an eine Schneidvor­ richtung angepaßt werden kann. Das Magazin hat allgemein einen rechtwinkligen oder quadratischen Querschnitt (an die Gestalt des Elementes angepaßt) und es ist durch unbeweg­ liche Metallwände gebildet. Vorwärtsverschiebung oder Rück­ wärtsverschiebung des Elementes in dem Magazin ist mittels eines Schiebers erhalten, der mit einem sog. Antriebselement kombiniert ist. Der Schieber wirkt auf ein sog. Kopfendenstück des Elementes.
Dieser Schieber macht es möglich, das Element in Richtung gegen das Messer der Schneidvorrichtung vorzubewegen, und, wenn er mit Greifmitteln versehen ist, kann er das Element rückwärts bewegen. Die Antriebsvorrichtung liefert die Schubkraft (oder die Kraft für die Rückwärtsbewegung), die an den Schieber ange­ legt wird. Die Antriebsvorrichtung kann beispielsweise eine Druckvorrichtung, eine Schieberkette o. dgl. sein.
Die Abmessungen des Magazins haben Folgen, insbesondere bezüglich der Anordnung und der Abmessungen der Halteklemmen (Haltekissen), die am freien Ende des Magazins angeordnet sind und die das zu schneidende Element zusammendrücken. Wenn es demgemäß erwünscht ist, von einer Art von Elementen zu einer anderen Art von Elementen überzugehen, müssen zuerst die Klem­ men und andere relevante Teile der Schneidvorrichtung ausge­ tauscht werden. Dieser Arbeitsvorgang wird mittels Fernsteue­ rung (die vorhandene Radioaktivität verhindert den Zugang von Menschen) und mittels einer Hebebrücke ausgeführt, die einen Balken handhabt, an welchem die auszutauschenden Teile be­ festigt sind.
Wenn von Elementen großer Abmessungen (PWR) zu Elementen kleinerer Abmessungen (BWR) übergegangen wird, kann es in Be­ tracht gezogen werden, das gleiche Magazin zu verwenden, um die oben beschriebenen Arbeitsvorgänge zu vermeiden.
Jedoch führen in diesem Fall die Schneidvorgänge an dem Ende der Elemente zu Problemen. Dieser Stand der Technik ist in den Fig. 1 und 2 der vorliegenden Anmeldung dargestellt.
Die Fig. 1 und 2 zeigen den Endschnitt an einem BWR- Element in einem Magazin für PWR-Elemente, wobei eine Vor­ richtung gemäß der Erfindung nicht vorgesehen ist (die Fig. 3 bis 8 zeigen eine Vorrichtung gemäß der Erfindung).
Gemäß Fig. 1 (Seitenansicht) ist das Brennelement 1 kleiner Abmessung (BWR) mit seinem Endstück 2 und seinen Stiften oder Stäben 3 in einem Magazin 4 angeordnet, dessen Abmessungen denjenigen für die Elemente größerer Abmessungen entsprechen. Ein Schieber 5, der durch Metallwände gebildet ist, hat im wesentlichen einen Querschnitt und eine Tiefe eines Endstückes eines PWR-Elementes. Er kann somit das End­ stück des PWR-Elementes festlegen, er kann jedoch das End­ stück des kleineren BWR-Elementes nicht halten oder festlegen.
Gemäß den Fig. 1 und 2 sind Einsätze in dem Schieber derart angeordnet, daß das Kopfendstück 2 festgelegt wird und gewährleistet wird, daß eine gesteuerte Schubkraft unter der Wirkung einer Schieberkette 10 angelegt wird.
Zum Schneiden wird das Element horizontal angeordnet. Es liegt dabei an dem unteren Teil 6 des Magazins (Seitenan­ sicht der Fig. 1) und an der Wand 7 des Magazins entsprechend zu dem Gegenmesser (Draufsicht der Fig. 2) an. Die Wand 7 ist den Halteklemmen 8 und 9 gegenüberliegend angeordnet.
Zum Schneiden drückt die Hauptklemme 9 die Stäbe der­ art zusammen, daß sie in eine Lage aneinander angrenzend ge­ bracht werden, und die Hilfsklemme 8 hält durch ihre Wirkung eine regelmäßige Krümmung der Stäbe aufrecht.
Wenn der Schneidvorgang beendet ist, muß die Hilfsklemme 8 zurückgezogen werden, um das Schneiden der Stäbe nahe dem Endstück zu ermöglichen, wobei beispielsweise eine Stablänge von etwa 500 mm verbleibt.
Die Rückwärtsbewegung der Klemme 8 beläßt zwischen dem Schieber 5 und der Klemme 8 eine Ausnehmung, in welcher die noch vorhandenen Stäbe, die während des Schneidens des Ele­ mentes einer Verformungswirkung unterworfen worden sind, blockiert sind und brechen. Diese Erscheinung ist in Fig. 2 dargestellt.
Weiterhin ist, wie in Fig. 1 dargestellt, vertikale Aus­ dehnung der Stäbe frei (der Querschnitt des Magazins ist grö­ ßer als derjenige des Elementes und die Klemmen pressen die Stäbe in der horizontalen Richtung zusammen), so daß ein Bre­ chen der Stäbe an der Höhe bzw. im Bereich des Endstücks 2 unterstützt oder begünstigt wird.
Während des Öffnens der Klemme 9, welches zum Vorbewegen des Elementes erforderlich ist, können die freien Stäbe 11 um­ kippen und die nicht dargestellte Öffnung versperren, über welche das Lösungsmittel zugeführt wird.
Um die geschilderten Nachteile zu vermeiden, schlägt die vorliegende Erfindung einen Schieber vor, der auf das Endstück eines Brennelementes wirkt, um dieses in einem horizontalen Magazin in Richtung gegen eine Schneidvorrichtung zu bewegen, die eine Hilfshalteklemme, eine Haupthalteklemme und eine Schneidklinge aufweist, die mit einem Gegenmesser zusammen­ arbeitet, vor, welcher einen Körper aufweist, dessen größter querverlaufender Querschnitt im wesentlichen gleich demjenigen des Magazins ist, und sie schlägt weiter eine Einrichtung zum Antreiben des Körpers vor. Gemäß der Erfindung ist der Schie­ ber dadurch gekennzeichnet, daß er in dem Körper folgendes aufweist:
  • - einen Hohlraum, dessen Querschnitt im wesentlichen demjenigen des Endstückes gleich ist und der an der unteren Wand des Magazins, an seiner der Gegenklinge entsprechenden Seitenwand und an der Vorderfläche des Körpers offen ist,
  • - eine Ausnehmung, die über die gesamte Höhe des Körpers, an der Seitenwand des Magazins entsprechend den Halteklemmen und an der Vorderfläche des Körpers offen ist und in der die Hilfshalteklemme aufgenommen werden kann, wodurch
  • - auf diese Weise in dem Körper des Schiebers zwischen der Ausnehmung und dem Hohlraum ein Halteteil gebildet ist, so daß, wenn die durch die Hilfsklemme auf das Element ausgeübte Schubkraft aufgehoben ist, der Halteteil mit der Schubfläche der Hilfsklemme zusammenarbeitet, um das Element seitlich zu hal­ ten, und
  • - eine bewegliche Klinge bzw. ein bewegliches Messer, welches in dem Boden des Hohlraumes in Berührung mit dem End­ stück angeordnet ist und bei Betätigung durch eine Antriebs­ einrichtung das Element verschieben kann, wenn die Vorderflä­ che des in dem Körper des Schiebers zwischen der Ausnehmung und dem Hohlraum gebildeten Halteteils an der Höhe der Hauptklem­ me anlangt, wobei eine Verriegelungseinrichtung, welche das Messer und die Antriebseinrichtung mit dem Körper des Schiebers verbindet, dann entriegelt oder freigegeben wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Fig. 1 ist eine im Schnitt gehaltene Seitenansicht eines bekannten Schiebers;
Fig. 2 ist eine im Schnitt gehaltene Draufsicht des Schiebers gemäß Fig. 1;
Fig. 3 ist eine schaubildliche Ansicht eines Schiebers gemäß der Erfindung, wobei jedoch die Verriegelungseinrich­ tung und das Magazin fortgelassen sind;
Fig. 4 bis 8 sind Draufsichten des Schiebers gemäß der Erfindung.
Gemäß Fig. 3 ist der Körper des Schiebers 12 durch ein parallelepipedes Metallstück gebildet, dessen Querschnitt geringfügig kleiner als derjenige des in Fig. 4 dargestellten Magazins ist, und zwar um ein Ausmaß, welches gerade ausrei­ chend ist, um den Schieber bewegen zu können.
In diesem Metallstück sind zwei Ausnehmungen gebildet.
Eine dieser Ausnehmungen, die an einer großen Kante 14 des Metallstücks in Längsrichtung (Abmessung parallel zur Längsachse), jedoch nicht über die gesamte Länge, offen ist, stellt den Hohlraum 15 dar. Diese Ausnehmung hat einen Quer­ schnitt im wesentlichen gleich demjenigen des Endstücks 2, so daß das zu schneidende Element verschoben werden bzw. glei­ ten kann.
Der Hohlraum 15 besitzt einen Boden 16 und ist an der Vorderfläche 17 des Metallstücks offen (dessen Querschnitt in dieser Stufe der Bearbeitung im wesentlichen gleich dem­ jenigen des Magazins ist). Die andere Ausnehmung 18 ist an der Kante rechtwinklig zu der Kante 14 und dieser gegenüber­ liegend und neben der Vorderfläche 17 gebildet, und diese Ausnehmung ist über die gesamte Höhe des Metallstücks (was bedeutet, daß die gesamte Kante und die Hilfsklemme eine Höhe haben im wesentlichen gleich derjenigen des Magazins) und über eine Länge (Abmessung entlang der Längsachse) aus­ geschnitten, die wenigstens gleich der Länge der Hilfsklemme 8 ist. In dieser Ausnehmung 18 ist die Klemme 8 für das Schneiden des Endes des Elementes aufgenommen.
Auf die beschriebene Weise ist in dem Körper des Schiebers 12 ein Klemm- oder Halteteil 28 gebildet, der eine Vorderfläche 17 und eine sich mit der unteren Wand des Magazins in Berührung befindliche Fläche darbietet, wobei seine Seitenflächen diejenigen der Ausnehmungen sind.
Am Boden 16 des Hohlraumes 15 ist eine bewegliche Platte 19 angeordnet, die mit einer Greifeinrichtung versehen sein kann. Ihr Antriebssystem 20 umfaßt gemäß Fig. 3 eine Schiebe­ kette 21, die durch einen Teleskopkolben 22 ausgefahren oder vorgeschoben wird. Dieses System 20 kann aber auch eine hydrau­ lische oder pneumatische Druckvorrichtung, ein Schrauben/Mut­ tern-System o. dgl. sein.
Bei der dargestellten Ausführungsform dient die Antriebs­ einrichtung 20 der Platte 19 auch für den Schieber 12. Eine solche vorteilhafte Ausführung ist jedoch nicht unbedingt er­ forderlich, Es kann vielmehr für das Antreiben des Schiebers 12 eine getrennte Antriebseinrichtung zusätzlich vorgesehen sein. Beispielsweise kann sowohl für die Platte 19 als auch für den Schieber 12 je eine pneumatische oder hydraulische Druckvorrichtung vorgesehen sein.
Eine Verriegelungseinrichtung oder Sicherungseinrichtung 27, von welcher eine Ausführungsform in Fig. 4 dargestellt ist, verbindet die Antriebseinrichtung 20 mit der Platte 19 mit dem Körper des Schiebers 12. Die Verriegelungseinrichtung kann zwischen der Antriebseinrichtung 20 und dem Körper des Schie­ bers 12 (Fig. 4 bis 8) oder zwischen der Platte und dem Körper des Schiebers angeordnet sein (nicht dargestellt).
Wenn die Verriegelungseinrichtung sich in ihrer Stellung befindet, wird der gesamte Schieber 12 verschoben. Wenn sie freigegeben ist, wirkt die Antriebseinrichtung 20 nur auf die Platte 19, um das Element zu verschieben, wobei der Körper des Schiebers 12 in seiner Stellung verbleibt.
Die soweit beschriebene Ausführung wird so verwendet, wie es anhand der Fig. 4 bis 8 beschrieben wird.
Das Magazin 13, dessen Seitenwände 23 und 24 in Drauf­ sicht dargestellt sind, befindet sich in seiner Stellung zum Ausführen der Schneidvorgänge in Anlage an einem Rahmen 25 der Schneidvorrichtung. Der Rahmen 25 trägt das Gegenmesser, gegen welches die Haupthalteklemme 9 die Stäbe 3 drückt, und eine Fläche 26 des Gegenmessers wirkt mit dem Schneidmesser zusammen, welches in unmittelbarer Nähe der Klemme 9 angeord­ net ist. Die Hilfsklemme 8 ist in der unmittelbaren Nähe der Öffnung des Magazins 13 angeordnet.
Der Schieber 12 ist in dem Magazin 13 derart angeordnet, daß die Ausnehmung 18 der Seitenwand 24 des Magazins entspre­ chend den Klemmen gegenüberliegt. Auf diese Weise hat der Hohlraum 15 eine Öffnung an der unteren Wand des Magazins 13 und an dessen Seitenwand 23 entsprechend dem Gegenmesser.
Das Schneiden wird wie folgt ausgeführt:
Ein Element 1, welches in dem Magazin 13 zum Schneiden horizontal angeordnet ist, wobei sein Endstück 2 mit der Plat­ te 19 in Berührung steht, wird um die gewünschte Schnittlänge (Schneidschritt) durch die einzelne Antriebseinrichtung 20 vorbewegt, die auf den gesamten Schieber 12 wirkt, wobei die Verriegelungseinrichtung 27 sich in ihrer Position zwischen dem Körper des Schiebers 12 und der Antriebseinrichtung 20 befindet.
Zwischen jedem Vorschub des Elementes 1 werden die Klemmen 8 und 9 geringfügig gelöst und dann für einen Schneid­ vorgang erneut angezogen.
Wenn das Ende 17 des Hohlraumes 15 in eine Position nahe der Klemme 8 gelangt (die sog. Vorschneidphase), löst eine auto­ matische Steuerung auf der Basis einer Messung des Abstandes und/oder des Vorhandenseins einer Markierung o. dgl. Rückwärts­ bewegung der Hilfsklemme 8 in einem Ausmaß aus, welches gerade ausreichend ist, um den Durchgang des Halteteils 28 des Schiebers 12 zu ermöglichen und auf diese Weise eine vir­ tuell kontinuierliche Fläche zum Halten des Elementes 1 wäh­ rend der Rückwärtsbewegung der Hauptklemme 8 während des Vor­ schubes um einen Schneidschritt zu gewährleisten (Fig. 5).
Die nachfolgenden Arbeitsvorgänge erfolgen ebenso wie bei einem Schneiden in einem BWR-Magazin, welches für Elemente kleineren Querschnitts angepaßt ist. Das Element 1 bleibt wäh­ rend der Vorschneidphase und während des Endes des Schneidens in Richtung gegen die Klemmen gehalten.
Der Klemm- oder Halteteil 28 sollte eine kleine Breite haben, so daß der Hohlraum zwischen dem Halteteil 28 und der Klemme (Fig. 5) verringert wird. Es ist ausreichend, die Aus­ nehmung 18 über eine größere Breite auszuführen.
Wenn die Vorderfläche 17 des Schiebers 12 mit der Haupt­ klemme 9 in Berührung gelangt (Fig. 6), ersetzt sie die Fläche der Klemme 8, so daß eine kontinuierliche ebene Fläche gewähr­ leistet ist.
Es erfolgt dann das Freigeben der Verriegelungseinrich­ tung 27, so daß die Verbindung zwischen der Antriebseinrich­ tung 20 und dem Körper des Schiebers 12 aufgehoben wird (Fig. 6).
Der Schieber 12 bleibt in seiner Position und die An­ triebseinrichtung 20 wirkt dann lediglich auf die Platte 19, um das Element vorzubewegen und das Schneiden zu beenden.
Bei der dargestellten Ausführungsform weist die Verrie­ gelungseinrichtung 27 eine horizontale bewegliche Stange 29 auf, die über einen Teil ihrer Länge den Körper des Schiebers 12 durchquert. Eines ihrer Enden, nämlich das Ende 30, er­ streckt sich in den Hohlraum 18, und das andere Ende 31 ist durch eine Schrägfläche gebildet. Wenn das Ende 30 sich gegen die Klemme 8 legt, wird die Stange 29 gemäß Fig. 6 nach rechts, d.h. nach hinten, verschoben.
Die schräge Fläche spielt dann die Rolle eines Nockens an einer Rolle, die an einer Stange 32 befestigt ist, die mit einer Feder angebracht ist und rechtwinklig zur Stange 29 ver­ läuft. Die Stange 32 ist an ihrem freien Ende in einer Bohrung 33 in der Antriebseinrichtung 20 aufgenommen. Wenn die Stange 29 sich rückwärts bewegt, bewegt sich die Stange 32 nach unten, so daß ihr freies Ende aus der Bohrung 33 freigegeben wird.
Die Antriebseinrichtung 20 kann sich dann frei vorbewegen.
Jedoch können andere Verriegelungseinrichtungen oder Ver­ bindungseinrichtungen zweckentsprechend sein.
Wenn der letzte Schnitt ausgeführt worden ist (Fig. 8), setzt die Schubplatte 19 ihre Bewegung fort und schiebt das Endstück 2 aus. Während ihrer Rückwärtsbewegung nimmt die Plat­ te 19 ihre Position in dem Körper des Schiebers wieder ein, wenn dessen Antriebseinrichtung 20 gerade wieder angekoppelt oder verriegelt worden ist.

Claims (2)

1. Schieber (12), der auf das Endstück (2) eines Brennele­ mentes (1) wirkt, um dieses in einem horizontalen Magazin (13) in Richtung zu einer Schneidvorrichtung zu verschieben, die eine Hilfshalteklemme (8), eine Haupthalteklemme (9) und ein Schneidmesser aufweist, welches mit einem Gegenmesser (26) zusammenarbeitet, wobei der Schieber einen Körper aufweist, dessen größter Querschnitt im wesentlichen gleich demjenigen des Magazins ist, und wobei eine Einrichtung zum Antreiben des Körpers vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber in dem genannten Körper folgendes aufweist:
  • - einen Hohlraum (15), dessen Querschnitt im wesentli­ chen gleich demjenigen des Endstückes (2) ist und der an der Unterwand des Magazins (13) an dessen Seitenwand (23) ent­ sprechend dem Gegenmesser (26) und an der Vorderfläche (17) des Körpers offen ist,
  • - eine Ausnehmung (18), die über die gesamte Länge des Körpers, an der Seitenwand (24) des Magazins (13) entsprechend den Halteklemmen (8, 9) und an der Vorderfläche (17) des Kör­ pers offen ist und die derart positioniert und dimensioniert ist, daß sie die Hilfsklemme (8) aufnehmen kann, wobei
  • - auf diese Weise in dem Schieberkörper zwischen der Ausnehmung (18) und dem Hohlraum (15) ein Halteteil (28) ge­ bildet ist, so daß, wenn die von der Hilfsklemme (8) auf das Element (1) ausgeübte Schubkraft aufgehoben wird, der Halte­ teil (28) mit der Schubfläche der Hilfsklemme (8) zusammen­ arbeitet, um das Element (1) seitlich zu halten, und
  • - eine bewegliche Platte (19), die in dem Boden des Hohl­ raumes (15) in Berührung mit dem Endstück (2) angeordnet und durch eine Antriebseinrichtung (20) betätigbar ist und das Element (1) verschieben kann, wenn die Vorderfläche (17) des Halteteils (28) an der Höhe der Hauptklemme (9) ankommt, wobei eine Verriegelungseinrichtung (27), welche die Platte (19) und die Antriebseinrichtung (20) mit dem Schieberkörper verbindet, dann freigegeben wird.
2. Schieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung (27) eine in dem Schieberkörper bewegliche Stange (29) aufweist, die, wenn sie sich gegen die Hilfsklemme (8) legt, eine zweite Stange (32) freigibt, die in der Antriebseinrichtung (20) blockiert ist.
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