DE3916359C2

DE3916359C2 - Device for the horizontal storage of lined-up fuel assemblies

Info

Publication number: DE3916359C2
Application number: DE3916359A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Hau; Peter Rau; Hermann Kumpf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Areva GmbH
Priority date: 1989-05-19
Filing date: 1989-05-19
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2009-05-20
Also published as: DE3916359A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur hori zontalen Lagerung von eingebüchsten, abgebrannten Brennelemen ten in unterirdischen Lagerräumen mit direkter bzw. indirekter Luftkühlung, vorzugsweise auf dem Gelände eines Kernkraftwerkes.The present invention relates to a device for hori zonal storage of boxed, burnt-out fuel elements in underground storage rooms with direct or indirect Air cooling, preferably on the site of a nuclear power plant.

Die Lagerung abgebrannter Brennelemente stellt ein Problem dar, das in zunehmender Zahl und Alter von Kernkraftwerken laufend an Bedeutung gewinnt. Es sind daher schon verschiedentlich dies bezügliche Vorschläge gemacht worden. So ist es z. B. bekannt, das Brennelement lager auf dem Gelände eines Kernkraftwerkes zu installieren.The storage of spent fuel is a problem that in increasing numbers and ages of nuclear power plants is gaining in importance. There are, therefore, various of these related proposals have been made. So it is z. B. known the fuel assembly to install a warehouse on the site of a nuclear power plant.

Auch die horizontale Lagerung von abgebrannten Brennelementen wurde bereits vorgeschlagen siehe E-PS 0 054 968 oder DE 29 06 629 A1.Also the horizontal storage of spent fuel elements has already been proposed see E-PS 0 054 968 or DE 29 06 629 A1.

Zum Stand der Technik sei weiterhin auf die DE-OS 35 00 981 verwiesen, in welcher eine senkrechte Lagerung der einge büchsten Brennelemente vorgeschlagen wird.The state of the art is still on DE-OS 35 00 981 referred in which a vertical storage of the book fuel assemblies is proposed.

Eine senkrechte Lagerung der eingebüchsten Brennelemente be dingt aber Einrichtungen zum Aufrichten der in horizontaler Lage zugeführten Büchsen und damit einen verhältnismäßig gro ßen Raumbedarf, sowie Schleusen und ähnliche Abschirmmaßnah men beweglicher Art.A vertical storage of the lined fuel assemblies but hangs facilities for erecting the horizontal Location fed cans and thus a relatively large space requirements, as well as locks and similar shielding measures movable type.

Es stellte sich daher die Aufgabe, eine Lagereinrichtung zu finden, die bei relativ einfacher Bedienung mit einem wesent lich geringeren Raumbedarf auskommt. Dazu ist es aber erforder lich, besondere konstruktive Maßnahmen zu ergreifen, um die Brennelementbüchsen einzeln zu handhaben und in den Lagerraum einzubringen. It was therefore the task of a storage facility find that with a relatively simple operation with an essential needs less space. But this is necessary to take special constructive measures to ensure that Fuel cartridges to handle individually and in the storage room contribute.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß für die gegenseitige Ab standshalterung der Brennelementbüchsen in einem Lagergestell sowie für die Zuführung derselben mit einer verfahrbaren Lade maschine Verkettungsglieder vorgesehen sind, die auf Auflager zapfen an den Stirnseiten der Brennelementbüchsen drehbar an bringbar sind.This object is achieved in that for mutual Ab Holding the fuel assemblies in a storage rack as well as for feeding them with a movable drawer machine chain links are provided on supports pivot on the end faces of the fuel assembly liners are feasible.

Diese und weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung gehen aus einem Ausführungsbeispiel hervor, das in den Fig. 1 bis 9 näher dargestellt und erläutert wird.These and further details of the present invention emerge from an exemplary embodiment which is illustrated and explained in more detail in FIGS. 1 to 9.

Die Fig. 1 und 2 zeigen in einem Querschnitt und einer Drauf sicht den grundsätzlichen Aufbau einer derartigen Lagereinrich tung. Das einzulagernde, abgebrannte Brennelement befindet sich in einer an sich bekannten Brennelementbüchse innerhalb eines speziellen Transportbehälters 1, der mit Hilfe eines Transport wagens 2 in die sogenannte Übergabezelle 28 eingebracht wird. Aus diesem Transportbehälter 1 wird die Brennelementbüchse 10 nach Öffnung des Verschlußdeckels in den eigentlichen Lagerraum 27 transportiert, von der dort befindlichen Lademaschine 47 ge faßt und in das Lagergestell 59 eingeführt. Bei diesem Vorgang wird die Brennelementbüchse 10 mit den bereits vorhandenen über ein spezielles Verkettungsglied 20 verbunden und damit eine si chere und geometrisch definierte Lageanordnung der Büchsen er reicht, was für eine gleichmäßige Kühlung derselben von beson derer Wichtigkeit ist. Figs. 1 and 2 show in a cross section and a plan view, the basic structure of such a bearing Rich processing. The spent, burned fuel assembly is located in a fuel assembly known per se within a special transport container 1 , which is introduced into the so-called transfer cell 28 with the aid of a transport vehicle 2 . From this transport container 1 , the fuel assembly 10 is transported to the actual storage space 27 after opening the closure lid, from the loading machine 47 located there, it is summarized and inserted into the storage rack 59 . In this process, the fuel assembly 10 is connected to the existing ones via a special link 20 and thus a safe and geometrically defined position arrangement of the bushes is sufficient, which is of particular importance for uniform cooling of the same.

Beim Einführen der Brennelementbüchse 10 in den Lagerraum 27 werden sogenannte Verkettungsglieder 20 mit Hilfe einer beson deren Vorrichtung 19 aufgebracht. Die Brennelementbüchsen sind zu diesem Zweck stirnseitig mit einem Auflagerzapfen 10a ver sehen, mit denen sie auf die Trägerschienen 50 des Lagergestel les 59 aufgeschoben werden. Oberhalb der Übergabezelle 28 ist ein Beobachtungs- und Steuerungsraum 29 vorgesehen, von dem aus über Bleiglasfenster alle Einlagerungsvorgänge überwacht werden können. When the fuel assembly 10 is inserted into the storage space 27 , so-called chain links 20 are applied using a special device 19 thereof. For this purpose, the fuel assemblies are ver seen with a support pin 10 a, with which they are slid onto the carrier rails 50 of the bearing frame 59 . Above the transfer cell 28 there is an observation and control room 29 , from which all storage processes can be monitored via lead glass windows.

Die Fig. 3 zeigt weitere Einzelheiten der Entnahme der Brennele mentbüchse 10 aus dem Transportbehälter 1. Dieser Transportbe hälter 1, der mit Hilfe des Transportwagens 2 auf einem Bahnge leise in die Übergabezelle 28 gefahren wurde, ist so ausgelegt, daß er einerseits die erforderliche Strahlungsabschirmung ge währleistet und andererseits einen mechanischen Aus- bzw. Ein schub der Brennelementbüchse 10 ermöglicht. Die Übergabezelle 28 ist vom Betriebspersonal begehbar und enthält zum Anschluß an den Lagerraum 27 einen Adapter 3, der strahlungsabschirmend ausgelegt ist. Der nachstehend beschriebene Funktionsablauf beim Entladen einer Brennelementbüchse 10 zeigt weitere Ein zelheiten. Fig. 3 shows further details of the removal of the Brennele ment sleeve 10 from the transport container 1. This Transportbe container 1 , which was driven quietly with the help of the trolley 2 on a Bahnge into the transfer cell 28 , is designed so that it ensures the required radiation shielding ge on the one hand and on the other hand allows mechanical expansion or retraction of the fuel assembly 10 . The transfer cell 28 can be walked by the operating personnel and contains an adapter 3 for connection to the storage room 27 , which is designed to shield radiation. The functional sequence described below when unloading a fuel assembly 10 shows further details.

Nach dem Einfahren des Transportbehälters 1 in die Entladepo sition wird ein strahlensicherer Formschluß zwischen Stirnseite 4 des Transportbehälters 1 und dem Adapterdichtring 5 herge stellt. Dieser Formschluß braucht nicht unbedingt gasdicht zu sein. Um Form- und Lagetoleranzen zwischen der Transportbehäl terstirnseite 4 und dem Adapter 3 auszugleichen, ist der Adap terdichtring 5 mit dem Adaptergrundkörper 3 über einen metalli schen Kompensator 6 flexibel verbunden. Nachdem anschließend eine mechanische und elektrische Verriegelung dieser Entlade position sichergestellt ist, wird der Behälterdeckel 7 um 90° nach oben geschwenkt.After retracting the transport container 1 in the unloading position, a radiation-proof positive connection between the front side 4 of the transport container 1 and the adapter sealing ring 5 is provided. This form fit does not necessarily have to be gas-tight. In order to compensate for shape and position tolerances between the front end of the transport container 4 and the adapter 3 , the adapter sealing ring 5 is flexibly connected to the adapter base body 3 via a metallic compensator 6 . After a mechanical and electrical locking of this unloading position is then ensured, the container lid 7 is pivoted through 90 ° upwards.

Der Schleusenschieber 8, der zwischen der Übergabezelle 28 und dem Lagerraum 27 die Strahlungsabschirmung gewährleistet, wird aus seiner Verschlußposition ausgefahren und gibt somit den Transportkanal 9 für das Durchschleusen der Brennelementbüchse 10 frei. Diese wird mittels eines Zug- oder Schubmechanismus in die Position gebracht, in der zunächst über eine fernbedien te Vorrichtung 19 ein Verkettungsglied auf die vordere Stirn seite der Brennelementbüchse 10 und danach auf die hintere auf gesetzt wird.The gate valve 8 , which ensures radiation shielding between the transfer cell 28 and the storage space 27 , is extended from its closed position and thus releases the transport channel 9 for the fuel element bushing 10 to be passed through. This is brought into position by means of a pulling or pushing mechanism, in which a link is first placed on the front end side of the fuel assembly 10 and then on the rear one via a remote control device 19 .

Der bereits erwähnte Büchsenschubmechanismus besteht in diesem Beispiel aus motorisch angetriebenen Reibrollen 11, die mit ei nem Wellentrieb 12 miteinander verbunden sind. Der Antrieb er folgt von einem Getriebemotor aus, der auf einem Schlitten 13 gelagert ist und in die Antriebsposition geschoben wird. In dieser wird das Antriebsdrehmoment über eine Steckkupplung 14 auf den Antriebszapfen 15 des Transportbehälters 1 übertragen.The rifle thrust mechanism already mentioned in this example consists of motor-driven friction rollers 11 , which are connected to one another by a shaft drive 12 . The drive he follows from a geared motor, which is mounted on a carriage 13 and is pushed into the drive position. In this, the drive torque is transmitted via a plug-in coupling 14 to the drive pin 15 of the transport container 1 .

In Fig. 4 sind in einer Vorder- und einer Seitenansicht der Lagerraum 27 mit dem darin enthaltenen Lagergestell 59 darge stellt. Letzteres besteht aus den übereinander angeordneten Trägerschienen 50, die an Vertikalstützen 51 befestigt sind. In diesem Lagerraum 27 sind zwei nebeneinander angeordnete Lager gestelle 59 angeordnet, die nacheinander von der hier nicht dar gestellten Lademaschine mit Brennelementbüchsen 10 bestückt wer den können. Die Verbindung der Lagergestelle mit der umfassen den Betonkonstruktion geschieht über elastische horizontale Be festigungen 54, die als Schutz gegen evtl. auftretende Erdbeben kräfte vorgesehen sind. Weitere Horizontalträger 52 sichern wei terhin die genaue Maßhaltigkeit bei evtl. derartigen Ereignissen.In Fig. 4 are in a front and a side view of the storage room 27 with the storage rack 59 therein Darge presents. The latter consists of the support rails 50 arranged one above the other, which are fastened to vertical supports 51 . In this storage room 27 , two storage racks 59 are arranged side by side, which are loaded one after the other by the loading machine not shown here with fuel assemblies 10 who can. The connection of the storage racks to the include the concrete structure is done via elastic horizontal fastenings 54 , which are provided as protection against possible earthquake forces. Further horizontal beams 52 continue to ensure the exact dimensional accuracy in the event of such events.

Die Fig. 5 zeigt die Aufsteckvorrichtung 19 für die Verket tungsglieder 20, desgleichen die Fig. 6 in einer vergrößerten Darstellung die Halterung eines Verkettungsgliedes 20 in dieser Vorrichtung, die im wesentlichen aus einem schwenkbaren Aufsteck arm 18 besteht. Die Verkettungsglieder 20 werden manuell einge legt und dabei auf einen Zapfen 18a mit ihrer Öse 16 aufgesteckt. Zur Halterung in dieser Lage ist ein Klemmbacken 21 vorgesehen, der über einen hydraulischen Zylinder 22 betätigt wird. Wenn die Brennelementbüchse 10 beim Einfahren in den Lagerraum 27 die jeweilige Aufsteckposition erreicht hat, schwenkt der Auf steckarm 18 nach unten und setzt das Verkettungsglied 20 auf den Lagerzapfen 10a der Brennelementbüchse 10 ab. Zur Sicherung der Verbindung ist eine Spannhülse 23 vorgesehen, die ebenfalls hydraulisch (24) eingeschoben wird. Fig. 5 shows the push-on device 19 for the chain link members 20 , likewise Fig. 6 in an enlarged view the holder of a link 20 in this device, which consists essentially of a pivotable slip arm 18 . The chain links 20 are manually inserted and attached to a pin 18 a with its eye 16 . For holding in this position, a clamping jaw 21 is provided which is actuated via a hydraulic cylinder 22 . When the fuel assembly 10 has reached the respective plug-in position when entering the storage space 27, the plug-on arm 18 swivels downwards and sets the link 20 on the journal 10 a of the fuel assembly 10 . To secure the connection, a clamping sleeve 23 is provided, which is also inserted hydraulically ( 24 ).

Diese Spannhülse 23 wird bereits vor dem Aufsetzen des Verkettungsgliedes von Hand in dieses eingesetzt.This clamping sleeve 23 is already inserted into the chain link by hand before it is placed on it.

Bei der Rückholung der Brennelementbüchsen nach abgelaufener Lagerzeit oder bei einem evtl. auftretenden Defekt wird die Spannhülse 23 über die Hydraulik 24 herausgedrückt, wobei der Stößel dieser Hydraulikeinrichtung so dimensioniert ist, daß er durch die Bohrung im Verkettungsglied 20 paßt.When the fuel assemblies are retrieved after the storage period has expired or in the event of a defect, the clamping sleeve 23 is pressed out via the hydraulics 24 , the plunger of this hydraulic device being dimensioned such that it fits through the bore in the link 20 .

Nach Beendigung des Aufsetzvorganges schwenkt der Träger 18 des Verkettungsgliedes 20 in der dargestellten Weise nach unten weg, so daß die Brennelementbüchse 10 nach ihrem Weitertrans port bis zur Lademaschine von dieser erfaßt und weitertranspor tiert werden kann.After completion of the placement process, the carrier 18 of the link 20 swings down in the manner shown, so that the fuel assembly 10 after its port on to the loading machine can be detected by this and transported further.

Die Lademaschine ist in einer Seitenansicht in Fig. 7 darge stellt. Sie kann gemäß Fig. 2 auf der Bahn 25 verfahren werden und nach Öffnung des beweglichen Abschirmblockes 26, z. B. zu Überholungsarbeiten, in die Übergabezelle 28 überführt werden. Sie besteht aus zwei entsprechend der Brennelementbüchsenlänge starr miteinander verbundenen, gleichartigen Teilen, damit die Brennelementbüchse 10 an beiden Auflagerzapfen 10a gleichmäßig gefaßt und bewegt werden kann.The loading machine is shown in a side view in Fig. 7 Darge. It can shown in FIG. 2 on the track 25 to be moved and after opening of the movable shielding block 26, z. B. overhaul work, be transferred to the transfer cell 28 . It consists of two according to the focal length sleeve element is rigidly connected to one another, similar parts, so that the fuel element sleeve 10 at both Auflagerzapfen 10 a uniformly combined and can be moved.

Die Übernahme der Brennelementbüchse 10 geschieht dabei über die sogenannte Einlaufrinne 35, die mit Antriebsrollen 46 für die Weiterführung der Brennelementbüchse versehen ist. Diese Rollen sind über einen Gelenkantrieb mit dem Antriebsmotor 41 verbunden. Sobald die Brennelementbüchse in der Einlaufrinne 35 ihre Endstellung erreicht hat, schwenkt sie diese, wie darge stellt, nach oben, so daß die Einschubkonsole 34, wie auch in Fig. 8 dargestellt, mit ihrem Aufnahmezapfen 34a in die Öse am Verkettungsglied 20 eingreift und das Gewicht der Brennelement büchse 10 übernimmt. Weitere Einzelteile der Lademaschine sind wie folgt bezeichnet. Der Grundrahmen mit 30, er trägt ein obe res Fahrwerk 32 und ein unteres Fahrwerk 31, das auf der unte ren Fahrschiene 40 läuft. Der Fahrantrieb ist mit 45 bezeichnet, der Hubantrieb mit 44 und der Einschubantrieb für die Einschub konsole 34 mit 43. Für den Hubvorgang der Einschubkonsole ist eine Hubspindel 36 mit einer Kugelumlaufbüchse 37 vorgesehen. Die vertikale Führung ist mit 38 bezeichnet. An der Decke des Lagerraumes befindet sich die obere Führungsschiene, die mit dem oberen Fahrwerk 32 in Eingriff steht.The takeover of the fuel assembly 10 takes place via the so-called inlet trough 35 , which is provided with drive rollers 46 for the continuation of the fuel assembly. These rollers are connected to the drive motor 41 via an articulated drive. As soon as the fuel assembly in the inlet channel 35 has reached its end position, it pivots it, as shown by Darge, upwards, so that the insert bracket 34 , as also shown in FIG. 8, engages with its locating pin 34 a in the eyelet on the link 20 and the weight of the fuel box 10 takes over. Further individual parts of the loading machine are designated as follows. The base frame with 30, it carries an upper chassis 32 and a lower chassis 31 which runs on the lower rail 40 . The travel drive is designated 45, the linear drive 44 and the slide-in drive for the slide-in bracket 34 with 43. For the lifting operation of the slide-in bracket, a lifting spindle 36 with a recirculating ball bushing 37 is provided. The vertical guide is designated 38. On the ceiling of the storage room is the upper guide rail, which is in engagement with the upper chassis 32 .

Jeder der erwähnten Antriebe ist mit einem Wellenstumpf ver sehen, der beim Störfall fernbedient betätigt werden kann, so daß damit auch die Rückholbarkeit der Lademaschine in die Über gabezelle 28 gewährleistet ist.Each of the drives mentioned is seen with a stub ver, which can be operated remotely in the event of a malfunction, so that the retrievability of the loading machine in the transfer cell 28 is ensured.

Der von der Lademaschine durchgeführte Übergabevorgang für die Brennelementbüchsen in das Lagergestell 59 geschieht nach Fig. 8 in den mit den Ziffern I-V bezeichneten Einzelschritten.The transfer process carried out by the loading machine for the fuel assemblies into the storage rack 59 takes place according to FIG. 8 in the individual steps identified by the numbers IV.

1. I: The starting position is shown here. The lifting bracket 34 has taken the fuel assembly A ( 10 ) on the link 20 . The fuel assembly liners B and C are already located on the support rail 50 in the storage rack. The pin 17 on the linkage element of the liner B is in engagement with a groove 58 of the guide rail 57 . This is rigidly connected to the carrier rail 50 , as it is shown in the plan view in Fig. 9 Darge.
2. II: The slide-in bracket 34 moves forward until the pin 17 on the interlinking element comes to rest on the eyelet 16 on the interlinking element 20 of the fuel assembly liner 8 .
3. III: Now the slide-in bracket 34 lowers, the pin 17 comes into engagement with the use 16 and presses this link down until the link of the fuel element bushing B with its other end at the stop 60 , the guide bar with the guide 57 is connected, comes into contact. The pin 17 previously engaged with the groove 58 is now free, so that now in the next step
4. IV: the slide-in console travels horizontally until the fuel assembly liner on the support rail 50 comes to rest and thereby pushes the fuel assembly liner already on this rail by one division. Now the fuel assembly A is in the same position as the fuel assembly B in step I.
5. V: Now the loading machine lowers the thrust bracket 34 , so that it disengages from the previously taken link 20 and retracts into the starting position. It is ready to receive a new fuel assembly so that the process described can then be repeated.

Für die Rückholung der Brennelementbüchsen fährt die Einschub konsole 34 in die in IV dargestellt Lage, und sie zieht die da mit gefaßte Brennelementbüchse A zurück. Die nächste Brennele mentbüchse wird damit mitgenommen und erreicht dann die Aus gangsstelle nach Schritt I.For the retrieval of the fuel assemblies, the plug-in console 34 moves into the position shown in IV, and it pulls the fuel assembly bushing A back. The next fuel cartridge is taken with it and then reaches the starting point after step I.

Eine Draufsicht der Verkettungsanordnung zeigt die Fig. 9. Hier aus ist zu sehen, wie die Trägerschiene 50 mit den Führungslei sten 57 an die Vertikalstützen 51 befestigt sind. Zur besseren Führung und zum Schutz gegen ein evtl. Abgleiten sind die Auf lagerzapfen 10a an den Brennelementbüchsen 10 mit einem Bund versehen. Es ist dabei zweckmäßig, die Auflagefläche des Ver kettungsgliedes 20 mit einem Kohlelager 56 zu versehen, damit ein Fressen mit Sicherheit verhindert werden kann.A top view of the interlinking arrangement is shown in FIG. 9. Here it can be seen how the carrier rail 50 with the guide rails 57 are attached to the vertical supports 51 . For better guidance and protection against a possibly slipping on the tap are storage 10a to the fuel cans 10 provided with a collar. It is expedient to provide the contact surface of the Ver chaining member 20 with a carbon bearing 56 so that seizure can be prevented with certainty.

Abschließend sei erwähnt, daß selbstverständlich Abweichungen von den geschilderten Konstruktionsmerkmalen möglich sind, wenn damit der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung gewährleistet bleibt.Finally it should be mentioned that of course deviations of the described design features are possible if thus ensuring the basic idea of the present invention remains.

Claims

1. Device for the horizontal storage of buried, spent fuel elements in underground storage rooms with air cooling, preferably on the Ge premises of a nuclear power plant, characterized in that for the mutual spacing of the fuel assemblies ( 10 ) in a storage rack ( 59 ) and for the supply thereof with a movable Lademaschi ne ( 47 ) linking links ( 20 ) are provided, which are rotatably mountable on bearing journals ( 10 a) on the end faces of the fuel assemblies ( 10 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the chain links ( 20 ) see radially ge on one side with an eyelet ( 16 ) and on the other side with one in the eyelet ( 16 ) of the adjacent Ver chain link ( 20th ) engaging pin ( 17 ) are provided.

3. Device according to claim 1, characterized in that the chain links ( 20 ) in the course of the transport of the fuel assemblies ( 10 ) from a transfer cell ( 28 ) in the storage room ( 27 ) with a remote-controlled device ( 19 ) on the support pin ( 10 a) put on and there via hydraulically actuated and also releasable locking elements, such as. B. clamping sleeves ( 23 ) are secured.

4. Device according to claim 1, characterized in that the loading machine ( 47 ) consists of two vertika len similar parts which are rigidly connected to each other according to the length of the fuel assemblies ( 10 ) and synchronous drives for the height adjustment and the horizontal feed of the Fuel assemblies ( 10 ) move the slide-in console ( 34 ) and are equipped with an inlet channel ( 35 ) and drive rollers ( 46 ) for the fuel assemblies ( 10 ) to be accommodated.

5. Device according to claim 1, characterized in that the storage rack ( 59 ) consists of rigid support rails ( 50 ) for the fuel assemblies ( 10 ) with attached guide rails ( 57 ) for the link members ( 20 ) and the support rails ( 50 ) one above the other in the size of the fuel assemblies ( 10 ) are fixed at certain intervals to vertical supports ( 51 ).