DE4431625C1 - Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung des Kernmantels von Siedewasser-Kernreaktoranlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung des Kernmantels von Siedewasser-Kernreaktoranlagen mit Strahlpumpen in einem Ringraum zwischen dem Kernmantel und einem diesen außen umfassenden Reaktordruckbehälter.

Der Kernmantel in Siedewasser-Kernreaktoranlagen umschließt die Brennelemente und dient hauptsächlich zur Führung des um­ gewälzten Wasserstromes, der innerhalb des Kernmantels nach oben und außerhalb des Kernmantels nach unten gerichtet ist.

Der Kernmantel ist üblicherweise aus mehreren zylinderförmi­ gen Teilen zusammengesetzt, die aus austenitischen Blechen bestehen und miteinander verschweißt sind. Zwischen diese Zy­ linder sind ringförmige Flansche eingeschweißt, die als Auf­ lage für ein oberes und ein unteres Kerngitter und damit auch zur Fixierung der Brennelemente dienen.

In Siedewasser-Kernreaktoranlagen können sich Risse im Kern­ mantel in der Nähe von Schweißnähten bilden. Um eine Untersu­ chung und Bewertung derartiger Risse zu ermöglichen, sind zerstörungsfreie Werkstoffprüfungen mit Hilfe von Ultra­ schallprüfköpfen oder Wirbelstromsonden durchzuführen.

Da der Reaktorbehälter wegen der radioaktiven Strahlung auch während der Prüfarbeiten mit Wasser gefüllt bleibt, muß diese Prüfung ferngesteuert unter Wasser durchgeführt werden. Der Kernmantel ist jedoch von innen wegen der eingesetzten Brenn­ elemente nur schlecht zugänglich und soll deshalb bevorzugt von außen geprüft werden. Bei vielen Siedewasser-Kernreaktor­ anlagen befinden sich jedoch im Ringraum zwischen Kernmantel und Reaktordruckbehälter Flüssigkeits-Strahlpumpen, so daß auch die Zugänglichkeit von außen beeinträchtigt ist.

Aus der US-A-5,303,591 ist ein Manipulator zum Prüfen des In­ nenumfangs eines Reaktordruckbehälters eines Siedewasserreak­ tors bekannt, der einen zwischen zwei Ringschienen geführten oberen Mast umfaßt. Der obere Teil dieses Manipulators wird auch als "oberer Beltline ID-Manipulator" bezeichnet. An diesem Mast kann ein Prüfsystem in Längsrichtung verfahren werden, mit dem der Bereich oberhalb des Kernmantels geprüft werden kann. An diesem oberen Mast ist ein aus mehreren Gliedern zusammengesetzter unterer Mast fixiert, der in den Raum zwischen Strahlpumpen und Reaktordruckbehälter hineinragt. Dieser untere Mast trägt ein Prüfsystem, mit dem der Reaktordruckbehälter im Bereich des Kernmantels geprüft werden kann. Eine Prüfung des Kernmantels selbst ist mit dem bekannten Manipulator nicht möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Vorrich­ tung zu schaffen, die eine ferngesteuerte, weitgehend automa­ tisierte Prüfung des Kernmantels ermöglicht, ohne hierzu den kompletten Ausbau des Kerns zu erfordern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für Siedewasser-Kernreak­ toranlagen der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein Prüfkopf auf einem an die Krümmung des Kernmantels angepaßten Teleskopausleger horizontal bewegbar ist, daß der Teleskop­ ausleger von einer vertikalen Führungsstange getragen zwi­ schen den Strahlpumpen an einer Schweißnaht des Kernmantels positionierbar ist und daß sich die vertikale Führungsstange an ihrem dem Teleskopausleger zugewandten Ende über einen Schwenkarm stützt, dessen freies Ende von einem Saugnapf am Reaktordruckbehälter fixierbar ist.

Nach zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung ist vorgese­ hen, daß Verbindungselemente zwischen dem Schwenkarm und dem Saugnapf eine vertikal verschiebbare Führung aufweisen, die eine vertikale Verlagerung des Prüfbereichs während eines Prüfvorgangs ermöglicht und daß der Teleskopausleger wahl­ weise über eine obere oder eine untere Parallelführung an den Kernmantel anlegbar ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, daß der Prüfkopf während eines Prüfvorganges auf einer mäanderförmi­ gen Bahn am Kernmantel entlanggeführt ist und daß der sich während eines Prüfvorgangs im wesentlichen horizontal er­ streckende Teleskopausleger während seines Umsetzens von ei­ ner Prüfstellung zu einer anderen in eine vertikale rage ver­ schwenkbar ist.

Als Prüfköpfe sind erfindungsgemäß vorgesehen eine Ultra­ schallsonde und/oder eine Wirbelstromsonde und/oder eine auf dem Teleskopausleger verschiebbare Fernsehkamera.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist sehr vorteilhaft ein­ setzbar, weil sie eine großflächige Prüfung des Kernmantels auch in Bereichen unter in den Ringraum zwischen dem Kernman­ tel und einem Reaktordruckbehälter eingebauten Einbaugruppen ermöglicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Hälfte eines Schnitts durch einen geöffneten Re­ aktordruckbehälter mit einer zur zerstörungsfreien Prüfung eines Kernmantels eingeführten erfindungsge­ mäßen Vorrichtung und

Fig. 2 bis Fig. 4 Einzelheiten hieraus bei A, B und C in ver­ größertem Maßstab.

Bei Siedewasser-Kernreaktoranlagen mit Strahlpumpen ist der Ringraum zwischen Kernmantel und Reaktordruckbehälter von oben nur in den Winkelbereichen zwischen den einzelnen Strahlpumpen zugänglich.

In diese Zwischenräume werden mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung Prüfköpfe eingeführt, die auf einem Teleskopaus­ leger horizontal in Umfangsrichtung des Kernmantels bewegbar sind, wobei die Form des Teleskopauslegers an die Krümmung des Kernmantels angepaßt ist. Als Prüfköpfe werden bevorzugt eingesetzt Ultraschallsonden und/oder Wirbelstromsonden und/oder Fernsehkameras.

Der Teleskopausleger ist an einer vertikalen Führungsstange befestigt, mit der er zwischen den Strahlpumpen in Höhe der verschiedenen Schweißnähte des Kernmantels positionierbar ist.

Um die Führungsstange mit dem Teleskopausleger in der Ar­ beitsposition zu fixieren, ist ein Schwenkarm mit einem Saug­ napf ausgeklappt, der sich an der Wand des Reaktordruckbehäl­ ters festsaugt. Dar Schwenkarm ist an dem dem Teleskopausle­ ger zugewandten Ende der Führungsstange angeordnet. Der Saug­ napf kann zusätzlich eine vertikal verschiebbare Führung auf­ weisen, damit der Teleskopausleger während des Prüfvorgangs mit Hilfe der Führungsstange innerhalb des jeweiligen Prüfbe­ reichs vertikal verschiebbar ist.

Am unteren Ende der Führungsstange befinden sich zwei Schwenkarme mit Parallelführung, mit denen die Teleskopausle­ ger in Radialrichtung an die Außenoberfläche des Kernmantels angeklappt werden. Der Antrieb der Schwenkarme erfolgt vor­ zugsweise pneumatisch.

Der untere dieser beiden Schwenkarme befindet sich unmittel­ bar über dem Teleskopausleger. Er wird zur Prüfung der oberen Schweißnähte des Kernmantels verwendet. Seine Anordnung er­ laubt auch den Zugang zu einer Schweißnaht unmittelbar unter­ halb eines Ringflansches.

Der obere der beiden Schwenkarme befindet sich zirka 400 bis 1000 mm oberhalb des unteren Schwenkarmes. Er dient zur Prü­ fung der untersten Rundnaht am Kernmantel. Der direkte Zugang zu dieser Schweißnaht wird durch Instruinentierungsleitungen behindert, die im unteren Bereich der Strahlpumpen ringförmig um den Kernmantel zu einem gemeinsamen Stutzen zusammenge­ führt werden, über den sie aus dem Reaktordruckbehälter hin­ ausgeführt sind.

Deshalb wird zur Prüfung dieser Schweißnaht der untere Schwenkarm in vertikaler Position gehalten. Mit Hilfe des oberen Schwenkarms wird der Teleskopausleger bereits oberhalb der Instrumentierungsleitungen an den Kernmantel angeklappt und dann hinter diesen Leitungen mit Hilfe der Führungsstange nach unten bis zur Höhe der zu prüfenden Schweißnaht verscho­ ben. Anschließend wird die Führungsstange mit dem Saugnapf an der Wand des Reaktordruckbehälters fixiert.

Der Prüfvorgang erfolgt durch mäanderförmige Bewegung der Prüfköpfe auf der Oberfläche des Kernmantels. Dabei bewegt der Teleskopausleger die Prüfköpfe in Horizontalrichtung, wo­ durch auch Bereiche hinter den Strahlpumpen geprüft werden. Die Bewegung in Vertikalrichtung erfolgt durch Verschiebung der Führungsstange.

Die Führungsstange der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird an einem sogenannten "oberen Beltline ID-Manipulator" befestigt. Dieser wurde für die Prüfung der Schweißnähte des Reaktor­ druckbehälters oberhalb des Kernmantels entwickelt. Dieser ID-Manipulator fährt auf einer Ringschiene, die auf den Deckelflansch des Reaktordruckbehälters aufgesetzt ist und kann damit jede Position am Umfang des Kernmantels erreichen. Ein Support gleitet vertikal an einem senkrechten Mast und kann dadurch die erfindungsgemäße Vorrichtung heben und sen­ ken. Dieser kann auf diese Art und Weise ferngesteuert posi­ tioniert werden. Um die verschiedenen Positionen am Umfang des Kernmantels zu erreichen, kann er aus dem Ringraum her­ ausgezogen und über eine Strahlpumpe in den nächsten Zwi­ schenraum verfahren werden.

Für einzelne Analysemessungen an einzelnen Punkten kann auf die Installation des oberen Beltline ID-Manipulators verzich­ tet werden. In diesem Fall wird die erfindungsgemäße Vorrich­ tung mit einer verlängerten vertikalen Führungsstange an ei­ ner Brücke einer Brennelement-Lademaschine befestigt. Mit Hilfe der Brücke kann die Vorrichtung über dem gewünschten Prüfbereich positioniert werden. Für die Vertikalbewegung der Führungsstange wird ein Linearantrieb an der Brücke befe­ stigt.

Für besonders beengte Platzverhältnisse, bei denen der Ab­ stand zwischen den Strahlpumpen nicht ausreicht um den Teles­ kopausleger an den Kernmantel anzuklappen, ist ein Schwenkan­ trieb vorgesehen, der es erlaubt, den Teleskopausleger mit den Prüfköpfen in eine senkrechte Lage zu schwenken. Dadurch ist es möglich, während der Teleskopausleger sich in senk­ rechter Lage befindet, diesen durch einen engen Spalt, bei­ spielsweise zwischen zwei einander dicht benachbarten Strahl­ pumpen in radialer Richtung hindurchzufahren und ihn dann zwischen den Strahlpumpen und dem Kernmantel wieder in eine horizontale Position zurückzuschwenken.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung des Kernmantels von Siedewasser-Kernreaktoranlagen mit Strahlpumpen in einem Ringraum zwischen dem Kernmantel und einem diesen außen um­ fassenden Reaktordruckbehälter, dadurch gekennzeichnet,

• - daß ein Prüfkopf auf einem an die Krümmung des Kernmantels angepaßten Teleskopausleger horizontal bewegbar ist,
• - daß der Teleskopausleger von einer vertikalen Führungsstan­ ge getragen zwischen den Strahlpumpen an einer Schweißnaht des Kernmantels positionierbar ist und
• - daß sich die vertikale Führungsstange an ihrem dem Teleskopausleger zugewandten Ende über einen Schwenkarm abstützt, dessen freies Ende von einem Saugnapf am Reaktor­ druckbehälter fixierbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ver­ bindungselemente vom Schwenkarm zum Saugnapf eine vertikal verschiebbare Führung aufweisen, die eine vertikale Verlage­ rung des Prüfbereichs während eines Prüfvorganges ermöglicht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teleskopausleger wahlweise über eine obere oder eine untere Parallelführung an den Kernmantel anlegbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfkopf während eines Prüfvorganges auf einer mäanderförmi­ gen Bahn am Kernmantel entlang geführt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der sich während eines Prüfvorganges im wesentlichen horizontal erstreckende Teleskopausleger während seines Umsetzens von einer Prüfstellung zu einer anderen in eine vertikale Lage verschwenkbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Prüfkopf eine Ultraschallsonde vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Prüfkopf eine Wirbelstromsonde vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Teleskopausleger eine Fernsehkamera verschiebbar angeord­ net ist.