DE60318164T2

DE60318164T2 - Verfahren zum Aufstellen von Kernbrennstabbündeln in den Reaktorkern eines Kernkraftwerks und Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE60318164T2
Application number: DE60318164T
Authority: DE
Inventors: Michel M. Jullien
Original assignee: Areva NP SAS; Reel SAS
Current assignee: Areva NP SAS; Reel SAS
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2023-07-31
Also published as: SI1411529T1; ATE381764T1; CN1706004A; AU2003283512A1; US20060056567A1; EP1411529B1; CN100350509C; EP1411529A1; DE60318164D1; FR2845815B1; WO2004036594A1; FR2845815A1; AU2003283512A8; ES2297095T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einsetzen von Kernbrennstabbündeln in einem Reaktorkern eines Kernkraftwerks.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung, die die Durchführung dieses Verfahrens gestattet.
Auf bekannte Weise besteht der Reaktorkern eines Kernkraftwerks aus einer Vielzahl von Kernbrennstabbündeln, die nebeneinander auf einer "Kernplatte" genannten Tragplatte angeordnet sind.
Eine solche Platte weist eine Vielzahl von Standplätzen von allgemein quadratischer Form auf, die nebeneinander in einer im Wesentlichen regelmäßigen achteckigen geometrischen Form angeordnet sind.
Jedes der Kernbrennstabbündel ist an einem genauen Standplatz platziert, der zu diesem Zweck vorstehende Positionierungszapfen sowie Löcher oder Bohrungen zum Umlauf eines Kühlfluids und insbesondere von Wasser aufweist.
Die Anzahl dieser Kernbrennstabbündel hängt von der Leistung des Reaktors ab.
Gewöhnlich findet das Laden des Kerns des Reaktors von dem oberen Niveau eines Beckens aus mit Hilfe einer Lademaschine statt, die sich über dem Becken bewegen kann. Die Brennstabbündel werden einzeln nebeneinander auf Höhe der Kernplatte mit Hilfe eines vertikalen Teleskopmastes positioniert, der von der Lademaschine aus betätigt wird, wobei das Ende dieses Mastes mit einem Greifer versehen ist, der das obere Ende der Brennstabbündel ergreift.
Eines der größeren Probleme, die für die Betreiber solcher Kernkraftwerke bestehen, liegt in den relativ langen Perioden, die angesichts der Vielzahl der durchzuführenden Operationen zum Laden eines Reaktorkerns erforderlich sind.
Es ist nämlich nicht selten, dass das Laden eines Reaktorkerns die Abschaltung des Kernkraftwerks für eine Zeit von mehreren Wochen erfordert, wodurch die Produktion von elektrischer Energie entsprechend begrenzt wird.
Diese mit dem Laden und Entladen des Reaktors verbundene Zeit hängt nicht nur von der eigentlichen Manipulierung der Brennstabbündel ab, sondern auch von ihrer genauen Positionierung auf der Kernplatte.
Man hat zu diesem Zweck ein Führungsmodul entwickelt, das einen Platzbedarf besitzt, der im Wesentlichen demjenigen jedes der Brennstabbündel entspricht, das man auf der Kernplatte und spezifischer an einem Standplatz positioniert, der dem betreffenden Standplatz des einzusetzenden Brennstabbündels unmittelbar benachbart ist, wobei dieses Modul insbesondere dazu bestimmt ist, die Führung dieses Brennstabbündels am Wegende auf geeigneten Zapfen des entsprechenden Standplatzes zu gewährleisten.
Das Einsetzen dieser Module wird mit Hilfe des Hauptmastes der Lademaschine vorgenommen, d. h. mit Hilfe des Mastes, der die eigentliche Manipulierung der Brennstabbündel gewährleistet. Dieses Modul wird also vor dem Laden des betreffenden Brennstabbündels eingesetzt. Diese Operation wird für fast alle Standplätze des Reaktorkerns wiederholt.
Um dieses Ladeverfahren zu optimieren hat man (beispielsweise in der Schrift FR-A-2 704 085 ) vorgeschlagen, Mehrfachführungsmodule zu verwenden, die auf diese Weise eine Verringerung der Anzahl von Bewegungen dieses Moduls im Inneren der Kernplatte gestatten. Derartige Mehrfachmodule gestatten jedoch nicht das vollständige Laden des Reaktorkerns, sondern erfordern zahlreiche Einzeleinsetzungen der Brennstabbündel, und zwar insbesondere am Umfang des Kerns, was die Ladedauer signifikant erhöht.
Ferner wurde vorgeschlagen, das freie Ende der Brennstabbündel am Wegende mit Hilfe einer automatischen Vorrichtung zu führen, die sich nur auf Höhe der Kernplatte bewegt. Diese Vorrichtung, die zwar gestattet, in maskierter Zeit zu arbeiten und in die Ecken der Kernplatte zu gehen, ist jedoch kostspielig, schwierig hinsichtlich der Wartung und der Dosismessung und kann außerdem manchmal Zuverlässigkeitsprobleme aufweisen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es grundsätzlich, das Laden eines gesamten Kernreaktorkerns zu gestatten, indem die nicht produktive Zeit des Kraftwerks reduziert wird.
Dieses Ziel wird mit Hilfe eines Verfahrens erreicht, das die in Anspruch 1 angeführten Merkmale aufweist.
Mit anderen Worten, die Erfindung besteht darin, dass drei Typen von Führungsmodulen benutzt werden und ihre Manipulierung gewährleistet wird, einerseits auf Höhe des Hauptmastes der Lademaschine oder eines hierfür dedizierten Bewegungsorgans, auch Z1 genannt, das dazu bestimmt ist, wie bereits gesagt wurde, die Manipulierung der Brennstabbündel zu gewährleisten, und andererseits eines Hilfsmastes, Z3 genannt, der der Lademaschine oder diesem dedizierten Organ zugeordnet ist und dazu bestimmt ist, das Einsetzen der Einzelführungsmodule oder des Dreifachmoduls zu gewährleisten.
Dieser Hilfsmast ist gewöhnlich bei Kraftwerken mit einer Leistung von 1.300 und 1.450 MW bei der Lademaschine vorhanden und ist im Allgemeinen dazu bestimmt, die Vertauschung der Greifer und der Stopfen, die auf Höhe des unteren Teils des Reaktorkerns vorhanden sind, zu gestatten.
Dieser Mast erfährt erfindungsgemäß eine Anpassung hinsichtlich Länge, um die Manipulierung des Einzelführungsmoduls am Boden des Reaktorkerns zu gestatten und andererseits um sein freies Ende mit einem Greifer zu versehen, der geeignet ist, an dieses Führungsmodul angepasst zu werden.
Auf diese Weise wird es gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, mit Hilfe solcher Führungsmodule das Laden von 100% eines Reaktorkerns vorzunehmen.
Die Erfindung betrifft ferner die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Erfindungsgemäß integriert diese Vorrichtung eine Lademaschine, die mit einem Hauptmast zur Manipulierung von Kernbrennstabbündeln und mit mindestens einem Hilfsmast versehen ist, und umfasst drei Typen von verschiedenen Modulen, und zwar Einzelmodule zur Einzelführung, ein Dreifachmodul, das die Führung von mindestens zwei Brennstabbündeln gestattet, und schließlich ein Führungsmodul mit sechs Steinen, das dazu bestimmt ist, das Einsetzen von einem bis sieben Brennstabbündeln zu gestatten.
Diese Führungsmodule sind von dem in der Schritt FR-A-2 704 085 beschriebenen Typ. Jedes Einzelmodul weist einerseits auf seiner Unterseite, die dazu bestimmt ist, mit der Kernplatte in Kontakt zu kommen, Öffnungen auf, die dazu bestimmt sind, mit Positionierungszapfen zusammenzuwirken, und andererseits zwei aneinander grenzende vertikale Wände, die mit einer geneigten Führungswand verbunden sind. Solche Module können zu mehreren, und zwar zu drei oder zu sechs, zusammengesetzt werden, um eine Einheit zu bilden, wobei diese Module über einen ihrer Scheitel versetzt angeordnet sind, der einer Diagonalen der Kernplatte entspricht. Das Mittel zum Zusammenfügen der Einzelmodule besteht typischerweise aus einem Winkel, der von zwei Schenkeln gebildet ist, und zwar einem horizontalen Schenkel zur Verbindung der Module miteinander und einem vertikalen Versteifungsschenkel.
Die Art der Ausführung der Erfindung und die Vorteile, die sich daraus ergeben, ergeben sich besser aus dem Ausführungsbeispiel, das im Nachstehenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben wird.
Die 1 bis 8 veranschaulichen die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und stellen insbesondere die verschiedenen Standplätze eines Reaktorkerns im vorliegenden Fall mit einer Leistung von 1300 Megawatt dar.
Bei dem beschriebenen Beispiel umfasst die Kernplatte 193 Standplätze mit quadratischem Querschnitt, die dazu bestimmt sind, jeweils ein Kernbrennstabbündel aufzunehmen. Diese Standplätze sind im Wesentlichen in einem Achteck angeordnet. In den Hauptabmessungen zählt man 15 Standplätze, die vertikal mit 1 bis 15 und horizontal mit A bis R bezeichnet sind.
Man nimmt zuerst (1) das Einsetzen eines Dreifachführungsmoduls (1), d. h. das mit drei Führungssteinen versehen ist, auf Höhe der Diagonale B4-C3-D2 der Kernplatte mit Hilfe des Hilfsmastes der Lademaschine vor. Jeder der Führungssteine entspricht den Abmessungen eines Standplatzes der Kernplatte.
Nach Einsetzen dieses Führungsmoduls nimmt man die Einsetzung von zwei Brennstabbündeln (2, 3) nacheinander auf Höhe der Standplätze C2 und B3 vor, wobei die Führung also mit Hilfe dieses Dreifachmoduls durchgeführt wird (2).
Dann nimmt man nach Einziehen des Dreifachmoduls (1) das Einsetzen eines Moduls (4), das aus sechs Führungssteinen besteht, auf Höhe der Diagonale, die von A6 ausgeht und bei F1 endet (2) mit Hilfe des gewöhnlich Z1 genannten Hauptmastes der Lademaschine vor.
Dann nimmt man das Einsetzen der Brennstabbündel nacheinander auf Höhe der Diagonale A5-E1 vor (2).
Man verschiebt das Modul (4), das aus sechs Führungssteinen besteht, zur folgenden Diagonale und nimmt die Positionierung von sechs Brennstabbündeln nacheinander vor (3). Man verschiebt dieses Modul (4) auf derselben Diagonale (siehe Pfeil), um die Führung und die Positionierung des nächsten Stabbündels auf dieser Diagonalen bei A6 zu gestatten (vgl. 4).
Man beginnt diese verschiedenen Operationen wieder von vorne, indem man das Modul (4), das aus sechs Führungssteinen besteht, verschiebt, wobei es sich insbesondere 39 Mal bewegt und die Einführung von 178 Brennstabbündeln gestattet (5). Zu diesem Zweck wird das Führungsmodul (4) ein bis dreimal bei jeder der Diagonalen, in der es eingesetzt wird, bewegt.
Um das Einsetzen der Brennstabbündel auf Höhe der drei letzten Diagonalen zu gewährleisten, geht man folgendermaßen vor (6 bis 8).
Man nimmt zunächst das Einsetzen des oben erwähnten Dreifachmoduls (1) auf Höhe der Diagonale M14-P12 mit Hilfe des Hilfsmastes der Lademaschine vor und positioniert an den beiden Enden dieser Diagonale in L15 und R11 zwei Einzelführungsmodule (5, 6), und zwar ebenfalls mit Hilfe des Hilfsmastes Z3 der Lademaschine. Dann nimmt man das Einsetzen von sechs Brennstabbündeln auf Höhe der Diagonale K15-R10 vor (6).
Bei dem folgenden Schritt entfernt man das Dreifachführungsmodul (1) und positioniert die zwei Einzelführungsmodule (5, 6) auf Höhe der Enden N14 und P3 (7), und zwar ebenfalls mit Hilfe des Hilfsmastes Z3 der Lademaschine, und nimmt das Einsetzen der fünf Brennstabbündel auf Höhe der Diagonale L15-R11 vor.
Man entfernt dann diese beiden Einzelführungsmodule (5, 6) und nimmt das Einsetzen der beiden letzten Brennstabbündel auf ihrer Höhe, also in N14 und P13, vor (8).
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Laden des Reaktorkerns ist also deutlich.
Aufgrund der Reduzierung der Anzahl von zu verwendenden Führungsmodulen (drei) und vor allem aufgrund der Minimierung der Verwendung der Einzelführungsmodule gewinnt man bei dem vollständigen Laden des Reaktorkerns beträchtliche Zeit.
Man reduziert die Anzahl von Manipulationen und die mit ihnen verbundenen Gefahren.
Diese Ladeoperationen führen zu einem beträchtlichen Zeitgewinn, da die zum Laden des Kerns eines Reaktors von 1.300 MW erforderliche Zeit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren weniger als 32 Stunden beträgt, was also eine Reduzierung der Perioden, während derer das Kraftwerk abgeschaltet ist, und damit eine Optimierung der entsprechenden Stromerzeugung gestattet.

Claims

Verfahren zum Laden des Kerns eines Kernreaktors mit Kernbrennstabbündeln auf einer Kernplatte von im Wesentlichen achteckiger Form, wobei die prismenförmigen Brennstabbündel mit quadratischem Querschnitt auf einer Vielzahl von in der Kernplatte vorgesehenen aneinandergrenzenden Standplätzen mit quadratischem Querschnitt positioniert sind, die jeweils vorstehende Positionierungszapfen und aufnehmende Löcher zum Umlauf eines Kühlfluids und insbesondere Wasser umfassen, wobei diese Standplätze auf aufeinanderfolgenden Diagonalen verteilt sind, die eine erste Diagonale, die einer der Seiten des Achtecks entspricht, in das die Kernplatte eingeschrieben ist, aufeinanderfolgende Diagonalen und eine letzte Diagonale umfassen, die der entgegengesetzten Seite dieses Achtecks entspricht, wobei bei diesem Verfahren das Einsetzen der Kernbrennstabbündel mit Hilfe eines Lademaschine genannten Manipulierwerkzeugs und mit Hilfe von abnehmbaren Führungsmodulen gewährleistet wird, die auf Höhe jeder der Standplätze der Kernplatte positioniert werden können, dadurch gekennzeichnet, dass es darin besteht, dass: – auf Höhe der zweiten Diagonale der Kernplatte ein Dreifachführungsmodul (1) mit Hilfe des Hilfsmastes der Lademaschine oder eines hierfür dedizierten Bewegungsorgans positioniert wird und auf diese Weise das Einsetzen von zwei Brennstabbündeln auf Höhe der ersten Diagonale der Platte gestattet wird; – dann auf Höhe jeder der folgenden Diagonalen der Kernplatte mit Hilfe des Hauptmastes der Lademaschine oder des dedizierten Organs ein Führungsmodul (4) positioniert wird, das aus sechs aufeinanderfolgenden und diagonal montierten Führungssteinen besteht, so dass das Einsetzen von ein bis sieben Brennstabbündeln nacheinander, Diagonale für Diagonale, gestattet wird, indem das Modul auf ein und derselben Diagonale bewegt wird, um auf deren gesamte Länge zu kommen; – dann auf Höhe der der ersten Diagonale entgegengesetzten Seite der Kernplatte auf Höhe der vorletzten Diagonale das Dreifachführungsmodul (1) mit Hilfe des Hilfsmastes der Lademaschine oder des dedizierten Organs und zwei Einzelführungsmodule (5, 6) ebenfalls mit Hilfe des Hilfsmastes der Lademaschine oder des dedizierten Organs positioniert werden, so dass das Einsetzen von sechs Brennstabbündeln auf Höhe der vorvorletzten Diagonale gestattet wird; – dann die beiden Einzelführungsmodule (5, 6) mit Hilfe des Hilfsmastes der Lademaschine oder des dedizierten Organs auf Höhe der letzten Diagonale positioniert werden, um das Einsetzen der fünf Brennstabbündel auf Höhe der vorletzten Diagonale zu gestatten; – und schließlich nach Entfernung der Einzelführungsmodule (5, 6) die beiden letzten Kernbrennstabbündel auf Höhe der beiden restlichen Standplätze eingesetzt werden.
Verfahren zum Laden des Kerns eines Kernreaktors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aus sechs Führungssteinen (4) bestehende Führungsmodul bei jeder der Diagonalen, in der es eingesetzt wird, ein- bis dreimal verlagert wird.
Vorrichtung zum Einsetzen von Kernbrennstabbündeln in einen Kern eines Kernreaktors von im Wesentlichen achtecki ger Form, wobei die Brennstabbündel prismenförmig und von quadratischem Querschnitt sind, auf einer Vielzahl von in der Platte des Reaktorkerns vorgesehenen aneinandergrenzenden Standplätzen mit quadratischem Querschnitt positioniert sind, jeweils vorstehende Positionierungszapfen und aufnehmende Löcher zum Umlauf eines Kühlfluids und insbesondere Wasser umfassen, wobei diese Standplätze auf aufeinanderfolgenden Diagonalen verteilt sind, wobei diese Vorrichtung ein Bewegungsorgan umfasst, das mit einem Hauptmast zum Manipulieren von abnehmbaren Führungsmodulen der Brennstabbündel versehen ist, wobei diese Führungsmodule auf Höhe jedes der Standplätze der Kernplatte positioniert werden können, dadurch gekennzeichnet, dass sie drei verschiedene Typen von Modulen umfasst, und zwar zwei Einzelführungsmodule (5, 6), ein Dreifachführungsmodul (1), das die Führung von mindestens zwei Brennstabbündeln gestattet, und schließlich ein Modul mit sechs Führungssteinen (4), das dazu bestimmt ist, das Einsetzen von ein bis sieben Brennstabbündeln zu gestatten, und dass sie außerdem einen Hilfsmast ebenfalls zum Manipulieren der abnehmbaren Führungsmodule umfasst.
Vorrichtung zum Einsetzen von Kernbrennstabbündeln in den Kern eines Kernreaktors nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungsorgan für die Manipulierung von Führungsmodulen dediziert ist.
Vorrichtung zum Einsetzen von Kernbrennstabbündeln in den Kern eines Kernreaktors nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungsorgan aus der Maschine zum Laden des Reaktorkerns mit Brennstabbündeln besteht, wobei diese mit mindestens einem Hilfsmast versehen ist, der durch die Lademaschine bewegt wird.
Vorrichtung zum Einsetzen von Kernbrennstabbündeln in den Kern eines Kernreaktors nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelführungsmodule (5, 6) und das Dreifachführungsmodul (1) mit Hilfe des Hilfsmastes manipuliert werden und dass das Führungsmodul mit sechs Führungssteinen (4) durch den Hauptmast manipuliert wird.
Vorrichtung zum Einsetzen von Kernbrennstabbündeln in den Kern eines Kernreaktors nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Einzelmodul einerseits auf seiner Unterseite, die dazu bestimmt ist, mit der Kernplatte in Kontakt zu kommen, Öffnungen aufweist, die dazu bestimmt sind, mit Positionierungszapfen zusammenzuwirken, und andererseits zwei aneinandergrenzende vertikale Wände, die mit einem geneigten Führungsabschnitt verbunden sind.
Vorrichtung zum Einsetzen von Kernbrennstabbündeln in den Kern eines Kernreaktors nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelführungsmodule zu mehreren, und zwar zu drei bzw. zu sechs, zusammengefügt werden können, um eine Einheit zu bilden, wobei diese Module über einen ihrer Scheitel entsprechend einer Diagonale der Kernplatte versetzt verbunden sind.
Vorrichtung zum Einsetzen von Kernbrennstabbündeln in den Kern eines Kernreaktors nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, dass das Mittel zum Zusammenfügen der Einzelmodule aus einem Winkel besteht, der von zwei Schenkeln gebildet ist, und zwar einem horizontalen Schenkel zur Verbindung der Module miteinander und einen vertikalen Versteifungsschenkel.