EP1183694A1 - Vorrichtung zur reinigung und/oder dekontamination von brennelementen - Google Patents

Vorrichtung zur reinigung und/oder dekontamination von brennelementen

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Publication number
EP1183694A1
EP1183694A1 EP00927149A EP00927149A EP1183694A1 EP 1183694 A1 EP1183694 A1 EP 1183694A1 EP 00927149 A EP00927149 A EP 00927149A EP 00927149 A EP00927149 A EP 00927149A EP 1183694 A1 EP1183694 A1 EP 1183694A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
fuel
fuel elements
cleaning
decontamination
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00927149A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günter MARQUARDT
Harald Wille
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Areva GmbH
Original Assignee
Framatome ANP GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Framatome ANP GmbH filed Critical Framatome ANP GmbH
Publication of EP1183694A1 publication Critical patent/EP1183694A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/06—Devices or arrangements for monitoring or testing fuel or fuel elements outside the reactor core, e.g. for burn-up, for contamination
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
    • B08B3/12—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration by sonic or ultrasonic vibrations
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/001—Decontamination of contaminated objects, apparatus, clothes, food; Preventing contamination thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the invention relates to a device for cleaning and / or decontamination of fuel elements.
  • Components of the primary circuit of a nuclear power plant are cleaned or decontaminated at regular intervals using chemical processes.
  • a cleaning or decontamination solution is brought into contact with the components to be cleaned. The solution can then be cleaned.
  • the invention has for its object to provide a device with which fuel elements can be easily and reliably cleaned or decontaminated.
  • a container for receiving the fuel elements, which has a feed line and a discharge line for cleaning or decontamination solution and holders for the fuel elements.
  • Several supply lines and / or derivations can also be present.
  • the fuel assemblies can be positioned in such a container. Since they are then relatively closely enclosed by the container and the container has a relatively small volume, little solution is needed.
  • the container is designed for seven fuel assemblies. So there can be seven with one container at the same time Fuel elements are cleaned. Several cleanings can also be carried out in succession. Fewer fuel elements, for example even only one fuel element, can also be treated in one container.
  • the device according to the invention has the advantage that a certain number of fuel elements can be treated quickly and reliably with relatively little cleaning or decontamination solution.
  • the container is designed to be positionable in a fuel storage pool under water.
  • the fuel assemblies are then brought from the reactor pressure vessel directly into the vessel with the help of existing devices. There they are initially surrounded by the water of the storage pool. After the container has been closed, it is brought into contact with the solution required for cleaning or decontamination via its feed line and discharge line.
  • the fuel elements can be handled particularly easily.
  • the container is thermally insulated from the outside, for example.
  • This insulation can be realized by a double-walled structure with a largely evacuated space.
  • the container can therefore be constructed similarly to a thermos.
  • the thermal insulation ensures that the high temperature required for cleaning or decontamination is largely maintained inside the container.
  • a conventional cleaning process has a temperature of up to 95 ° C, which is necessary for the chemical reaction. In the water of a fuel storage pool, however, there is usually only a temperature between 30 ° C and 50 ° C. As a result, the necessary high temperature inside the container could not be maintained, or only with difficulty, without insulation.
  • At least one ultrasonic vibrator is arranged in the interior of the container, for example.
  • ultrasonic transducers there are several ultrasonic transducers, for example 18 ultrasonic transducers for seven fuel elements.
  • the advantage of the ultrasonic transducers is that the ultrasonic waves in the cleaning or decontamination solution remove deposits even more effectively from the fuel elements.
  • the container has a remotely pivotable lid. This has the advantage that the container can be opened in a simple manner and closed again just as easily after loading with fuel elements.
  • the feed line can be connected, for example, in the interior of the container to the end faces of the fuel elements and the discharge line can also be connected in the interior of the container to the opposite sides of the fuel elements. This advantageously ensures that the individual fuel elements can be flowed through in a targeted manner and in the same way.
  • the lines run e.g. starting from the connection piece on the container inside the container. This prevents damage to the cables.
  • each fuel assembly is based on the supply line, each individual supply line being able to be shut off separately. This makes it possible to treat a fuel element or a group of fuel elements in a targeted manner.
  • the direction of flow of the cleaning or decontamination solution can be reversed, for example, by interchanging the functions of supply and discharge.
  • the solution is therefore fed into the previous derivation and derived through the earlier supply. This has the advantage that the cleaning or decontamination of the fuel elements is improved. Some deposits can be better removed if the solution flows in the opposite direction after a first treatment in a second treatment.
  • the reversal of the flow direction can be achieved by a suitable line routing with shut-off fittings or by moving a feed pump for the solution to the other line.
  • a conventional decontamination or cleaning device e.g. is or has a filter assigned to retain contaminants. Like the pump, these devices can be assigned to the other line when the flow direction changes.
  • the advantage is achieved in particular that fuel elements can be cleaned for the first time, with the existing plants of a nuclear power plant, such as e.g. Fuel storage pool and fuel exchange machine, find use.
  • a nuclear power plant such as e.g. Fuel storage pool and fuel exchange machine
  • Figure 1 shows a container for cleaning fuel assemblies.
  • FIG. 2 shows a cross section along the line II-II through the container of FIG. 1.
  • a container 1 can be positioned in a fuel pool. For this purpose, it has a foot 2 so that it can be parked in the fuel assembly pool in a simple manner.
  • the container 1 is operated by a remote control at the top hinged lid 3 closed.
  • Holders 8 for holding fuel elements 4 are located in the container 1.
  • seven fuel elements 4 (FIG. 2) can be accommodated in the special holders 8.
  • a feed line 5 penetrates the container wall at a connection piece and opens at the fuel elements 4.
  • Individual feed lines 5 a which are intended for one fuel element 4, can originate from the feed line 5.
  • a discharge line 6 is connected, which also penetrates the container wall at a nozzle.
  • a pump, not shown, for cleaning or decontamination solution is connected to the feed line 5.
  • a decontamination device can be connected to the discharge line 6.
  • the flow direction can be reversed by exchanging the pump and decontamination device.
  • up to 18 ultrasonic transducers 7 are arranged in the container 1.
  • Six ultrasonic transducers 7 are arranged around the fuel elements 4 in three levels one above the other (FIG. 1) (FIG. 2).
  • the ultrasonic waves of the ultrasonic vibrators 7 enable an improved detachment of deposits from the fuel elements 4.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung und/oder Dekontamination von Brennelementen (4). Es ist vorgesehen, dass zur Aufnahme der Brennelemente (4) ein Behälter (1) vorhanden ist, der eine Zuleitung (5) und eine Ableitung (6) für Reinigungs- oder Dekontaminationslösung und Halterungen (8) für die Brennelemente (4) aufweist.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Reinigung und/oder Dekontamination von Brennelementen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung und/oder Dekontamination von Brennelementen.
Komponenten des Primärkreislaufes eines Kernkraftwerkes wer- den in zeitlichen Abständen mit chemischen Verfahren gereinigt oder dekontaminiert. Dabei wird eine Reinigungs- oder Dekontaminationslösung mit den zu reinigenden Bauteilen in Kontakt gebracht. Die Lösung kann danach gereinigt werden.
Eine Reinigung von Brennelementen ist bisher noch nicht vorgeschlagen worden. Falls Ablagerungen den Kühlmitteldurchtritt behinderten, wurden die Brennelemente bisher ausgetauscht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit der Brennelemente einfach und zuverlässig gereinigt oder dekontaminiert werden können.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass zur Aufnahme der Brennelemente ein Behälter vorhanden ist, der eine Zuleitung und eine Ableitung für Reinigungs- oder Dekontaminationslösung und Halterungen für die Brennelemente aufweist. Es können auch mehrere Zuleitungen und/oder Ableitungen vorhanden sein.
In einem solchen Behälter können die Brennelemente positioniert werden. Da sie dann vom Behälter relativ eng umschlossen sind und der Behälter ein relativ kleines Volumen hat, kommt man mit wenig Lösung aus.
Beispielsweise ist der Behälter für sieben Brennelemente ausgelegt. Es können also mit einem Behälter gleichzeitig sieben Brennelemente gereingt werden. Es können auch mehrere Reinigungen nacheinander erfolgen. In einem Behälter können auch weniger Brennelemente, z.B. auch nur ein Brennelement, behandelt werden.
Mit der Vorrichtung nach der Erfindung wird der Vorteil erzielt, dass mit relativ wenig Reinigungs- oder Dekontamina- tionslösung eine bestimmte Anzahl Brennelemente schnell und zuverlässig behandelt werden können.
Beispielsweise ist der Behälter in einem Brennelementelager- becken unter Wasser positionierbar ausgestaltet. Die Brennelemente werden dann mit Hilfe ohnehin vorhandener Geräte aus dem Reaktordruckbehälter direkt in den Behälter gebracht. Dort sind sie zunächst vom Wasser des Lagerbeckens umgeben. Nach dem Verschließen des Behälters werden sie über dessen Zuleitung und Ableitung mit der für die Reinigung oder Dekontamination benötigten Lösung in Kontakt gebracht. Durch die Positionierung des Behälters im Brennele entelagerbecken ist eine besonders einfache Behandlung der Brennelemente möglich.
Der Behälter ist beispielsweise nach außen wärmeisoliert. Diese Isolierung kann durch einen doppelwandigen Aufbau mit weitgehend evakuiertem Zwischenraum realisiert sein. Der Be- hälter kann also ähnlich wie ein Thermosgefäß aufgebaut sein. Durch die Wärmeisolierung ist sichergestellt, dass die bei der Reinigung oder Dekontamination notwendige hohe Temperatur im Inneren des Behälters weitgehend erhalten bleibt. Bei einem üblichen Reinigungsverfahren herrscht nämlich eine Tempe- ratur bis zu 95 °C, die für die chemische Reaktion erforderlich ist. Im Wasser eines Brennelementelagerbeckens ist hingegen üblicherweise nur eine Temperatur zwischen 30 °C und 50 °C gegeben. Folglich könnte die notwendige hohe Temperatur im Inneren des Behälters ohne Isolierung nicht oder nur schwer beibehalten werden. Im Inneren des Behälters ist beispielsweise mindestens ein Ultraschallschwinger angeordnet. In der Regel sind jedoch mehrere Ultraschallschwinger, z.B. 18 Ultraschallschwinger für sieben Brennelemente, vorhanden. Mit den Ultraschall- schwingern wird der Vorteil erzielt, dass durch die Ultraschallwellen in der Reinigungs- oder Dekontaminationslösung die Brennelemente noch besser von Ablagerungen befreit werden.
Beispielsweise hat der Behälter einen fernbedient schwenkbaren Deckel. Damit wird der Vorteil erzielt, dass der Behälter in einfacher Weise geöffnet und nach dem Beladen mit Brennelementen genauso einfach wieder verschlossen werden kann.
Die Zuleitung ist beispielsweise im Inneren des Behälters an Stirnseiten der Brennelemente anschließbar und die Ableitung ist ebenfalls im Inneren des Behälters an den gegenüberliegenden Seiten der Brennelemente anschließbar. Damit ist vorteilhafterweise gewährleistet, dass die einzelnen Brennele- mente gezielt und in gleicher Weise durchströmt werden können.
Die Leitungen verlaufen z.B. von Anschlussstutzen am Behälter ausgehend im Inneren des Behälters. Dadurch können Beschädi- gungen der Leitungen vermieden werden.
Von der Zuleitung gehen beispielsweise Einzelzuleitungen für jedes Brennelement aus, wobei jede Einzelzuleitung getrennt absperrbar ist. Damit ist es möglich ein Brennelement oder eine Gruppe von Brennelementen gezielt zu behandeln.
Die Strömungsrichtung der Reinigungs- oder Dekontaminationslösung ist beispielsweise umkehrbar, indem die Funktionen von Zuleitung und Ableitung vertauscht werden. Es wird also die Lösung in die frühere Ableitung eingespeist und durch die frühere Zuleitung abgeleitet. Damit wird der Vorteil erzielt, dass die Reinigung oder Dekontamination der Brennelemente verbessert wird. Manche Ablagerungen können nämlich besser entfernt werden, wenn die Lösung nach einer ersten Behandlung in einer zweiten Behandlung in entgegengesetzter Richtung strömt .
Die Umkehrung der Strömungsrichtung kann durch eine geeignete Leitungsführung mit Absperrarmaturen oder dadurch erzielt werden, dass eine Einspeisepumpe für die Lösung an die andere Leitung versetzt wird.
Der Ableitung des Behälters kann beispielsweise ein übliches Dekontaminations- oder Reinigungsgerät, das z.B. ein Filter ist oder ein solches aufweist, zugeordnet sein, um Verunreinigungen zurückzuhalten. Diese Geräte können entsprechend wie die Pumpe bei einer Änderung der Strömungsrichtung der anderen Leitung zugeordnet werden.
Mit der Vorrichtung nach der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, dass erstmals Brennelemente gereinigt werden können, wobei die bereits vorhandenen Anlagen eines Kernkraftwerkes, wie z.B. Brennelementlagerbecken und Brennelementwechselmaschine, Verwendung finden.
Die Vorrichtung zur Reinigung und/oder Dekontamination von Brennelementen nach der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert:
Figur 1 zeigt einen Behälter zur Reinigung von Brennelementen.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie II-II durch den Behälter der Figur 1.
Ein Behälter 1 kann in einem Brennelementlagerbecken positio- niert werden. Dazu weist er einen Fuß 2 auf, so dass er in einfacher Weise im Brennelementlagerbecken abgestellt werden kann. Oben ist der Behälter 1 durch einen fernbedient schwenkbaren Deckel 3 verschlossen. Im Behälter 1 befinden sich Halterungen 8 zur Aufnahme von Brennelementen 4. In den besonderen Halterungen 8 können z.B. sieben Brennelemente 4 (Figur 2) untergebracht werden. Eine Zuleitung 5 durchdringt die Behälterwand an einem Anschlussstutzen und mündet an den Brennelementen 4. Von der Zuleitung 5 können Einzelzuleitungen 5a ausgehen, die für jeweils ein Brennelement 4 bestimmt sind. Am gegenüberliegenden Ende der Brennelemente 4 ist eine Ableitung 6 angeschlossen, die ebenfalls an einem Stutzen die Behälterwand durchdringt. An die Zuleitung 5 ist eine nicht gezeigte Pumpe für Reinigungs- oder Dekontaminationslösung angeschlossen. An die Ableitung 6 kann ein nicht gezeigtes Dekontaminationsgerät, z.B. mit Filter, angeschlossen sein. Die Strömungsrichtung kann durch Austauschen von Pumpe und Dekontaminationsgerät umgekehrt werden. Zur Unterstützung der Reinigungswirkung sind im Behälter 1 bis zu 18 Ultraschallschwinger 7 angeordnet. In drei Ebenen übereinander (Figur 1) sind jeweils sechs Ultraschallschwinger 7 um die Brennelemente 4 herum verteilt angeordnet (Figur 2) . Die Ultraschall- wellen der Ultraschallschwinger 7 ermöglichen eine verbesserte Ablösung von Ablagerungen von den Brennelementen 4.
Mit der gezeigten Vorrichtung können bis zu sieben Brennelemente gleichzeitig gereinigt oder dekontaminiert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Reinigung und/oder Dekontamination von Brennelementen (4), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Aufnahme der Brennelemente (4) ein Behälter (1) vorhanden ist, der eine Zuleitung (5) und eine Ableitung (6) für Reinigungs- oder Dekontaminationslösung und Halterungen (8) für die Brennelemente (4) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Behälter (1) in einem Brennelementelagerbecken unter Wasser positionierbar ist.
3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Behälter (1) nach außen wärmeisoliert ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Inneren des Behälters (1) mindestens ein Ultraschallschwinger (7) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Behälter (1) einen fernbedient schwenkbaren Deckel (3) hat.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zuleitung (5) im Inneren des Behälters (1) an Stirnseiten der Brennelemente (4) anschließbar und die Ableitung (6) im Inneren des Behälters (1) an gegenüberliegende Seiten der Brennelemente (4) anschließbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass von der Zuleitung (5) Einzelzuleitungen (5a) für jedes Brennelement (4) ausgehen, und dass jede Einzelzuleitung (5a) getrennt absperrbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Strömungsrichtung der Reinigungs- oder Dekontaminationslösung umkehrbar ist, indem die Funktionen von Zuleitung (5) und Ab- leitung (6) vertauscht werden.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Ableitung (6) ein Dekontaminations-/Reinigungsgerät und/oder ein Filter zugeordnet ist.
EP00927149A 1999-05-21 2000-05-05 Vorrichtung zur reinigung und/oder dekontamination von brennelementen Withdrawn EP1183694A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19923537 1999-05-21
DE19923537 1999-05-21
PCT/EP2000/004055 WO2000072328A1 (de) 1999-05-21 2000-05-05 Vorrichtung zur reinigung und/oder dekontamination von brennelementen

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EP00927149A Withdrawn EP1183694A1 (de) 1999-05-21 2000-05-05 Vorrichtung zur reinigung und/oder dekontamination von brennelementen

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