EP1625595A2 - Richtvorrichtung für brennelemente eines druckwasserreaktors - Google Patents

Richtvorrichtung für brennelemente eines druckwasserreaktors

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Publication number
EP1625595A2
EP1625595A2 EP04732594A EP04732594A EP1625595A2 EP 1625595 A2 EP1625595 A2 EP 1625595A2 EP 04732594 A EP04732594 A EP 04732594A EP 04732594 A EP04732594 A EP 04732594A EP 1625595 A2 EP1625595 A2 EP 1625595A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
straightening
straightening device
fuel
longitudinal direction
side plates
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04732594A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heinz Maas
Holger Weimer
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 EP1625595A2 publication Critical patent/EP1625595A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/02—Fuel elements
    • G21C3/04—Constructional details
    • G21C3/06—Casings; Jackets
    • G21C3/12—Means forming part of the element for locating it within the reactor core
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/20—Arrangements for introducing objects into the pressure vessel; Arrangements for handling objects within the pressure vessel; Arrangements for removing objects from the pressure vessel
    • G21C19/205—Interchanging of fuel elements in the core, i.e. fuel shuffling
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/16—Articulated or telescopic chutes or tubes for connection to channels in the reactor core
    • 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 straightening device for fuel elements of a pressurized water reactor.
  • a nuclear plant in particular in a nuclear power plant, material that can be split to produce electrical energy is usually subjected to controlled nuclear splitting.
  • the fissile material is stored in a number of fuel rods in which the material, for example in the form of so-called pellets, is surrounded by suitable cladding tubes.
  • a plurality of such fuel rods are usually combined to form a fuel assembly.
  • a nuclear power plant has a large number of these fuel elements, which are essentially elongate-square or in particular also elongate-square and are located in the reactor core.
  • the fuel assemblies are located next to one another in a fuel assembly storage rack located in the reactor core, adjacent fuel assemblies being positioned at a comparatively small distance from one another.
  • control rods or control rods which are introduced into the fuel elements by control rod guide tubes contained in the fuel elements.
  • control rod guide tubes are closed by so-called throttle bodies. These are required to evenly distribute the coolant throughput over the reactor core.
  • the nuclear fuel contained in the fuel elements is consumed, with the result that fuel elements have to be replaced from time to time.
  • spent fuel elements have to be moved out of the reactor core into a fuel pool and fresh, unused or only partially used fuel elements have to be moved out of the fuel pool into the reactor core.
  • the exchange of fuel assemblies usually takes place after an operating cycle of the nuclear power plant of several, in particular 12 to 18, Months. To do this, the nuclear power plant must be shut down and the reactor core depressurized.
  • the reactor core is accessible from above by dismantling the pressure vessel cover and removing various internals. This is done when the reactor pool is flooded in order to maintain the water shielding for the exposed reactor core.
  • a so-called fuel loading machine which is designed as a crane-like lifting device, is generally used for changing the fuel assemblies.
  • This loading machine can move to the various positions of the fuel elements to be replaced by means of a corresponding crane construction, which is arranged above the reactor basin, and pull a fuel element with a vertically upward movement from the fuel element storage rack or the reactor core with the aid of a correspondingly designed gripper.
  • the gripper is designed such that it is generally possible to lift and move both a fuel assembly and a control rod individually and, alternatively, fuel assembly and control rod together.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a straightening device for fuel assemblies of a pressurized water reactor described above, with which fuel assemblies can be straightened comparatively easily and quickly.
  • the straightening device has a straightening body which is extended in the longitudinal direction and whose side surfaces, which are formed by side plates, can be displaced perpendicularly to the longitudinal direction from a rest position, the cross-sectional dimensions of the side surfaces of the straightening body in the rest position being around a predetermined nominal value are chosen to be smaller than the corresponding cross-sectional dimension of a reference fuel element.
  • the invention is based on the consideration that deformed fuel assemblies should be straightened with a corresponding straightening device in such a way that the replacement of the fuel assemblies and in particular the use of a fuel assembly in an empty space in the reactor core is possible due to the shape correction of the fuel assemblies by the straightening device.
  • the alignment device should therefore be able to be positioned at an empty location of the fuel assembly storage rack in order to align the adjacent fuel assemblies at the empty location for the use of a new fuel assembly.
  • the cross section of the straightening device should be smaller than that of a corresponding reference Fuel element so that the alignment device does not collide with it due to deformed neighboring fuel elements when used in the reactor core.
  • the straightening device is provided with movable side plates. These can correspondingly correct deformations of adjacent fuel elements over their entire surface facing the straightening body.
  • the cross-section of the straightening body can be changed and, in particular, enlarged for straightening, by shifting two opposite side plates from the rest position in a transverse direction of the straightening device.
  • the directional device is supported on both sides in a transverse direction when it is enclosed between two adjacent fuel elements by points of contact with them.
  • the fuel assemblies to be aligned are in turn supported by adjacent fuel assemblies on the side facing away from the alignment device.
  • the nominal value of the straightening device is advantageously 16 mm.
  • link guides are advantageously assigned to a side plate, via which a side plate is fastened to the straightening device by means of associated shift bolts.
  • the link guides are expediently shaped in such a way that they convert a movement of the sliding bolts in the longitudinal direction into a movement of the side plates perpendicular to the longitudinal direction.
  • a side plate expediently has a number of guide grooves on each attachment, which are perpendicular to the longitudinal direction of the side panel and run in each engages with an associated sliding bolt which is moved and guided within a supporting frame of the straightening device.
  • shift bolts which are assigned to a link guide are preferably connected to one another via a fastening device which can be moved hydraulically or mechanically in the longitudinal direction of the straightening device.
  • a fastening device which can be moved hydraulically or mechanically in the longitudinal direction of the straightening device.
  • a display device for monitoring the spreading position is expediently provided.
  • the fastening device is expediently connected to the movable head of the straightening device.
  • the straightening process can thus be controlled or carried out via the movement of the head of the straightening device.
  • the head of the straightening device is preferably dimensioned like the fuel element head of a reference fuel element. This dimensioning means that the alignment device for the gripper of the loading machine is compatible with the fuel assemblies.
  • the straightening device can in particular also be designed for movement of its active components in a purely mechanical manner and without the supply of auxiliary energy.
  • the fuel assembly loading machine can be used both for transport and for carrying out the straightening process, so that no additional infrastructure is required for the operation of the straightening device in the reactor core or in the reactor pool.
  • the straightening device is also particularly suitable for use as a so-called fuel element or support insulation in the manner of a placeholder when a vacancy in the fuel element grid is temporarily occupied. Due to the suitable dimensioning of the cross section of the straightening device and also the frictional forces between the fuel assemblies and the straightening device are kept particularly suitable during lifting and lowering.
  • FIG. 1 is a plan view of the core of a pressurized water reactor
  • Fig. 3 shows a detail from Fig. 2
  • Fig. 4 shows the straightening device according to Fig. 2 in cross section
  • FIG. 1 schematically shows the top view of a reactor core of a pressurized water reactor with fuel elements 1 which contain a number of fuel rods 2.
  • fuel elements 1 which contain a number of fuel rods 2.
  • they are arranged at a comparatively small distance from one another by standing lengthwise in the reactor core.
  • a straightening device 6 for fuel assemblies 1 is shown in FIG. This is dimensioned for straightening fuel assemblies 1 in such a way that it can be positioned at an empty location in the reactor core of the pressurized water reactor, in particular also when adjacent fuel assemblies 1 are deformed.
  • the cross-section of the straightening device 6 is dimensioned such that in the rest position it has a smaller cross-section than a fuel assembly 1.
  • the alignment of the straightening device is similar to that of a fuel assembly 1 in that it consists of a straightening body 8 and a head 10 and a foot 12 so that it can be positioned in the reactor core or in the fuel assembly storage rack 4.
  • the straightening body 8 of the straightening device 6 is extended in the longitudinal direction, its side surfaces being formed from displaceable side plates 14 perpendicular to the longitudinal direction and thus sideways from a rest position.
  • the side plates 14 are dimensioned such that the cross-sectional dimensions of the side surfaces of the straightening body 8 in the rest position of the side plates 14 are reduced by a predetermined nominal value. are selected as that of a fuel element 1.
  • the lateral displacement of the side surfaces 14 enables the cross section of the straightening body 8 to be enlarged in a controlled manner.
  • the side plates are assigned a number of link guides 16, by means of which the side plates 14 via assigned displacement bolts 18 on the Straightening device 6 are fastened, the link guides 16 being shaped such that they convert a movement of the displacement bolts 18 in the longitudinal direction into a movement of the side plates 14 perpendicular to the longitudinal direction.
  • the link guides 16 are inserted into reinforcing ribs 20, which are connected to the side plates 14.
  • each displaceable side plate 14 is assigned a number of guide grooves 19 which are perpendicular run to the longitudinal direction of the straightening body 8 and into which an associated holding bolt 17 engages, which is fastened to a holding pocket 22 in each case.
  • all of the support brackets for the displacement bolts 18 are connected to one another via a driver 24 which, from the rest position, is opposite the side plates 14 in the longitudinal direction of the straightening device 6 can be moved hydraulically or mechanically.
  • the implementation can take place in particular in that the required output forces are applied by selective movement of the head 10 in the longitudinal direction of the straightening body 8 in the manner of a pumping or positioning movement.
  • a lifting pump is actuated via a shaft which can be displaced within the carrying and guide sleeve and is connected to a centrally arranged lifting cylinder.
  • the drivers are attached to the lifting cylinder by connecting rods moved.
  • In the end positions of the lifting cylinder there are actuating elements, by means of which the direction of the lifting movement can be mechanically reversed, so that the spreading or straightening process is repeated with a further lifting movement.
  • the head 10 is dimensioned like the head of a fuel assembly 1.
  • the nominal value is 16 mm.
  • the straightening device 6 is shown in cross section in FIG.
  • the straightening body 8 is shown in the row position of the side plates 14.
  • the dashed line shows the position in which the side plates 14 are exposed to the outside in order to carry out a straightening process by the predetermined nominal values, so that the cross-sectional enlargement required for straightening is obtained.

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Abstract

Eine Richtvorrichtung (6) für Brennelemente (1) soll derart ausgeprägt sein, dass Brennelemente (1) eines Druckwasserreaktors mit dieser vergleichsweise einfach und schnell zu richten sind. Dazu weist eine Richtvorrichtung (6) für Brennelemente (1) erfindungsgemäss einen in Längsrichtung ausgedehnten Richtkörper (8) auf, dessen Seitenflächen, die aus Seitenblechen (14) gebildet sind, von einer Ruheposition aus senkrecht zur Längsrichtung verschiebbar sind, wobei die Querschnittsabmessungen der Seitenflächen des Richtkörpers in Ruheposition um einen vorgegebenen Nennwert geringer gewählt sind als die entsprechende Querschnittsabmessung eines Referenzbrennelementes.

Description

Beschreibung
Richtvorrichtung für Brennelemente eines Druckwasserreaktors
Die Erfindung bezieht sich auf eine Richtvorrichtung für Brennelemente eines Druckwasserreaktors.
In einer kerntechnischen Anlage, insbesondere in einem Kernkraftwerk, wird üblicherweise zur Erzeugung elektrischer Energie spaltbares Material einer kontrollierten Kern- Spaltung unterzogen. Das spaltbare Material ist dabei in einer Anzahl von Brennstäben vorgehalten, in denen das Material, beispielsweise in Form von sogenannten Pellets, von geeigneten Hüllrohren umgeben ist. Eine Mehrzahl derartiger Brennstäbe sind dabei üblicherweise zu einem Brennelement zusammengefasst. Ein Kernkraftwerk weist eine Vielzahl dieser Brennelemente auf, die im wesentlichen langgestreckt-qua- derförmig oder insbesondere auch langgestreckt-quadratisch geformt sind und sich im Reaktorkern befinden. Dabei stehen die Brennelemente nebeneinander in einem sich im Reaktorkern befindlichen Brennelement-Lagergestell, wobei benachbarte Brennelemente mit einem vergleichsweise kleinen Abstand voneinander positioniert sind. Zur Steuerung der Kernreaktion weist eine Mehrzahl dieser Brennelemente Steuerele- mente, sogenannte Steuerstäbe oder Regelstäbe auf, die durch in den Brennelementen enthaltene Steuerstabführungsrohre in die Brennelemente eingebracht sind. In denjenigen Brennelementen, die keine Steuerstäbe enthalten, sind die Steuerstabführungsrohre von sogenannten Drossel körpern verschlossen. Diese werden benötigt, um den Kühlmitteldurchsatz gleichmäßig über den Reaktorkern zu verteilen.
Im Laufe der Betriebszeit eines Kernreaktors wird der in den Brennelementen enthaltene Kernbrennstoff verbraucht mit der Folge, dass Brennelemente von Zeit zu Zeit ausgewechselt werden müssen. Hierzu müssen abgebrannte Brennelemente aus dem Reaktorkern in ein Brennelement- Lagerbecken und frische unverbrauchte oder nur zum Teil verbrauchte Brennelemente aus dem Brennelement- Lagerbecken in den Reaktorkern bewegt werden. Der Austausch von Brennelementen erfolgt in der Regel nach einem Betriebszyklus des Kernkraftwerks von mehreren, insbesondere 12 bis 18, Monaten. Hierzu muss das Kernkraftwerk abgeschaltet und der Reaktorkern drucklos gemacht werden. Durch Demontage des Druckbehälterdeckels und Ausbau verschiedener Einbauten wird der Reaktorkern von oben zugänglich. Dies geschieht bei geflutetem Reaktorbecken, um die Wasserabschirmung für den freiliegenden Reaktorkern zu erhalten.
Um den Produktionsausfall an erzeugter Energie während der Brennelementwechsel möglichst gering zu halten, ist man bestrebt, den Brennelementwechsel in einer möglichst kurzen Zeitspanne durchzuführen. Für den Wechsel der Brennelemente wird in der Regel eine sogenannte Brennelement-Lademaschine verwendet, die als eine kranartige Hebevorrichtung ausgestaltet ist. Diese Lademaschine kann durch eine entsprechende Krankonstruktion, die oberhalb des Reaktorbeckens angeordnet ist, die verschiedenen Positionen der auszutauschenden Brennelemente anfahren und mit Hilfe eines entsprechend ausgebildeten Greifers ein Brennelement mit einer vertikalen Bewegung nach oben aus dem Brennelement-Lagergestell oder dem Reaktorkern herausziehen. Der Greifer ist dabei so ausgebildet, dass es in der Regel möglich ist, sowohl jeweils ein Brennelement und einen Steuerstab einzeln als auch alternativ Brennelement und Steuerstab gemeinsam anzuheben und zu versetzen.
Beim Austausch von Brennelementen bei kerntechnischen Anlagen, insbesondere bei Druckwasserreaktoren, ist jedoch problematisch, dass die betrieblichen Einflüsse, wie die radioaktive Strahlung, die Temperatur, der Druck und Edelgase, die auf die Brennstäbe einwirken, zu einer Verformung dieser führen können. Diese Verformung kann einerseits als Verbiegung in Längsrichtung der Brennelemente auftreten oder auch als eine Verdrehung der Brennelemente gegenüber der Längsachse in Form einer Verdrillung.
Diese Verformungen erschweren den Austausch von Brennelementen erheblich, indem benachbarte Brennelemente beim Auswechseln eines Brennelementes miteinander kollidieren können. Dazu kommt es, weil beim vertikalen Herausheben eines Brennelementes der notwendige Abstand zwischen benachbarten Brennelementen an einigen Stellen aufgrund der Verformung der Brennelemente nicht mehr vorhanden ist. Eine Kollision von Brennelementen beim Brennelementwechsel kann zu einer Beschädigung einzelner Brennelemente führen. Außerdem ist es möglich, dass insbesondere das Einsetzen eines Brennelementes in eine Leerstelle des Reaktorkerns aufgrund der Verformung der benachbarten Brennelemente nicht gelingt. In diesem Fall wird in der Regel durch eine iterative Vorgehensweise versucht, ein Brennelement durch mehrmaliges Drehen und seitliches Verfahren der Lademaschine in den Reaktorkern einzusetzen. Diese Vorgehensweise ist aufgrund der in der Regel mehrmaligen Einsetzversuche eines Brennelementes in den Reaktorkern sehr zeitaufwändig und damit aufgrund der damit einhergehenden längeren Produktionsausfallszeit sehr kos- tenintensiv.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Richtvorrichtung für Brennelemente eines oben beschriebenen Druckwasserreaktors anzugeben, mit der sich Brennelemente vergleichsweise einfach und schnell richten lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die Richtvorrichtung einen in Längsrichtung ausgedehnten Richtkörper aufweist, dessen Seitenflächen, die von Seitenblechen gebildet sind, von einer Ruheposition aus senkrecht zur Längsrichtung verschiebbar sind, wobei die Querschnittsabmessungen der Seitenflächen des Richt- körpers in Ruheposition um einen vorgegebenen Nennwert geringer gewählt sind als die entsprechende Querschnittsabmessung eines Referenzbrennelementes.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass verformte Brennelemente mit einer entsprechenden Richtvorrichtung derart gerichtet werden sollten, dass der Aus- tausch der Brennelemente und insbesondere der Einsatz eines Brennelementes in eine Leerstelle des Reaktorkerns aufgrund der Formkorrektur der Brennelemente durch die Richtvorrichtung möglich ist. Die Richtvorrichtung sollte daher an einer Leerstelle des Brennelement- Lagergestells positionierbar sein, um die benachbarten Brennelemente für den Einsatz eines neuen Brennelementes an der Leerstelle zu richten. Um die Richtvorrichtung dabei selbst bei verformten Nachbarbrennelementen einfach und ohne Berührung mit diesen in die Leerposition einbringen zu können, sollte der Querschnitt der Richtvorrichtung geringer sein als der eines entsprechenden Referenz- brennelementes, damit die Richtvorrichtung beim Einsatz in den Reaktorkern nicht aufgrund von verformten benachbarten Brennelementen mit diesen kollidiert. Durch die Querschnittsbegrenzung des Richtkörpers der Richtvorrichtung in Ruheposition lässt sich diese somit an einer Leerstelle im Reaktorkern positionieren. Um davon aus- gehend auch korrigierend auf die benachbarten Brennelemente einwirken zu können, ist die Richtvorrichtung mit beweglichen Seitenblechen versehen. Diese können Verformungen benachbarter Brennelemente auf ihrer gesamten dem Richtkörper zugewandten Fläche entsprechend korrigieren. Dazu kann durch die Verschiebung zweier gegenüberliegender Seitenbleche aus der Ruheposition in jeweils eine Querrichtung der Richtvorrichtung der Querschnitt des Richtkörpers verändert und insbesondere zum Richten vergrößert werden. Dabei stützt sich die Richtvorrichtung jeweils in einer Querrichtung beidseitig ab, wenn sie zwischen zwei ihr benachbarten Brennelementen durch Berührungsstellen mit diesen eingeschlossen ist. Die zu richtenden Brennelemente sind ihrerseits durch benachbarte Brennelemente auf der der Richtvorrichtung abgewandten Seite abgestützt.
Um die Richtvorrichtung auch bei vergleichsweise größeren Verformungen der Brennelemente in eine Leerstelle einsetzen zu können, beträgt der Nennwert der Richtvorrichtung vorteilhafterweise 16 mm.
Um ein Seitenblech des Richtkörpers gegenüber der Richtvorrichtung verschiebbar zu halten, sind einem Seitenblech vorteilhafterweise eine Anzahl von Kulissenführungen zugeordnet, über die ein Seitenblech über zugeordnete Verschiebebolzen an der Richtvorrichtung befestigt ist. Die Kulissenführungen sind zweckmäßigerweise dazu derart geformt, dass sie eine Bewegung der Verschiebebolzen in Längsrichtung in eine Bewegung der Seitenbleche senkrecht zur Längsrichtung umsetzen.
Um eine Verschiebung eines Seitenbleches in eine präzise Richtung senkrecht zur Längsachse einer Richtvorrichtung zu gewährleisten und eine ausreichende Stabilität für die Befestigung einer Seitenwand an der Richtvorrichtung sicher zu stellen, weist ein Seitenblech zweckmäßigerweise an einem Anbauteil jeweils eine Anzahl von Führungsnuten auf, die senkrecht zur Längsrichtung des Seitenbleches verlaufen und in die jeweils ein zugeordneter Verschiebebolzen eingreift, der innerhalb eines Tragge- rüsts der Richtvorrichtung bewegt und geführt ist.
Um Seitenbleche einer Richtvorrichtung und insbesondere auch sämtliche Seitenbleche gemeinsam beim Richtvorgang von Brennelementen verschiebbar zu halten, sind Verschiebebolzen, welche einer Kulissenführung zugeordnet sind, vorzugsweise über eine Befestigungsvorrichtung miteinander verbunden, die sich hydraulisch oder mechanisch in Längsrichtung der Richtvorrichtung bewegen lässt. Bei dieser Anordnung ist die Richtbewegung der verschiebbaren Seitenbleche über die Bewegung der Befestigungsvorrichtung steuerbar.
Damit ein Richtvorgang an Brennelementen wiederholbar ist und sich der Richtkörper der Richtvorrichtung beim Einsetzen oder beim Herausfahren einer Richtvorrichtung aus einer Leerstelle des Reaktorkerns in Ruheposition befindet, um eine Kollision mit benachbarten Brennelementen zu vermeiden, ist zweckmäßigerweise eine Anzeigevorrichtung zur Überwachung der Spreizstellung vorgesehen.
Um die Befestigungsvorrichtung der Richtvorrichtung zugänglich zu halten und diese insbesondere bewegen zu können, um den Richtvorgang durchzuführen, ist die Befes- tigungsvorrichtung zweckmäßigerweise mit dem bewegbaren Kopf der Richtvorrichtung verbunden. Über die Bewegung des Kopfes der Richtvorrichtung kann so der Richtvorgang gesteuert bzw. durchgeführt werden.
Damit die Lademaschine für die Positionierung der Richtvorrichtung im Reaktorkern verwendet werden kann und sich der Richtvorgang mit der Lademaschine durchführen lässt, ist der Kopf der Richtvorrichtung vorzugsweise wie der Brennelementkopf eines Referenzbrennelementes dimensioniert. Durch diese Dimensionierung ist die Richtvorrichtung für den Greifer der Lademaschine im Vergleich zu den Brennelementen kompatibel.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass mit der oben beschriebenen Richtvorrichtung Brennelemente eines Druckwasserreaktors auf eine einfache und vergleichsweise schnelle Art und Weise zu richten sind bzw. Verformungen an diesen korrigiert werden können, so dass der Einsatz von Brennelementen in den Reaktorkern vergleichsweise schnell möglich ist, da kein Zeitverlust infolge vergeblichen Einsetzversuchen von Brennelementen in den Reaktorkern auftritt. Dadurch ist der Zeitraum für das Auswechseln aller zu wechselnden Brennelemente und die damit einher gehende Produktionsausfallszeit während eines Wartungszyklus des Kernkraftwerks reduziert.
Ein weiterer Vorteil der Richtvorrichtung besteht darin, dass die Verformungen von zu richtenden Brennelementen nicht lokalisiert werden müssen, da ein Brennelement durch die Richtvorrichtung auf seiner gesamten Länge gerichtet werden kann. Durch mehrmalige Wiederholung der Spreizbewegung in einer Ruheposition ist ein Richtvorgang zudem beliebig oft wiederholbar, bis die Brennelemente ausreichend gerichtet sind. Die Richtvorrichtung kann insbesondere auch für eine Bewegung ihrer aktiven Komponenten auf rein mechanische Weise und ohne die Zuführung von Hilfsenergie ausgelegt sein.
Durch die Dimensionierung des Kopfes der Richtvorrichtung wie die eines Brennelementkopfes kann die Brennelement- Lademaschine sowohl für den Transport als auch für die Durchführung des Richtvorgangs verwendet werden, so dass im Reaktorkern bzw. im Reaktorbecken keine zusätzliche Infrastruktur für den Betrieb der Richtvorrichtung benötigt wird. Aufgrund ihrer Dimensionierung ist die Richtvorrichtung im übrigen auch besonders für eine Verwendung als sogenannte Brennelement- oder Stützdämmung in der Art eines Platzhalters bei der vorübergehenden Belegung einer Leerstelle im Brennelement-Raster geeignet. Durch die geeignete Dimensionierung des Querschnitts der Richtvorrichtung und zudem die Reibungskräfte zwischen den Brennelementen und der Richtvorrichtung beim Heben und Senken besonders geeignet gehalten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 eine Aufsicht auf den Reaktorkern eines Druckwasserreaktors
Fig. 2 einen Längsschnitt einer Richtvorrichtung,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2, und
Fig. 4 die Richtvorrichtung nach Fig. 2 im Querschnitt
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
In Figur 1 ist schematisch die Aufsicht auf einen Reaktorkern eines Druckwasserreaktors mit Brennelementen 1 dargestellt, die eine Anzahl von Brennstäben 2 enthalten. Dabei sind diese, wie aus der Figur 1 erkennbar ist, mit einem vergleichsweise geringen Abstand voneinander angeordnet, indem sie der Länge nach in dem Reaktorkern stehen.
Um die Brennelemente 1 zu richten bzw. Verformungen an ihren Seitenwänden zu korrigieren ist, in Figur 2 eine Richtvorrichtung 6 für Brennelemente 1 dargestellt. Diese ist zum Richten von Brennelementen 1 derart dimensioniert, dass sie sich an einer Leer- stelle des Reaktorkems des Druckwasserreaktors positionieren lässt, insbesondere auch dann, wenn benachbarte Brennelemente 1 verformt sind. Dazu ist die Richtvorrichtung 6 in ihrem Querschnitt so dimensioniert, dass sie in Ruheposition einen kleineren Querschnitt aufweist als ein Brennelement 1. Wie aus Figur 2 erkennbar ist, ist die Richtvorrichtung von ihren Außenkonturen ähnlich einem Brennelement 1 ausgeführt, indem sie sich aus einem Richtkörper 8 sowie einem Kopf 10 und einem Fuß 12 zusammensetzt, so dass sie im Reaktorkern oder auch im Brennelement- Lagergestell 4 positioniert werden kann. Um Brennelemente 1 richten zu können, ist der Richtkörper 8 der Richtvorrichtung 6 in Längsrichtung ausgedehnt, wobei seine Seitenflächen aus senkrecht zur Längsrichtung und somit seitwärts von einer Ruheposition aus ver- schiebbaren Seitenblechen 14 gebildet sind. Die Seitenbleche 14 sind dabei derart dimensioniert, dass die Querschnittsabmessungen der Seitenflächen des Richtkörpers 8 in Ruheposition der Seitenbleche 14 um einen vorgegebenen Nennwert geringer ge- wählt sind als die eines Brennelementes 1. Durch die seitliche Verschiebung der Seitenflächen 14 ist der Querschnitt des Richtkörpers 8 sodann kontrolliert vergrößerbar.
Um die Seitenbleche 14 des Richtkörpers 8 für den Richtvorgang verschiebbar zu hal- ten, sind den Seitenblechen, wie der etwas detaillierten Darstellung nach Fig. 3 entnehmbar ist, eine Anzahl von Kulissenführungen 16 zugeordnet, über die die Seitenbleche 14 über zugeordnete Verschiebebolzen 18 an der Richtvorrichtung 6 befestigt sind, wobei die Kulissenführungen 16 derart geformt sind, dass sie eine Bewegung der Verschiebebolzen 18 in Längsrichtung in eine Bewegung der Seitenbleche 14 senk- recht zur Längsrichtung umsetzen. Die Kulissenführungen 16 sind dazu in Verstärkerrippen 20 eingebracht, die mit den Seitenblechen 14 verbunden sind.
Damit die Bewegung der Seitenbleche 14 beim Richtvorgang möglichst geradlinig in eine Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Richtvorrichtung 6 verläuft und die Sei- tenbleche 14 ausreichend stabil an der Richtvorrichtung 6 befestigt sind, ist jedem verschiebbaren Seitenblech 14 jeweils eine Anzahl von Führungsnuten 19 zugeordnet, die senkrecht zur Längsrichtung des Richtkörpers 8 verlaufen und in die jeweils ein zugeordneter Haltebolzen 17 eingreift, der jeweils an einer Haltetasche 22 befestigt ist.
Um die Seitenbleche 14 einer Richtvorrichtung 6 und insbesondere auch sämtliche Seitenbleche 14 gemeinsam beim Richtvorgang von Brennelementen 1 verschiebbar zu halten, sind sämtliche Traglaschen für die Verschiebebolzen 18 über einen Mitnehmer 24 miteinander verbunden, der aus der Ruheposition aus gegenüber den Seitenblechen 14 in Längsrichtung der Richtvorrichtung 6 hydraulisch oder mechanisch be- wegbar ist. Die Umsetzung kann dabei insbesondere dadurch erfolgen, dass durch selektive Bewegung des Kopfes 10 in Längsrichtung des Richtkörpers 8 in der Art einer Pump - oder Anstellbewegung die erforderlichen Ausgangskräfte aufgebracht werden.
Durch mehrmalige Wiederholung der Hubbewegung (Brennelement-Greifer Heben und Senken) am Kopf 10 wird über eine innerhalb der Trag- und Führungshülse verschiebbare Welle eine Hubpumpe betätigt, die mit einem zentral angeordneten Hubzylinder verbunden ist. Vom Hubzylinder werden durch Verbindungsstangen die Mitnehmer be- wegt. In den Endstellungen des Hubzylinders befinden sich Betätigungselemente, über die die Richtung der Hubbewegung mechanisch umgesteuert werden kann, so dass bei weiterer Hubbewegung der Spreiz- oder Richtvorgang wiederholt wird.
Um die Brennelement- Lademaschine, mit der die Brennelemente 1 versetzt werden, für den Transport und die Steuerung des Richtvorgangs der Richtvorrichtung 6 verwenden zu können ist der Kopf 10 wie der Kopf eines Brennelementes 1 dimensioniert.
Um den Richtkörper 8 und damit auch die Richtvorrichtung 6 auch bei vergleichsweise großen Verformungen der Brennelemente 1 an einer Leerstelle im Reaktorkern positionieren zu können, beträgt der Nennwert 16 mm. Für eine bessere Veranschaulichung der Querschnittsabmessungen des Richtkörpers 8 ist die Richtvorrichtung 6 in Figur 4 im Querschnitt dargestellt. Dabei ist der Richtkörper 8 in Reihenposition der Seitenblechen 14 gezeigt. In der strichlierten Darstellung ist hingegen die angestellte Position gezeigt, in der die Seitenbleche 14 zur Durchführung eines Richtvorgangs um die vorgegebene Nennwerte nach außen ausgestellt sind, so dass sich die zum Richten erforderliche Querschnittsvergrößerung ergibt.
Bezugszeichenliste
Brennelement
Brennstab
Richtvorrichtung
Richtkörper
Kopf
Fuß
Seitenblech
Kulissenführung
Haltebolzen
Verschiebebolzen
Führungsnut
Verstärkerrippe
Haltelasche
Mitnehmer

Claims

Ansprüche
Richtvorrichtung (6) für Brennelemente (1 ) eines Druckwasserreaktors mit einem in einer Längsrichtung ausgedehnten Richtkörper (8), dessen Seitenflächen aus Seitenblechen (14) gebildet sind, wobei die Querschnittsabmessungen der Seitenflächen des Richtkörpers (8) in Ruheposition um einen vorgegebenen Nennwert geringer gewählt sind als die entsprechende Querschnittsabmessung eines Referenzbrennelementes, und wobei die Seitenflächen von einer Ruheposition aus senkrecht zur Längsrichtung verschiebbar sind.
Richtvorrichtung (6) nach Anspruch 1 , bei der ein Nennwert von 16 mm vorgegeben ist.
Richtvorrichtung (6) nach Anspruch 1 oder 2, deren verschiebbaren Seitenblechen (14) eine oder eine Anzahl von Kulissenführungen (16) zugeordnet sind, über die die Seitenbleche (14) über zugeordnete Verschiebebolzen (18) an einer Tragstruktur befestigt sind, wobei die Kulissenführungen (16) derart geformt sind, dass sie eine Bewegung der Verschiebebolzen (18) in Längsrichtung in eine Bewegung der Seitenbleche (14) senkrecht zur Längsrichtung umsetzt.
4. Richtvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der an einem Anbauteil jedes verschiebbaren Seitenbleches (14) jeweils eine Anzahl von Führungsnuten (19) angeordnet sind, die senkrecht zur Längsrichtung des Richtkörpers (8) verlaufen und in die jeweils ein zugeordneter Haltebolzen (17) eingreift, der an einem Traggerüst befestigt ist.
5. Richtvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der diejenigen Verschiebebolzen (18), die einer der Kulissenführungen (16) der Seitenbleche (14) zugeordnet sind, über eine Befestigungsvorrichtung miteinander verbunden sind, die aus der Ruheposition aus gegenüber den Seitenblechen (14) in Längsrichtung der
Richtvorrichtung (8) hydraulisch oder mechanisch bewegbar ist.
6. Richtvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, deren Befestigungsvorrichtung mit einem in Längsrichtung bewegbaren Kopf (10) der Richtvorrichtung verbunden ist.
7. Richtvorrichtung (6) nach Anspruch 6, deren Kopf (10) wie der Brennelementkopf eines Referenzbrennelementes dimensioniert ist.
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