SE530299C2 - Anordning och förfarande för hantering av en bränslepatron - Google Patents

Description

530 299 rar i kylvattenströmmen och kan nöta hål på bränslestavarnas kapsfing.

För att lösa detta problem är det känt att anordna någon form av ett skräpfilter i en nedre del av de bränslepatroner som innefat- tar ett antal bränslestavar och som bildar reaktorns härd. Ett ex- empel på ett sådant skräpfilter visas i WO02/O58075. Vattnet, som cirkulerar genom reaktorn under anläggningens drift, pas- serar genom denna nedre del av bränslepatronerna nerifrån och upp. Eventuella skräppartiklar kan således fångas upp av ett sådant skräpfilter. Skräppartiklarna hindras åtminstone till en viss del från att lossna från skräpfiltret och föras tillbaka till vattnet på grund av strömningen av vattnet genom skräpfiltret.

Skräpfilter är normalt också konstruerade att släppa igenom mindre skräppartiklar och på så sätt minska igensättningsrisken.

Flödet genom bränslepatronens nedre del är vid normal drift cac2 m/s men kan vid reducerad effekt sänkas till ca 1 m/s. l samband med avställning av reaktorn upprätthålls åtminstone inledningsvis flödet av vatten på grund av det restvärme som finns i bränslepatronen. Det är också möjligt att under en inle- dande fas av avställning driva anläggningens huvudcirkulations- pumpar med en relativt låg effekt som är tillräcklig för att upp- rätthålla ett flöde av vatten genom bränslepatronerna. Varje bränslepatron står i ett säte och vattnet styrs under normal drift in i bränslepatronen via en avtätning. När bränslepatronen skall avlägsnas och lyftas ut ur reaktorn kommer emellertid flödet av vatten att reduceras och det kan till och med reverseras beroen- de på med vilken hastighet bränslepatronen lyfts uppåt. Denna lyfthastighet kan vid en normal avställning uppgå till cirka 1 m/s.

Det innebär att den av flödet åstadkomna kraft som håller kvar skräppartiklarna i eller omedelbart under skräpfiltret reduceras: eller upphör och att skräppartiklarna kan falla ut ur skräpfiltret.

Således ökar benägenheten för partiklarna att lossna och falla tillbaka till reaktortanken. Detta medför att det inte längre finns någon mekanism för att avlägsna skräppartiklarna från reaktorn 'S30 299 och primärsystemet, utan mer och mer skräppartiklar kommer att ackumuleras i reaktortanken.

US-A-5,383,226 visar en anordning för hantering av en bränsle- patron, som innefattar ett antal bränslestavar som sträcker sig mellan en nedre del och en övre del av bränslepatronen och ett hölje som omger bränslestavarna. Anordningen innefattar en lyftanordning inrättad att under en lyftoperation gripa en bräns- lepatron som befinner sig i en reaktortank och att lyfta bränsle- . patronen uppåt och ut ur reaktortanken. Ett ledningsorgan ärt anslutet till bränslepatronens övre del och pump är inrättad att skapa ett flöde av vätska genom bränslepatronen och lednings- organet till en detekteringsutrustning. Detekteringsutrustningen är anpassad att detektera fissionsprodukter i vattnet, vilka kan indikera att en eller flera bränslestavar är skadade.

SAMMANFATTNING AV UPPFlNNlNGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att reducera acku- muleringen av skräppariklar i reaktortanken.

Detta ändamål uppnås med den inledningsvis angivna anord- ningen som kännetecknas av att pumpen är inrättad att åstad- komma ett flöde av en sådan storlek att eventuella skräppartik- lar som finns i och omedelbart under skräpfiltret åtminstone hålls kvar i och/eller omedelbart under skräpfiltret under lyftope- rationen.

Med en sådan anordning kan således säkerställas att mängden skräppartiklar som lossnar under lyftoperation är mycket liten.

Mängden ackumulerade skräppartiklar i reaktortanken kan där- med reduceras. Sökanden har vid experiment kommit fram till att skräppartiklarnas svävningshastighet, dvs. den hastighet med vilken de sjunker i vatten, uppgår till ungefär 0,1 - 0,3 m/s. Det innebär att det åstadkomma flödet av vatten genom bränslepa- tronen vid bränslepatronens inlopp skall uppgå till åtminstone 530 299 0,5 m/s för att det skall kunna säkerställas att skräppartiklarna inte faller ner från skräpfiltret. Hänsyn skall därvid tas till den utnyttjade lyfthastigheten, se ovan. Bränslepatronens inlopp är dess trängsta sektion och avgör följaktligen om skräppartiklarna kan falla ur.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är anordningen inrättad att styra pumpen på så sätt att flödet upprätthålls under hela lyftoperationen. Med fördel kan anordningen också vara inrättad i att styra pumpen på så sätt att flödet initieras så snart lyftope- rationen initieras.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar lyftanordningen ett långsträckt gripelement som är inrättat att sänkas ned i reaktortanken och gripa bränslepatronen. varvid pumpen är anordnad på gripelementet. Ett sådan gripelement finns tillgängligt vid de flesta befintliga nukleära anläggningar och är väl lämpat att också bära den angivna pumpen. Med för-j del kan pumpen vara anordnad intill bränslepatronens övre del.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är lednings- organet inrättat att leda flödet till en position utanför bränslepa- tronen. Flödet av vatten kan således ledas tillbaka till vattnet i reaktortanken, eftersom skräppartiklarna hålls kvar i skräpfiltret.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar an- ordningen ett uppsamlingsorgan som är anslutet till ledningsor- ganet och inrättat att samla upp skräppartiklarna som följer med flödet av vatten genom bränslepatronen. Med ett sådant upp- samlingsorgan, som kan vara anordnat uppströms eller ned-t ströms om pumpen, kan skräppartiklar, som av någon anledning befinner sig i brånslepatronens flödeskanal när lyftoperationen initieras eller som passerar genom skräpfiltret, fångas och samlas upp. En sådan uppsamling är speciellt fördelaktigt i det fall att flödet av vatten leds tillbaka till reaktortanken. Uppsam- 530 299 lingsorganet kan med fördel innefatta ett filter och/eller en be- hållare.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen innefattar ledningsorganet en kåpa som är inrättad att vara anbringad på bränslepatronens övre dei och som definierar en passage för nämnda flöde. Kåpan har lämpligen sådana dimensioner att den tätande omsluter bränslepatronen så att hela flödet genom bränslepatronen leds in i och genom ledningsorganet.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är skräpfiltretf anordnat på så sätt att allt vatten som strömmar in i flödeska- nalen strömmar genom skräpfiitret.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är lyftanord- ningen inrättad att transportera den lyfta bränslepatronen till en vattenbassäng på avstånd från reaktortanken, varvid anordning- en är inrättad att styra pumpen på så sätt att flödet upprätthålls under hela denna transport. På så vis förhindras skräppartikiar från att falla ut ur bränslepatronen också under transporten och från att kontaminera transportvägen. Med fördel kan anordning- en vara inrättad att styra pumpen på så sätt att flödet av vatten genom bränslepatronen reverseras i en position där skräppar- tiklarna är deponerbara, exempelvis när transporten är avslutad.

Därmed kan åtminstone en del av de skräppartklar som hålls i och/eller omedelbart under skräpfiltret tillåtas falla ner och an- samlas på botten av vattenbassängen och vid lämpligt tillfälle samlas upp och avlägsnas. Ändamålet uppnås också med det inledningsvis angivna förfa- randet som kännetecknas av att flödet har en sådan storlek att eventuella skräppartikiar som finns i och/eller omedelbart under skräpflltret åtminstone hålls kvar i och/eller omedelbart under skräpfiltret under lyftoperationen. 530 299 Fördelaktiga vidareutvecklingar av förfarandet anges i de bero- ende kraven 15 till 20.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning skall nu förklaras närmare genom en beskrivning av olika utföringsformer och med hänvisning till bi- fogade ritningar.

Fig. 1 visar schematiskt en vy av utföringsform av en an- ordning för hantering av en bränslepatron enligt upp- finningen.

Fig. 2 visar schematiskt en vy av en bränslepatron och en del av anordningen i Fig.1.

DETALJERAD BESKRIVNING AV OLIKA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar schematiskt en nukleär anläggning med en kokvat- tenreaktor, BWR. Anläggningen innefattar en reaktortank 1 med en härd 2 av bränslepatroner 3. En bränslepatron 3 visas sche- matiskt i Fig. 2. Varje bränslepatron 3 i härden 2 innefattar ett antal bränslestavar 4, som sträcker sig mellan en nedre del och en övre del av bränslepatronen 3. Ett hölje 5 omger bränslesta- varna 4 och bildar en flödeskanal 6 i vilken bränslestavarna 4 befinner sig. Ett skräpfilter 7 är anordnat i bränslepatronens 3 nedre del vid ett inlopp 8 hos bränslepatronen 3. Skräpfiltret 7 är anordnat på så sätt att allt vatten som strömmar genom in- loppet 8 in i flödeskanalen 6 strömmar genom skräpfiltret 7. Ett handtag 9 är anordnat i bränslepatronens 3 övre del.

Den i Fig.1 visade anläggningen är avställd och reaktortankens 1 lock är borttaget. Reaktortanken 1 är därmed öppen upptill.

Anläggningen innefattar vidare en vattenbassäng 11 som är an- ordnad på avstånd från reaktortanken 1. En transportväg 12 sträcker sig mellan reaktortanken 1 och vattenbassängen 11.

Reaktortanken 1, transportvägen 12 och vattenbassängen 11 530 299 bildar i det avställda tillståndet ett gemensamt utrymme som är fyllt med vatten upp till en vattenyta.

Anläggningen innefattar vidare en anordning för hantering av en bränslepatron. Denna anordning innefattar en lyftanordning 15 som är anordnad på en horisontell räisanordning 16 som sträck- er sig över reaktortanken 1, transportvägen 12 och vattenbas- sängen 11. Lyftanordningen 15 innefattar en vagn 17 som är förskjutbar på och längs rälsanordningen 16. På vagnen 17 hänger ett gripelement 18 som är utformat som ett teleskoprör. och som således kan förlängas och förkortas. På gripelements 18 nedre ände finns ett gripdon 19 som är inrättat att gripa ett handtag 9 hos en bränslepatron 3. Med hjälp av lyftanordningen kan en bränslepatron under en lyftoperation gripas i handta- get 9 och lyftas upp ur härden 2 och reaktortanken 1. När bränslepatronen 3 har nått en övre position, som alltjämt ligger under vattenytan, kan lyftanordningen 15 förskjutas längs räls- anordningen 16, varvid bränslepatronen 3 transporteras under vatten från reaktortanken 1 till vattenbassängen 11 via trans- portvägen 12. l vattenbassängen 11 kan bränslepatronen 3 sän- kas ned och ställas i en lämplig anordning (ej visad) på vatten- bassängens 11 botten.

Anordningen för hantering av en bränslepatron 3 innefattar vida- re ett ledningsorgan 31 som är anslutbart till bränslepatronens 3 övre del och en pump 32 som är anbringad på gripelement 18 i närheten av gripdonet 19 och bränslepatronens 3 övre del.

Pumpen 32 är anordnad på ledningsorganet 31 och inrättad att medge pumpning av ett flöde av vatten genom ledningsorganet 31 och bränslepatronen 3. I den visade utföringsformen är led- ningsorganet 31 är inrättat att leda flödet av vatten till en posi- tion utanför bränslepatronen 3 och nära bränslepatronen 3. Det innebär att när bränslepatronen 3 befinner sig i eller omedelbart ovanför reaktortanken kommer det pumpade vattnet att ledas tillbaka till reaktortanken 1. På samma sätt kommer det pumpa- de vattnet när bränslepatronen 3 befinner sig längs transportvä- 5313 299 gen 12 eller i vattenbassängen 11 att ledas tillbaka till trans- portvägen 12 respektive vattenbassängen 11.

Vidare kan anordningen innefatta ett uppsamlingsorgan 33 som är anslutet till ledningsorganet 31 och inrättat att samla upp de skräppartiklar som följer med flödet av vatten genom bränslepa- tronen 3. Uppsamlingsorganet 33 är i den visade utföringsfor- men anordnat nedströms om pumpen 32, men det är även möj- ligt att anordna uppsamlingsorganet 33 uppströms om pumpen 32. I den visade utföringsformen innefattar uppsamlingsorganet 33 ett filter 34 som fångar eventuella skräppartiklar l flödet av vatten. Vidare kan uppsamlingsorganet 33 innefatta en behållare som kan vara anordnad uppströms och/eller nedströms om filtret 34 och inrättad att samla upp de skräppartiklar som fångas av filtret 34. Uppsamlingsorganet 33 kan utformas på många oli- ka sätt, exempelvis som en cyklon där skräppartiklar fångas med hjälp av centrifugalkraften.

Vidare kan ledningsorganet 31 innefattar en kåpa 36 som är in- rättad att anbringas på bränslepatronens 3 övre del och som definierar en passage för flödet av vatten in i ledningsorganet 31. Kåpan 36 är anpassad på så sätt att den tätande omsluter bränslepatronens 3 övre del och förhindrar inflöde av vatten mellan ledningsorganet 3 och bränslepatronens 3 övre del.

Anordningen innefattar också en styrenhet 40 som är förbunden med pumpen 32 och inrättad att styra pumpen 32. Med hjälp av styrenheten 40 kan pumpen 32 styras så att den åstadkommer ett flöde av vatten under den ovan nämnda lyftoperationen. Flö- det uppåt genom skräpfiltret 7 och bränslepatronen 3 skall under lyftoperationen ha en sådan storlek att eventuella skräppartiklar som finns i och/eller omedelbart under skräpfiltret 7 åtminstone hålls kvar i och/eller omedelbart under skräpfiltret 7. Det innebär att det uppåtriktade flödet vid bränslepatronens 3 inlopp nedan- för skräpfiltret 7 skall ha en flödeshastighet som är åtminstone 0,4 m/s, företrädesvis åtminstone 0,5 m/s. Med fördel styrs 530 295 pumpen 32 på så sätt att flödet upprätthålls under hela lyftope-r rationen och pà så sätt att flödet initieras så snart lyftoperatio- nen initieras. Vidare kan pumpen 32 styras på så sätt att flödet upprätthålls under hela transporten från reaktortanken 1 via transportvägen 12 till en position där skräppartiklarna är depo- nerbara, såsom i den visade vattenbassängen 11.

När bränslepatronen 3 har transporterats till vattenbassängen 11 kan pumpen 32 styras så att flödet av vatten genom bränsle- patronen 3 reverseras. På så sätt kan åtminstone en del av de skräppartiklar som finns i skräpfiltret 7 deponeras genom att spolas ut ur skräpfiltret 7 och falla ner i vattenbassängen 11.

Det skall noteras att det är möjligt att anordna pumpen 32 på avstånd från bränslepatronen 3, exempelvis längre upp på grip- elementet 18 eller vid en vägg hos det gemensamma utrymme som bildas av reaktortanken 1, transportvägen 12 och vatten- bassängen 11. Det är dock fördelaktigt om pumpen 32 är dränk- bar och befinner sig under vattenytan eftersom eventuella skräppartiklar som transporteras genom pumpen 32 kan vara radioaktivt kontaminerade.

Det skall också noteras att det är möjligt att leda vattnet från pumpen 32 till någon annan plats än tillbaka till reaktortanken 1, exempelvis till någon uppsamlingstank utanför reaktortanken 1.

Vattnet i en sådan uppsamlingstank kan rena och/eller filtreras och därefter àterföras till reaktortanken 1 eller avlägsnas frän anläggningen.

Uppfinningen är inte begränsad till de beskrivna och visade utfö- ringsformerna utan kan varieras och modifieras inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Claims (20)

10 15 20 25 30 35 530 299 10 Patentkrav

1. Anordning för hantering av en bränslepatron (3), som in- nefattar ett antal bränslestavar (4), som sträcker sig mellan en* nedre del och en övre del av bränslepatronen (3), ett hölje (5). som omger och bildar en flödeskanal (6) i vilken bränslestavarna (4) befinner sig, och ett skräpfilter (7) som befinner sig i den nedre delen av bränslepatronen (3), varvid anordningen innefattar en lyftanordning (15), som är inrättad att under en lyftoperation gripa en bränslepatron (3) som befinner sig i en reaktortank (1) och att lyfta bränslepatronen (3) uppåt och ut ur reaktortanken (1), ett ledningsorgan (31), som är inrättat att vara anslutet till bränslepatronens (3) övre del, och en pump (32), som är inrättad att skapa ett flöde av vatten ge-~ nom ledningsorganet (31) och bränslepatronen (3) under lyft- operationen, kännetecknad av att pumpen (32) är inrättad att åstadkomma ett flöde av en sådan storlek att eventuella skräppartiklar som finns i och/eller omedelbart under skräpfiltret (7) åtminstone hålls kvar i och/eller omedelbart under skräpfiltret (7) under lyftope- rationen.

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att anordningen är inrättad att styra pumpen (32) på så sätt att flödet upprätt- hålls under hela lyftoperationen.

3. Anordning enligt något av kraven 1 och 2, av att anordningen är inrättad att styra pumpen (32) på så sätt att flödet initieras så snart lyftoperationen initieras.

4. Anordning enligt något av de föregående kraven, kille; tecknad av att lyftanordningen (15) innefattar ett långsträckt gripelement (18) som är inrättat att sänkas ned i reaktortanken 10 15 20 25 30 35 53Û 259 11 (1) och gripa bränslepatronen (3), varvid pumpen (32) är anord- nad på gripelementet (18).

5. Anordning enligt krav 4, kännetecknad av att pumpen (32) anordnad intill bränslepatronens (3) övre del.

6. Anordning enligt något av de föregående kraven, Länge; tecknad av att Iedningsorganet (31) år inrättat att leda flödet till en position utanför bränslepatronen (3).

7. Anordning enligt något av de föregående kraven, känne- tecknad av att anordningen innefattar ett uppsamlingsorgan (33) som är anslutet till Iedningsorganet (31) och inrättat att samla upp skräppartiklarna som följer med flödet av vattnet genom bränslepatronen (3).

8. Anordning enligt krav 7, kännetecknad av att uppsamlings- organet (33) innefattar ett filter (34). Anordning enligt något av kraven 7 och 8, kännetecknad

9. §_v_ att uppsamlingsorganet (33) innefattar en behållare (35).

10. Anordning enligt något av de föregående kraven, känne- tecknad av att Iedningsorganet (31) innefattar en kåpa (36) som är inrättad att vara anbringad på bränslepatronens (3) övre del och som definierar en passage för nämnda flöde.

11. Anordning enligt något av de föregående kraven, känne- tecknad av att skräpfiltret (7) är anordnat på så sätt att allt vat- ten som strömrnar in i flödeskanalen (6) strömmar genom skräp- filtret (7).

12. Anordning enligt något av de föregående kraven, känne- tecknad av att lyftanordningen (15) är inrättad att transportera den lyfta bränslepatronen (3) till en vattenbassäng (11) på av- stånd från reaktortanken (1), varvid anordningen är inrättad att 10 15 20 25 30 35 53Ü 299 12 styra pumpen (32) på så sätt att flödet upprätthålls under hela denna transport.

13. Anordning en|igt krav 12, kännetecknad av att anordningen är inrättad att styra pumpen (32) på så sätt att flödet av vatten genom bränslepatronen (3) reverseras i en position där skräp- partiklarna är deponerbara.

14. Förfarande för hantering av en bränslepatron, som inne- fattar ett antal bränslestavar, som sträcker sig mellan en nedre del och en övre del av bränslepatronen, ett hölje, som omger och bildar en flödeskanal i vilken bränslestavarna befinner sig, och ett skräpfilter som befinner sig i den nedre delen av bräns- lepatronen, varvid förfarandet innefattar stegen att gripa en bränslepatron som befinner sig i en reaktor- tank, att ansluta ett ledningsorgan till bränslepatronens övre del, att under en lyftoperation lyfta bränslepatronen uppåt och ut ur reaktortanken, att skapa ett flöde av vatten genom ledningsorganet och bränslepatronen under lyftoperationen, kännetecknat av att flödet har en sådan storlek att eventuella skräppartiklar som finns i och/eller omedelbart under skräpfiltret åtminstone hålls kvar i och/eller omedelbart under skräpfiltret: under lyftoperationen.

15. Förfarande en|igt krav 14, kännetecknat av att flödet upp- rätthålls under hela lyftoperationen.

16. Förfarande enligt något av kraven 14 och 15, av att flödet initieras så snart lyftoperationen initieras.

17. Förfarande enligt något av kraven 14 till 16, kännetecknad av att flödet av vatten leds till en position utanför bränslepatro- nen. 10 15 530 299 13

18. Förfarande enligt något av kraven 14 till 17, _a_v att skräppartiklarna som följer med flödet av vatten genom bränslepatronen samlas upp.

19. Förfarande enligt något av kraven 14 till 18, av att den lyfta bränslepatronen transporteras till en vattenbas- säng på avstånd från reaktortanken och att flödet upprätthålls under hela denna transport.

20. Förfarande enligt krav 19, Gif flödet GV vatten genom bränslepatronen reverseras i en position där skräppartiklarna är deponerbara.