WO2004090911A2 - Verfahren und vorrichtung zum zerlegen eines steuerelementes eines siedewasserreaktors - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum zerlegen eines steuerelementes eines siedewasserreaktors Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for disassembling a control element of a boiling water reactor.
  • No. 5,055,236 A therefore proposes sawing the control elements axially along the center axis into two halves, each of which consists of two control element blades arranged at right angles to one another.
  • the invention is based on the object of specifying a method for disassembling a control element of a boiling water reactor in which as little secondary waste as possible arises and the release of neutron absorber material is largely avoided.
  • the invention is based on the object of specifying a device for carrying out the method.
  • the first-mentioned object is achieved according to the invention with a method having the features of claim 1. Since, according to these features, two control element sheets lying opposite one another are each separated from the other two control element sheets along a longitudinally extending cutting line arranged near the longitudinal axis , d. H. If the dividing or cutting line runs in the cruciform core body of the control element, damage to the neutron absorber material containing it becomes
  • control element sheets After the two control element sheets have been separated, they can be placed on the control element sheets which have not been separated, so that space-saving compacting is possible when the speed limiter is removed.
  • the roller cut is carried out on both flat sides of the control element sheet with roller blades positioned against one another. In this way, the depth of cut required for each slitter is halved and the pressing forces required for cutting are reduced.
  • FIG. 1 shows a schematic overall representation of a device according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through a control element with cutting rollers of the device according to the invention attached to it
  • Fig. 3 shows a cross section through the control element, with adjacent guide rollers of the device also in a schematic representation.
  • the device contains a cutting unit 2 with four cutting rollers 4, which are in pairs in the working position on opposite control element sheets 6a, c of a control element 6.
  • the cutting unit 2 is arranged in a frame 8 which surrounds the control element 6 and which absorbs the contact forces which occur during cutting in a closed manner.
  • the relative movement between the control element 6 and the cutting unit 2 in the direction of the longitudinal center axis of the control element 6 takes place either by moving the control element 6 with the cutting unit 2 at rest, for example with a lifting mechanism, or by moving the entire device along the resting control element 2.
  • control element 6 contains four control element sheets 6a-d, starting from a cruciform, solid core body 10, in the hollow spaces of which neutron absorbers, for example absorber tubes 12 filled with boron carbide BC 4 (illustrated by the control element sheets 6a, b) or, in an alternative embodiment, absorber sheets 14 made of hafnium Hf (illustrated using control element sheets 6c, d) are introduced.
  • neutron absorbers for example absorber tubes 12 filled with boron carbide BC 4 (illustrated by the control element sheets 6a, b) or, in an alternative embodiment, absorber sheets 14 made of hafnium Hf (illustrated using control element sheets 6c, d) are introduced.
  • the operation of the device is illustrated more clearly in FIG.
  • the cutting rollers 4 are placed in the area of the core body 10 on the flat sides of the control element blades 6a and 6c in pairs and opposite each other in the direction of the arrows 16.
  • a roll cut is made in a longitudinal direction, ie perpendicular to the plane of the drawing and Cut line S extending parallel to the longitudinal center axis A in the vicinity of the crossing point or in the vicinity of the longitudinal center axis A.
  • the adjustment paths of the two opposite cutting rollers 4 are limited to such an extent that it is no longer possible to touch their cutting front edges.
  • the adjusting movement of the cutting rollers 4 perpendicular to the flat sides of the control element sheets 6a, c to be separated is carried out in the exemplary embodiment with hydraulic cylinders.
  • the exemplary embodiment with hydraulic cylinders.
  • a single cutting roller 4 can also be provided for each of the two control blades 6a, c to be separated, which is assigned a cutting-edge counter roller which is applied flatly to the control element blade 6a or c is.
  • a guide 20 is provided on both sides of the cutting unit according to FIG. 3, as seen in the longitudinal direction of the control element 2, each consisting of four guide rollers 22 aligned diagonally to the longitudinal central axis A.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerlegen eines Steuerelementes (6) eines Siedewasserreaktors, bei dem zwei einander gegenüberliegende Steuerelementblätter (6a,c) jeweils entlang einer sich in Längsrichtung erstreckenden und in der Nähe der Längsmittenachse (A) angeordneten Schnittlinie (S) mit einem Rollschneidverfahren von den anderen beiden Steuerelementblättern (6b,d) abgetrennt werden. Ausserdem bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Zerlegen eines Steuerelementes, eines Siedewasserreaktors
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zerlegen eines Steuerelementes eines Siedewasserreak- tors.
Bei der Entsorgung radioaktiv kontaminierter Teile eines Kernreaktors ist es in vielen Fällen notwendig, diese zu zerlegen, um den für die Endlagerung erforderlichen Platzbedarf zu redu- zieren. Dies geschieht zum Beispiel unter Wasser im Brennelement-Lagerbecken.
Aus der DE 29 42 406 C2 ist es beispielsweise bekannt, den Brennelementkasten eines Brennelementes eines Siedewasserreak- tors mit Hilfe von Rollenschneidmessern in der Axialrichtung entlang seiner Ecken zu zerschneiden, so dass flache Bänder entstehen. Diese werden zusätzlich quer zu ihrer Längsrichtung zerschnitten, um den Platzbedarf bei der Endlagerung weiter zu verringern.
Ein besonderes Problem tritt beim Zerlegen eines Steuerelementes eines Siedewasserreaktors auf Grund der in den Steuerelementblättern vorhandenen Neutronenabsorber auf, bei denen es sich je nach Ausführung des Steuerelementes beispielsweise um mit Borkarbid BC4 gefüllte Röhrchen oder um Absorberblätter aus Hafnium Hf handelt, und die nicht in das Beckenwasser freigesetzt werden dürfen. Dabei ist es grundsätzlich bekannt, die Steuerelementblätter durch, in Axialrichtung durchgeführte Schnitte vom massiven, aus Stahl bestehenden kreuzförmigen Kernkörper abzutrennen. Die abgetrennten Steuerelementblätter können dann zur weiteren Kompaktierung mit einem aus der DE 197 00 651 Cl bekannten Verfahren zu Spulen aufgewickelt werden.
Das Abtrennen der Steuerelementblätter mit nahe am Kreuzungs- punkt verlaufenden axialen Schnitten ist aber technisch prob- lematisch. In der US 5,055,236 A wird deshalb vorgeschlagen, die Steuerelemente axial entlang der Mittenachse in zwei Hälften zu zersägen, die jeweils aus zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Steuerelementblättern bestehen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Zerlegen eines Steuerelementes eines Siedewasserreaktors anzugeben, bei dem möglichst wenig Sekundärabfall entsteht und die Freisetzung von Neutronenabsorbermaterial weitgehend vermieden ist. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Die erstgenannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Da gemäß diesen Merkmalen zwei einander gegenüberliegende Steuer- elementblätter jeweils entlang einer sich in Längsrichtung erstreckenden und in der Nähe der Längsachse angeordneten Schnittlinie von den anderen beiden Steuerelementblättern abgetrennt werden, d. h. die Trenn- oder Schnittlinie im kreuzförmigen Kernkörper des Steuerelementes verläuft, wird eine Beschädigung der das Neutronenabsorbermaterial enthaltenden
Bereiche und damit eine Freisetzung des Neutronenabsorbermate- rials sicher vermieden. Da darüber hinaus zum Schneiden ein Rollschneidverfahren verwendet wird, ist auch das Entstehen von weiteren Sekundärabfall, wie er beispielsweise in Form von
Schneidspänen bei einem Fräsvorgang auftreten würde, praktisch vermieden.
Nach dem Abtrennen der beiden Steuerelementblätter können diese auf die nicht abgetrennten Steuerelementblätter gelegt werden, so dass bei entferntem Geschwindigkeitsbegrenzer eine platzsparende Kompaktierung möglich ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt der Rollschnitt jeweils auf beiden Flachseiten des Steuerelement- blattes mit gegeneinander angestellten Rollschneiden. Auf diese Weise ist die für jede Rollschneide erforderliche Schnitttiefe halbiert und die zum Schneiden notwendigen Andruckkräfte sind reduziert.
Die zweitgenannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 3, deren Vorteile sich sinngemäß aus den bei den Verfahrensan- Sprüchen jeweils erläuterten Vorteilen ergeben.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf das
Ausführungsbeispiel der Zeichnung verwiesen. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Gesamtdarstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Steuerelement, mit an ihn angesetzten Schneidrollen der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematisierten Darstellung, Fig. 3 einen Querschnitt durch das Steuerelement, mit anliegenden Führungsrollen der Vorrichtung ebenfalls in einer schematisierten Darstellung.
Gemäß Fig. 1 enthält die Vorrichtung eine Schneideinheit 2 mit vier Schneidrollen 4, die in Arbeitsposition jeweils paarweise auf einander gegenüberliegende Steuerelementblätter 6a, c eines Steuerelementes 6 -angestellt sind. Die Schneideinheit 2 ist in einem Rahmen 8 angeordnet, der das Steuerelement 6 um- gibt und die beim Schneiden auftretenden Anstellkräfte in sich geschlossen abträgt. Die Relativbewegung zwischen Steuerelement 6 und Schneideinheit 2 in Richtung der Längsmittenachse des Steuerelementes 6 erfolgt entweder durch Bewegen des Steuerelementes 6 bei ruhender Schneideinheit 2, beispielsweise mit einem Hubwerk, oder durch Verfahren der gesamten Vorrichtung entlang dem ruhenden Steuerelement 2.
In der Figur ist zu erkennen, dass das Steuerelement 6 vier, von einem kreuzförmigen, massiven Kernkörper 10 ausgehende, kreuzförmig angeordnete Steuerelementblätter 6a-d enthält, in deren Hohlräume Neutronenabsorber, beispielsweise mit Borkarbid BC4 gefüllte Absorberröhrchen 12 (veranschaulicht anhand der Steuerelementblätter 6a, b) oder in einer alternativen Ausgestaltung Absorberblätter 14 aus Hafnium Hf (veranschaulicht anhand der Steuerelementblätter 6c, d), eingebracht sind.
In Fig. -2 ist die Wirkungsweise der Vorrichtung deutlicher veranschaulicht. Die Schneidrollen 4 sind im Bereich des Kernkörpers 10 an die Flachseiten der Steuerelementblätter 6a und 6c jeweils paarweise und einander gegenüberliegend in Richtung der Pfeile 16 angestellt. Durch eine Vorschubbewegung senkrecht zur Längsmittenachse A wird ein Rollschnitt entlang einer sich in Längsrichtung, d.h. senkrecht zur Zeichenebene und parallel zur Längsmittenachse A erstreckenden Schnittlinie S in der Nähe des Kreuzungspunktes bzw. in der Nähe der Längs- mittenachse A durchgeführt .
Die Anstellwege der beiden gegenüberliegenden Schneidrollen 4 werden soweit begrenzt, dass eine Berührung ihrer Schneidvorderkanten gerade nicht mehr möglich ist. Die Anstellbewegung der Schneidrollen 4 senkrecht zu den Flachseiten der jeweils abzutrennenden Steuerelementblätter 6a, c erfolgt im Ausfüh- rungsbeispiel mit Hydraulikzylindern. Insbesondere ist die
Kraft, mit der die Schneidrollen 4 angestellt werden, steuerbar, so dass trotz der von der axialen Schneidposition abhän- ' gigen unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften des Steuerelementes 6 eine nahezu konstante Schneidgeschwindigkeit über die gesamte Länge der Steuerelementblätter 6a, c erzielt werden kann. Eine weitere Alternative zum kraftmäßigen Anstellen der Scneidrollen 4 mittels Hydraulikzylinder ist die Verwendung einer elektromechanischen Zustelleinheit, mit der pro TeilschnittVorgang ein Zustellweg mit gleichzeitiger Kraftüberwa- chung vorgegeben werden kann.
Da an jeder Trennstelle zwei Schneidrollen 4 mit zumindest annähernd gleicher Andruckkraft wirken, verringert sich die erforderliche Trenntiefe auf die Hälfte und durch die annähernd gleiche Materialverdrängung von beiden Seiten des Steuerelementblattes wird ein Verbiegen weitgehend vermieden.
Alternativ zu der in der Fig. dargestellten paarweisen Anordnung von Schneidrollen 4 kann auch für jedes der beiden abzu- trennenden Steuerblätter 6a, c nur eine einzige Schneidrolle 4 vorgesehen sein, der eine jeweils eine flächig an das Steuerelementblatt 6a bzw. c angelegte schneidenfreie Gegenrolle zugeordnet ist. Um eine sichere Führung des Steuerelementes 6 bzw. der Schneideinheit zu ermöglichen, ist in Längsrichtung des Steuerelementes 2 gesehen zu beiden Seiten der Schneideinheit gemäß Fig. 3 eine Führung 20 vorgesehen, die jeweils aus vier diagonal auf die Längsmittenachse A ausgerichtete Führungsrollen 22 besteht.
Bezugszeichenliste
2 Schneideinheit
4 Schneidrollen
6 Steuerelement
6a-d Steuerelementblatt
8 Rahmen 10 Kernkörper
12 Absorberröhrchen
14 Absorberblätter
16 Pfeil
20 Führung 22 Führungsrollen
S Schnittlinie
A Längsmittenachse

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Zerlegen eines Steuerelementes (6) eines Siedewasserreaktors,, bei dem zwei einander gegenüberliegende Steuerelementblätter (6a, c) jeweils entlang einer sich in Längsrichtung erstreckenden und in der Nähe der Längsmittenachse (A) angeordneten Schnittlinie (S) mit einem Rollschneid- verfahren von den. anderen beiden Steuerelementblättern (6b, d) abgetrennt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem jeweils auf beiden Flachseiten des Steuerelementblattes (6a,c)> ein Rollschnitt mit gegeneinander angestellten Schneidrollen (4) erfolgt.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Führung (20) zur axial relativbeweglichen Aufnahme des Steuerelementes (6) , und mit einer Schneideinheit (2) mit wenigstens zwei jeweils gegen die Flachseiten zweier einander gegenüberliegender Steuerelementblätter (6a, c) anstellbaren Schneidrollen (4) .
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der vier sich jeweils paarweise gegenüberliegende Schneidrollen (4) vorgesehen sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Schneidrollen (4) hydraulisch oder elektromechanisch anstellbar sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der die Schneideinheit (2) in' einem das Steuerelement (6) in Arbeits- position umgebenden Rahmen (8) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei der zur Führung (20) zu beiden Seiten der Schneideinheit (2) vier auf die Längsmittenachse (A) gerichtete Führungsrollen (22) vorgesehen sind.
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