WO2023001813A1 - Verfahren zum lastabhängigen entladen und/oder beladen eines brennelements aus einem bzw. in einen brennelementbehälter - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erdfindung betrifft ein Verfahren zum lastabhängigen Entladen und/oder Beladen eines Brennelements (20) aus einem bzw. in einen Brennelementbehälter (30), insbesondere Reaktordruckbehälter (30), mittels einer Ladevorrichtung (10). Die Ladevorrichtung ist dazu ausgebildet, ein Brennelement (20) mit variabler Fahrgeschwindigkeit entlang eines Fahrweges aus dem Brennelementbehälter (30) zu heben bzw. in den Brennelementbehälter (30) zu senken. Die Ladevorrichtung (10) weist eine Lastmesseinrichtung zum Online-Messen einer aktuell beim Heben bzw. Senken des Brennelements (20) entlang des Fahrweges an der Ladevorrichtung (10) angreifenden dynamischen Last und/oder Laständerung auf, wobei die Fahrgeschwindigkeit beim Heben bzw. Senken des Brennelements (20) in Abhängigkeit der aktuell gemessenen Last und/oder Laständerung geregelt wird.

Description

Verfahren zum lastabhängigen Entladen und/oder Beladen eines Brennelements aus einem bzw. in einen Brennelementbehälter

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum lastabhängigen Entladen und/oder Beladen eines Brennelements aus einem bzw. in einen Brennelementbehälter, beispielsweise aus einem bzw. in einen Reaktordruckbehälter.

In Kernkraftwerken werden Brennelemente in regelmässigen Abständen zwischen Arbeitszyklen eines Kernreaktors zur Revision ausgetauscht. Dazu müssen die Brennelemente aus einem Reaktordruckbehälter mit einer entsprechenden Ladevorrichtung entladen und beladen werden. Die Brennelemente stehen typischerweise in geringem Abstand zueinander senkrecht im Reaktordruckbehälter. Beim Beladen und Entladen wird das jeweilige Brennelement mittels der Ladevorrichtung aus dem Reaktordruckbehälter herausgehoben bzw. an der dafür vorgesehenen Position in den Reaktordruckbehälter herabgesenkt. Hierfür greift ein Greifer der Ladevorrichtung das Brennelement am oberen Ende und das Brennelement wird senkrecht aus dem Reaktordruckbehälterheraus- oder hineingeführt.

Die Brennelemente selbst bestehen aus Bündeln von Brennstäben, die mittels geeigneter Abstandshalter im Bündel zusammengehalten werden. Die Abstandshalter erfüllen dabei den Zweck, dass die einzelnen Brennstäbe eingespannt sind, auf Abstand korrekt zueinander positioniert sind und sich nicht verbiegen. Aufgrund der Bedingungen im Reaktordruckbehälter, insbesondere aufgrund von strahlungsinduziertem Kriechen unter den im Reaktordruckbehälter vorherrschenden thermohydraulischen Kräften und Temperaturen, können dennoch Verformungen - wie Krümmung und Torsion - an den Brennelementen auftreten. In Kombination mit dem Design der Abstandshalter kann dies dazu führen, dass sich die Brennelemente aufgrund des geringen Abstands zueinander beim Beladen und/oder Entladen an den Abstandshaltern berühren oder verhaken, was wiederum zu Schäden an den Brennelementen führen kann.

Ausser bei Reaktordruckbehältern können ähnliche Probleme grundsätzlich auch beim Be- und Entladen von Brennelementen in bzw. aus anderen Brennelementbehälter auftreten, beispielsweise bei Brennelement-Kompaktlagern, Nasslagern, Transportbehältern oder Transport- und Lagerbehältern. Abgesehen vom Reaktordruckbehälter können die übrigen genannten Behälter ein Brennelementgestell oder einen Brennelementkorb aufweisen. Nachfolgend wird daher als Obergriff für derartige Behälter, bei denen die vorliegende Erfindung Anwendung finden kann, der Ausdruck Brennelementbehälter verwendet.

Zur Vermeidung derartiger Schäden werden die Brennstäbe daher zumeist mit einer geringen, vom Operateur der entsprechenden Ladevorrichtung manuell angepassten Geschwindigkeit in den Brennelementbehälter abgesenkt bzw. aus dem Brennelementbehälter herausgehoben, was mit einem entsprechend hohen Zeitaufwand verbunden ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Entladen und/oder Beladen eines oder mehrerer Brennelemente aus einem bzw. in einen Brennelementbehälter bereitzustellen, das es ermöglicht, das Schadensrisiko an den Brennelementen beim Belade- und Entladevorgang zu verringern, den Operateur zu entlasten und gleichzeitig den Zeitaufwand für das Entladen und Beladen zu verringern.

Gemäss der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäss dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäss der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, das zum lastabhängigen Entladen und/oder Beladen eines oder mehrerer Brennelemente aus einem bzw. in einen Brennelementbehälter, insbesondere aus einem bzw. in einen Reaktordruckbehälter, mittels einer Ladevorrichtung dient. Die Ladevorrichtung ist dazu ausgebildet, ein Brennelement mit variabler Fahrgeschwindigkeit entlang eines Fahrweges aus dem Brennelementbehälter zu heben bzw. in den Brennelementbehälter zu senken. Dabei ist der Fahrweg im Bereich des Brennelementebehälters vorzugsweise geradlinig, insbesondere im Wesentlichen ausschliesslich vertikal geradlinig. Die Ladevorrichtung weist eine Lastmesseinrichtung zum Online-Messen einer aktuell beim Heben bzw. Senken des Brennelements entlang des Fahrweges an der Ladevorrichtung angreifenden dynamischen Last und/oder Laständerung auf. Gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren wird die Fahrgeschwindigkeit beim Heben bzw. Senken des Brennelements in Abhängigkeit der aktuell gemessenen Last und/oder Laständerung geregelt.

Wie eingangs erwähnt, kann es sich bei dem Brennelementbehälter im Sinne der vorliegenden Erfindung u.a. um einen Reaktordruckbehälter, ein Brennelement-Kompaktlager, ein Nasslager, einen Transportbehälter oder einen Transport- und Lagerbehälter handeln. Abgesehen vom Reaktordruckbehälter können die übrigen genannten Behälter ein Brennelementgestell oder einen Brennelementkorb aufweisen. Bei den letzten genannten "Behältern" kann das erfindungsgemässe Verfahren auch für die Alterungsüberwachung der Brennelementgestelle, -körbe oder Behälter genutzt werden.

Dabei ist der Fahrweg in einem Bereich, in dem sich das zu hebende bzw. zu senkende Brennelement noch neben anderen im Brennelementebehälter vorhandenen Brennelementen befindet, insbesondere der Fahrweg im Bereich des Brennelementebehälters, d.h. der Fahrweg, solange sich das zu hebende bzw. zu senkende Brennelement im Brennelementebehälter befindet, vorzugsweise geradlinig, insbesondere ausschliesslich geradlinig, besonders bevorzugt im Wesentlichen vertikal geradlinig, ganz besonders bevorzugt ausschliesslich im Wesentlichen vertikal geradlinig. Unter "ausschliesslich geradlinig" wird ein Fahrweg ohne Versatz, d.h. ein versatzloser Fahrweg verstanden. Entsprechend wird unter " ausschliesslich im Wesentlichen vertikal geradlinig" ein vertikaler Fahrweg ohne horizontalen Versatz, d.h. ein vertikal versatzloser Fahrweg verstanden.

Insbesondere kann sich der oben erwähnte Fahrweg vorzugsweise ausschliesslich auf den Fahrweg in einem Bereich, in dem sich das zu hebende bzw. zu senkende Brennelement noch neben anderen im Brennelementebehälter vorhandenen Brennelementen befindet, beziehen, insbesondere auf den Fahrweg im Bereich des Brennelementebehälters, d.h. den Fahrweg, solange sich das zu hebende bzw. zu senkende Brennelement im Brennelementebehälter befindet.

In erfindungsgemässer Weise wurde erkannt, dass sich bestimmte Probleme beim Belade- und Entladevorgang unmittelbar auf die dynamische Last bzw. Laständerung auswirken, welche durch Online-Messen der dynamischen Last und/oder Laständerung instantan erkannt werden können, und dass im Weiteren durch Anpassen der Fahrgeschwindigkeit beim Heben und Senken des Brennelements an die aktuell gemessene Last und/oder Laständerung ein möglicher Schaden am Brennelement vermieden werden kann. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter einer Laständerung eine zeitliche Zunahme oder Abnahme der beim Heben bzw. Senken des Brennelements entlang des Fahrweges an der Ladevorrichtung angreifenden dynamischen Last verstanden. Insbesondere kann es sich um einen Lastgradienten handeln. Wie eingangs beschrieben, können Verbiegungen bzw. Krümmungen der Brennelemente beim Heben bzw. Senken zu einer langsam ansteigenden Reibung zwischen dem zu hebenden bzw. zu senkenden Brennelement und Teilen des Brennelementbehälters und/oder einem oder mehreren sich im Brennelementbehälter befindlichen, benachbarten Brennelementen führen. Dies bewirkt eine erhöhte Last beim Heben bzw. eine reduzierte Last beim Senken. Im Weiteren können entlang des Fahrwegs infolge der Verbiegungen/Krümmungen der Brennelemente mitunter schnell ansteigende Lastspitzen auftreten, nämlich insbesondere dort, wo sich ein oder mehrere Abstandshalter des zu hebenden bzw. zu senkenden Brennelements, mit welchem die das Brennelement bildenden Brennstäbe im Brennelement auf Position gehalten sind, mit einem oder mehreren Abstandshaltern eines oder mehrerer benachbarter Brennelemente, die sich im Brennelementbehälter befinden, im Wesentlichen auf gleicher Höhe entlang des Fahrweges nebeneinander befinden und übereinander gleiten. Die durch das Übereinandergleiten der Abstandshalter entstehenden Lastspitzen sind häufig mit einer zuvor langsam ansteigenden Last beim Heben bzw. langsam abfallenden Last beim Senken korreliert, da sie auf dieselbe Ursache zurückgehen. In diesen Fällen ist es möglich, schnell ansteigende Lastspitzen rechtzeitig durch Online-Messen der zuvor langsam ansteigenden Last beim Heben bzw. langsam abfallenden Last beim Senken zu erkennen und entsprechend die Fahrgeschwindigkeit beim Heben bzw. Senken des Brennelements in Abhängigkeit der aktuell gemessenen Last bzw. Laständerung zu reduzieren, um so das Risiko von Schäden an den Brennelementen zu verringern. Die Reduktion der Fahrgeschwindigkeit erlaubt es im Weiteren, die Hebe- oder Senkbewegung rascher zu stoppen, sollte etwa beim Heben eine vordefinierte Maximallast überschritten oder beim Senken eine vordefinierten Minimallast unterschritten werden.

Insbesondere eine automatische Anpassung mittels einer Regelung über eine Rückkoppelungsschleife (Feedback-Loop) erweist sich hier als vorteilhaft. Im Fall, dass die Ladevorrichtung durch einen Operateur gesteuert wird, wird dieser durch das erfindungsgemässe Verfahren entlastet. Im Vergleich zu der bisher ausschliesslich manuellen Steuerung durch den Operateur ohne Online-Messung der dynamischen Last und/oder Laständerung ermöglicht eine automatische Regelung der Fahrgeschwindigkeit in Abhängigkeit der dynamischen Last und/oder Laständerung eine schnellere Reaktion auf etwaige Probleme beim Belade- und Entladevorgang. Dies gilt insbesondere - wie oben beschrieben - für moderat zunehmende dynamische Lasten bzw. für moderate Laständerungen, die es der Regelung erlauben, rechtzeitig die Fahrgeschwindigkeit zu reduzieren. Dadurch, dass die Fahrgeschwindigkeit beim Heben bzw. Senken des Brennelements in Abhängigkeit der aktuell gemessenen Last und/oder Laständerung geregelt wird, lässt sich im Ergebnis der Zeitaufwand für das Entladen und/oder Beladen eines Brennelements aus einem bzw. in einen Brennelementbehälter signifikant reduzieren. Durch diese Zeitersparnis beim Entladen und Beladen kann etwa die Revisionszeit eines Kernkraftwerks gewinnbringend reduziert werden.

Als (dynamische) Last im Sinne der vorliegenden Erfindung wird die an der Ladevorrichtung angreifende Gesamtlast beim Heben und Senken verstanden, die als Gesamtgewichtskraft von der Lastmesseinrichtung erfasst wird. Die Gesamtlast bzw. die Gesamtgewichtskraft setzen sich einerseits aus der Grundlast und andererseits aus allfälligen Kräften durch Reibung (durch oder Berühren) und/oder Verhaken der Brennelemente beim Heben bzw. Senken zusammen. Dabei entspricht die Grundlast der Gewichtskraft, die der Masse des zu hebenden oder zu senkenden Brennelements und der Masse der sich zwischen Lastmesseinrichtung und Brennelement befindlichen Teile der Ladevorrichtung entspricht. Bei diesen Teilen kann es sich beispielsweise um einen Greifer der Ladevorrichtung handeln. Die Masse einer allfällig vorhandenen Zentrierglocke zum Zentrieren der Brennelemente beim Be- und Entladen auf eine vordefinierte Position kann vorzugsweise beim Bestimmen der Grundlast als Teil der Ladevorrichtung ausser Acht gelassen werden, wenn sie sich beim Bestimmen der Grundlast an einem Beistellanschlag, an einem Teil des Brennelementbehälters (etwa dem Brennelementgestell bei Brennelementbecken) oder an benachbarten Brennelementen im Brennelementbehälter (etwa bei Reaktordruckbehältern) abstützt. Dies ist in der Regel beim Heben und Senken eines Brennelements aus dem Brennelementbehälter während der kritischen Phase, in der Reibung (durch Berühren) und ein Verhaken auftreten könnten, der Fall. Erst wenn das Brennelement vollständig aus dem problematischen Bereich herausgehoben ist, wird die Zentrierglocke in dieser Konfiguration mitangehoben und wäre dann beim Bestimmen der Grundlast als Teil der Ladevorrichtung massenmässig mitzuberücksichtigen. Tritt beim Heben oder Senken keine Reibung (durch Berühren) und kein Verhaken auf, so entspricht die an der Ladevorrichtung angreifende und von der Lastmesseinrichtung gemessene dynamischen Last im Wesentlichen der Grundlast, d.h. der Gewichtskraft, die der Masse des zu hebenden oder zu senkenden Brennelements und der Masse der sich zwischen Lastmesseinrichtung und Brennelement befindlichen Teile der Ladevorrichtung entspricht. Tritt beim Heben Reibung (durch Berühren) und/oder Verhaken auf, so erhöht sich die an der Ladevorrichtung angreifende und von der Lastmesseinrichtung gemessene dynamischen Last über die Grundlast hinaus um im Wesentlichen den Betrag der durch Reibung und/oder Verhaken bedingten Kräften. Tritt umgekehrt beim Senken Reibung (durch Berühren) und/oder Verhaken auf, so unterschreitet die an der Ladevorrichtung angreifende und von der Lastmesseinrichtung gemessene dynamischen Last die Grundlast um im Wesentlichen den Betrag der durch Reibung und Verhaken bedingten Kräften. Die Grundlast kann vorzugsweise mittels der Lastmesseinrichtung der Ladevorrichtung bestimmt werden, etwa vor dem Absenken des Brennelements in den Brennelementbehälter oder beim Anziehen des Brennelements zu Beginn der Hebebewegung.

Entsprechend kann die Ladevorrichtung nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dazu ausgebildet sein, die Grundlast zu bestimmen, etwa durch Bestimmen der an der Ladevorrichtung angreifende Last vor dem Absenken des Brennelements in den Brennelementbehälter oder beim Anziehen des Brennelements zu Beginn der Hebebewegung. Ist eine Zentrierglocke vorhanden, wie zuvor beschrieben, so wird die Grundlast vorzugsweise beim Heben vordem Abheben der Zentrierglocke und beim Absenken nach dem Aufsetzten der Zentrierglocke bestimmt. Die Ladevorrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, die von der zuvor bestimmten Grundlast abweichende Überlast oder Unterlast zu bestimmen und als Wert auszugeben, etwa indem von der jeweils aktuell gemessenen Gesamtgewichtskraft die Grundlast abgezogen wird.

Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt das Regeln der Fahrgeschwindigkeit beim Heben nach einem vordefinierten Hebegeschwindigkeits-Last-Profil. Dies bietet den Vorteil, dass die Hebegeschwindigkeit in Abhängigkeit der Last nach einem bekannten Hebegeschwindigkeits-Last-Profil angesteuert werden kann.

Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt das Regeln der Fahrgeschwindigkeit beim Senken nach einem vordefinierten Senkgeschwindigkeits-Last-Profil erfolgt. Analog zum Entladevorgang mit einem vordefinierten Hebegeschwindigkeits-Last-Profil bietet die Verwendung eines Senkgeschwindigkeits-Last-Profils dieselben, zuvor beschriebenen Vorteile für den Beladevorgang, einzig mit dem Unterschied, dass die Senkgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Last nach einem bekannten Senkgeschwindigkeits-Last-Profil gesteuert wird.

Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt das Heben entlang des Fahrweges mit einer ersten Hebegeschwindigkeit, wenn die aktuell gemessene Last kleiner als oder gleich einem vordefinierten oberen Last-Grenzwert und/oder wenn die aktuell gemessene Laständerung kleiner als oder gleich einem vordefinierten Laständerungs-Grenzwert ist, und mit einer gegenüber der ersten Hebegeschwindigkeit reduzierten, insbesondere von Null verschiedenen zweiten Hebegeschwindigkeit, wenn die aktuelle gemessene Last grösser als der vordefinierte obere Last-Grenzwert ist und/oder wenn die aktuelle gemessene Laständerung grösser als der vordefinierte Laständerungs-Grenzwert ist. Beispielsweise kann die erste Hebegeschwindigkeit 3 m/min und die gegenüber der ersten Hebegeschwindigkeit reduzierte zweiten Hebegeschwindigkeit 0.7 m/min betragen.

Das Benutzen eines vordefinierten oberen Last-Grenzwerts bzw. Laständerungs-Grenzwerts, ab der die Geschwindigkeit reduziert wird, hat den Vorteil, dass ab einer Last, die ein etwaiges Problem beim Entladen ankündigen kann, die Geschwindigkeit reduziert wird, um ein etwaiges Stoppen des Entladevorgangs zu vereinfachen, insbesondere für den Fall, dass die Last während des Entladevorgangs weiter zunimmt. Weiterhin wäre im Fall des Berührens oder Verhakens benachbarter Brennelemente bei einer geringeren Fahrgeschwindigkeit ein geringerer Schaden zu erwarten. Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens liegt der obere Last-Grenzwert zwischen 500 N und 1000 N, insbesondere zwischen 600 N und 800 N über der Grundlast [=Gewichtskraft, die der Masse des zu hebenden oder zu senkenden Brennelements und der Masse der sich zwischen Lastmesseinrichtung und Brennelement befindlichen Teile der Ladevorrichtung entspricht]. Mit anderen Worten: ein Grenzwert für eine Überlast oder Mehrlast über der Grundlast kann zwischen 500 N und 1000 N, insbesondere zwischen 600 N und 800 N betragen.

Gemäss noch einerweiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Heben gestoppt, wenn die beim Heben aktuell gemessene Last grösser als eine vordefinierte Maximallast ist.

Das Einführen eines weiteren Grenzwerts, nämlich den für die Maximallast, bei der das Heben nicht nur verlangsamt, sondern gestoppt wird, hat zum Vorteil, dass Erfahrungswerte benutzt werden können, ab denen mit hoher Wahrscheinlichkeit Probleme beim Hebevorgang auftreten. Im Vergleich zur inkrementeilen Reduktion der Fahrgeschwindigkeit ab dem vordefinierten oberen Last-Grenzwert bietet das Stoppen des Hebens ab einer Maximallast den Vorteil einer schnelleren Reaktion auf ein etwaiges Problem. Gemäss noch einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens liegt die Maximallast zwischen 700 N und 1500 N, insbesondere zwischen 800 N und 1200 N über der Grundlast.

Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt das Senken entlang des Fahrweges mit einer ersten Senkgeschwindigkeit, wenn die aktuell gemessene Last grösser als oder gleich einem vordefinierten unteren Last-Grenzwert und/oder wenn die aktuell gemessene Laständerung kleiner als oder gleich einem vordefinierten Laständerungs-Grenzwert ist, und mit einer gegenüber der ersten Senkgeschwindigkeit reduzierten, insbesondere von Null verschiedenen zweiten Senkgeschwindigkeit, wenn die aktuelle gemessene Last kleiner als der vordefinierte untere Last-Grenzwert und/oder wenn die aktuelle gemessene Laständerung grösser als der vordefinierte Laständerungs-Grenzwert ist. Das Benutzen eines vordefinierten unteren Last- Grenzwerts bzw. Laständerungs-Grenzwerts beim Beladevorgang, ab der die Geschwindigkeit reduziert wird, bietet die analogen Vorteile zum Benutzen des vordefinierten oberen Last-Grenzwerts für die Last, ab der die Geschwindigkeit beim Entladevorgang reduziert wird. Anders als beim Entladevorgang würde beim Beladevorgang Reibung (durch Berühren) oder Verhaken benachbarter Brennelemente allerdings zu einer Reduktion der Last führen. Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens kann der untere Last-Grenzwert durch die Grundlast abzüglich eines Betrags zwischen 500 N und 1000 N, insbesondere zwischen 600 N und 800 N gegeben sein. Mit anderen Worten: ein Grenzwert für eine Unterlast unter der Grundlast kann zwischen 500 N und 1000 N, insbesondere zwischen 600 N und 800 N betragen. Analog zum Heben kann die erste Senkgeschwindigkeit 3 m/min und de gegenüber der ersten Senkgeschwindigkeit reduzierte zweiten Senkgeschwindigkeit 0.7 m/min betragen.

Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Senken gestoppt, wenn die aktuell gemessene Last kleiner als eine vordefinierte Minimallast ist. Das Einführen eines weiteren Grenzwerts, nämlich den für die Minimallast, bei der das Heben nicht nur verlangsamt, sondern gestoppt wird, bietet die analogen Vorteile der Einführung der Maximallast, bei der bei der das Heben nicht nur verlangsamt, sondern gestoppt wird. Gemäss noch einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens kann diese Minimallast zwischen 700 N und 1500 N, insbesondere zwischen 800 N und 1200 N unterhalb der Grundlast liegen.

Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird die aktuell gemessene Last beim Heben und/oder Senken in Abhängigkeit der Position des Brennelementes entlang des Fahrweges gemessen. Zudem kann beim Heben und/oder Senken die Entlade- bzw. Beladereihenfolgen (Sequenz), d.h. die Reihenfolge, in der die einzelnen Brennelemente beladen werden, erfasst werden. Die Messung der aktuell gemessenen Last beim Heben und/oder Senken in Abhängigkeit der Position des Brennelementes entlang des Fahrweges und Entlade- bzw. Beladereihenfolgen (Sequenz) bringt den Vorteil mit sich, dass sich dadurch Erfahrungswerte sammeln lassen, die für die zukünftige Heb- und Senkvorgänge als Referenz dienen können. Insbesondere ist zu erwarten, dass ein eventuelles Verhaken oder Berühren der Abstandshalter oder Brennelemente an ausgezeichneten Positionen entlang des Fahrwegs auftritt, die mit dieser Art von Messung identifiziert werden können.

Entsprechend können das vordefinierte Hebegeschwindigkeits-Last-Profil bzw. das vordefinierte Senkgeschwindigkeits-Last-Profil aufgrund bekannter Informationen dahingehend optimiert werden, dass etwaige Schäden beim Heben der Last vermieden werden können. Das Hebegeschwindigkeits-Last-Profil und das Senkgeschwindigkeits-Last- Profil lassen sich insbesondre durch das Einbringen vorheriger Erfahrungen, Berechnungen oder ähnlicher Informationen dahingehend optimieren, dass bei Werten für die Last, die das Verhaken oder Berühren benachbarter Brennelemente nahelegen, die Fahrgeschwindigkeit angepasst wird. Weiterhin lassen sich in dem Hebegeschwindigkeits-Last-Profil und dem Senkgeschwindigkeits-Last-Profil weitere bekannte Parameter berücksichtigen, wie zum Beispiel die Position des Brennelements im Brennelementbehälter und/oder eine allfällig ermittelte Krümmung und Torsion des Brennelements.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das Heben und/oder Senken in einem Sicherheitsbereich um einem vorbekannten potentiellen Kollisionsbereich entlang des Fahrweges, in dem eine Kollision des zu hebenden bzw. zu senkenden Brennelements mit Teilen des Brennelementbehälters und/oder einem oder mehreren sich im Brennelementbehälter befindlichen, benachbarten Brennelementen potentiell auftreten kann, mit einer Hebegeschwindigkeit bzw. einer Senkgeschwindigkeit, insbesondere mit einer reduzierten dritten Hebegeschwindigkeit bzw. einer reduzierten dritten Senkgeschwindigkeit erfolgt, die gegenüber einer Hebegeschwindigkeit bzw. einer Senkgeschwindigkeit ausserhalb des Sicherheitsbereichs reduziert ist. Demgegenüber kann das Heben bzw. Senken ausserhalb des vorbekannten potentiellen Kollisionsbereichs mit einer grösseren, Hebe- bzw. Senkgeschwindigkeit erfolgen. Die Hebegeschwindigkeit ausserhalb des vorbekannten potentiellen Kollisionsbereichs kann vorzugsweise der oben erwähnten ersten Hebegeschwindigkeit für eine aktuell gemessene Last kleiner als oder gleich dem vordefinierten oberen Last-Grenzwert entsprechen. Analog kann die Senkgeschwindigkeit ausserhalb des vorbekannten potentiellen Kollisionsbereichs vorzugsweise der oben erwähnten ersten Senkgeschwindigkeit für eine aktuell gemessene Last grösser als oder gleich dem vordefinierten unteren Last-Grenzwert entsprechen.

Darüber hinaus kann vorzugsweise die reduzierte dritte Hebegeschwindigkeit der oben genannten reduzierten zweiten Hebegeschwindigkeit für eine aktuelle gemessene Last grösser als dem vordefinierten oberen Last-Grenzwert entsprechen. In gleicher Weise kann die reduzierte dritte Senkgeschwindigkeit der oben genannten reduzierten zweiten Senkgeschwindigkeit für eine aktuelle gemessene Last kleiner als dem vordefinierten unteren Last-Grenzwert entsprechen. Beispielsweise können die reduzierte dritte Hebegeschwindigkeit und die reduzierte dritte Senkgeschwindigkeit 0.7 m/min betragen.

Der eine oder die mehreren vorbekannten potentiellen Kollisionsbereiche können insbesondere - zumindest teilweise - durch eine oder mehrere Positionen entlang des Fahrwegs gegeben sein, an denen ein oder mehrere Abstandshalter des zu hebenden bzw. zu senkenden Brennelements, mit welchem die das Brennelement bildenden Brennstäbe im Brennelement auf Position gehalten sind, sich mit einem oder mehreren entsprechenden Abstandshaltern eines oder mehrerer benachbarter Brennelemente, die sich (noch oder bereits) im Brennelementbehälter befinden, auf im Wesentlichen gleicher Höhe entlang des Fahrweges nebeneinander befinden und beim Heben und Senken übereinander gleiten.

Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird für jedes aus dem Brennelementbehälter entladene Brennelement aus der jeweils gemessenen Last entlang des Fahrweges ein Maximalwert der gemessenen Last oder ein Maximalwert einer Überlast bestimmt, d.h. ein Maxi mal betrag, um den die gemessene dynamische Last die Grundlast [=Gewichtskraft, die der Masse des zu hebenden oder zu senkenden Brennelements und der Masse der sich zwischen Lastmesseinrichtung und Brennelement befindlichen Teile der Ladevorrichtung entspricht] überschreitet. Der jeweils bestimmte Maximalwert der gemessenen Last oder Überlast beim Heben kann im Weiteren in einem Schema, das die Anordnung der Brennelemente im Brennelementbehälter wiedergibt, an einer entsprechenden Position des jeweiligen Brennelements dargestellt werden. Dies ermöglicht eine systematische, insbesondere online (sofort) verfügbare Erfassung der Positionen im Brennelementbehälter, bei denen es zu erhöhten Maximalwerten der Last oder Überlast und somit mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit zu Problemen während des Belade- /Entladevorgangs kommt. Da die Bedingungen im Brennelementbehälter an verschiedenen Positionen für die Brennelemente unterschiedlich sein können, kann auch eine Verformung (insbesondere Krümmung und/oder Torsion) der Brennelemente von der Position im Brennelementbehälter abhängen. Die Abhängigkeit der Verformung von der Position wird durch die Verteilung der Temperatur und der thermohydraulischen Kräfte im Brennelementbehälter während des Betriebs bestimmt. Die Darstellung in einem Schema ermöglicht weiterhin auf lange Frist eine Erfassung der Positionen, bei denen es vermehrt zu erhöhten Kräften kommt. Das Schema kann als Grundlage für künftige Verbesserungen der Anordnungen oder des Belade/Entladevorgangs dienen.

Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird für jedes entladene oder zu beladende Brennelement eine Krümmung des Brennelements quer zu einer Längsachse des Brennelements und/oder eine Torsion des Brennelements um eine Längsachse des Brennelements bestimmt. Die Krümmung und/oder Torsion des Brennelements begünstigen ein Berühren oder Verhaken der Brennelemente beim Belade/Entladevorgang. Die so bestimmte Verformung des Brennelements kann sodann - vorzugsweise zusammen mit anderen Daten - die Grundlage für eine optimiertes Belade- und Entladeschema bilden. Zum Beispiel lässt sich in Kombination mit den Werten für die Maximalwerte der Last oder Überlast entlang des Fahrwegs der Zusammenhang zwischen dem Maximalwert der Last oder Überlast und der Verformung des Brennelements hersteilen.

Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens ist es vorgesehen, dass für ein erneutes Beladen und/oder Entladen des Brennelementbehälters auf Basis der für jedes entladene Brennelement bestimmten Maximalwerte der Last oder Überlast eine zu besetzende Position im Brennelementbehälter und/oder eine Reihenfolge bestimmt wird, in der die Brennelemente in den bzw. aus dem Brennelementbehälter beladen bzw. entladen werden.

Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt das Bestimmen der Krümmung und/oder der Torsion durch optisches Positionsvermessen von Referenzpunkten an der Aussenseite des Brennelements, wobei die Referenzpunkte um den Umfang und entlang der Längsachse des Brennelements verteilt sind. Durch das Positionsvermessens mehrerer Referenzpunkte an den oben genannten Punkten lässt sich im Wesentlichen ein komplettes Bild der Krümmung und u. U. der Torsion des Brennelements erstellen, was wiederum in Kombination mit Erfahrungswerten für die dynamische Last entlang des Fahrwegs eine nützliche Information liefert, inwieweit und an welchen Stellen ein Brennelement verformt sein kann, so dass das problemlose Entladen oder Beladen noch möglich ist. Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens liegen die Referenzpunkte auf wenigstens einem Abstandshalter des Brennelements, mit welchem die das Brennelement bildenden Brennstäbe im Brennelement auf Position gehalten sind. Dadurch sind in vorteilhafter Weise die Referenzpunkte direkt an einer der für das Beladen und Entladen kritischen Stelle der Brennelemente angebracht, nämlich den Abstandshaltern. Diese können einen der Abstandshalter eines benachbarten Brennelements berühren oder sich mit ihm verhaken, insbesondere aufgrund einer Verformung des Brennelements.

Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird für ein erneutes Beladen und/oder Entladen eines Brennelements in den bzw. aus dem Brennelementbehälter auf Basis der für das Brennelement bestimmten Krümmung und/oder Torsion eine zu besetzende Position im Brennelementbehälter und/oder eine Reihenfolge bestimmt wird, in der die Brennelemente in den bzw. aus dem Brennelementbehälter beladen bzw. entladen werden. Dies bietet den Vorteil, dass sich die Brennelemente im Brennelementbehälter so anordnen lassen, dass sich benachbarte Brennelemente nach Möglichkeit nicht aufgrund ihrer Verformungen beim Entladen und Beladen berühren oder verhaken.

Gemäss noch einerweiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird auf Basis der in Abhängigkeit der Position des Brennelementes entlang des Fahrweges aktuell gemessenen Last beim Heben ein Senkgeschwindigkeits-Fahrweg-Profil für ein erneutes Beladen des Brennelements in den Brennelementbehälter bestimmt. Typischerweise hängt die Last entlang des Fahrweges beim Beladen und Entladen des Brennelements von Gegebenheiten wie der Verformung des zu beladenden oder zu entladenden Brennelements und der benachbarten Brennelemente sowie der Position der Abstandshalter am Brennelement ab. Durch die Erstellung eines Senkgeschwindigkeits-Fahrweg-Profils für ein erneutes Beladen des Brennelements in den Brennelementbehälter lässt sich in vorteilhafterweise die Geschwindigkeit für das nächste Beladen bei den kritischen Positionen entlang des Fahrwegs entsprechend den Gegebenheiten anpassen.

Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird auf Basis der in Abhängigkeit der Position des Brennelementes entlang des Fahrweges aktuell gemessenen Last beim Heben und/oder auf Basis der für das Brennelement bestimmten Krümmung und/oder Torsion das Brennelement auf etwaige beim Entladen entstandene Beschädigungen untersucht. Dies bietet den Vorteil, dass sich die Untersuchung des Brennelements auf etwaige Beschädigungen gezielt auf die Stellen des Brennelements richtet, wo eine Beschädigung des Brennelements am wahrscheinlichsten ist. Dies sind typsicherweise zum einen Stellen, die beim Entladen eine erhöhte Last verursachen, und zum anderen Stellen, die eine ausgeprägte Verformung aufweisen. Dadurch lässt sich die Untersuchung des Brennelements optimieren und somit wiederum Zeit einsparen.

In gleicherweise kann auch der Brennelementbehälter, insbesondere wenn es sich dabei um ein Brennelement-Kompaktlager, Nasslager, einen Transportbehälter oder einen Transport- und Lagerbehälter handelt, auf Basis der in Abhängigkeit der Position des Brennelementes entlang des Fahrweges aktuell gemessenen Last beim Heben und/oder auf Basis der für das Brennelement bestimmten Krümmung und/oder Torsion auf etwaige beim Entladen entstandene Beschädigungen untersucht werden.

Die in der Patentbeschreibung einschliesslich der Ansprüche verwendeten Singularformen „ein/eine“ sowie „der/die/das“ umfassen auch den entsprechenden Plural, falls nichts Gegenteiliges angemerkt wird. Wenn Merkmale der Erfindung mit dem Ausdruck „oder“ kombiniert werden, umfasst der Ausdruck „oder“ auch „und“ ausser es ist aus der Beschreibung offensichtlich, dass der Ausdruck „oder“ als ausschliessend aufgefasst werden muss.

Im Folgenden wird das erfindungsgemässe Verfahren anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen detaillierter beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Entladens bzw. Beladens eines Brennelements aus einem bzw. in einen Reaktordruckbehälter gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren;

Fig. 2 eine Detailansicht des Entlade- bzw. Beladevorgangs gemäss Fig. 1;

Fig. 3 ein Diagramm einer lastabhängigen Geschwindigkeitsanpassung während des Entladevorgangs nach einem Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Verfahrens; und Fig. 4 schematische Darstellung einer Anordnung der Brennelemente im Reaktordruckbehälter mit einem zugehörigen Maximalwert einer gemessenen Überlast beim Heben eines Brennelements aus dem Brennelementbehälter.

Für die nachstehende Beschreibung gilt die folgende Festlegung: Sind in einer Figur zum Zweck zeichnerischer Eindeutigkeit Bezugszeichen angegeben, aber im unmittelbar zugehörigen Beschreibungsteil nicht erwähnt, so wird auf deren Erläuterung in vorangehenden oder nachfolgenden Beschreibungsteilen verwiesen. Umgekehrt sind zur Vermeidung zeichnerischer Überladung für das unmittelbare Verständnis weniger relevante Bezugszeichen nicht in allen Figuren eingetragen. Hierzu wird auf die jeweils übrigen Figuren verwiesen.

In Fig. 1 ist ein Entlade- oder Beladevorgang eines Brennelements 20 aus einem bzw. in einen Brennelementbehälter 30 gemäss einer beispielhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt, wobei es sich bei dem Brennelementbehälter 30 um einen Reaktordruckbehälter 30 handelt. Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 gestrichelt markierten Ausschnitt V in einer vergrösserten Ansicht.

Wie in Fig. 1 gezeigt, befinden sich in dem Reaktordruckbehälter 30 mehrere Brennelemente

20, die in geringem Abstand zueinander in aufrechter Position nebeneinander angeordnet sind. Wie in Fig. 2 im Detail gezeigt, besteht jedes der Brennelemente aus Bündeln von Brennstäben 24, die mittels Abstandshalter 21 im Bündel zusammengehalten werden. Die Abstandshalter 21 sind typischerweise an mehreren Stellen in Längsrichtung des Brennelements 20 angebracht. Die Zahl und die exakte Position der Abstandshalter am Brennelement 20 können variieren.

Im Reaktordruckbehälter 30 herrschen während des Betriebs sehr hohe Temperaturen, insbesondere in den Brennstäben 24, was zu einer Krümmung oder Torsion bezüglich einer Längsachse 22 der Brennelemente 20 führen kann. Die Krümmung kann bewirken, dass die Abstandshalter 21 relativ zur Längsachse 22 des Brennelements 20 versetzt sind. Eine Torsion des Brennelements 20 kann bewirken, dass das obere und das untere Ende der Brennelemente 20 relativ zueinander verdreht sind. Insbesondere können die Abstandshalter

21 , die in der Draufsicht ein im Wesentlichen rechteckiges Aussenprofil aufweisen, zueinander verdreht sein. Aufgrund der Torsion sowie der Krümmung der Brennelemente 20 können die seitlichen Enden der Abstandshalter 21 von der Längsachse 22 des Brennelements 20 weiter als vorgesehen überstehen, wodurch sich der gesamte Platzbedarf eines Brennelements 20 in transversaler Richtung (senkrecht zur Längsachse) erhöhen kann. Dadurch kann es sein, dass der Abstand der Brennelemente 20 zueinander in gewissen Bereichen des Brennelements 20, insbesondere im Bereich der Abstandshalter 21 verringert ist oder sich benachbarte Brennelemente 20 in manchen Fällen sogar berühren.

Für die Wartung oder einen Austausch der Brennelemente 20 werden die Brennelemente 20 aus dem Reaktordruckbehälter 30 entladen und beladen. Für den Beladevorgang wird das Brennelement 20 mittels der Ladevorrichtung 10 an der dafür vorgesehenen Position im Reaktordruckbehälter 30 abgesenkt. Dazu wird ein Brennelement 20 an dessen oberen Ende mittels eines Greifarms 11 gefasst und durch die Ladevorrichtung 10 in die vorgesehene Position im Reaktordruckbehälter 30 gebracht und durch den Greifarm 11 abgesenkt. Aufgrund von Verformungen der Brennelemente 20 kann es sein, dass die Brennelemente 20 sich trotz korrekter Positionierung nicht in allen Stellen entlang der Längsrichtung der Brennelemente 20 in einem vorbestimmten Abstand zueinander befinden. Insbesondere an den Stellen des Brennelements 20, an denen sich die Abstandshalter 21 befinden, kann es Vorkommen, dass der spezifizierte Abstand aufgrund besagter Verformung nicht eingehalten werden kann. Dadurch kann es beim Beladevorgang zu einem Berühren oder Verhaken benachbarter Brennelemente 20, insbesondere der Abstandshalter 21 kommen. Das Verhaken führt zu einem Verringern der Gesamtlast an der Ladevorrichtung 10 in vertikaler Richtung.

Entsprechend wird beim Entladevorgang das Brennelement 20, das sich auf der vorgesehenen Position im Reaktordruckbehälter 30 befindet, mit dem Greifarm 11 gefasst und aus dem Reaktordruckbehälter 30 herausgehoben. Aufgrund von Verformungen, hauptsächlich Torsion und Krümmung, kann es auch beim Entladevorgang zu einem Berühren Verhaken der Abstandshalter 21 kommen. In diesem Fall führt das Berühren oder Verhaken zu einer Erhöhung der Gesamtlast an der Ladevorrichtung 10.

Die Ladevorrichtung 10 ist mit einer Lastmesseinrichtung ausgestattet, die die dynamische Last entlang des Fahrwegs ermittelt. Die vertikal nach unten wirkende dynamische Last wird dazu von der Lastmesseinrichtung vorzugsweise im Wesentlichen kontinuierlich erfasst (um ggf. eine Überlastabschaltung einzuleiten) und in kurzen Abständen aufgezeichnet und gespeichert, beispielsweise mit 3 Messwerten pro Millimeter Hub- oder Senkbewegung. Die Abstände zwischen den Messpunkten sind klein genug gewählt, um ausreichend Daten für eine Analyse etwaiger Probleme beim Entladen oder Beladen, insbesondere für die Erkennung von Lastspitzen, zur Verfügung zu haben. Bei der Lastmesseinrichtung handelt es sich um einen Kraftsensor, der aus der gemessenen Kraft die an der Ladevorrichtung 10 angreifende dynamischen Last und/oder Laständerung ermittelt. Die gemessene Last und/oder Laständerung wird instantan dem Operateur angezeigt sowie an eine Feedback-Loop zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit weitergegeben. Des Weiteren wird die gemessene Last zusammen mit dem zu jedem Zeitpunkt zurückgelegten Fahrweg abgespeichert.

Das heisst beim Beladen und Entladen wird die Last und/oder Laständerung auf die Ladevorrichtung entlang der vertikalen Richtung während des Entlade- oder Beladevorgangs gemessen. Weiterhin lässt sich gemäss der Erfindung die Fahrgeschwindigkeit, d.h. die Geschwindigkeit mit der das Brennelement 10 durch die Heb- und Senkvorrichtung in vertikaler Richtung bewegt wird, in Abhängigkeit der gemessenen Last regeln, manuell oder durch die Feedback-Loop kontrollieren.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm der dynamischen Last (Kurve 42) beim Entladen in Abhängigkeit des Hubs. Der Hub wird auf der x-Achse 45 (in mm) in einem Bereich, in dem sich die Abstandshalter Brennelemente 20 berühren können, dargestellt. Mit eingezeichnet in das Diagramm ist die der Last entsprechend angepasste Fahrgeschwindigkeit (Kurve 41) in m/min während des Hebens des Brennelements (Achse 43) und die Last in Abhängigkeit des Hubs (Achse 44). Bei der Last wird der einem Gewicht in kg entsprechende Wert dargestellt. Bei einer Last oberhalb eines vordefinierten oberen Last-Grenzwerts für die Last wird die Hebegeschwindigkeit von einem ersten Wert auf eine zweite, gegenüber der ersten Hebegeschwindigkeit reduzierten zweiten Hebegeschwindigkeit verringert. Entsprechend wird die Hebegeschwindigkeit wieder erhöht, wenn die gemessene Last den oberen Last- Grenzwert wieder unterschreitet.

Weiterhin lässt sich in dem Diagramm erkennen, wie die Hebegeschwindigkeit bei erhöhten Werten für die Last verringert wird und bei niedrigeren Werten für die Last entsprechend erhöht. Der obere Last-Grenzwert liegt im vorliegenden Beispiel zwischen 500 N und 1000 N, insbesondere zwischen 600 N und 800 N über der Grundlast, d.h. über der Gewichtskraft, die der Masse des zu hebenden oder zu senkenden Brennelements und der Masse der sich zwischen Lastmesseinrichtung und Brennelement befindlichen Teile der Ladevorrichtung entspricht. Das Verfahren lässt sich weiterhin dahingehend ausweiten, dass beim Heben die Fahrgeschwindigkeit ab einer Maximallast nicht nur verringert wird, sondern komplett gestoppt wird. Die Maximallast liegt beispielsweise zwischen 700 N und 1500 N, insbesondere zwischen 800 N und 1200 N über der Grundlast.

Das Verfahren lässt sich entsprechend auch auf das Beladen anwenden. Beim Beladen bewirkt ein Berühren oder Verhaken der Abstandshalter 21 benachbarter Brennelemente 20 jedoch, dass sich die auf die Ladevorrichtung wirkende Kraft verringert statt - wie beim Entladen - vergrössert. Entsprechend erfolgt das Senken mit einer zweiten, gegenüber einer ersten Senkgeschwindigkeit reduzierten Senkgeschwindigkeit, wenn die Last einen unteren Last-Grenzwert unterschreitet. Der untere Last-Grenzwert liegt beispielsweise zwischen 500 N und 1000 N, insbesondere zwischen 600 N und 800 N unterhalb der Grundlast. Entsprechend dem Entladevorgang lässt sich auch beim Beladevorgang ein Grenzwert einführen, ab dem das Senken gestoppt wird. Dieser Grenzwert liegt beispielsweise zwischen 700 N und 1500 N, insbesondere zwischen 800 N und 1200 N unterhalb der Grundlast.

Die Möglichkeit, die Last online zu messen und in Abhängigkeit der Position des Fahrweges ein Fahrgeschwindigkeits-Last-Profil zu erstellen, sowie das Anpassen der Fahrgeschwindigkeit an die aktuell gemessene Last erlaubt eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Optimierung des Entlade- und Beladeprozesses. In einem Ausführungsbeispiel lässt sich aufgrund der beim Heben gemessenen Last entlang des Fahrweges ein Senkgeschwindigkeits-Fahrweg-Profil erstellen, das in vorteilhafter Weise für ein erneutes Beladen des Brennelements 20 in den Reaktordruckbehälter 30 benutzt werden kann. Da die Probleme beim Entladen hauptsächlich durch Verformungen der Brennelemente 20 verursacht werden, ist zu erwarten, dass beim Beladevorgang entsprechende Probleme an den gleichen Positionen entlang des Fahrwegs auftreten wie beim Entladevorgang. Folglich lässt sich die beim Heben entlang des Fahrweges gemessene Last auch für ein entsprechendes Senkgeschwindigkeits-Fahrweg-Profil für das Senken des Brennelements 20 verwenden.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das Heben und/oder Senken in einem Sicherheitsbereich um einem vorbekannten potentiellen Kollisionsbereich entlang des Fahrweges, in dem eine Kollision zwischen den Abstandshaltern des zu hebenden bzw. zu senkenden Brennelements und den Abstandshaltern der sich (schon oder noch) im Brennelementbehälter befindlichen, benachbarten Brennelementen potentiell auftreten kann, mit einer reduzierten dritten Hebegeschwindigkeit bzw. einer reduzierten dritten Senkgeschwindigkeit erfolgt. Demgegenüber kann das Heben bzw. Senken ausserhalb des vorbekannten potentiellen Kollisionsbereichs mit einer grösseren, Hebe- bzw. Senkgeschwindigkeit erfolgen. Dies ist in Fig. 3 dargestellt, in der man erkennt, wie die Geschwindigkeitskurve 41 beim Heben zwischen der ersten und der dritten Hebegeschwindigkeit entsprechend der Positionen der Abstandshalter bzw. dem Auftreten der potentiellen Kollisionsbereich alterniert.

Eine weitere Möglichkeit zur Optimierung des Entladeprozesses basiert auf dem Erstellen eines Schemas für die Last beim Entladen der Brennelemente 20, wobei das Schema die Anordnung der Brennelemente 20 im Reaktordruckbehälter 30 wiedergibt. Ein solches Schema 50 ist in Fig. 4 gezeigt. Das Schema zeigt dabei schematisch die Anordnung der Brennelemente 20 im Reaktordruckbehälter 30 in der Draufsicht. Jedes der Quadrate 51 entspricht der Position eines Brennelements 20. Die eingezeichneten Lasten entsprechen dabei der maximalen Überlast auf die Ladevorrichtung für das jeweilige Brennelement 20, d.h. dem Maximalbetrag, um den die gemessene dynamische Last die Grundlast überschreitet. Die maximale Überlast wird als einem der Kraft entsprechenden Gewicht abzüglich der Masse des Brennelements 20 dargestellt. Ein entsprechendes Schema lässt sich auch für den Beladevorgang erstellen, bei dem für das jeweilige Brennelement 20 an seiner Position im Reaktordruckbehälter die maximale Unterlast, d.h. der Maximalbetrag, um den die gemessene dynamische Last die Grundlast unterschreitet, eingezeichnet wird. Für ein erneutes Beladen und/oder Entladen des Brennelementbehälters können sodann auf Basis der für jedes entladene Brennelement 20 bestimmten Maximalwerte der Last oder Überlast eine zu besetzende Position im Brennelementbehälter 30 und/oder eine Reihenfolge bestimmt werden, in der die Brennelemente 20 in den bzw. aus dem Brennelementbehälter 30 beladen bzw. entladen werden.

Vergleichbare Schemas lassen sich nicht nur für die gemessene maximale Über- oder Unterlast entlang des Fahrwegs, sondern auch für weitere relevante Messgrössen, wie z.B. die Torsion oder Krümmung des Brennelements erstellen. Mit Hilfe dieser Schemas lassen sich zukünftige Belade- und Entladeprozesse entsprechend anpassen, beispielsweise dahingehend, dass bei künftigen Beladeprozessen die Position des zu beladenen Brennelements 20 im Reaktordruckbehälter 30 und/oder eine Reihenfolge bestimmt wird, in der die Brennelemente 20 in den bzw. aus dem Brennelementbehälter 30 beladen bzw. entladen werden. Dadurch kann beispielsweise vermieden werden, dass sich beispielsweise zwei Brennelemente 20 mit verhältnismässig starken Verformungen direkt nebeneinander im Reaktordruckbehälter 30 befinden oder weniger wahrscheinlich an den Abstandshaltern berühren oder verhaken.

Da die beschriebenen Schwierigkeiten hauptsächlich durch Verformungen der Brennelemente 20 hervorgerufen werden, ist es vorteilhaft, die Brennelemente 20 auf Verformungen hin zu vermessen. Hierzu wird die Torsion oder Krümmung durch optisches Positionsvermessen von Referenzpunkten an der Aussenseite des Brennelements 20 bestimmt, wobei die Referenzpunkte um den Umfang und entlang der Längsachse 22 des Brennelements 20 verteilt sind. Diese sogenannte "Geradheitsmessung" erfolgt typischerweise in einem Inspektionsstand mit einem Kamerasystem. Da die Verformung des Brennelements im Bereich der Abstandshalter 21 von besonderem Interesse ist, ist es vorteilhaft, wenn mindestens einer der Referenzpunkte auf wenigstens einem der Abstandshalter 21 liegt.

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum lastabhängigen Entladen und/oder Beladen eines Brennelements (20) aus einem bzw. in einen Brennelementbehälter (30), insbesondere Reaktordruckbehälter (30), mittels einer Ladevorrichtung (10), wobei die

Ladevorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, ein Brennelement (20) mit variabler Fahrgeschwindigkeit entlang eines Fahrweges aus dem Brennelementbehälter (30) zu heben bzw. in den Brennelementbehälter (30) zu senken, wobei die Ladevorrichtung (10) eine Lastmesseinrichtung zum Online-Messen einer aktuell beim Heben bzw. Senken des Brennelements (20) entlang des Fahrweges an der Ladevorrichtung (10) angreifenden dynamischen Last und/oder Laständerung aufweist, wobei die Fahrgeschwindigkeit beim Heben bzw. Senken des Brennelements (20) in Abhängigkeit der aktuell gemessenen Last und/oder Laständerung geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Regeln der Fahrgeschwindigkeit beim Heben nach einem vordefinierten Hebegeschwindigkeits-Last-Profil erfolgt, und/oder wobei das Regeln der Fahrgeschwindigkeit beim Senken nach einem vordefinierten Senkgeschwindigkeits-Last-Profil erfolgt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Heben entlang des Fahrweges mit einer ersten Hebegeschwindigkeit erfolgt, wenn die aktuell gemessene Last kleiner als oder gleich einem vordefinierten oberen Last-Grenzwert ist und/oder wenn die aktuell gemessene Laständerung kleiner als oder gleich einem vordefinierten Laständerungs-Grenzwert ist, und mit einer gegenüber der ersten Hebegeschwindigkeit reduzierten zweiten Hebegeschwindigkeit, wenn die aktuelle gemessene Last grösser als der vordefinierte obere Last-Grenzwert ist und/oder wenn die aktuelle gemessene Laständerung grösser als der vordefinierte Laständerungs-Grenzwert ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Senken entlang des Fahrweges mit einer ersten Senkgeschwindigkeit erfolgt, wenn die aktuell gemessene Last grösser als oder gleich einem vordefinierten unteren Last-Grenzwert ist und/oder wenn die wenn die aktuell gemessene Laständerung kleiner als oder gleich einem vordefinierten Laständerungs-Grenzwert ist, und mit einer gegenüber der ersten Senkgeschwindigkeit reduzierten zweiten Senkgeschwindigkeit, wenn die aktuelle gemessene Last kleiner als der vordefinierte untere Last-Grenzwert ist und/oder wenn die aktuelle gemessene Laständerung grösser als der vordefinierte Laständerungs- Grenzwert ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Heben gestoppt wird, wenn die beim Heben aktuell gemessene Last grösser als eine vordefinierte Maximallast ist; und/oder wobei das Senken gestoppt wird, wenn die aktuell gemessene Last kleiner als eine vordefinierte Minimallast ist.

6. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei das Heben und/oder Senken in einem Sicherheitsbereich um einem vorbekannten potentiellen Kollisionsbereich entlang des Fahrweges, in dem eine Kollision des zu hebenden bzw. zu senkenden Brennelements (20) mit Teilen des Brennelementbehälters und/oder einem oder mehreren sich im Brennelementbehälter (30) befindlichen, benachbarten Brennelementen (20) potentiell auftreten kann, mit einer Hebegeschwindigkeit bzw. einer Senkgeschwindigkeit erfolgt, die gegenüber einer Hebegeschwindigkeit bzw. einer Senkgeschwindigkeit ausserhalb des Sicherheitsbereichs reduziert ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei ein oder mehrere vorbekannten potentiellen Kollisionsbereiche zumindest teilweise durch eine oder mehrere Positionen entlang des Fahrwegs gegeben sind, an denen sich ein oder mehrere Abstandshalter (21) des zu hebenden bzw. zu senkenden Brennelements (20), mit welchem die das Brennelement (20) bildenden Brennstäbe im Brennelement (20) auf Position gehalten sind, mit einem oder mehreren entsprechenden Abstandshaltern (21) eines oder mehrerer sich im Brennelementbehälter (30) befindlichen, benachbarten Brennelementen (20) auf im Wesentlichen gleicher Höhe entlang des Fahrweges nebeneinander befinden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die aktuell gemessene Last beim Heben und/oder Senken in Abhängigkeit der Position des Brennelementes (20) entlang des Fahrweges gemessen wird.

9. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei für jedes aus dem Brennelementbehälter (30) entladene Brennelement (20) aus der jeweils gemessenen Last entlang des Fahrweges ein Maximalwert der gemessenen Last oder ein Maximalwert einer Überlast bestimmt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der jeweils bestimmte Maximalwert der gemessenen Last oder der Maximalwert einer Überlast beim Heben in einem Schema (50), das die Anordnung der Brennelemente im Brennelementbehälter wiedergibt, an einer entsprechenden Position des jeweiligen Brennelements dargestellt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei für ein erneutes Beladen und/oder Entladen des Brennelementbehälters (30) auf Basis der für jedes entladene Brennelement (20) bestimmten Maximalwerte der Last oder Überlast eine zu besetzende Position im Brennelementbehälter (30) und/oder eine Reihenfolge bestimmt wird, in der die Brennelemente (20) in den bzw. aus dem Brennelementbehälter (30) beladen bzw. entladen werden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für jedes entladene oder zu beladende Brennelement (20) eine Krümmung des Brennelements (20) quer zu einer Längsachse (22) des Brennelements (20) und/oder eine Torsion des Brennelements (20) um eine Längsachse (22) des Brennelements (20) bestimmt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei für ein erneutes Beladen und/oder Entladen eines Brennelements (20) in den bzw. aus dem Brennelementbehälter (30) auf Basis der für das Brennelement (20) bestimmten Krümmung und/oder Torsion eine zu besetzende Position im Brennelementbehälter (30) und/oder eine Reihenfolge bestimmt wird, in der die Brennelemente (20) in den bzw. aus dem Brennelementbehälter (30) beladen bzw. entladen werden.

14. Verfahren nach Anspruch einem der vorgehenden Ansprüche, wobei auf Basis der in Abhängigkeit der Position des Brennelementes (20) beim Heben entlang des Fahrweges aktuell gemessenen Last ein Senkgeschwindigkeits-Fahrweg-Profil für ein erneutes Beladen des Brennelements (20) in den Brennelementbehälter (30) bestimmt wird.

15. Verfahren nach Anspruch einem der vorgehenden Ansprüche, wobei auf Basis der in Abhängigkeit der Position des Brennelementes (20) entlang des Fahrweges aktuell gemessenen Last beim Heben und/oder auf Basis der für das Brennelement (20) bestimmten Krümmung und/oder Torsion das Brennelement (20) auf etwaige beim Entladen entstandene Beschädigungen untersucht wird.