DE102004027237B4

DE102004027237B4 - Zwischenlagerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102004027237B4
Application number: DE102004027237A
Authority: DE
Inventors: Björn Arndt; Heinz Maas; Rudi Maas
Original assignee: Framatome ANP GmbH
Current assignee: Areva GmbH
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2024-06-04
Also published as: DE102004027237A1

Abstract

Zwischenlagerungsvorrichtung (10) für Transportbehälter (2) für Brennelemente in einem Brennelementlagerbecken (1), die ein auf dem Boden des Brennelementlagerbeckens (1) positioniertes Traggerüst (12) und eine das Traggerüst (12) nach oben abdeckende bewegbare Abstellplatte (14) umfasst, wobei das Traggerüst (12) ein Innenvolumen ausspart, das mindestens die Volumengröße eines Transportbehälters (2) aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zwischenlagerungsvorrichtung für Transportbehälter für Brennelemente in einem Brennelementlagerbecken.

In einer kerntechnischen Anlage, insbesondere in einem Kernkraftwerk, wird üblicherweise zur Erzeugung elektrischer Energie spaltbares Material einer kontrollierten Kernspaltung 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-quaderförmig oder insbesondere auch langgestreckt-quadratisch geformt sind und sich im Reaktorkern oder im Lagerbecken befinden. Dabei stehen die Brennelemente im Lagerbecken in Brennelement-Lagergestellen nebeneinander, wobei benachbarte Brennelemente mit einem vergleichsweise kleinen Abstand voneinander positioniert sind.

Im Laufe der Betriebszeit eines Kernreaktors wird der in den Brennelementen enthaltenen Kernbrennstoff verbraucht mit der Folge, dass Brennelemente von Zeit zu Zeit ausgewechselt werden müssen. Hierzu müssen abgebrannte Brennelemente aus dem Reaktorkern in ein Brennelementlagerbecken und frische unverbrauchte oder nur zum Teil verbrauchte Brennelemente aus dem Brennelementlagerbecken 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 außerhalb 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 herausziehen.

Um Brennelemente des Brennelementlagerbeckens auszuwechseln, um beispielsweise abgebrannte Brennelemente zur Wideraufbereitung oder in ein geeignetes Aufbewahrungslager zu transportieren und neue Brennelemente dem Brennelementlagerbecken zuzuführen, wird üblicherweise ein spezieller Transportbehälter für Brennelemente eingesetzt, mit dem eine Anzahl von Brennelementen aus dem Brennelementlagerbecken transportiert werden können. Dieser Transportbehälter weist dazu in der Regel einen Aufnahmekorb mit voneinander getrennten rechteckigen Aufnahmeschächten für die Brennelemente auf. Aufgrund des üblicherweise begrenzten Platzangebotes im Brennelementlagerbecken ist für den Transportbehälter eine bestimmte Abstellposition zugewiesen. Der Boden des Brennelementlagerbeckens ist insbesondere auch an dieser Abstellposition so beschaffen bzw. verstärkt, dass eine besonders hohe Gewichtskraft des Transportbehälters aufgenommen werden kann.

Für den Transport des Transportbehälters von und zum Lagerbeckenboden wird üblicherweise ein Kran verwendet, der über dem Brennelementlagerbecken angeordnet ist. Damit beim Hebe- und Senkvorgang des Transportbehälters die Krankomponenten wie beispielsweise die Unterflansche, der Kranhaken und die Seile des Krans nicht in das Beckenwasser eintauchen und dadurch kontaminiert werden, wird der Transportbehälter mit sogenannten Anhängelaschen oder Anschlaglaschen am Kran befestigt, so dass beim Hebe- und Senkvorgang lediglich die Anschlaglaschen und keine Krankomponenten in das Beckenwasser eintauchen. Problematisch ist, dass in der Regel aufgrund der begrenzten Hubhöhe des Krans, die beispielsweise durch die Bauhöhe des Reaktorgebäudes begrenzt ist, ein direkter Transport zum Beckenboden nicht möglich ist. So beträgt die Beckentiefe üblicherweise etwa 12 m, und die maximale Hubhöhe des Krans ist auf etwa nur 9 m begrenzt. Um dieses Problem zu lösen, ist üblicherweise im Brennelementlagerbecken ein Zwischenpodest angeordnet, auf dem der Transportbehälter abgestellt werden kann, um beim Absenken die Anschlaglaschen zu verlängern und diese beim Heben des Transportbehälters wieder zu verkürzen. Das Zwischenpodest ist üblicherweise in einer Höhe von etwa 6 m vom Beckenboden angeordnet, und in der Lastaufnahme und Größe auf bestimmte Transportbehälter ausgelegt.

Bei der Verwendung von größeren und schwereren Transportbehältern von beispielsweise mehr als 80 t ist jedoch das vorhandene Zwischenpodest nicht mehr geeignet, da die Belastung aus Transportbehälter und den eigentlichen Absetzvorgang vom Zwischenpodest nicht mehr aufgenommen werden kann. Um das Zwischenpodest für eine höhere Gewichtsaufnahme nachzurüsten, ist es möglich, die vorhandene Abstellfläche des Zwischenpodestes mit zusätzlichen Stützen und Verstrebungen zu verstärken. Eine andere Möglichkeit für die Lösung des Problems ist der Einbau einer Haltekonstruktion, an der ein Transportbehälter, während einer Verlängerung oder Verkürzung der Anschlaglaschen, zwischenabgehängt werden kann.

Nachteilig an den oben beschriebenen Lösungsverfahren für die Zwischenlagerung von schwereren Transportbehältern ist, dass die Realisierung einer entsprechenden Zwischenlagerungskonstruktion bzw. eine Nachrüstung des Zwischenpodestes für Transportbehälter mit einem besonders hohen Gewicht in vorhande nen Kraftwerken nicht immer möglich ist oder ein vergleichsweise hoher Aufwand zur Realisierung getrieben werden muss.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Zwischenlagerungsvorrichtung in einem Brennelementlagerbecken für einen Transportbehälter für Brennelemente anzugeben, die für ein besonders hohes Gewicht des Transportbehälters ausgelegt ist und sich besonders einfach realisieren lässt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem sich eine Zwischenlagerungsvorrichtung für Transportbehälter für Brennelemente, aus einem Traggerüst und einer das Traggerüst nach oben abdeckenden bewegbaren Abstellplatte zusammensetzt, wobei das Traggerüst ein Innenvolumen ausspart, das mindestens die Volumengröße eines Transportbehälters, vorzugsweise mit Dekontaminationsschutz aufweist, und das Traggerüst auf dem Boden des Brennelementlagerbeckens positioniert ist.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass es nicht sinnvoll ist, das vorhandene Zwischenpodest für eine höhere Gewichtsbelastung nachzurüsten, da dies technisch nur schwierig zu realisieren ist und der nötige Aufwand vergleichsweise hoch ist. Weiterhin geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass die Möglichkeit für eine hohe Gewichtsaufnahme prinzipiell insbesondere am Boden des Brennelementlagebeckens gegeben ist. Dabei ist der Boden des Brennelementlagerbeckens auch für höhere Gewichtslasten, wie sie durch größere und schwerere Lagerbehälter für Brennelemente auftreten könnten, ausgelegt. Bei einer Realisierung einer Zwischenlagerungsvorrichtung, die die Gewichtskraft über den Boden des Brennelementlagerbeckens ableitet, ist jedoch zu berücksichtigen, dass das Platzangebot am Boden des Brennelementlagerbeckens prinzipiell begrenzt ist. Die Erfindung geht daher von der Überlegung aus, dass der benötigte Raum für eine Positionierung eines Transportbehälters am Boden gleichzeitig auch für die Positionierung und Gewichtsaufnahme einer Zwischenlagerungsvorrichtung verwendet werden sollte, um einerseits die auftretende Gewichtskraft über den Boden ableiten zu können und andererseits das begrenzte Platzangebot am Boden des Brennelementlagerbeckens möglichst optimal auszunutzen.

Die Zwischenlagerungsvorrichtung weist dafür ein Traggerüst auf, das ein Innenvolumen ausspart, das mindestens der Volumengröße eines Transportbehälters, vorzugsweise mit Kontaminationsschutz, entspricht. So kann der Behälter innerhalb des Traggerüstes zum Boden abgesenkt werden. Die Zwischenlagerungsvorrichtung wird bereitgestellt, indem das Traggerüst für eine Zwischenlagerung oben mit einer bewegbaren Abstellplatte abgedeckt wird, auf der sich der Transportbehälter abstellen und zwischenlagern lässt. Das Traggerüst und die Abstellplatte sind dabei so ausgelegt, dass sie die Gewichtskraft eines Transportbehälters aufnehmen können, die über das Traggerüst in den Boden eingeleitet wird.

Für eine gute Gewichtkrafteinleitung in den Boden des Brennelementlagerbeckens und eine gute Raumausnutzung am Boden des Brennelementlagerbeckens ist das Traggerüst vorteilhafterweise über der vorhandenen Abstellposition für einen Transportbehälters positioniert. Dabei kann das Traggerüst zentral an der Abstellposition ausgerichtet sein, damit beim Absenken des Transportbehälters möglichtst keine Kollision zwischen mit dem Traggerüst und Transportbehälter auftritt.

Um die Abstellplatte auf das Traggerüst zu bewegen und diese wieder zu entfernen ist diese zweckmäßigerweise durch verfahren, verschieben, schwenken oder klappen bewegbar.

Für eine Zwischenlagerung der Abstellplatte, während ein Transportbehälter zum Boden des Brennelementlagerbeckens abgesenkt wird bzw. dort gelagert ist, und für eine möglichst einfache Bewegung der Abstellplatte auf das Traggerüst, ist die Abstellplatte vorzugsweise in den Bereich des Zwischenpodestes des Brennelementlagerbeckens verschiebbar. Dabei kann das Zwischenpodest auch zu Lasteinleitungen aus Belastungen der Abstellplatte verwendet werden.

Um die Abdeckplatte ohne Höhenniveauverschiebung vom Traggerüst zum Zwischenpodest und wieder zurück zu verschieben, weist das Traggerüst vorteilhafterweise etwa die Höhe eines Zwischenpodestes des Brennelementlagerbeckens auf.

Das Traggerüst der Zwischenlagerungsvorrichtung weist dafür zweckmäßigerweise eine Höhe von etwa 6 m auf. Für eine einfache Gestaltung der Verschiebevorrichtung der Abdeckplatte ist die Abstellposition am Boden des Brennelementbeckens und das über dieser Position positionierte Traggerüst möglichst nah an der Wand des Brennelementlagerbeckens, die an das Zwischenpodest grenzt, positioniert.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in der Möglichkeit, durch die beschriebene Zwischenlagerungsvorrichtung schwerere Transportbehälter, ohne Absetzen auf dem vorhandenen Zwischenpodest für den Transport von Brennelementen in Brennelementlagerbecken einsetzen zu können. Dabei wird durch die Zwischenlagerungsvorrichtung das begrenzte Platz- und Raumangebot im Brennelementlagerbecken besonders effektiv genutzt, indem der Transportbehälter in dem Traggerüst der Zwischenlagerungsvorrichtung zum Boden des Brennelementlagerbeckens absenkbar ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine bei anderen Lösungen notwendige aufwändige Nachrüstung bzw. Verstärkung des vorhandenen Zwischenpodestes entfällt. Außerdem sind für die Lastabtragung der Gewichtskraft der Zwischenlagerungsvorrichtung zum Boden des Brennelementlagerbeckens keine Verankerungen oder ähnliche Verstärkungen notwendig, da das Traggerüst die Gewichtskraft der Abstellplatte und die Gewichtskraft eines Transportbehälters aufnehmen kann und nach unten in den Boden des Brennelementlagerbeckens ableitet. Die beschriebene Zwischenlagerungsvorrichtung ist daher sehr einfach realisierbar und insbesondere auch einfach bei bestehenden Brennelementlagerbecken nachrüstbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 im Schnitt einen Ausschnitt eines Brennelementlagerbeckens von der Seite und
2 im Schnitt eine Aufsicht auf einen Beckenausschnitt mit einer Zwischenlagerungsvorrichtung.
Gleiche Teile sind in beiden Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist im Schnitt ein Ausschnitt eines Brennelementlagerbeckens 1 eines Kernkraftwerks von der Seite dargestellt. Für die Aufrechterhaltung des Betriebs des Kernkraftwerks ist es notwendig, neue Brennelemente dem Brennelementlagerbecken 1 zuzuführen und abgebrannte Brennelemente aus dem Brennelementlagerbecken 1 zu entfernen. Dazu wird ein Transportbehälter 2 verwendet, der mit einem nicht näher dargestellten Kran zum Beckenboden transportiert werden kann. Damit dabei keine Krankomponenten in das Beckenwasser eintauchen, wodurch sie kontaminiert werden würden, wird der Transportbehälter 2 mit Anschlaglaschen, nämlich mit Anschlaglaschen 4 oder mit Verlängerungsanschlaglaschen 6, am Kran befestigt, so dass lediglich diese mit dem Transportbehälter 2 in das Beckenwasser eintauchen.
Wie aus 1 zu erkennen ist, weist das Brennelementlagerbecken 1 eine Tiefe von etwa 12 m auf. Da der maximale Hub des Krans auf eine Höhe von unter 12 m begrenzt ist, weist das Brennelementlagerbecken 1 in konventioneller Bauweise ein Zwischenpodest 8 für die Zwischenlagerung vergleichsweise leichtgewichtiger Transportbehälter 2 auf, das in einer Höhe von etwa 6 m vom Beckenboden angeordnet ist. Während der Zwischenlagerung auf dem Zwischenpodest 8 werden dabei, wie in 1 dargestellt ist, die kurzen Anschlaglaschen 4 beim Absenken des Transportbehälters 2 mit den Verlängerungsanschlaglaschen 6 verlängert bzw. beim Heben des Transportbehälters 2 wieder entfernt.
Da die Gewichtskraftaufnahme des Zwischenpodestes 8 begrenzt ist, so dass vergleichsweise schwere Transportbehälter 2 über 80 t nicht mehr dort zwischen abgesetzt werden können, weist das Brennelementlagerbecken 1 zudem eine Zwischenlagerungsvorrichtung 10 für Transportbehälter 2 mit besonders hohem Gewicht auf. Diese Zwischenlagerungsvorrichtung 10 setzt sich aus einem Traggerüst 12, das auf dem Boden des Brennelementlagerbeckens 1 positioniert ist, und einer bewegbaren Abstellplatte 14 zusammen, die auf dem Traggerüst 12 positioniert ist. Der Transportbehälter 2 wird zunächst auf die Abstellplatte 14 der Zwischenlagerungsvorrichtung 10 abgesenkt. Das Traggerüst 12 und die Abstellplatte 14 sind derart ausgeführt, dass auch die Gewichtskraft von Transportbehältern 2 mit über 80 t aufgenommen werden kann. Diese wird über das Traggerüst 12 in den Boden des Brennelementlagerbeckens 1 abgeleitet. Nachdem die Anhängelaschen 4 mit den Verlängerungsanschlaglaschen 6 verlängert worden sind, wird der Transportbehälter 2 vom Kran angehoben und die Abstellplatte 14 auf das Zwischenpodest 8 zur Zwischenlagerung verschoben. Danach wird der Transportbehälter 2 zum Boden des Brennelementlagerbeckens 1 abgesenkt, wobei sich die Abstellposition innerhalb des Traggerüstes 12 befindet, um das begrenzte Raumangebot am Boden des Brennelementlagerbeckens 1 optimal nutzen zu können. Aus 2 geht hervor, wie die Abstellplatte 14 zentral auf das Traggerüst 12 verschiebbar ist und wie sich der Transportbehälter 2 innerhalb des Traggerüstes 12 zum Boden des Brennelementlagerbeckens 1 absenken lässt.
Nach dem Be- und Entladen des Transportbehälters 2 mit Brennelementen wird dieser vom Kran wieder angehoben, die Abstellplatte 14 vom Bereich des Zwischenpodestes 8 auf das Traggerüst 12 verschoben und der Transportbehälter 2 auf diesem abgestellt, um die Verlängerungslaschen 6 wieder zu entfernen. Anschließend kann der Transportbehälter 2 mit dem Kran aus dem Brennelementlagerbecken 1 gehoben werden.
Aufgrund der geeigneten Dimensionierung und Auslegung der Zwischenlagerungsvorrichtung 10 ist diese zur Handhabung sämtlicher Transportbehälter 2 geeignet. Das Brennelementlagerbecken 1 könnte daher auch ohne das Zwischenpodest 8 ausgeführt sein.

1: Brennelementlagerbecken
2: Transportbehälter
4: kurze Anschlaglasche
6: Verlängerungsanschlaglasche
8: Zwischenpodest
10: Zwischenlagervorrichtung
12: Traggerüst
14: Abstellplatte

Claims

Zwischenlagerungsvorrichtung (10) für Transportbehälter (2) für Brennelemente in einem Brennelementlagerbecken (1), die ein auf dem Boden des Brennelementlagerbeckens (1) positioniertes Traggerüst (12) und eine das Traggerüst (12) nach oben abdeckende bewegbare Abstellplatte (14) umfasst, wobei das Traggerüst (12) ein Innenvolumen ausspart, das mindestens die Volumengröße eines Transportbehälters (2) aufweist.
Zwischenlagerungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, deren Traggerüst (12) über einer Abstellposition eines Transportbehälters (2) positioniert ist.
Zwischenlagerungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, deren Abstellplatte (14) durch Verfahren, Verschieben, Schwenken oder Klappen bewegbar ist.
Zwischenlagerungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, deren Abstellplatte (14) auf ein Zwischenpodest (8) des Brennelementlagerbeckens (1) verschiebbar ist.
Zwischenlagerungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, deren Traggerüst (12) etwa die Höhe eines Zwischenpodestes (8) des Brennelementlagerbeckens (1) aufweist.
Zwischenlagerungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, deren Traggerüst (12) eine Höhe von etwa 6 m aufweist