DE1036409B - Transportanlage fuer Brennstoffelemente eines Kernreaktors - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Materialbeförderungsaulage und insbesondere eine Transportanlage für aus einem Kernreaktor herausgenommene Brennstoffelemente. In Kernreaktoren, wie z. B. gasgekühlten, graphitmoderierten Reaktoren, Druckwasserreaktoren und Heterogen-Siedewasserreaktoren, werden Brennstoffelemente benutzt, die in einem Mantel eingeschlossenes spaltbares Material enthalten. Von Zeit zu Zeit ergibt sich die Notwendigkeit, die verbrauchten Brennstoffelemente auszuwechseln, und zu diesem Zwecke werden die auszuwechselnden Elemente durch eine Beschick- und Entnahmemaschine aus dem Reaktor herausgezogen, bevor sie für eine gewisse Zeit in einem Wasserbecken gelagert werden. Während der Lagerung nimmt die Radioaktivität der Elemente in einem ausreichenden Maße ab, woraufhin die Elemente zwecks Rückgewinnung wertvoller Bestandteile ganz aus der Anlage entfernt werden können.

Während des Umgangs mit den verbrauchten Brennstoffelementen muß sorgfältig darauf geachtet werden, daß deren Hüllen nicht beschädigt werden, da im Falle einer solchen Beschädigung radioaktive Spaltprodukte leicht entweichen und die Arbeitsteile der Brennstoffaustraganlage auf dem Reaktorgelände vergiften könnten. Bei Reaktoren, bei denen die Entnahmemaschine sich eine beträchtliche Strecke oberhalb des Wasserbeckens befindet, sind daher starke Erschütterungen der Elemente, wie sie sich aus der freien Gravitätsbeschleunigung mit nachfolgendem plötzlichen Abstoppen ergeben würden, nicht tragbar. Es ist anzustreben, daß das Austragen der Brennstoffelemente aus der Entnahmemaschine schnell erfolgt, ohne daß dabei die Kupplung der Maschine einer Berührung mit den Brennstoffelementen ausgesetzt wird. Weiterhin ist erwünscht, daß die Brennstoffelemente in dem Wasserbecken in einer geordneten Weise gelagert werden, damit die einzelnen Gruppen von Brennstoffelementen aus dem Wasserbecken in der richtigen Reihenfolge entsprechend dem Datum ihrer Einlagerung aus dem Becken herausgenommen werden können.

Nach der vorliegenden Erfindung ist in einer Transportanlage für die Weiterbeförderung von aus einem Kernreaktor entnommenen Brennstoffelementen eine Rutsche zur Fortleitung der Elemente unter Ausnutzung der Schwerkraft von einem höheren zu einem niedrigeren Niveau erfindungsgemäß so angeordnet, daß eine Verlangsamung der Brennstoffelemente in ihrer Bewegung auf das Austragende der Rutsche hin bewirkt wird, so daß mindestens einige der oben in die Rutsche hineingegebenen Brennstoffelemente innerhalb der Rutsche zur Ruhe kommen würden, und daß eine Elementvorschubvorrichtung so eingerichtet ist, daß eine Bewegung der Brennstoffelemente mit ge-Transportanlage für Brennstoffelemente eines Kernreaktors

Anmelder:
ίο Babcock & Wilcox Limited, London

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Kühnemann, Patentanwalt,
Düsseldorf, Friedrichstr. 71

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 13. Februar 1956

Richard Arthur Taylor, London,
ist als Erfinder genannt worden

ringer Geschwindigkeit auf das Austragende der Rutsche hin sichergestellt ist.

Die Erfindung wird nunmehr beispielsweise unter Bezugnahme auf die größtenteils schematischen Zeichnungen beschrieben, welche folgendes darstellen:

Fig. 1 ist ein Seitenschnitt durch ein Endstück eines gasgekühlten, graphitmoderierten Kernreaktors und zeigt die Transportanlage für die aus dem Reaktor herausgezogenen verbrauchten Brennstoffelemente;

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch eine in Fig. 1 gezeigte Rutsche längs der Linie II-II der genannten Figur, gesehen in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung;

Fig. 3 ist ein Seitenschnitt durch ein Austragende der in Fig. 1 gezeigten Rutsche längs der Linie III-III der Fig. 4, gesehen in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung;

Fig. 4 ist ein Querschnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3, gesehen in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung, und

Fig. 5 ist ein Querschnitt durch einen unteren Teil der in Fig. 1 gezeigten Rutsche und zeigt die damit verbundenen Wasserstrahldüsen.

Der Kernreaktor 1 gehört zum gasgekühlten, graphitmoderierten Typ, bei dem der Reaktorkern innerhalb eines Betonmantels 2 liegt und verbrauchte Brenn-

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Stoffelemente in gewissen Zeitabständen herausgezogen und durch neue oder aufgearbeitete Elemente ersetzt werden.

Bei dem dargestellten Reaktor erfolgt die Entfernung der verbrauchten Brennstoffelemente senkrecht nach oben durch den Reaktordeckel 3, auf dem ein System von Schienen, wie z. B. die Schiene 4, verläuft als Bahn für eine elektrisch gesteuerte Beschickungsmaschine 5, die dazu dient, die verbrauchten Brennstoffelemente aus dem Reaktor zu entnehmen und ihn mit frischen Brennstoffelementen zu beschicken und die an gewünschte Sammelstellen für verbrauchte Elemente oberhalb des Betondeckels des Reaktors hinbewegt werden kann. Ein Querschlepp wagen 6 auf den Schienen 7, die senkrecht zu den Gleisen 4 verlaufen, gestattet die Versetzung der Beschickungsmaschine von einem der Gleise auf ein anderes Gleis und ihre Bewegung zu der in Fig. 1 dargestellten Abladestellung oberhalb einer Rutsche 12. Die Beschickungsmaschine besitzt eine teleskopisch zu-sammenschiebbare Vorrichtung (nicht dargestellt), welche ausgezogen werden kann, um eine Verbindung zwischen einer Austragöffnung im Boden der Beschickungsmaschine und einer öffnung oben an der Rutsche 12 herzustellen. Beide öffnungen sind mit geeigneten Verschlußklappen versehen, welche normalerweise die öffnungen verschließen.

Das obere Ende der Rutsche 12 liegt zwischen den Schienen 7 an der Abladestelle; die Rutsche besteht aus einem kurzen vertikalen oberen Endstück 12^4, einem steil geneigten Zwischenstück 12 B, einem gekrümmten Übergangsstück 12 C und einem horizontalen Endteil 12 D, dessen Austragende mit einer Aus tragkammer 13 verbunden ist, in welcher die axiale Bewegung der Brennstoffelemente längs der Rutsche ihr Ende findet.

Der dargestellte Reaktor ist für einen Betrieb mit Brennstoffelementen konstruiert, die Gesamtabmessungen in der Größenordnung von rund 1,22 m in der Länge und rund 15 cm im Durchmesser haben, und die Rutsche 12 ist daher mit einer gekrümmten unteren Fläche 15 ausgebildet, welche im Querschnitt (s. Fig. 2) betrachtet, einen Halbkreis mit einem Radius von rund 15 cm darstellt, so daß dieser untere Teil einen Durchmesser von rund 30 cm aufweist. Oberhalb der gekrümmten Fläche 15 sind die Seitenwände 16 der Rutsche flach und münden tangential an den halbkreisförmigen Teil. Bei Brennstoffelementen der angegebenen Größe und den geschilderten Abmessungen der Rutsche besteht praktisch keine Möglichkeit, daß ein Brennstoffelement in der Rutsche steckenbleibt, sofern es unbeschädigt ist, oder während des Hinabgleitens durch die Rutsche keinen Schaden erleidet.

Theoretisch könnte die Rutsche die Form eines dünnwandigen Rohres oder einer dünnwandigen Rinne haben, in Praxis aber ist die Rutsche, um einen biologischen Schutz für das Personal zu bieten, welches die die Teile 12 A, 12B oder 12C der Rutsche umgebende Kammer 18 betritt, aus gußeisernen, mit Bolzen aneinander befestigten Profilen ausgebildet, wobei jedes Profil eine Wandstärke von rund 30 cm hat und mit einer gußeisernen Deckplatte 19, die ebenfalls rund 30 cm dick ist, abgeschlossen ist.

Au mehreren Stellen in Längsrichtung des Endteiles 12 D der Rutsche 12 verteilt sind Brennstoffelementvorschubvorrichtungen in Form von Wasser-Strahldüsen 20 (s. Fig. 5) angebracht, die so eingerichtet sind, daß sie Wasserstrahlen längs dieses Teiles der Rutsche in Richtung der Austragkammer 13 abgeben und damit sicherstellen, daß Elemente, die die Neigung haben, in dem Rutschenteil 12 D zur Ruhe zu kommen, tatsächlich die Kammer 13 erreichen. Die AVasserstrahldüsen 20 sind in den Deckplatten 19 der Rutsche untergebracht, und jede Düse besteht aus einem Teil 20.-1, der in Richtung der Aus tragkammer 13 verläuft, damit der Wasserstrahl die gewünschte Richtung bekommt, und einem weiteren Teil 205, der durch die Deckplatte quer zur Achse

ίο der Rinne verläuft, damit sich in der biologischen Abschirmung, wie sie durch die Deckplatte gegeben ist. keine Zone zu schwacher Strahlungsabsorption bilden kann, durch die atomare Strahlung hindurchgehen könnte. Weitere Wasserstrahldüsen 22 sind in dem Teil 12 B der Rutsche angebracht, und zwar so, daß auch sie das Wasser abwärts in Längsrichtung der Rutsche abgeben. Mit jeder der Düsen verbunden ist ein Strömungsregulierventil (nicht dargestellt), um den Wasserstrom unterbrechen und die Geschwindigkeit des Wasserausstoßes aus der Düse regulieren zu können.

Die Austragkammer 13 besteht aus einem Metallgußstück mit äußeren Verstärkungsrippen; sie stellt eine kurze axiale Verlängerung 25 (vgl. Fig. 3) der Rutsche 12 dar, unterhalb der eine Aussparung 26 angeordnet ist. Der Boden der Aussparung ist mit einem radialen Absperrschieber oder Verschluß 27 versehen, der drehbar in Gelenkpunkten 28 (vgl. Fig. 4), die an der Außenseite des Gußstückes angebracht sind, montiert ist und durch ein Gegengewicht 29 in eine geschlossene Stellung, bei der der Boden der Aussparung 26 geschlossen ist, gedruckt wird. Der Absperrschieber 27 ist mit einer länglichen Austragöffnung 31 versehen, welche den Boden der Aussparung 26 bildet, wenn der Absperrschieber 27 sich in der geöffneten Stellung befindet, und welche eine solche Größe hat, daß ein verbrauchtes Brennstoffelement in der Aussparung 26 frei durch die öffnung fallen kann, wenn das Ventil in geöffneter Stellung ist. Ein Vorsprung 30 am Schieber 27 berührt die Seitenwand der Aussparung 26, womit die öffnungsweite des Schiebers bestimmt wird; der Vorsprung ist mit einem Dichtungsstreifen 32 versehen.

Das Ende der Kammer 13 gegenüber dem Eintritt der Rutsche 12 ist mit einem Puffer 35 ausgestattet, der aus einem Puffer besteht einschließlich einem dicken Polster 37 aus elastischem Material, z. B. Gummi, das zwischen zwei Flußstahlplatten 38 eingeschlossen ist, von denen die äußere Platte 38^4 fest mit zwei Stahlstangen 39 verbunden ist, die gleitend in einem Notverschluß 40 gelagert sind und in gleicher Richtung verlaufen wie das Endstück 12 D der Rut sehe 12. Die äußeren Enden der beiden Stangen 39 sind miteinander durch ein Joch 41 verbunden und sind mit dem Notverschluß 40 durch zwei Zugfedern 42 verbunden, welche die Stangen und den Puffer nach innen von dem Notverschluß weg und in Richtung der Rutsche drücken.

Der Notverschluß 40 ist auf dem Ende der Kammer 13 verschiebbar angeordnet und mit einer aus der Ferne betätigten Bedienungsvorrichtung versehen, zu der eine vertikal verlaufende Stange 45 gehört, die auf einem unteren Teil 45.4 ihrer Länge ein Schraubengewinde aufweist und sich bis zu einer Stelle bedeutend oberhalb der Kammer 13 erstreckt, von welcher Stelle aus man sie ungefährdet drehen kann, selbst wenn ein radioaktives verbrauchtes Brennstoffelement in der Kammer 13 enthalten ist. Der untere Teil 45 Λ der Stange 45 greift in einen an dem Notverschluß 40 angebrachten Gewindering 47 ein, und bei entsprechen-

der Drehung der Stange 45 wird der Verschluß 40 veranlaßt, sich nach oben zu verschieben und das Stirnende der Kammer 13 freizulegen. Der Verschluß 40 ist mit einem nach unten vorspringenden Rand 48 versehen, und die Stirnwand 49 der Kammer 13 ist, wie bei 50 angedeutet, weggeschnitten, damit, wenn der Notverschluß angehoben ist, die untere Grenze des offenen Stirnendes der Kammer 13 niedriger liegt als das Endstück 12 D der Rutsche 12.

den Absperrschieber 27 in die geschlossene Stellung zu bewegen, so daß dann ein Brennstoffelement in der Kammer 13 zurückgehalten würde.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist ein Laufkran 90, der auf dem Fahrgestell 91 ruht und einen Wagen 92 aufweist, der sich in einer Richtung quer zu der durch das Fahrgestell 91 bedingten Fahrtrichtung bewegen kann, so angeordnet, daß er rittlings über dem Teil des Beckens 60, der außerhalb der Wand 62 liegt,

Die Austragkammer 13 liegt über einem Wasser- io steht. Der Wagen 92 ist mit einem Flaschenzug 93

becken 60 (s. Fig. 1), in welchem die verbrauchten Brennstoffelemente eine solche Zeit lang gelagert werden, die ausreicht, damit die kurzlebigere Strahlung abklingen kann. Um eine Vergiftung der Atmosphäre zu vermeiden, falls eins der verbrauchten Brennstoffelemente in dem Austragende der Rutsche 12 eine Beschädigung erleiden sollte, ist das Austragende der Rutsche in einer Kammer 61 eingeschlossen, deren Stirnwand 62 mit ihrer unteren Kante 62^4 in das

ist erforderlich, weil die Radioaktivität der verbrauchten Brennstoffelemente eine unmittelbare Beobachtung dieser Elemente praktisch unmöglich macht.

Der zum Antrieb der Seiltrommel 77 des Aufzuges dienende Elektromotor ist ferngesteuert, und zwar be-

kungsmaschine 5, und die Steuerung, die den Kübelträger zum Hinauffahren veranlaßt, im Führerstand des Laufkrans 90.

Ein V-förmiger Hebel 100, der auf einem Ansatz an der Stirnwand 62 der Kammer 61 montiert ist, ist so angeordnet, daß dann, wenn der Kübel 73 diesen Hebel während der Abwärtsfahrt passiert, der Hebel durch den Kübel umgelegt wird, wodurch Kontakte ge-

versehen, der an seinem unteren Ende so eingerichtet ist, daß er durch die fachwerkartigen Gestelle 81 von oben in die Kübel 73 eingreifen kann, so daß dann, wenn der Kübelträger 72 seine unterste Stellung ein-15 nimmt, der Laufkran eingesetzt werden kann, um den Kübel 73 vom Kübelträger 72 abzuheben und ihn an eine gewünschte Stelle entweder auf dem Boden des Wasserbeckens 60 oder oben auf einem anderen gleichartigen Kübel, der bereits auf dem Boden des Beckens Wasserbecken 60 eintaucht, um einen luftdichten Ver- 20 abgesetzt ist, zu transportieren.

schluß zu schaffen. Die Transportanlage enthält ein Steuerungssystem

Zur Aufnahme der aus der Kammer 13 ausgetra- für den Kübel schrägaufzug sowie ein System von genen Brennstoffelemente sind Brennstoffelementtrans· Meldelampen, das jede Abweichung vom einwandportvorrichtungen vorhanden. Ein Kübelschrägaufzug freien Arbeiten der Anlage anzeigt; ein solches System 70 ist im Wasser des Beckens eingebaut; das obere 25
Ende seiner geneigten Schienen 71 befindet sich oberhalb des Wasserniveaus unmittelbar unterhalb der
Austragkammer 13 und das untere Ende der Schienen seitwärts von der Stirnwand 62, welche der

Austragkammer 13 gegenüberliegt. Der Schrägaufzug 30 findet sich die Steuerung, die den Kübelträger 72 zum wird durch ein Drahtseil 74 betätigt, welches über ent- Hinabfahren veranlaßt, im Führerstand der Beschiksprechende Seilscheiben 75, 76 und eine motorgetriebene Trommel 77 läuft, die außerhalb der Kammer 61
angeordnet ist. Der Teil des Drahtseils 74, der zwischen den Seilscheiben 75, 76 liegt, steigt vom Wasser- 35
becken her etwas an; unterhalb dieses Seilstückes ist
eine Abflußrinne 78 angebracht, die dazu dient, das
vom Drahtseil abtropfende Wasser in das Becken zurückzuleiten. Der Abstand der Seilscheiben 75, 76 ist

größer als die Länge der Schienen 71, so daß der Teil 40 schlossen werden, welche ein Aufflackern roter Blinkdes Drahtseils, der auf die Kabeltrommel 77 auf- bzw. lampen sowohl auf dem Führerstand der Beschickungs von ihr abgewickelt wird, trocken bleibt. maschine wie auf dem Führerstand des Laufkrans ver-

Der Aufzugkübel 73 ist am besten in den Fig. 3 Ursachen; wenn der Kübel umgekehrt bei der Auf- und 4 dargestellt; er hat die Form eines rechteckigen, wärtsfahrt an dem Hebel vorbeigeht, legt er den Hebel oben offenen Korbes und besteht aus Flußstahlplatten. 45 100 wieder zurück, woraufhin die beiden roten Blink-Der Boden des Kübels hat einen kurzen, nach unten lampen zum Erlöschen kommen. Andererseits hat eine konisch zulaufenden Vorsprung 79, der es gestattet,
einen solchen Kübel oben auf einen zweiten solchen
Kübel aufzusetzen, wenn die beiden Kübel in das
Wasserbecken eingetaucht und auf seinem Boden auf- 50
gesetzt sind. Der obere Teil des Kübels ist innen entlang zweier gegenüberliegender Seiten 80 mit fachwerkartigen Gestellen 81 aus Flußstahlstangen versehen, mit deren Hilfe er in einer unten zu beschreibenden Weise angehoben werden kann. 55

Der Schrägaufzug 70 ist so relativ zur Austragkammer 13 angeordnet, daß dann, wenn er seine
oberste Stellung einnimmt und den Kübel 73 trägt,
eine der Seitenwände 80 des Kübels ein Kurventeil 84,
das ein Bestandteil des Absperrschiebers 27 ist, be- 60 dem Kübelträger, wenn letzterer sich aufwärts bewegt, rührt, was den Zweck hat, den Schieber in der ge- und wenn der Kübelträger in seiner obersten Stellung öffneten Stellung festzuhalten, bei der ein verbrauchtes ist, betätigt der weitere Hebel, falls er in Arbeitslage Brennstoffelement durch die öffnung 31 in den Kübel ist, einen Schalter, der das Aufleuchten eines grünen hineinfallen kann. Die Aufwärtsfahrt des Kübels in Lichtes auf dem Führerstand der Beschickungsmadiese Stellung veranlaßt durch die Berührung der 65 schine verursacht. Das grüne Licht erlischt, wenn sich Kübelseitenwand 80 mit dem Kurventeil 84 den Ab- der Kübelträger aus seiner obersten Stellung wegsperrschieber 27, aus der geschlossenen Stellung in bewegt, und der Gegengewichthebel legt den genanndie geöffnete Stellung zu schwingen, während ande- ten weiteren Hebel wieder um, wenn der Kübelträger rerseits die Abwärtsfahrt des Kübels aus der obersten anschließend wieder aus seiner obersten Stellung ab-Stellung dem Gegengewicht 29 die Möglichkeit gibt, 70 wärts fährt.

Bewegung des Kübelträgers 72 an dem Hebel 100 vorbei keine Wirkung auf den Hebel, wenn sich auf dem Träger kein Kübel befindet.

Ein mit Gegengewicht versehener Hebel (nicht dargestellt), der an den Schienen 71 des Schrägaufzuges angebracht ist, ist so angeordnet, daß er einen weiteren, auf dem Kübelträger montierten Hebel umlegt, wenn der Träger aus seiner obersten Stellung abwärts fährt, und dieser weitere Hebel ist so angeordnet, daß er sich in eine Arbeitslage bewegt, wenn, nachdem er in dieser Weise umgelegt ist, der Kübel 73 vom Träger 72 abgehoben wird. Der mit Gegengewicht versehene Hebel hat keinen Einfluß auf den Hebel auf

Im Führerstand der Beschickungsmaschine ist ein Blindschaltbild vorhanden, das im Umriß die Linienführung der Rutsche 12 und die Austragkammer 13 zeigt und mit einer Reihe elektrischer Birnen entlang des Bildes der Rutsche 12 und der Kammer 13 versehen ist. Diese Lampen werden durch ein Steuerungssystem erregt, welches durch eine Reihe elektrischer Fühlgeräte betätigt wird; die Fühlgeräte sind im Verlauf der Rutsche an Stellen angebracht, die der Lage der Lampen des Blindschaltbildes entsprechen. Das System ist so eingerichtet, daß dann, wenn ein Brennstoffelement eine der betreffenden Stellen der Rutsche passiert, die entsprechende Lampe des Blindschaltbildes aufleuchtet, während die vorangehende Lampe erlischt. Die erste solche Stellung ist oben am Anfang der Rutsche, und natürlich gibt es hier keine vorangehende Lampe, die erlöschen könnte, wenn die entsprechende Lampe aufleuchtet, während die letzte Stelle in der Austragkammer 13 gelegen ist; der mit dieser Stellung verbundene Stromkreis ist so eingerichtet, daß er die entsprechende Lampe nur so lange zum Aufleuchten bringt, als sich in der Austragkammer 13 ein Brennstoffelement befindet.

Während des Betriebs des Kernreaktors 1 wird dieser anfangs mit Brennstoffelementen durch die Beschickungsmaschine 5 beschickt, und nach einer gewissen Betriebsdauer ist es erforderlich, gewisse dieser Brennstoffelemente zwecks Aufarbeitung aus dem Reaktor zu entfernen. Die dem Reaktor entnommenen Brennstoffelemente sind in hohem Maße radioaktiv und müssen durch ferngesteuerte Apparate mechanisch abtransportiert werden.

Die Beschickungs- und Entnahmemaschine 5 entfernt aus dem Reaktorkern eine Anzahl von Brennstoffelementen und wird dann in die Abladestellung, die in Fig. 1 dargestellt ist, gefahren. Als nächstes wird die Teleskopvorrichtung ausgefahren, um eine Verbindung zwischen der Austragöffnung im Boden der Maschine 5 und dem oberen Ende der Rutsche 12 herzustellen. Die Brennstoffelemente läßt man dann einzeln nacheinander aus der Beschickungsmaschine in das obere Ende der Rutsche 12 hineinfallen. Die Brennstoffelemente gelangen nach einem kurzen Fall in die Rutsche 12 und gleiten hier mit steigender Geschwindigkeit abwärts, bis sie in das gekrümmte Übergangsstück 12C eintreten. Auf Grund der Winkelbeschleunigung des Elements bei seinem Durchgang durch das Rutschenstück 12 C wird die Reibungskraft zwischen der Rutsche und dem Element erhöht und die Geschwindigkeit des Elements herabgesetzt, bis es nach dem Eintritt in das horizontale Endstück 12 D völlig zur Ruhe kommen würde, wenn nicht durch die Wasserstrahldüsen 20 für eine Weiterbewegung gesorgt würde. Die Stärke des Wasseraustritts aus den Düsen 20 wird so eingestellt, daß sichergestellt ist, daß jedes Element, welches in das Rutschenstück 12 D gelangt, bestimmt auch die Austragkammer 13 erreicht, jedoch nur mit einer angemessen niedrigen Geschwindigkeit; der noch vorhandene Impuls wird durch den Puffer 35 abgefangen, woraufhin das Element in die Aussparung 26 hinabsinkt.

Angenommen, daß der Kübel 73 sich in seiner Stellung unterhalb der Austragkammer 13 befindet, so daß der Absperrschieber 27 in geöffneter Stellung ist, wird das Element durch die öffnung 31 hindurch in den Kübel 73 hineinfallen. Da der Kübel bereits mit aus der öffnung 31 ausgetretenem Wasser gefüllt ist und der freie Fall des Brennstoffelements in den Kübel nur über eine sehr kurze Strecke erfolgt, lagert sich das Brennstoffelement ohne Erschütterung in dem Kübel 73 ab. Es hat sich erwiesen, daß die Turbulenz des Wassers sowohl in der Kammer 13 wie in dem Kübel 73 die abfedernde Wirkung auf das aus der Rutsche 12 in den Kübel 73 gelangende Brennstoffelement unterstützt.

Das mit der Rutsche verbundene Blindschaltbild zeigt dem Arbeiter auf der Beschickungsmaschine 5 an, ob tatsächlich jedes Brennstoffelement ungehindert die Rutsche bis in die Austragkammer und von dort in den Kübel 73 hinabgleitet. Erst nachdem aus dem Blindschaltbild ersichtlich geworden ist, daß das Brennstoffelement die Kammer 13 verlassen hat, darf der Arbeiter das nächste Brennstoffelement freigeben; wenn gewünscht, kann in den Betätigungsmechanismus der Beschickungsmaschine eine elektrische Sperrvorrichtung eingebaut werden, die diesen Fehler der zu frühen Freigabe eines Brennstoffelements verhindert, solange die der Kammer 13 zugeordnete Signallampe noch brennt. Nachdem das Brennstoffelement im Kübel angelangt ist, darf ein weiteres Brennstoffelement freigegeben werden, und dieser Vorgang kann so oft wiederholt werden, bis eine der Größe des in Benutzung befindlichen Kübels angemessene Zahl von Brennstoffelementen in die Rutsche fallen gelassen worden ist. Praktisch ist es mit dem vorstehend beschriebenen und illustrierten Apparat möglich, pro Minute sechs Brennstoffelemente durch die Rutsche in den Kübel hinabgleiten zu lassen.

Nachdem eine ausreichende Zahl von Brennstoffelementen in den Kübel gelangt ist, betätigt der Bedienungsmann auf der Beschickungsmaschine die Fernsteuerung zum Hinabfahren des Kübelträgers 72 in seine unterste Stellung. Durch die Abwärtsbewegung des Kübels gelangt automatisch der Absperrschieber 27 in seine geschlossene Stellung, so daß selbst dann, wenn der Arbeiter auf der Bedienungsmaschine 5 ein weiteres Brennstoffelement in die Rutsche hineinfallen lassen sollte, dieses Brennstoffelement mit Sicherheit in der Kammer 13 zurückgehalten wird; die Tatsache, daß ein Element in dieser Weise sich in der Kammer 13 befindet, wird dem Mann auf der Bedienungsmaschine automatisch dadurch zusignalisiert, daß die entsprechende Lampe auf seinem Blindschaltbild ununterbrochen brennt.

Wenn der Kübel von der Kammer 13 weg nach unten fährt, berührt sein Rand den Hebel 100 und legt ihn in eine Stellung um, bei der die beiden roten Blinklichter im Führerstand der Beschickungsmaschine bzw. im Führerstand des Laufkranes aufleuchten.

Wenn der Kübelträger sich aus seiner obersten Stellung abwärts bewegt, legt der mit Gegengewicht versehene, an den Schienen 71 des Schrägaufzuges angebrachte Hebel den weiteren, auf dem Kübelträger montierten Hebel um.

Nachdem der Kranführer das rote Blinklichtsignal erhalten hat, ergreift er den Kübel 73, hebt ihn von dem Kübelträger 72 ab und bewegt ihn an eine gewünschte Aufbewahrungsstelle auf dem Boden des Wasserbeckens. Er kann aber auch den Kübel oben auf einen anderen gleichartigen Kübel, der verbrauchte Brennstoffelemente enthält und bereits auf dem Boden des Beckens steht, absetzen, wobei das Vorhandensein des Vorsprungs 79 unten am Kübel diesen Arbeitsgang erleichtert. Das Abheben des gefüllten Kübels vom Kübelträger 72 bringt den erwähnten weiteren Hebel in seine Arbeitslage.

Nachdem der Kranführer den vollen Kübel abgesetzt hat, ergreift er einen leeren Kübel und setzt ihn auf den Kübelträger 72,· er betätigt die Fernsteuerung zur Aufwärtsfahrt des Kübelträgers, so daß dieser

mit dem leeren Kübel nach oben fährt. Der neue Kübel (der ebenfalls als Kübel 73 bezeichnet wird) legt den Hebel 100 wieder in die alte Stellung um, wenn er sich seiner obersten Stellung nähert; dadurch werden die roten Blinklichter auf dem Führungsstand der Beschickungsmaschine bzw. des Kranes zum Erlöschen gebracht. Wenn der Kübelträger seine oberste Stellung erreicht, leuchtet auf dem Führungsstand der Beschickungsmaschine das grüne Licht auf. Durch das Aufleuchten des grünen Lichtes wird also nur der Bedienungsmann der Beschickungsmaschine davon unterrichtet, daß der volle Kübel vom Kübelträger abgehoben worden ist, daß ein weiterer Kübel, von dem er mit Sicherheit annehmen kann, daß er leer ist, auf den Kübelträger aufgesetzt wurde und daß der Kübelträger mit dem Kübel sich seiner obersten Stellung nähert oder sie erreicht hat. Er kann jetzt weitere Brennstoffelemente in die Rutsche hineingleiten lassen.

Die unbeabsichtigte Rückkehr des Kübelträgers 72 ohne vorherige Entfernung des gefüllten Kübels wird zwar die beiden roten Blinklichter zum Erlöschen bringen, aber das ausbleibende Aufleuchten des grünen Lichtes im Führerstand der Beschickungsmaschine wird den wahren Stand der Lage erkennen lassen. Der Bedienungsmann der Beschickungsmaschine betätigt daraufhin seine Fernsteuerung und schickt den Kübelträger 72 in seine untere Stellung zurück. Das einzig mögliche Mißgeschick, das bei der unbeabsichtigten Rückkehr des gefüllten Kübels eintreten kann, besteht darin, daß dann, wenn bereits ein Element in der Kammer 13 enthalten und dort durch den Absperrschieber 27 zurückgehalten ist, dieses Element in den gefüllten Kübel hineingelangen wird; da aber ein Kübel niemals bis zum höchsten Fassungsvermögen gefüllt wird, kann er ein solches weiteres Brennstoffelement ohne Gefahr aufnehmen.

Bei der l>eschriebenen und dargestellten Anordnung der Rutsche besteht keine Gefahr, daß ein unbeschädigtes Brennstoffelement in irgendeinem Teil der Rutsche außer vielleicht dem Endstück 12 D zur Ruhe kommt. Es ist jedoch möglich, daß das Brennstoffelement vor dem Eintritt in die Rutsche deformiert oder so geschwächt ist, daß es bei seinem Abwärtsgleiten in der Rutsche so starke Formänderungen erleidet, daß es in einem oberen Teil der Rutsche steckenbleibt oder sich verklemmt. Wenn dies eintreten sollte, werden die mit den Wasserstrahldüsen, die im oberen Teil der Rutsche angebracht sind, verbundenen Strömungsregulierventile geöffnet, so daß aus diesen Düsen Wasser austritt, um das verklemmte Element aus der Rutsche herauszuspülen. Diese Düsen können auch dazu benutzt werden, aus der Rutsche etwaige von einem die Rutsche hinabgleitenden Brennstoffelement hinterlassene radioaktive Rückstände auszuwaschen.

Bei der Konstruktion einer Rutsche für einen bestimmten Kernreaktor muß darauf hingearbeitet werden, daß alle verbrauchten Brennstoffelemente in dem Endstück der Rutsche (z. B. dem Teil 12D) zur Ruhe kommen, falls sie keine Unterstützung durch Wasserstrahlen oder andere Elementvorschubvorrichtungen erhalten. In der Praxis werden vielleicht einige der Elemente das Austragende der Rutsche auch ohne irgendwelche Unterstützung erreichen, aber ihre Geschwindigkeit wird gering sein. 6g

Die Geschwindigkeitsabnahme der Brennstoffelemente in der Rutsche wird durch Reibungskräfte bewirkt, und die Stärke der Bremsung hängt von der Kraft senkrecht auf der Rutschenfläche und der Länge des Reibungsweges ab. Wenn man dem Endstück der Rutsche eine leichte Aufwärtsneigung gegen das Austragende hin gibt, ist es möglich, die zentrifugale Bremswirkung auf dem gekrümmten Übergangsteil 12C der Rutsche zu erhöhen, einen Verlust an potentieller Energie auf dem ansteigenden Teil zu erzielen und die Länge der Rutsche zu vermindern.

In einem Notfall, z. B. einem Versagen des Kübelaufzugs oder des Laufkrans, kann man ein unmittelbares Auswerfen der Brennstoffelemente, die von der Beschickungsmaschine kommen, dadurch erwirken, daß man zunächst die Stange 45 so dreht, daß der Not Verschluß 40 hochgehoben wird und ein ungehinderter Durchgang durch die Kammer 13 frei wird. Wenn man bei geschlossenem Absperrschieber 27 reichlich Wasser durch die Düsen 20 strömen läßt, kann man die Brennstoffelemente eines nach dem anderen oben in die Rutsche 12 hineinfallen lassen; sie werden dann in das Wasserbecken hineinfallen, ungefähr am Fuß der Schienen 71 des Schrägaufzuges.

In der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung werden die Brennstoffelemente durch die Reibungskraft zwischen den Elementen und der Rutsche gebremst. Falls erwünscht, kann diese Reibungswirkung durch die Wirkung von Wasserstrahldüsen unterstützt werden, die längs der Rutschenteile B und 12C verteilt sind und Wasser nach oben auswerfen, dessen Wucht die herabgleitenden Brennstoffelemente verlangsamt. Wenn man diese Anordnung wählt, ist es möglich, eine steilere Neigung für den Rutschenteil 125 und/oder einen kürzeren Rutschenteil 12 D z.n wählen, was eine gedrängtere Anordnung der Rutschenanlage gestattet.

Claims (22)

Patentansprüche:

1. Transportanlage für die Weiterbeförderung von aus einem Kernreaktor entnommenen Brennstoffelementen, bestehend aus einer Rutsche, auf der die Elemente unter Ausnutzung der Schwerkraft von einem höheren zu einem niedrigeren Niveau fortgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verlangsamung der Brennstoffelemente in ihrer Bewegung auf das Austragende der Rutsche hin bewirkt wird, so daß mindestens einige der oben in die Rutsche hineingegebenen Brennstoffelemente innerhalb der Rutsche zur Ruhe kommen würden, und daß eine Elementvorschubvorrichtung so eingerichtet ist, daß eine Bewegung der Brennstoffelemente mit geringer Geschwindigkeit auf das Austragende der Rutsche hin sichergestellt ist.

2. Transportanlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen vorhanden sind, um in Längsrichtung eines unteren Teiles der Rutsche einen Wasserstrahl richten zu können, der dazu geeignet ist, die Brennstoffelemente auf das Austragende der Rutsche hin zu treiben.

3. Transportanläge gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen vorhanden sind, um den Wasserstrahl regulieren zu können.

4. Transportanlage gemäß Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Rutsche, der näher an ihrem oberen Ende liegt als der erwähnte untere Teil, mit mindestens einer Düse ausgestattet ist und daß Mittel vorhanden sind, um durch diese Düse kurzzeitig einen Wasserstrahl abgeben zu können, der geeignet ist, ein vorzeitig zur Ruhe gekommenes Brennstoffelement gegen das Austragende der Rutsche hin zu treiben.

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5. Transportanlage gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Vorkehrungen getroffen sind, um einen Wasserstrom über die Innenfläche der Rutsche fließen zu lassen.

6. Transportanlage gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen vorhanden sind, um in einem oberen Teil der Rutsche einen Wasserstrahl in solcher Weise aufwärts richten zu können, daß eine Bremswirkung auf die fallenden Brennstoffelemente ausgeübt wird.

7. Transportanlage gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen vorhanden sind, um den aufwärts gerichteten Wasserstrahl regulieren zu können.

8. Transportanlage gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Puffer vorgesehen ist, um die Brennstoffelemente am Austragende der Rutsche abstoppen zu können.

9. Transportanlage gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Puffer eine Platte aufweist, die dazu bestimmt ist, Brennstoffelemente, welche das Austragende der Rutsche erreichen, abzufangen, daß die Platte mit einer begrenzten Bewegungsmöglichkeit in der Richtung der Bewegung der Brennstoffelemente am Austragende der Rinne montiert ist und daß Federn vorhanden sind, die beim Auftreffen eines Brennstoffelements eine Gegenkraft gegen eine solche Bewegung der Platte bewirken.

10. Transportanlage gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Puffer ein Polster aus rückprallelastischem Material aufweist, das auf der von den Brennstoffelementen zu berührenden Seite mit einer schützenden Metallplatte versehen ist.

11. Transportanlage gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Austragende der Rutsche eine Kammer vorhanden ist, welche die am Austragende ankommenden Brennstoffelemente aufnimmt und sie nach unten in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu dem anstoßenden Teil der Rutsche abgibt, und daß die Kammer an der Seite gegenüber der Rutsche mit einer durch einen Verschluß verschließbaren öffnung versehen ist, welche so eingerichtet ist, daß bei geöffnetem Verschluß Brennstoffelemente aus der Rutsche durch die öffnung hindurchgelangen können.

12. Transportanlage gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Austragende der Rutsche eine Kammer vorhanden ist, welche die am Austragende ankommenden Brennstoffelemente aufnimmt, und daß der Boden der Kammer ein drehbar gelagertes Absperrelement aufweist, das in eine das Brennstoffelement tragende Lage gedruckt ist und automatisch durch die Bewegung einer Brennstoffelementtransportvorrichtung in eine Stellung unterhalb der Kammer aus dieser Lage in eine Brennstoffelementaustraglage drehbar ist.

13. Transportanlage gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Transportvorrichtung zum Einbringen der aus der Rutsche ausgetragenen Brennstoffelemente in ein Wasserbecken einen Kübelaufzug aufweist, dessen Kübelträger so eingerichtet ist, daß er sich sowohl vertikal wie horizontal von einer Beladestellung in einer verschlossenen Kammer, in der sich das Austragende der Rutsche befindet, in eine Abladestellung bewegen kann, welch letztere sich innerhalb des Wasserbeckens befindet und in der der Kübelträger von oben zwecks Abhebens der Last zugänglich ist.

14. Transportanlage gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seiltrommel zum Betrieb des Kübelaufzugs außerhalb der verschlossenen Kammer untergebracht ist und daß das Drahtseil zwischen der Beladestellung und der Seiltrommel eine solche Länge hat und so angeordnet ist, daß der Teil des Drahtseils, der auf die Trommel auf- bzw. von ihr abgewickelt wird, trocken bleibt.

15. Transportanlage gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Drahtseils, der während des Betriebes des Kübelaufzugs in das Wasserbecken eintaucht, vom Aufzug her gesehen ansteigt und daß unter ihm eine' Ablaufrinne montiert ist, um vom Drahtseil abfallende Tropfen zu sammeln und in ungefährlicher Weise abzuleiten.

16. Transportanlage gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffelementtransportvorrichtung einen Behälter umfaßt, der so angeordnet und eingerichtet ist, daß er in eine Stellung unterhalb der Kammer am Austragende der Rutsche gebracht werden kann und bei der Benutzung eine ausreichende Menge von aus der Kammer ausgetretenem Wasser zurückbehält, um den Fall der aus der Kammer in den Behälter fallenden Brennstoffelemente abzubremsen.

17. Transportanlage gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter so angeordnet und eingerichtet ist, daß er die Brennstoffelemente während des Transports in das Becken, während der Lagerung in dem Becken und während der Entfernung aus dem Becken enthält.

18. Transportanlage gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Fernanzeigevorrichtungen vorhanden sind, die die Anwesenheit eines Brennstoffelements am Austragende der Rutsche anzeigen.

19. Transportanlage gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Fernanzeigevorrichtungen vorhanden sind, welche die fortschreitende Bewegung eines Brennstoffelements in der Rutsche anzeigen.

20. Transportanlage gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Signalanlagen vorhanden sind, die eine Fernanzeige über die Entfernung des zur Aufnahme der aus der Rutsche ausgetragenen Brennstoffelemente bestimmten Behälters vom Austragende der Rutsche geben und diese Anzeige löschen, wenn ein weiterer solcher Behälter in die Arbeitsstellung am Austragende der Rutsche bewegt wird.

21. Transportanlage gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brennstoffelementtransportvorrichtung, die zum Transport der aus dem Austragende der Rutsche ausgetragenen Brennstoffelemente bestimmt ist, einen Behälterträger umfaßt, der geeignet ist, einen Brennstoffelemente enthaltenden Behälter aus der Nachbarschaft des Austragendes der Rutsche in eine Stellung, in welcher der Behälter durch einen Bedienungsmann von dem Träger entfernt werden sollte, wegzuführen, und eine

Warneinrichtung aufweist, welche durch die Entfernung dies Behälters von dem Träger ausgelöst wird und eine Fernanzeige gibt, daß der Behälter tatsächlich in dieser Weise entfernt worden· ist.

22. Transportanlage gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die die Warneinrichtung bei Bewegung des Behälterträgers aus der Nachbarschaft des Austragendes der Rutsche neu eingestellt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen