DE1242301B - Vorrichtung zum Entfernen des Brennstoffs aus Kernreaktor-Brennstoffelementen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Int. Cl.:

G21c

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 21g-21/20

Nummer: 1242 301

Aktenzeichen: C 34336 VIII c/21 g

Anmeldetag: 11. November 1964

Auslegetag: 15. Juni 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entfernen des Brennstoffs aus Kernreaktor-Brennstoffelementen, die eine den stabförmigen Brennstoff umschließende und in einem vorbereitenden Arbeitsgang längs einer ihrer Erzeugenden aufgeschlitzte Hülle besitzen.

Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, mit Hilfe einer einfachen und sehr robusten Vorrichtung eine besonders sichere Arbeitsweise zu erzielen, die ein Anpassen an sehr unterschiedliche Formen der Brennstoffelemente gestattet. Die Erfindung soll es auch möglich machen, Nadeln oder Stifte oder ganz allgemein Brennstoffmaterial aus ihrer Hülle ohne größere Zerstörung der Hülle oder Beschädigung der Nadeln bzw. Stifte auch dann noch herauszubringen, wenn diese Nadeln oder Stifte verklemmt sein sollten.

Dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gerecht, daß gemäß der Erfindung ein Bankgestell, das zwei Betätigungswinden enthält, ein Satz Klauen, die von zwei parallelen, schwenkbar gelagerten Wellen getragen werden und zum Einspannen und Festhalten der Brennstoffelementhüllen dienen, eine mechanische Übertragung, welche die Translationsbewegung der ersten Winde in eine Drehbewegung der die Klauen tragenden Wellen zum Öffnen der Hüllen umformt, und ein fest mit der Stange der zweiten Winde verbundener Druckstößel zum Herausdrücken des Brennstoffs vorgesehen ist.

Zweckmäßigerweise erfolgt die mechanische Übertragung der Bewegungen der Stange der ersten Winde durch eine an dieser Stange angearbeitete Zahnstange, die mit einem geraden Ritzel zusammenwirkt, an das sich beiderseits Gewindespindeln mit einander entgegengesetzten Gewindesteigungen anschließen, auf denen je eine Wandermutter geführt ist, die an einem Gabelkörper angelenkt ist, der starr an dem Ende einer Kurbel sitzt, die auf eine die Klauenträgerwellen über einen Verbindungsarm betätigende Welle aufgekeilt ist.
Neben diesen Hauptmerkmalen umfaßt die Ergewisse sekundäre Merkmale, die weiter unten genauer erläutert werden und die insbesondere betreffen:

Vorrichtung zum Entfernen des Brennstoffs aus
Kernreaktor-Brennstoffelementen

Anmelder:

Commissariat ä l'Energie Atomique, Paris
Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lamprecht, Patentanwälte, München 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:
Armand Escavis,
Roland Mas,

Aix-en-Provence, Bouches-du-Rhöne
(Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreichvom 14. November 1963 (953 670)

bestimmt ist, die Hüllen während des Herausdrückens der Nadel durch den starr mit der Stange der zweiten Winde verbundenen Druckstößel festzuhalten,

3. die Verwendung einer Haltefeder zwischen jeder Antriebswelle und der entsprechenden, die Klauen tragenden Welle, um die Klauen in aufgeschwenkter Stellung oder in einander genäherter Arbeitsstellung zu halten, in der sie an den Hüllen der Brennstoffelemente anliegen.

findung

1. Die Verwendung von U-förmigen Bügeln zum Festlegen der Hüllen der Brennstoffelemente parallel zu den beiden die Klauen tragenden Wellen,

2. das Einbauen eines lösbaren Anschlags an einem der Enden der Vorrichtung, der dazu Die Erfindung wird klarer verständlich durch die folgende Beschreibung, die sich auf ein ausgewähltes Ausfuhrungsbeispiel bezieht, das in der Zeichnung veranschaulicht ist. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zum Auseinanderbauen von Brennstoffelementen,

F i g. 2 einen Teillängsschnitt durch die Vorrichtung nach F i g. 1,
F i g. 3 ein in größerem Maßstab dargestellter Querschnitt längs der Schnittlinie III-III der F i g. 2, F i g. 4 eine Stirnansicht von rechts auf die Vorrichtung nach F i g. 1,

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F i g. 5 einen Querschnitt längs der Schnittlinie V-V der Fig. 2.

Wie man insbesondere aus den F i g. 1 und 2 ersieht, weist der Erfindungsgegenstand ein Gestell 1 auf, das die gesamten Mechanismen der Demontagevorrichtung hält und trägt. Dieses Gestell besteht aus Blechen oder Stahlplatten, wie 2, 2 a, 2b, die miteinander verschweißt oder durch Verbindungsschrauben 3 miteinander fest verbunden sind, so daß sie ein starres Trag- und Schutzgestell für zwei hydraulische Winden bilden, die in der Zeichnung mit den Bezugszeichen 4 und 5 bezeichnet sind und in Längsrichtung übereinander innerhalb des Gestells 1 angeordnet sind (Fi g. 2 und 5).

Die obere Winde 4 ist durch ein dünnwandiges Blechgehäuse 6 geschützt, das an dem Gestell 1 mit Schrauben 7 befestigt ist; außerdem weist das Gestell in seinem Abschnitt, der in der Verlängerung der Winden liegt, die Form eines Arbeitstisches auf, der aus einer oberen Platte 8 und seitlichen Wänden 9 gebildet ist. Jede der beiden obenerwähnten Winden ist eine doppeltwirkende, durch ein Strömungsmedium gespeiste Winde, deren Zylinder eine Zuleitung und eine Ableitung für ein geeignetes Strömungsmedium aufweist. In der Zeichnung sind nur die Zuleitung 10, die beispielsweise über ein Zwischenstück 11 mit dem Zylinder der Winde 4 verbunden ist, sowie die Leitungen 12 und 13 der Winde 5 dargestellt. Die Kolbenstange 14 der oberen Winde 4 ist an ihrem Ende mit einem kolbenartigen Stempel 15 starr verbunden, der als Druckstößel für das Herausdrücken der Brennstoffnadeln aus den Hüllen dient, wie dies weiter unten noch genauer geschildert wird.

Ein Gehäuse 16 dient zum Schutz des Endes dieser Kolbenstange in derjenigen Stellung, wie sie in der F i g. 2 dargestellt ist. Die zweite Winde 5 wird ihrerseits von einem Hilfsgestell 17 getragen, das im Innern des Hauptgestells angeordnet und mit diesem durch eine an eine der Enden des Hilfsgestells angeordnete Schwenkachse 18 schwenkbar verbunden ist; diese Anordnung macht es möglich, daß die Winde 5 in vertikalem Sinn eine leichte Schwenkbewegung ausführen kann, die sich aus der Betätigung oder der Wirkungsweise der mechanischen Übertragung der Bewegung der Kolbenstange 19 der Winde auf einen anderen Bauteil der Demontagebank ergibt. Die Kolbenstange 19 trägt längs einer ihrer Mantellinien eine vorzugsweise angearbeitete Zahnstange 20, die mit einem geraden Ritzel 21 zusammenwirkt, dessen Ausbildung gut aus der F i g. 3 zu ersehen ist.

Außerdem enthält die Demontagebank zwei als Klauenträger dienende Wellen 22 a und 22 b, auf denen Klauenhalter 23 befestigt sind, deren Enden 24 mit Klauen 25 versehen sind; diese Klauen 25 dienen dazu, die Hüllen der Brennstoffelemente festzuhalten bzw. etwas auseinanderzuziehen. Zu diesem Zweck v/eist jede Klaue 25 einen Zahn 26 auf, der — wie besser aus der weiter unten folgenden Beschreibung der Wirkungsweise der gesamten Vorrichtung ersichtlich ist — in eine vorher durch Ausfräsen längs einer Erzeugenden der Hülle hergestellte Nut 27 eingreift; ein Beispiel einer solchen Hülle ist mit dem Bezugszeichen 28 in der F i g. 1 veranschaulicht. Jede der Klauen 25, die aus sehr hartem Stahl hergestellt sind, ist auf ihrem Halter 23 mit Hilfe eines Spannkeiles 29 festgelegt, der seinerseits durch

eine Spannmutter 30 blockiert ist. Außerdem sind einige der Halter 23 mit Handhabungshebeln 31 versehen, deren oberes Ende einen seitlich abgebogenen Griffabschnitt 32 aufweist, und deren untere Enden 33 mit geeignetem Gewinde versehen, in den Halter eingeschraubt und in diesem durch eine Gegenmutter 34 verspannt sind (F i g. 3).

Auf der Höhe jedes Klauenhalters 23 sind die Wellen 22 a und 22 b mit radialen Stiften 35 versehen, die mit einem großen Spiel in eine in dem Halter 23 vorgesehene Nut 36 eingreifen und an einem nachgiebigen Anschlag anliegen, der aus einer Kugel 37, einer diese Kugel belastenden Feder 38 und einer Stellschraube 39 besteht; diese Anordnung gestattet es, daß jeder Halter etwas um die entsprechende, die Klauen tragende Welle schwenken kann; dadurch ist insbesondere den Zähnen 26 der Klauen 25 die Möglichkeit gegeben, im Eingriff mit der Längsnut 27 der Hülle 28 zu bleiben und nicht aus dieser unter der Wirkung der Öffnungskräfte herauszugleiten, die auf die Klauen beim gleichzeitigen Schwenken der beiden die Klauen tragenden Wellen in entgegengesetztem Schwenksinn auf die Klauen ausgeübt werden.

An ihrem der Winde 4 gegenüberliegenden Ende geht die Welle 22 a durch einen Verbindungsarm 40 a hindurch, der um diese Welle schwenken kann, aber an einer Längsverschiebebewegung längs der Welle durch eine Sperrschraube 41 gehindert ist. An seinem unteren Ende ist der Verbindungsarm 40 a mittels eines Keiles 42 an dem Ende einer Betätigungswelle 43 α verkeilt, die in starr in dem Gestell 1 sitzenden Kugellagern 44 gelagert ist. In ihrem mittleren Teil ist die Welle 43 a starr mit einer Kurbel 45 a verbunden, die mit der Welle durch einen konischen Keil 46 a starr verbunden ist, der seinerseits durch eine Gegenmutter 47 a blockiert ist. Das untere Ende der Kurbel 45 a endet in einer gabelförmigen Halterung 48 a, in der durch Befestigungsschrauben 49 eine Halterungsbuchse 50 für eine Wandermutter 51a festgelegt ist. Diese Wandermutter arbeitet mit einer Gewindespindel 52a zusammen, die fest oder einstückig mit dem geraden Ritzel 21 verbunden und an ihrem anderen Ende in einem Rollenlager 53 a mit Rollen 54 gegenüber dem Hilfsgestell 17 innerhalb eines Abschlußgehäuses 55a gehalten ist (Fig. 3).

Sämtlichen obenerwähnten Bauelementen, welche die Verbindung zwischen der die Klauen tragenden Welle 22 a und dem Antriebsritzel 23 ergeben und die in der Zeichnung durch ein Bezugszeichen mit dem zusätzlichen Indexa bezeichnet sind, entsprechen gleiche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen, dem aber der Index b hinzugefügt ist, die dazu dienen, die zweite klauentragende Welle 22 b mit dem gleichen Ritzel 21 zu kuppeln. Es muß jedoch darauf hingewiesen werden, daß die beiden Gewindespindeln 52a und 52b jeweils Gewinde mit einander entgegengesetzten Steigungen haben, so daß eine Verschiebung der beiden WandermutternSla und 51 b symmetrisch nach beiden Seiten des Ritzels 51 erfolgt, das seinerseits in der Mittenlängsebene der Vorrichtung liegt. Die in der Fig. 3 dargestellte Lage der Elemente entspricht nämlich nicht einer tatsächlichen Lage der beiden Wandermuttem; sie dient nur dazu zu zeigen, in welchen Endstellungen sich die Griffhalterungen 23 jeweils dann befinden, wenn die auf den Gewindespindeln 52 a, 52 ft axial

Claims (1)

verschiebbaren Wandermuttern 51 ihrerseits in ihren Endstellungen sind. Die die Klauen tragenden Wellen 22 a und 22 b sind außerdem mit einem Rückführ- oder Haltefedersystem versehen, das Kräfte ausübt, welche die Klauen bzw. ihre Halterungen in denjenigen Stellungen festhalten, in denen sie einander genähert oder voneinander entfernt sind, was jeweils für die äußeren Lagen der beiden Wandermuttern 51 gilt. Zu diesem Zweck — wie man auch aus der F i g. 2 erkennt — hat die Welle 22 a beispielsweise einen Endring 155 a, der durch einen Querstift 26 auf der Welle festgehalten wird und einen Zapfen 57 a trägt. Ein zweiter Zapfen 58 a ist auf dem entsprechenden Verbindungsarm 40 a derart befestigt, daß zwischen den Zapfen eine Zugfeder 59 a gespannt werden kann. Diese Elemente sind im Innern einer Abdeckung 60 untergebracht, die fest an dem Verbindungsarm 40a befestigt ist. Aus der Fig. 4 ersieht man, wie sich die Rückhaltekraft der Zugfedern 59 α zo während einer Drehung des Armes 40 a um die Betätigungswelle 43a auswirkt. Diese Auswirkung entspricht einer Zugkraftwirkung, die über eine »Totstelle« geht, in der die Spannkraft der Feder am größten ist. Die Demontagebank weist einen lösbaren Endanschlag 61 auf, der mit einem Handhabungskopf oder -griff 62 versehen ist und eine Ausnehmung 63 enthält, in deren Innenraum die Brennstoffnadeln durch die Wirkung der Stange 14 der Winde 4 aus den Hüllen herausgedrückt werden; der Körper dieses Anschlages hält während dieses Vorganges die Hülle 28 selbst fest. In dem vorliegenden Beispiel haben die Hüllen der auseinanderzubauenden Brennstoffelemente einen sechseckigen Querschnitt; vorzugsweise hat der Anschlag 61 eine ebenfalls sechseckige Öffnung 63, die mit einer Einlaßanfasung versehen ist, um das Zentrieren der Hüllen zu gestatten, während sie gleichzeitig festgelegt werden. Schließlich sind U-förmige Bügel 64 durch Befestigungsschrauben 65 an der oberen Platte 8 festgelegt und in geeigneten Längsabständen zwischen den die Klauen tragenden Wellen 22 α und 22 b angeordnet, um die Führung der Hülle während ihres Einsetzens in die Demontagebank zu übernehmen (F i g. 2). Die Wirkungsweise der Demontagebank ergibt sich leicht aus der vorangegangenen Beschreibung ihrer unterschiedlichen Bauelemente. Um das Herausdrücken der Brennstoffnadeln aus der Hülle 28 durchzuführen, in der sich diese Nadeln befinden, erfolgt ein erster Arbeitsgang, der darin besteht, diese Hülle in die Bügel 64 auf dem Arbeitstisch 8 der Bank einzulegen, die entsprechend geformte Aufnahmehalterungen bilden. Dieser Arbeitsvorgang wird nach vorherigem Auseinanderspreizen der Klauenhalter 63 unter Verwendung der Handgriffe 32 der Hebel 31 durchgeführt, die über einen Telemanipulator betätigt werden, der seinerseits von einem Operateur aus sicherer Entfernung gesteuert wird. Nach Durchführung dieser Maßnahme betätigt man die Klauenhalter 23 in einander entgegengesetztem Sinn, so daß die Zähne 26 der Klauen 25 in die Längsnut 27 der Hülle 28 eingreifen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sechs Klauen vorgesehen, und jede Klauenträgerwelle trägt drei 6g dieser Klauen, die mit drei anderen Klauen der gegenüberliegenden Welle jeweils Klauenpaare bilden. In jedem derartigen Klauenpaar sind jedoch die beiden Klauen mit einer leichten axialen Versetzung angeordnet, so daß sie aneinander vorbeigreifen können, wenn die Wellen schwenken, und dabei keine gegenseitige Behinderung der Bewegungen der Klauen eintritt. Dann wird die Winde 5 derart betätigt, daß ihre Kolbenstange 19, welche die Zahnstange 20 trägt, das Ritzel 21 in einer geeigneten Richtung dreht. Dieses Ritzel dreht seinerseits die beiden Gewindespindeln 52 a und 52 & und bewirkt dabei das gegenseitige symmetrische Entfernen oder ein entsprechendes Nähern der beiden Wandermuttern 51a und 51 b. Durch die dabei erzielte Schwenkbewegung der Klauenträgerwellen 22 a und 22 b ergibt sich eine genügend weite Öffnung der Hülle 28; die gefederten Kugelanschläge (37, 38) in jedem Klauenhalter gestatten den Klauenhaltern, während dieser Bewegung um einen kleinen Schwenkwinkel um die Klauenträgerwelle zu schwenken, wodurch vermieden wird, daß die Zähne 26 aus der Nut 27 herausgleiten. Sodann wird die Winde 4 in der Weise betätigt, daß der starr mit ihrer Kolbenstange 14 verbundene Stößel 15 in axialer Richtung durch die Hülle, die nunmehr geöffnet ist, hindurchgeht und dabei die Brennstoffnadeln aus der Hülle herausschiebt. Diese Brennstoffnadeln gehen durch die Öffnung 63 des Endanschlages 61 hindurch und werden bei ihrem Austritt aus der Vorrichtung in einem geeigneten Aufnahmebehälter aufgefangen. Ein zweiter Anschlag kann überdies zweckmäßigerweise an dem anderen Ende der Vorrichtung angeordnet werden, um ein Zurückschieben der Hülle in Richtung auf den Stößel 15 am Schluß des Ausdrückvorganges der Brennstoffnadeln zu verhindern. Sodann wird das gegenseitige Entfernen der Klauen durch eine umgekehrte Betätigung der Hebel 32 vorgenommen und die nun leere Hülle entfernt; die Vorrichtung ist dann bereit, ein neues Arbeitsspiel zu beginnen. Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Demontagebank nach der Erfindung an sehr unterschiedliche Formen von Brennstoffelementen angepaßt werden kann; solche Brennstoffelemente können beispielsweise eine Hülle mit kreisförmigem Querschnitt haben oder aus zwei konzentrischen Rohren bestehen. In dem letzteren Fall ist lediglich die Verwendung von zwei unterschiedlichen Endanschlägen erforderlich, deren Durchlaßöffnungen mit Abmessungen ausgeführt sind, die denen der Hülle angepaßt werden. Die Länge der Brennstoffelemente kann gleichfalls beliebig sein, es ist nur eine einfache Anpassung der Anzahl der Klauen und der Form der Anschläge notwendig. Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Entfernen des Brennstoffs aus Kernreaktor-Brennstoffelementen, die eine den stabförmigen Bremistoff umschließende und in einem vorbereitenden Arbeitsgang längs einer ihrer Erzeugenden aufgeschlitzte Hülle besitzen, gekennzeichnet durch ein Bankgestell (1), das zwei Betätigungswinden (4, 5) enthält, durch einen Satz Klauen (25), die von zwei parallelen, schwenkbar gelagerten Wellen (22 a, 22 b) getragen werden und zum Einspannen und Festhalten der Brennstoffelementhüllen (28) dienen, durch eine mechanische Übertragung, welche die