DE19502185A1

DE19502185A1 - Breaking up large, high strength radioactive bodies

Info

Publication number: DE19502185A1
Application number: DE1995102185
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr Rer Nat Hellmeister; Dirk Dipl Ing Kilfitt
Original assignee: Rheinmetall Industrie AG
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1995-01-25
Filing date: 1995-01-25
Publication date: 1996-08-01

Abstract

A process for cutting or breaking up biologically harmful solid bodies, such as the solid melt or lava arising from a nuclear reactor core meltdown accident, comprises remotely accessing the body using a robotic vehicle which sends back information to a remote, safely positioned, analysis unit. The analysis unit uses the captured data to determine a matrix of points on the three dimensional surface of the solid body at which to position explosive (pyrotechnic) charges, in order to ensure the body is broken up as required. An explosive charge net is then prepd. which can then be put over the solid body by the robotic vehicle so that the charges will be in the correct positions. The charges are then remotely set off.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zerkleinerung von biologische Organismen schädigenden Körpern hoher Festigkeit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for comminuting biological bodies damaging bodies of high strength according to the preamble of claim 1.

In biologischen, chemischen und nuklearen Anlagen besteht bei einem Unfall die Gefahr der Freisetzung von Stoffen, welche biologische Organismen (Tier und Mensch) schädigen oder sogar töten. Abhängig von der Art der Reaktion bzw. des Unfalles kann das schädigende Material in einer Form vorliegen, welche nicht ohne weitere Maßnahmen abzubauen ist. So kann das Mate rial z. B. als Schmelze oder als Lava vorliegen, welche mit herkömmlichen Bearbeitungswerkzeugen nicht in handhabbare Teile zerlegt werden kann.In biological, chemical and nuclear plants there is at an accident the risk of release of substances which damage biological organisms (animals and humans) or even kill. Depending on the type of reaction or accident the harmful material may be in a form which cannot be dismantled without further measures. This is how the mate can rial z. B. present as a melt or as lava, which with conventional processing tools are not manageable Parts can be disassembled.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, mit dem Körper, welche durch herkömmliche Verfahren nicht oder nur mit extrem großen Aufwand abgebaut werden können, auf relativ einfache und für das Bedienungspersonal sichere Weise in handhabbare Teile zu zerkleinern.The object of the present invention is therefore to to specify a method of the type mentioned at the beginning with which Bodies which are not or only by conventional methods can be mined with extremely great effort, on relative simple and safe way for the operating personnel shred manageable parts.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausge staltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.This task is characterized by the characteristics of the Part of claim 1 solved. Further advantageous Ausge Events of the invention disclose the subclaims.

Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, die Zerkleinerung der entsprechenden Körper durch pyrotechnische Ladungen vorzunehmen. Hierzu werden zunächst mittels eines Roboter-Fahrzeuges die Form und die für die Zerkleinerung wichtigen physikalischen Werte des Körpers ermittelt, gege benenfalls zwischengespeichert und auf eine Auswerteeinheit übertragen, die sich außerhalb des Gefahrenbereiches des z. B. strahlenden Körpers befindet. Die Auswerteeinheit ermittelt anhand der gemessenen Werte die jeweils günstigsten Spreng punkte, d. h. diejenigen Punkte an dem Körper, an denen eine vorgegebene Sprengladung (z. B. eine Schneidladung oder eine Hohlladung) angeordnet werden muß, um ein sicheres Trennen des Körpers zu bewirken. Anschließend wird ein die pyrotech nischen Ladungen enthaltendes netzartiges Gebilde (Spreng netz) derart hergestellt, daß beim Überstülpen dieses Spreng netzes über den zu zerkleinernden Körper die Sprengpunkte und damit auch die Ladungen sich lagerichtig auf dem Körper be finden. Das Sprengnetz wird dann mittels eines Roboter-Fahr zeuges an dem zu zerkleinernden Körper angebracht und die pyrotechnischen Ladungen werden schließlich ferngesteuert zur Explosion gebracht.Essentially, the invention is based on the idea that Crushing the corresponding body by pyrotechnic Make charges. To do this, first use a Robot vehicle's shape and for crushing important physical values of the body, also temporarily stored and on an evaluation unit transferred, which are outside the danger zone of the z. B. radiating body. The evaluation unit determines the cheapest blasting based on the measured values points, d. H. those points on the body where one predetermined explosive charge (e.g. a cutting charge or a Shaped charge) must be arranged to ensure safe separation of the body. Then the pyrotech netlike structure containing explosive charges (explosive netting) manufactured in such a way that when this slip is put on network over the body to be shredded the explosive points and so that the loads are in the correct position on the body Find. The explosive net is then driven by a robot attached to the body to be shredded and the pyrotechnic charges are finally remotely controlled Explosion.

Zur Abtastung der Form des zu zerkleinernden Körpers können an dem Roboter-Fahrzeug akustische oder optische Sensoren (z. B. eine Videokamera), aber auch Mikrowellen-Sensoren angeordnet werden. Can be used to scan the shape of the body to be shredded acoustic or optical sensors on the robot vehicle (e.g. a video camera), but also microwave sensors to be ordered.

Die Übertragung der Daten von dem Roboterfahrzeug zur Auswer teeinheit kann drahtlos oder über eine Kabelverbindung vorge nommen werden.The transfer of data from the robot vehicle to the evaluator Unit can be wireless or pre-wired be taken.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:Further details and advantages of the invention emerge from the following explained with reference to figures Embodiments. Show it:

Fig. 1 die einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Blockschaltbildes; Figure 1 shows the individual process steps of the method according to the invention in the form of a block diagram.

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Roboter-Fahrzeuges zur Ermitt lung der für die Zerkleinerung einer stark radioaktiven erstarrten Kernreaktorschmelze benötigten Daten; Fig. 2 is a side view of a robotic vehicle to iden lung needed for the crushing of a high-level radioactive nuclear reactor solidified melt data;

Fig. 3 den Bildschirm einer Auswerteeinheit mit einem drei dimensionalen Bild der Kernreaktorschmelze und mit auf der Schmelze angeordneten Sprengpunkten; Figure 3 shows the screen of an evaluation unit with a three-dimensional image of the nuclear reactor meltdown and arranged on the explosive melt points.

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein konkretes Sprengnetz und Fig. 4 is a plan view of a concrete explosive network and

Fig. 5 eine Seitenansicht der zu zerkleinernden Kernreaktor schmelze mit darauf angeordnetem Sprengnetz. Fig. 5 is a side view of the nuclear reactor to be shredded melt with an explosive net arranged thereon.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein erster Verfahrens schritt bezeichnet, währenddessen die die Form und die physi kalischen Eigenschaften der zu zerkleinernden Kernreaktor schmelze 2 (Fig. 2) charakterisierenden Daten ermittelt werden. Hierzu wird ein Roboter-Fahrzeug 3 verwendet, welches beispielsweise über ein Kabel 4 fernsteuerbar ist. Die von dem Roboter-Fahrzeug 3 ermittelten Daten können per Funk oder ebenfalls über das Kabel 4 an eine nicht dargestellte Auswer tungseinheit übermittelt werden, die sich an einem für den jeweiligen Bediener sicheren Ort befindet. In Fig. 1, the reference numeral 1 denotes a first method step, during which the shape and the physical properties of the nuclear reactor melt 2 to be comminuted ( FIG. 2) characterizing data are determined. For this purpose, a robot vehicle 3 is used, which can be remotely controlled, for example, via a cable 4 . The data determined by the robot vehicle 3 can be transmitted by radio or likewise via the cable 4 to an evaluation unit, not shown, which is located at a location which is safe for the respective operator.

Das Roboter-Fahrzeug 3 weist ferner zwei Aktuatorarme 5, 6 auf, an deren Enden sich z. B. Kameras 7 oder sonstige Sen soren sowie ein Greifer 8 befinden, so daß sowohl eine Ver messung der zu zerkleinernden Kernreaktorschmelze 2 als auch eine Entnahme von kleinen Proben der Schmelze 2 möglich ist. Außerdem kann der Greifer 8 zum späteren Entfernen der zer kleinerten zu entsorgenden Bruchstücke der Schmelze dienen.The robot vehicle 3 also has two actuator arms 5 , 6 , at the ends of which, for. 7 as cameras or other sensors Sen, and a gripper 8 are located so that both Ver measuring is possible to be crushed nuclear reactor melt 2 as well as a removal of small samples of the melt. 2 In addition, the gripper 8 can serve for later removal of the smaller fragments of the melt to be disposed of.

In einem weiteren in Fig. 1 mit 9 bezeichneten Verfahrens schritt wird zum einen aus den gemessenen Werten ein dreidi mensionales Bild 11 Kernreaktorschmelze 2 rekonstruiert und auf einem Bildschirm 10 (Fig. 3) der Auswertevorrichtung dargestellt. Zum anderen ermittelt die Auswertevorrichtung diejenigen Stellen 12, an denen definierte pyrotechnische Ladungen an der Kernreaktorschmelze 2 angebracht werden können, damit die erstarrte Schmelze in handhabbare Teile zerlegt werden kann (Sprengpunkte). Die Sprengpunkte 12 werden anschließend ebenfalls auf dem Bildschirm 10 lage richtig in bezug auf das Bild 11 der Schmelze 2 dargestellt. Diese Sprengpunkte 12 können anschließend durch den Bediener noch modifiziert werden, um eine optimale Anordnung der Sprengpunkte 12 auf der Schmelze zu erreichen.In a further process step, designated by 9 in FIG. 1, a three-dimensional image 11 of the nuclear reactor melt 2 is reconstructed from the measured values and displayed on a screen 10 ( FIG. 3) of the evaluation device. On the other hand, the evaluation device determines those points 12 at which defined pyrotechnic charges can be attached to the nuclear reactor melt 2 so that the solidified melt can be broken down into manageable parts (explosive points). The explosive points 12 are then also correctly displayed on the screen 10 in relation to the image 11 of the melt 2 . These detonation points 12 can then be modified by the operator in order to achieve an optimal arrangement of the detonation points 12 on the melt.

Nach Festlegung der Sprengpunkte 12 berechnet die Auswerte vorrichtung Verbindungslinien 13 (Fig. 3) zwischen den Spreng punkten 12, die ein Netz 14 (Sprengnetz) bilden, welches aus vorhandenen Standardmodulen zusammengesetzt werden kann (Ver fahrensschritt 15 in Fig. 1). Die Sprengpunkte 12 befinden sich dabei jeweils in Netzknotenpunkten (vgl. Fig. 3).After determining the explosive points 12, the evaluation calculated device connecting lines 13 (Fig. 3) between the snap points 12, 14 (blasting network) form a network which can be assembled from existing standard modules (Ver method step 15 in Fig. 1). The detonation points 12 are each located in network nodes (see FIG. 3).

Aus den von der Auswerteeinheit bestimmten Daten wird anschließend ein konkretes Sprengnetz 16 zusammengesetzt (Fig. 4). Dabei werden die einzelnen Sprengladungen 17 auf einem Grundnetz befestigt und mit Verbindungskabeln unter einander bzw. mit dem Fernzündkabel 4 verbunden (Verfahrens schritt 18 in Fig. 1).A concrete blasting network 16 is then assembled from the data determined by the evaluation unit ( FIG. 4). The individual explosive charges 17 are fastened to a basic network and connected with connecting cables to one another or to the remote ignition cable 4 (method step 18 in FIG. 1).

Das in Fig. 2 dargestellte fernsteuerbare Roboter-Fahrzeug 3 transportiert nun das Sprengnetz 16 zu der Kernreaktor schmelze 2 und stülpt das Netz 16 über die Schmelze. Die Sprengladungen werden an den ermittelten Positionen befestigt (geklebt, eingeschraubt, mit einem Bolzensetzgerät ange schossen etc.) (Fig. 5; Verfahrensschritt 19 in Fig. 1). Das Roboter-Fahrzeug entfernt sich bis auf einen vorgebbaren Sicherheitsabstand.The remote-controllable robot vehicle 3 shown in FIG. 2 now transports the explosive net 16 to the nuclear reactor melt 2 and slips the net 16 over the melt. The explosive charges are attached to the determined positions (glued, screwed in, shot with a bolt-setting tool, etc.) ( FIG. 5; method step 19 in FIG. 1). The robot vehicle moves away to a predefinable safety distance.

Schließlich werden durch den Bediener die Ladungen 17 fernge zündet und die Schmelze 2 in handhabbare Bruchstücke zerlegt (Verfahrensschritt 20) und diese dann abtransportiert bzw. weiterverarbeitet (Verfahrensschritt 21).Finally, the charges 17 are ignited by the operator and the melt 2 is broken down into manageable fragments (method step 20 ) and these are then transported away or further processed (method step 21 ).

BezugszeichenlisteReference list

1 Verfahrensschritt
2 Kernreaktorschmelze, Körper
3 Roboter-Fahrzeug
4 Kabel
5, 6 Aktuatorarme
7 Kamera, Sensor
8 Greifer
9 Verfahrensschritt
10 Bildschirm
11 Bild
12 Sprengpunkt
13 Verbindungslinie
14 Sprengnetz
15 Verfahrensschritt
16 konkretes Sprengnetz
17 Schneidladung
18-21 Verfahrensschritte. 1 step
2 nuclear reactor melt, body
3 robot vehicle
4 cables
5 , 6 actuator arms
7 camera, sensor
8 grippers
9 process step
10 screen
11 picture
12 explosive point
13 connecting line
14 explosive net
15 process step
16 concrete explosive network
17 cutting charge
18-21 procedural steps .

Claims

1. Process for comminuting bodies damaging biological organisms ( 2 ) high strength, such as nuclear reactor melt, nuclear fuels solidified to lava after a reactor accident and. Like., characterized by the features:

a) with an unmanned remote-controlled vehicle (robot vehicle) ( 3 ), the physical properties required for crushing the body ( 2 ), such as hardness, radiation etc., and the exact shape of the body ( 2 ) are determined and the corresponding Transfer data to an evaluation device outside the danger zone;
b) the evaluation device determines from the transmitted data of the body ( 2 ) points ( 12 ) at which defined pyrotechnic charges ( 17 ) must be attached to the body ( 2 ) so that the body ( 2 ) is broken down into manageable parts (Explosive points);
c) if necessary after modification / optimization of the detonation points ( 12 ) determined by the evaluation unit by the operator, a pyrotechnic charge ( 17 ) containing net-like structure (explosive net) ( 16 ) is produced in such a way that when slipped over the body to be comminuted ( 2 ) the explosive points ( 12 ) and thus also the loads ( 17 ) are in the correct position in corresponding nodes th of the explosive network ( 16 );
d) the explosive net ( 16 ) is then attached to the body to be shredded ( 2 ) by means of a robot vehicle ( 3 ) and the pyrotechnic loads ( 17 ) are remotely ignited.

2. The method according to claim 1, characterized in that hollow charges or cutting charges are used as pyrotechnic charges ( 17 ).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the scanning of the shape of the body to be shredded ( 2 ) by means of acoustic, optical or micro wave sensors ( 7 ).

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the transmission of the data from the robot vehicle ( 3 ) to the evaluation device takes place wirelessly or via a cable ( 4 ).