DE19756244A1 - Vorrichtung zum Heben, Senken und Transport eines Gegenstands in einem flüssigkeitsbefüllten Becken sowie Verfahren zum Transport eines solchen Gegenstands - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Heben, Senken und Transport eines in einem flüssigkeitsgefüllten Becken ange­ ordneten beweglichen Gegenstands, insbesondere eines Brenn­ elements, eines Steuerstabs oder eines Einbauteils eines Re­ aktordruckbehälters einer Kernkraftanlage. Die Erfindung be­ trifft weiterhin ein Verfahren zur Handhabung, insbesondere zum Heben, Senken und Transport, eines solchen Gegenstands.

In einer Kernkraftanlage sind flüssigkeitsgefüllte Becken, wie ein Brennelement-Lagerbecken, ein Absetzbecken, und/oder ein Flutraum zur Bedeckung des Reaktordruckbehälters vorhan­ den, die eine eine radioaktive Strahlung abschirmende Wasser­ schicht enthalten. Innerhalb dieser Becken werden radioaktiv strahlende Gegenstände, wie Brennelemente, Steuerstäbe und Inneneinbauten des Reaktordruckbehälters gelagert sowie unter der Wasseroberfläche transportiert. Vor allem bei einem Brennelement-Wechsel ist es erforderlich, Brennelemente aus dem in dem Reaktordruckbehälter angeordneten Reaktorkern zu entnehmen und in einem Abklingbecken zwischenzulagern, bis die Strahlungsaktivität der Brennelemente auf einen vorgege­ benen Wert abgesunken ist.

Bei einem solchen Brennelement-Wechsel werden die abgebrann­ ten Brennelemente aus dem Reaktorkern herausgezogen und unter der Wasseroberfläche in eine vorgegebene Lagerposition trans­ portiert. Hierfür ist es erforderlich, die Brennelemente zu heben, zu transportieren und zu senken. Dies kann beispiels­ weise über Seilwinden mit entsprechenden Antriebsvorrichtun­ gen und Sicherheitsvorrichtungen, wie beispielsweise Bremsen, erfolgen. Um bei einem Versagen der Transportvorrichtung, z. B. der Seilwinde, ein Abstürzen der Brennelemente zu ver­ meiden, ist beispielsweise aus der DE 29 07 324 C2 eine Tauchglocke bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Heben, Senken und Transport eines in einem flüssigkeitsgefüllten Becken beweglich angeordneten Gegenstandes anzugeben, welche ein sicheres Heben und Senken des Gegenstandes bei gleichzei­ tigem geringen Platzbedarf und konstruktiv einfacher Ausfüh­ rung ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Heben, Senken und Transport eines Gegen­ stands, insbesondere eines Brennelements, eines Steuerstabs sowie eines Einbauteils eines Reaktordruckbehälters einer Kernkraftanlage, anzugeben.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vor­ richtung gelöst, welche einen schwimmfähigen Tauchbehälter aufweist, der einen mit einem Fluid befüllbaren geschlossenen Flutraum aufweist, wobei der Flutraum an eine Flutzuführung angeschlossen ist, so daß ihm ein Fluid zuführbar und ent­ nehmbar ist. Der Tauchbehälter weist stirnseitig wenigstens ein Paar von Seitenflächen auf, die einen sich verjüngenden Bereich für die Anordnung einer Greifvorrichtung bilden.

Die Vorrichtung erlaubt somit durch Ausnutzung des Auftriebes eines schwimmfähigen Körpers, dem Tauchbehälter, auf einfache Art und Weise ein Heben, Senken und einen Transport zumindest eines in dem mit Flüssigkeit gefüllten Becken angeordneten Gegenstandes. Der Tauchbehälter kann hierbei entsprechend den technischen Anforderungen eine geeignete Form aufweisen. Er kann ein Druckfester weitgehend starrer oder aufblasbarer Be­ hälter, wie beispielsweise eine Schwimmblase, sein.

Ist der Tauchbehälter als starrer Behälter mit einem konstan­ ten Innenvolumen ausgeführt, so kann über die Fluidzuführung eine Flüssigkeit hineingepumpt und/oder abgesaugt werden, wo­ durch der eine geschlossene Kammer bildende Flutraum mit ei­ ner vorgebbaren Menge an Flüssigkeit befüllbar ist, insbeson­ dere vollständig entleert bzw. gefüllt ist. Die Fluidzufüh­ rung kann zusätzlich so ausgeführt sein, daß mit ihr gleich­ zeitig eine Zuführung bzw. Abführung eines Gases möglich ist. Es kann auch eine zweite Fluidzuführung vorgesehen sein. Diese zweite Fluidzuführung kann als Öffnung in dem Tauchbe­ hälter ausgeführt sein, so daß Flüssigkeit, insbesondere Was­ ser, aus dem Becken in den Tauchbehälter eindringen oder durch Luft aus diesem herausgepreßt werden kann. Im Inneren des Flutraumes ist somit ein Teil des Volumens mit Flüssig­ keit und ein Teil mit einem Gas, beispielsweise Luft, ge­ füllt. Hierdurch kann der Tauchbehälter beliebig tief in dem flüssigkeitsgefüllten Becken abgesenkt und die Greifvorrich­ tung mit einer zusätzlichen Last versehen unter Ausnutzung des Auftriebes des Tauchbehälters an die Oberfläche der Flüs­ sigkeit gehoben werden. Hierdurch ist auf einfache Art und Weise ein Heben und Senken des Tauchbehälters und damit auch eines über die Greifvorrichtung gehaltenen Gegenstandes er­ möglicht. Die Vorrichtung erfordert zudem nur einen geringen apparativen Aufwand, wobei nahezu keine mit der Flüssigkeit benetzte Komponenten aus dem Becken herausgeführt sind.

Um auch Gegenstände aus Ecken eines Beckens aufheben zu kön­ nen, bilden die zwei Seitenflächen an der Stirnseite des Tauchkörpers einen sich verjüngenden Bereich. Mit der in dem sich verjüngenden Bereich angeordneten Greifvorrichtung sind auch die in Eckbereichen gelagerten Gegenstände erreichbar. Die Anordnung von zumindest zwei Greifvorrichtungen bietet den Vorteil, daß bei einem Arbeitseinsatz mit der ersten Greifvorrichtung ein Gegenstand von seinem Platz gehoben, und beispielsweise nach einer Drehung des Tauchkörpers durch ei­ nen bereits an der zweiten Greifvorrichtung hängenden Gegen­ stand ersetzt werden kann. Dadurch wird die Häufigkeit von langen Fahrwegen des Tauchkörpers, beispielsweise vom Reak­ torkern zu einem Brennelement-Lagerbecken reduziert, und so­ mit wird Zeit bei einem Brennelement-Wechsel eingespart.

Bevorzugt bilden die Seitenflächen eine stirnseitige Längs­ kante derart, daß der Tauchkörper mit dieser Längskante an eine senkrechte Seitenkante des Beckens anlegbar ist. In an­ deren Worten: Der Tauchkörper weist eine beispielsweise lang­ gestreckte Grundgeometrie auf, die sich zu einer Stirnseite hin verjüngt oder an der Stirnseite spitz zuläuft. Diese Aus­ gestaltung erleichtert das Manövrieren des Tauchbehälters in einem Eckbereich des Beckens.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Tauchkörper zwei gegenüberliegende Paare von Seitenflächen auf, wobei die zwei Seitenflächen eines Paares jeweils insbesondere einen 90° Winkel einschließen. Der Tauchkörper weist demnach eine der Stirnseite gegenüberliegende Endseite auf, die analog zur Stirnseite von einem Paar von Seitenflächen gebildet wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Greifvorrich­ tungen verschiebbar angeordnet, so daß verschiedene Greifvor­ richtungen abwechselnd in den sich verjüngenden Bereich ver­ schoben werden können.

Vorzugsweise ist die Greifvorrichtung über ein Kraftübertra­ gungselement mit dem Tauchbehälter verbunden. Ist das Kraft­ übertragungselement beispielsweise ein Seil oder eine Kette, so können die Geifvorrichtung und der Tauchbehälter direkt oder über eine Umlenkrolle oder ähnlichem verbunden sein. Bei einer Verbindung über eine Umlenkrolle, ähnlich einem Seil­ zug, ist die Bewegung von Greifvorrichtung und Tauchbehälter entgegengesetzt gerichtet. Eine Absenkung des Tauchbehälters führt demnach zu einem Heben der Greifvorrichtung und umge­ kehrt. Bei einer direkten Verbindung zwischen Greifvorrich­ tung und Tauchbehälter sind die Bewegungen gleichgerichtet. Ein Senken des Tauchbehälters führt damit auch zu einem Sen­ ken der Greifvorrichtung.

Der Flutraum des Tauchbehälters hat vorzugsweise ein Volumen von 0,5 m³ bis 2 m³, insbesondere 1 m³, wodurch das Heben und Senken eines schweren Gegenstandes in Wasser ermöglicht ist. Der von der Vorrichtung beanspruchte Platz ist auf einige we­ nige Kubikmeter begrenzt, so daß die Vorrichtung während ei­ nes normalen Betriebes einer Kernkraftanlage aus dem entspre­ chenden Becken der Kernkraftanlage herausgenommen sein und gegebenenfalls komplett außerhalb eines den Reaktordruckbe­ hälter einschließenden Sicherheitsbehälters gelagert werden kann.

Der Vorrichtung ist vorzugsweise ein Antrieb zur horizontalen Bewegung des Tauchbehälters und/oder der Greifvorrichtung zu­ geordnet. Dieser Antrieb kann über eine entsprechende Fernbe­ dienung mittels Funk oder Kabel bedient werden, so daß ein mit der Greifvorrichtung gegriffener Gegenstand an jeden Ort innerhalb des Beckens fernbedienbar bewegt werden kann.

Die Fluidzuführung ist vorzugsweise mit einer Zuführeinrich­ tung zum Be- und Entleeren des Flutraumes mit Gas, insbeson­ dere Luft, verbunden. Bei einem Tauchbehälter, welcher als starrer Behälter ein konstantes Raumvolumen einschließt, kann die Zuführeinrichtung eine Pumpe enthalten, durch welche das Gas in den Flutraum hinein bzw. herausgepumpt werden kann. Hierdurch läßt sich der Auftrieb des Tauchbehälters schnell und exakt einstellen, wodurch eine hohe Arbeitsgeschwindig­ keit und Präzision der Vorrichtung gegeben ist. Bei einem Tauchbehälter, welcher beispielsweise eine aufblasbare Schwimmblase ist, weist die Zuführeinrichtung, beispielsweise ein Druckluftquelle auf, durch die die Schwimmblase aufgebla­ sen wird. Durch eine genaue und schnelle Einstellung der Luftmenge in der Schwimmblase läßt sich auch in diesem Fall der Auftrieb des Tauchbehälters schnell und genau einstellen. Zur Erreichung einer zusätzlichen diversitären Sicherheit der Vorrichtung können zwei unabhängige Tauchbehälter vorgesehen sein, beispielsweise ein starrer Tauchbehälter für den norma­ len Betrieb der Vorrichtung und ein aufblasbarer Tauchbehäl­ ter als Absturzsicherung.

Der Tauchbehälter umgibt die Greifvorrichtung vorzugsweise glockenartig, wodurch auch ein von der Greifvorrichtung ge­ haltener Gegenstand zumindest teilweise von dem Tauchbehälter glockenartig umschlossen ist. Dies hat insbesondere bei einem radioaktiv strahlenden Gegenstand den Vorteil, daß durch den Tauchbehälter eine Abschirmung der radioaktiven Strahlung er­ folgt. Hierzu kann der Tauchbehälter eine entsprechend geeig­ nete Abschirmung aufweisen.

Das Greifen eines Gegenstandes, insbesondere eines in einem Brennelement-Lagergestell angeordneten Brennelementes, kann weiter dadurch vereinfacht und beschleunigt werden, daß die Greifvorrichtung eine zusätzliche Hubeinrichtung aufweist. Die Hubeinrichtung kann beispielsweise dazu dienen, den Ge­ genstand in einen glockenartigen Tauchbehälter einzuheben. Weiterhin kann durch die Hubeinrichtung eine ungenaue Posi­ tionierung der Greifvorrichtung ausgeglichen werden sowie auch Gegenstände in räumlich beengten Verhältnissen gegriffen werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine Führung zur Stabilisierung des Tauchbehälters und/oder eines Gegenstandes auf. Dadurch wird eine unkontrollierte Be­ wegung und Torkeln des Tauchkörpers in der Flüssigkeit ver­ mieden, so daß der Gegenstand zielgerichtet ergriffen bzw. abgesetzt werden kann.

Für einen von externen Versorgungsleitungen unabhängigen Be­ trieb weist der Tauchbehälter vorteilhafterweise eine Druck­ kammer zur Aufnahme von unter Druck stehendem komprimierten Gas auf, wobei die Druckkammer über eine die Fluidzuführung bildende Druckleitung mit dem Flutraum verbunden ist. Die Druckkammer ist mit einem fernbedienbaren Absperrorgan dabei verschließbar sowie freigebbar.

Vorzugsweise eignet sich die Vorrichtung für einen Einsatz in einem Becken in einer Kernkraftanlage zur Handhabung, insbe­ sondere zum Heben, Senken und Transport von Brennelementen, Steuerstäben, Steuerstabführungsrohren, Neutronenquellen, Neutronenflußmeßlanzen, Einbauten innerhalb des Reaktordruck­ behälters sowie sonstigen Werkzeugen und Gerätschaften. Auf­ grund des geringen Volumens und der dadurch resultierenden einfachen Transportierbarkeit der Vorrichtung kann diese in jedem beliebigen Becken innerhalb des Sicherheitsbehälters der Kernkraftanlage, wie einem Brennelement-Lagerbecken, ei­ nem Absetzbecken für die Brennelemente, einem Transportbehäl­ terbecken und/oder einem Flutraum, eingesetzt werden. Beson­ ders eignet sich die Vorrichtung zur Durchführung eines Brennelement-Wechsels, bei dem abgebrannte Brennelemente aus dem Reaktordruckbehälter in das Brennelement-Lagerbecken transportiert und unverbrauchte Brennelemente in den Reaktor­ druckbehälter eingebracht werden. Auch eignet sich die Vor­ richtung zur Durchführung von Reparatur- und Inspektionsmaß­ nahmen an den Brennelementen sowie Steuerstäben der Kern­ kraftanlage.

Die auf ein Verfahren zur Handhabung eines Gegenstandes ge­ richtete Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Vorrichtung mit einem Tauchbehälter mit einem Flutraum sowie einer Anzahl von Greifvorrichtungen zum Greifen und Halten des Gegenstandes derart verwendet wird, daß durch ein Befüllen oder Entleeren des Flutraumes mit einem Gas, insbe­ sondere Luft, der Auftrieb des Tauchbehälters in einer Flüs­ sigkeit eines Beckens so eingestellt wird, daß eine der Greifvorrichtungen bis auf die Höhe des zu greifenden Gegen­ standes abgesenkt wird, die Greifvorrichtung den Gegenstand greift und die Menge an Gas in den Flutraum so reguliert wird, daß der Auftrieb des Tauchbehälters zum Heben des Ge­ genstandes ausreicht. Eine weitere Greifvorrichtung nimmt in gleicher Weise einen Gegenstand auf oder senkt einen bereits mitgeführten weiteren Gegenstand in eine dafür vorgesehene Absetzposition. Das Verfahren zeichnet sich durch seine ein­ fache Durchführbarkeit und durch den geringen apparativen Aufwand aus. Durch die Anordnung von mehreren Greifvorrich­ tungen können bei einem Arbeitsvorgang gleich mehrere Gegen­ stände gehoben und gesenkt werden, ohne daß zusätzliche Fahr­ strecken für den Tauchbehälter erforderlich sind. Das Verfah­ ren ist besonders geeignet zur Handhabung von Brennelementen und Steuerstäben in einer Kernkraftanlage, beispielsweise im Zuge eines Brennelement-Wechsels. Da die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vollständig fernbedienbar sowie weitgehend vollständig unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche in dem entsprechenden Becken angeordnet ist, bleiben andere Arbeitsabläufe in der Kernkraftanlage weitgehend unberührt.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispie­ le wird die Vorrichtung zur Handhabung eines in einem flüs­ sigkeitsgefüllten Becken angeordneten Gegenstandes näher er­ läutert. Es zeigen in schematischer nicht maßstäblicher Dar­ stellung:

Fig. 1 eine Vorrichtung in einem Längsschnitt in einem Becken,

Fig. 2-3 weitere Ausführungsformen einer Vorrichtung in einem Längsschnitt,

Fig. 4 eine von externen Versorgungsleitungen unabhängige Vorrichtung in einem schematischen Schnitt,

Fig. 5 eine Vorrichtung in einem Becken in einer Draufsicht.

Gleiche Bezugszeichen haben in den Figuren jeweils die glei­ che Bedeutung.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Brennelement-La­ gerbecken 11 einer Kernkraftanlage, welches mit einer Flüs­ sigkeit 13, insbesondere demineralisiertem Wasser, gefüllt ist. In dem Brennelement-Lagerbecken 11 sind Brennelemente 10 angeordnet, wobei der Übersichtlichkeit halber lediglich schematisch ein Brennelement 10 dargestellt ist. Geodätisch oberhalb des Brennelementes 10 ist eine Vorrichtung 1 zur Handhabung eines Gegenstandes, des Brennelementes 10, darge­ stellt. Die Vorrichtung 1 weist einen Tauchbehälter 2 auf, welcher glockenartig, als nach unten geöffneter Kasten, aus­ geführt ist.

Innerhalb des Tauchbehälters 2 ist eine über eine Hubeinrich­ tung 16 entlang einer Vertikalachse 21 verschiebbare Greif­ vorrichtung 5 angeordnet. Diese Greifvorrichtung 5 ist über ein Kraftübertragungselement 8 fest am oberen Ende 22 des Tauchbehälters 2 mit diesem verbunden. Am oberen Ende 22 weist der Tauchbehälter 2 eine Abschirmung 17 zur Abschirmung radioaktiver Strahlung auf. Die Hubeinrichtung 16 ist an eine Versorgung 19, insbesondere eine elektrische oder hydrauli­ sche Versorgung, angeschlossen. Der Tauchbehälter 2 ist ver­ schieblich mit einer vertikalen, stangenartigen Führung 6 verbunden, so daß er in vertikaler Richtung auf einer vorge­ gebenen Bahn verschiebbar ist.

Unterhalb der Abschirmung 17 weist der Tauchbehälter 2 einen die Greifvorrichtung 5 umgebenden Flutraum 3 auf. Der Flutraum 3 steht über eine als Öffnung ausgebildete Fluidzu­ führung 4 mit dem Brennelement-Lagerbecken 11 in strömungs­ technischer Verbindung, so daß aus dem Brennelement-Lager­ becken 11 Wasser 13 in den Flutbehälter 3 bis zu einem vorgege­ benen Pegelstand eindringen kann. Der Pegelstand wird durch eine im Bereich des oberen Endes 22 angeordneten Luftzufüh­ rung 4a durch ein Zuführen von Luft 14 eingestellt. Die als Schlauch ausgebildete Luftzuführung 4a ist mit einer außer­ halb des Brennelement-Lagerbeckens 11 angeordneten Zuführein­ richtung 9 verbunden. Durch diese Zuführeinrichtung 9 wird Luft 14 in den Flutbehälter 3 hineingepumpt oder aus diesem herausgelassen. Hierdurch ist der Auftrieb des Tauchbehälters 2 in weiten Grenzen einstellbar.

Durch ein Herauslassen der Luft 14 aus dem Flutraum 3 sinkt der Tauchbehälter 2 ab und kann mittels einer entsprechenden Standfläche 20 auf den Boden 23 des Brennelement-Lagerbeckens 11 abgestellt werden. Durch ein Einpumpen von Luft 14 in den Flutraum 3 nimmt der Auftrieb des Tauchbehälters 2 zu, so daß dieser sowie ein mit der Greifvorrichtung 5 gehaltener Gegen­ stand, insbesondere ein Brennelement 10, gehoben wird. Durch die Führung 6 erfolgt eine Aufwärts- oder Abwärtsbewegung des Tauchbehälters 2 entlang einer Vertikalachse 21, wodurch eine Schlingerbewegung des Gegenstandes und dadurch eine erhöhte Belastung der Vorrichtung 1 vermieden wird.

Selbstverständlich ist es auch möglich, bei einer Aufwärts- bzw. Abwärtsbewegung des Tauchbehälters 2 die Führung 6 durch einen Antrieb 7 (vergl. Fig. 3) in horizontaler Richtung zu bewegen. Mittels des Antriebes 7 ist somit neben einer verti­ kalen Verschiebung des Gegenstandes auch eine horizontale Verschiebung gewährleistet. Hierdurch kann der Gegenstand, das Brennelement 10, von jeder beliebigen Position innerhalb des Brennelement-Lagerbeckens 11 in eine beliebige andere Po­ sition transportiert werden.

Hierdurch kann ein abgebranntes Brennelement 10 aus dem Reak­ torkern eines Reaktordruckbehälters einer Kernkraftanlage ge­ zogen und in dem Brennelement-Lagerbecken 11 oder in einem Absetzbecken abgesetzt werden, bis die von dem Brennelement 10 ausgehende Radioaktivität auf einen vorgegebenen Wert ab­ geklungen ist. Mit dem Verfahren und der Vorrichtung ist es ebenfalls möglich, andere Gegenstände in einem flüssigkeits­ gefüllten Becken einer Kernkraftanlage zu Heben, zu Senken und zu Transportieren, wie beispielsweise Steuerstäbe, Neu­ tronenmeßlanzen, Neutronenquellen, Werkzeuge oder Einbauteile des Reaktordruckbehälters.

Fig. 2 zeigt in einem Längsschnitt ein zur Fig. 1 analog aufgebautes Brennelement-Lagerbecken 11. In der dargestellten Vorrichtung 1 zum Heben und Senken sowie Transport eines Ge­ genstandes, eines Brennelementes 10, sind die Greifvorrich­ tung 5 und der Tauchbehälter 2 über eine Umlenkrolle 15 mit einem Seil 8 verbunden. Die Umlenkrolle 15 sowie die Führung 6 sind mit einem Antrieb 7 zur horizontalen Verschiebung der Greifvorrichtung 5 und des Tauchbehälters 2 verbunden. Der Tauchbehälter 2 weist einen kastenförmigen oder zylinderför­ migen Flutraum 3 auf, welcher bis zu einem vorgegebenen Pegel über eine Fluidzuführung 4 mit Wasser 13 aus dem Brennele­ ment-Lagerbecken 11 gefüllt ist.

Der Flutraum 3 ist analog zu Fig. 1 an eine Luftzuführung 4a angeschlossen. Die Greifvorrichtung 5 ist entlang einer Ver­ tikalachse 21 gerichtet. Hierdurch ist auch in räumlich be­ engten Bereichen des Brennelement-Lagerbeckens 11 ein Greifen und Heben eines Gegenstandes 10 ermöglicht. Die Greifvorrich­ tung ist entlang der Vertikalachse 21 verschieblich mit der Führung 6 verbunden, welche starr ausgebildet oder teleskop­ artig in sich zusammenschiebbar ist. Durch die Verbindung der Greifvorrichtung 5 über eine Umlenkrolle 15 hinweg mit dem Tauchbehälter 2 ist die Bewegung des Tauchbehälters 2 entge­ gengerichtet der Bewegung der Greifvorrichtung 5. Bei einem Absenken des Tauchbehälters 2, d. h. einem Fluten des Tauchbe­ hälters 2 mit Wasser 13, erfolgt ein Heben der Greifvorrich­ tung 5 sowie des daran gehaltenen Gegenstandes 10. Der Tauch­ behälter weist hierzu ein hohes Eigengewicht, auch bei ent­ leertem Flutraum 3, auf. Ein Aufsteigen des Tauchbehälters 2 infolge eines größeren Auftriebes durch Zuführung von Luft 14 in den Flutraum 3 erfolgt ein Absenken der Greifvorrichtung 5 und des daran gehaltenen Gegenstandes 10. Da der Gegenstand 10 vollständig innerhalb des Wassers 13 gehoben und transpor­ tiert wird, wird eine mögliche Kontamination und Strahlungs­ belastung von vornherein deutlich vermindert, was durch die geringe Anzahl der aus dem Wasser 13 herausbewegten Komponen­ ten der Vorrichtung 1 weiter unterstützt wird.

Gemäß Fig. 3, die einen Längsschnitt durch ein Brennelement- Lagerbecken 11 zeigt, ist in dem Brennelement-Lagerbecken 11 ein Brennelement-Lagergestell 25 zur Lagerung von Brennele­ menten 10 angeordnet, wobei der Übersichtlichkeit halber le­ diglich schematisch ein Brennelement 10 dargestellt ist. Die Vorrichtung 1 weist einen als Ellipsoid ausgeführten Tauchbe­ hälter 2 auf. An seiner dem Brennelement-Lagergestell 25 zu­ gewandten Seite hat der Tauchbehälter 2 eine als Haken ausge­ staltete Greifvorrichtung 5. An der Greifvorrichtung 5 ist eine Positionsanzeige 27 angebracht, durch die eine genaue Position der Greifvorrichtung 5 in dem Brennelement-Lager­ becken 11 an eine nicht dargestellte Steuervorrichtung zur Be­ dienung der Vorrichtung 1 übertragbar ist. An der der Greif­ vorrichtung 5 gegenüberliegenden Seite des Tauchbehälters 2 ist eine Haltevorrichtung 29 angeordnet, in die ein weiterer nicht dargestellter Tauchbehälter oder eine ebenfalls nicht dargestellte Transportvorrichtung, wie beispielsweise ein Kran, eingreifen kann. Hierdurch ist eine horizontale Bewe­ gung des Tauchbehälters in dem Brennelement-Becken 11 bzw. eine redundante Sicherung des Tauchbehälters 2 gegenüber ei­ nem unkontrollierten Absinken gegeben.

An dem Tauchbehälter 2 ist darüber hinaus ein fernbedienbarer Antrieb 7 vorgesehen, der einen Propeller 7a sowie ein Ruder 7b aufweist. Durch diesen Antrieb 7 kann der Tauchbehälter 2 in horizontaler Richtung an jede beliebige Position innerhalb des Brennelement-Lagerbeckens 11 verfahren werden. Der Tauch­ behälter 2 steht über eine Fluidzuführung 4 mit einem Fluid­ reservoir 31 in Verbindung, das außerhalb des Brennelement- Lagerbeckens 11 angeordnet ist. Das Fluidreservoir 31 weist vorzugsweise eine Pumpe auf, über die Wasser in den Flutraum 3 des Tauchbehälters 2 hinein- bzw. herausgepumpt werden kann. Um ein freies Ein- und Ausströmen der im Flutraum 3 oberhalb des Wassers 13 befindlichen Luft 14 zu gewährlei­ sten, ist der obere Bereich des Flutraumes 3, in dem sich die Luft 14 befindet, mit einer Luftzuführung 4a verbunden. Diese Luftzuführung 4a wird über einen Schwimmer 33 oberhalb des Wasserstandes des Brennelement-Lagerbeckens 11 gehalten und steht daher strömungstechnisch mit der oberhalb des Wasser­ standes befindlichen Luft in Verbindung. Durch das Einpumpen oder Abpumpen von Wasser 13 aus dem Fluidreservoir 31 in den Flutraum 3 wird das Absenken bzw. das Heben des Tauchkör­ pers 2 erreicht.

Fig. 4 zeigt in einem Längsschnitt einen ähnlich zu Fig. 3 aufgebauten Tauchkörper 2. Der Tauchkörper 2 weist neben dem Flutraum 3 auch eine Druckkammer 35 auf, die mit Druckluft oder einem ähnlichen komprimierten Gas befüllbar ist. Die Druckkammer 35 ist über eine Druckleitung 37 mit dem Flutraum 3 verbunden. Die Druckleitung 37 weist ein Absperrorgan 39 auf, durch welches die Druckleitung 37 abgesperrt bzw. geöff­ net werden kann. Das Absperrorgan 39 ist hierzu vorzugsweise ein fernbetätigbares Ventil. An der geodätisch tiefstliegen­ den Stelle des Flutraums 3 ist die Fluidzuführung 4 vorgese­ hen, welche ein Steuerventil 41, beispielsweise ein Rück­ schlagventil, aufweist. Bei einem Öffnen der Druckleitung 37 gelangt die Druckluft in den Flutraum 3 und verdrängt einen Teil des darin befindlichen Wassers 13 über die Fluidzufüh­ rung 4 in das Brennelement-Lagerbecken 11 hinaus. Durch Öff­ nen der Druckleitung 37 wird somit der Auftrieb des Tauchbe­ hälters 2 erhöht, wodurch ein Heben eines Gegenstandes 10, insbesondere eines Brennelementes, erreicht wird. Durch Öff­ nen der Fluidzuführung 4 zu dem Brennelement-Lagerbecken 11 dringt zusätzliches Wasser 13 in den Flutraum 3 ein, wenn Gas aus dem Flutraum abgelassen oder Fluid in den Flutraum ge­ pumpt wird, wodurch der Auftrieb verringert wird und sich der Tauchbehälter 2 absenkt. Durch eine Fernbedienbarkeit sämtli­ cher Komponenten wie Greifvorrichtung 5, Absperrorgan 39, An­ trieb 7 und Steuerventil 41 ist die Vorrichtung 1 quasi wie ein ferngesteuertes U-Boot einsetzbar. In diesem Fall sind keinerlei Zuführungen und Leitungen aus der Flüssigkeit, dem demineralisierten Wasser 13, des Brennelement-Beckens 11 hin­ ausgeführt. Mögliche Kontaminationen und Strahlungsbelastun­ gen durch abtropfendes Wasser 13 werden somit von vornherein vermieden.

Gemäß der Fig. 5 verjüngt sich der Tauchbehälter 2 an seinen gegenüberliegenden Stirnseiten, oder in anderen Worten: Er läuft an seinen Stirnseiten jeweils spitz zu. Der Tauchkör­ per 2 wird also an seinen Stirnseiten von jeweils zwei auf­ einander zulaufenden Seitenflächen 43 begrenzt. Die von den Seitenflächen 43 gebildete Längskante 45 kann spitz zulau­ fend, aber auch abgeflacht oder abgerundet sein. Der von den Seitenflächen 43 eingeschlossene Winkel ist vorteilhafter­ weise im wesentlichen einem Winkel angepaßt, der auch von Wänden des Beckens 11 eingeschlossen wird. Vorzugsweise be­ trägt dieser Winkel 90°. An den Spitzen ist jeweils eine Greifvorrichtung 5 angeordnet, wie es in Fig. 5 schematisch skizziert ist.

Diese Ausführungsform des Tauchkörpers 2 erlaubt es, auch in einem Eckbereich eines Beckens 11 gelagerte Gegenstände 10 aufzuheben bzw. Gegenstände 10 dort abzulagern. Infolge der Anordnung von zwei Greifvorrichtungen 5 an dem Tauchkörper 2, steht bei dem Transport eines Gegenstandes 10 noch eine zweite Greifvorrichtung 5 zur Verfügung. Sie bildet quasi eine Leerposition, in die ein zweiter Gegenstand 10 aufgenom­ men werden kann. Dies wirkt sich beispielsweise bei dem Aus­ tausch von Brennelementen 10 positiv aus. In einem Arbeits­ gang kann ein altes und verbrauchtes Brennelement 10 von der Vorrichtung 1 mittels der zweiten Greifvorrichtung 5 in die Leerposition gehoben werden und gleichzeitig kann ein neues unverbrauchtes Brennelement 10 nach einer Drehung des Tauch­ körpers 2 in die Position des alten Brennelementes 10 mittels der ersten Greifvorrichtung 5 abgesenkt werden. Die Anzahl der Fahrten zwischen dem Brennelement-Lagerbecken 11 und dem Kernreaktor wird somit um die Hälfte vermindert und unnötige Leerfahrten der Vorrichtung 1 werden vermieden. Der Austausch von abgebrannten Brennelementen 10 läßt sich daher schneller durchführen. Je nach Größe des Tauchkörpers 2 und Ausgestal­ tung der Vorrichtung 1 können auch mehrere Brennelemente 10 gleichzeitig transportiert werden.

Eine Ausführungsform der Vorrichtung 1, bei der nur eine Stirnseite spitz zulaufend ausgebildet ist, ist ebenso mög­ lich. Am Tauchkörper 2 sind hierbei beispielsweise mehrere Greifvorrichtungen 5 angeordnet, die beispielsweise über Füh­ rungsstangen in die verjüngte Stirnseite verschoben werden können. Damit ist es möglich, gleichzeitig mehrere Brennele­ mente 10 zu transportieren, und ein jedes für sich in eine Eckposition des Beckens 11 abzustellen.

Die Erfindung zeichnet sich durch eine Vorrichtung aus, bei der über eine Regelung des Auftriebes eines Tauchkörpers ein Gegenstand in einem mit Flüssigkeit gefüllten Becken gehoben, gesenkt und transportiert werden kann. Die Vorrichtung eignet sich hierdurch besonders für den Einsatz in einer Kernkraft­ anlage zur Handhabung eines Brennelementes, eines Steuersta­ bes oder eines irgendwie gearteten beweglichen Einbauteils eines Reaktordruckbehälters. Durch den geringen Platzbedarf der Vorrichtung kann diese außerhalb der eigentlichen Ein­ satzzeiten aus dem Sicherheitsbehälter der Kernkraftanlage herausgebracht und separat gelagert werden.

Claims (15)

1. Vorrichtung (1) zum Heben, Senken und Transport zumindest eines in einem flüssigkeitsgefüllten Becken (11) angeordneten beweglichen Gegenstands (10), mit einem schwimmfähigen Tauch­ behälter (2) und mit zumindest zwei Greifvorrichtungen (5) zum Greifen und Halten des Gegenstandes (10), die mit dem Tauchbehälter (2) verbunden sind, welcher einen mit einem Fluid (13, 14) befüllbaren geschlossenen Flutraum (3) auf­ weist, der an eine Fluidzuführung (4, 4a) angeschlossen ist, so daß dem Flutraum (3) Fluid (13, 14) zuführbar und/oder ent­ nehmbar ist, wobei der Tauchbehälter (2) stirnseitig ein Paar von Seitenflächen (43) aufweist, die einen sich verjüngenden Bereich bilden, an dem eine Greifvorrichtung (5) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Paar von Seiten­ flächen (43) eine Längskante (45) derart bildet, daß der Tauchbehälter (2) mit dieser Längskante (45) an eine senk­ rechte Seitenkante des Beckens (11) anlegbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der dem stirnsei­ tigen Ende des Tauchbehälters (2) gegenüberliegend ein weite­ res Paar von Seitenflächen (43) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Greifvorrichtung (5) verfahrbar angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Greifvorrichtung (5) über ein Kraftübertragungsele­ ment (8), z. B. ein Seil, eine Kette, eine Stange, mit dem Tauchbehälter (2) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Flutraum (3) ein Volumen von 0,5 m³ bis 2,0 m³, ins­ besondere 1 m³, hat.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Antrieb (7) zur horizontalen Verschiebung der Greif­ vorrichtung (5) und/oder des Tauchbehälters (2) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Zuführeinrichtung (9), insbesondere eine Pumpe, zum Befüllen und Entleeren des Flutraums (3) mit Gas (14), insbe­ sondere Luft, vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Tauchbehälter (2) die Greifvorrichtung (5) glockenar­ tig umschließt.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Greifvorrichtung (5) eine zusätzliche Hubeinrichtung (16) zum Heben eines Gegenstandes (10) aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Führung (6) zur Stabilisierung des Tauchbehälters (2) und/oder eines Gegenstandes (10)

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Tauchbehälter (2) eine Druckkammer (35) zur Aufnahme von unter Druck stehendem, komprimierten Gas (14) aufweist, wobei die Druckkammer (35) über eine die Fluidzuführung (4) bildende Druckleitung (37) mit dem Flutraum (3) verbunden und mit einem fernbedienbaren Absperrorgan (39) verschließbar so­ wie freigebbar ist.

13. Vorrichtung zum Heben, Senken und Transport eines Gegen­ standes (10), insbesondere eines Brennelements, eines Steuer­ stabs oder eines Bauteils eines Reaktordruckbehälters nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in einer Kernkraftanlage, mit einem Reaktordruckbehälter mit Brennelementen und Steuer­ stäben, einem Brennelement-Lagerbecken (11), einem Transport­ behälter-Becken und/oder einem Flutraum (3).

14. Verwendung der Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Transport eines Gegenstandes (10), insbesondere eines Brennelementes, eines Steuerstabs und/oder eines Ein­ bauteils eines Reaktordruckbehälters einer Kernkraftanlage.

15. Verfahren zum Heben, Senken und Transport eines Gegen­ standes (10), insbesondere eines Brennelements, eines Steuer­ stabs und/oder eines Einbauteils eines Reaktordruckbehälters, in einem Becken (11) und/oder in dem Reaktordruckbehälter ei­ ner Kernkraftanlage, wobei ein Tauchbehälter (2) mit einem Flutraum (3) und eine Anzahl von mit dem Tauchbehälter (2) verbundenen Greifvorrichtungen (5) vorgesehen sind, wobei

• a) eine der Greifvorrichtungen (5) in eine Position über den Gegenstand (10) gebracht wird,
• b) durch Regelung der Menge an Gas in dem Flutraum (3) die­ ser so bewegt wird, daß die Greifvorrichtung (5) in eine den Gegenstand (10) greifbare Position abgesenkt wird,
• c) der Gegenstand (10) mit der Greifvorrichtung (5) gegrif­ fen und gehalten wird,
• d) durch Regelung der Menge an Gas in dem Flutraum (3) der Gegenstand (10) in eine vorgebbare Höhe gehoben wird,
• e) mit einer weiteren Greifvorrichtung (5) ein analog zu den Schritten a) bis d) aufgenommener weiterer Gegen­ stand (10) oder ein bereits mitgeführter weiterer Gegen­ stand (10) durch eine erneute Regelung der Menge an Gas in dem Flutraum (3) in eine vorgesehene Absetzposition abgesenkt wird.