DE2162698A1

DE2162698A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von Brennstoffstäben

Info

Publication number: DE2162698A1
Application number: DE19712162698
Authority: DE
Inventors: Claude A. Appomattox; Heer William F. Lynchburg; Va. Moore (V.StA.). P G21c 15-18
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1971-01-11
Filing date: 1971-12-17
Publication date: 1972-08-10
Also published as: JPS5122594B1; FR2121687B1; DE2162698C3; IT949322B; DE2162698B2; NL7200380A; ES398714A1; FR2121687A1; BE777699A; CH554058A; LU64577A1; ES433477A1; NL173326B; US3735550A; CA956090A; NL173326C

Description

PATENTANWALT

.15. Dezember 1971 Anw.-Akte: 27.25

P A T E I T A N M E I D Ü N G

Anmelderin; The Babcock & Wilcox Company,

161 East 42nd Street, New York, I.Y. 10017

Titel: Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von Brennstoffstäben

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Füllen von Brennstoffstäben für Atomreaktoren mit radioaktiven Pellets oder Tabletten.

IJm den verhältnismäßig großen Bedarf an Kernbrennstoffstäben zu decken, sind Verfahren bekannt, bei denen die Brennstoffpellets oder -tabletten mittels Stoßstangen oder Rüttlern in die umgebenden Cans eingebracht wurden. Diese bekannten Verfahren sind jedoch nicht geeignet, um große Pelletmengen regelmäßig in die sie umgebenden Brennstoffröhre einzuführen.

Ein besonderer Nachteil dieser bekannten Verfahren besteht darin, daß eine schlechte Eontrolle der inneren Atmosphäre der Brennstoffrohre vorgenommen werden kann, wobei die Pellets einer atmosphärischen Verunreinigung während des Beschickungsvorganges ausgesetzt sind. Darüber hinaus sind

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diese Verfahren außerordentlich langwierig und vollziehen sich wegen des Druckaufbaus in den Stäben nur mehr oder weniger langsam.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Brennstäbe mit Pellets unter optimalen Bedingungen innerhalb der kürzest möglichen Zeit, einschließlich einer Vermeidung der atmosphärischen Verunreinigung während der Beschickung zu schaffen. Darüber hinaus sollen die Pellets innerhalb des Cans nach der Beladung in der erforderlichen G-asatmosphäre sein, um wirksam und zweckdienlich in dem Core eines Kernreaktors verwendet zu werden.

Diese Aufgaben werden erfindungsmäßig dadurch bei einem Verfahren zum Füllen von Brennstoffstäben mit radioaktiven Pellets oder Tabletten gelöst, daß folgende Maßnahmen Anwendung finden: _r:

Zunächst werden die Pellets entlang eines schwenkbaren Längswegs von einer Versorgungsstation aus geführt und sodann _:. quer von diesem Weg in einen benachbarten offenen, V-förmigen Trog geleitet, der mit dem offenen Ende des Cans in Verbindung steht. Sodann wird der Trog verschlossen und mit dem offenen Ende des Cans verbunden, so daß eine durchgehende Verbindung zwischen beiden besteht und die Leerräume insgesamt evakuiert werden können. Daraufhin erfolgt das Einführen eines Inertgases in die Leerräume und das Überführen der Pellets aus dem Trog in den Brennstab. Anschließend erfolgt das Verschließen des offenen Endes des Brennstabes mit einem Verschluß. Vorteilhafterweise liegt der V-förmige Trog in Längsrichtung neben dem Längsweg und die Einbringung der

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Pellets in den Trog erfolgt durch Schwenkung des Wegteiles entlang seiner Längsachse.

Nach einer weiteren Maßnahme der Erfindung wird Helium in die Leerräume des Trogs und des Brennstabes eingeführt.

lach einer weiteren Maßnahme der Erfindung werden die Pellets in Längsrichtung von dem Trog in den Brennstab durch eine Schubvorrichtung geschoben.

Die Vorrichtung zur Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einem linearen Bett, das einen lösbaren Verschlußdeckel hat und einem schwenkbaren Band, das nebenan von einer Versorgungsstation zu einer Stelle läuft, die im wesentlichen entlang der gesamten Länge einer Seite des linearen Bettes liegt. Die zuvor beschriebene Pelletanordnung wird von der Versorgungsstation aufgenommen und dann zu einem linearen Bett durch die Kippbewegung des Bandes übergeben. Sodann wird das Bett verschlossen, ausgepumpt und danach mit Helium gefüllt. Ein Ende des linearen Bettes ist mit einer Vorrichtung ausgestattet, um den mit dem Bett in Verbindung stehenden Brennstab zu verschließen, während das andere Ende des Bettes mit einer angetriebenen Übergabevorrichtung ausgestattet ist, um die lineare Pelletanordnung zu dem und in das Can des Brennstabes zu leiten, der sodann verschlossen wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht entlang der Linie 3-3 nach Fig. 1 mit einem Querschnitt des leeren Bettes in geschlossener Lage;

Fig. 4 eine Ansicht entlang der Linie 4-4 nach Fig. 3 mit Darstellung der Vorrichtung für das Ver-

^{30hließen des Breimstabes} ™ ^Betti

Fig. 5 eine Ansicht entlang der Linie 5-5 nach Fig. 3 mit Darstellung der Abdeckung der Vorrichtung;

Fig. 6 eine Ansicht entlang der Linie 6-6 nach Fig. 1 mit Darstellung des Bettes in der offenen Lage zur Aufnahme der radioaktiven Pellets von dem linearen Band;

Fig. 7 eine Ansicht entlang der Linie 6-6 nach Fig. 1 mit einer Darstellung der Pellets an Ort und Stelle in dem·verschlossenen Bett; Fig. 8 eine Seitenansicht mit einer Darstellung der Gelenkvorrichtung zur Verwendung mit dem in den Figuren 6 und 7 dargestellten Kippband;

Fig. 9 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Verwendung bei dem Aufbringen der Abdeckung auf das Bett der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und

Fig. 10 eine Seitenansicht im Schnitt mit Darstellung eines Gerätes zur Verwendung bei der Kontrolle der Atmosphäre während des Verschließens des beschickten Brennstabes.

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Wie es in den Figuren 1 bis 5 dargestellt ist, besteht die Vorrichtung zur Verwendung nach der Erfindung aus einem Bett in Form eines langen Troges 10, der einen V-förmigen Kanal hat, der an einem Ende mit einem trennbaren Verschluß für das offene,Ende eines Kernbrennstabes 12 ausgestattet ist. Gemäß der Darstellung in den Figuren 1 bis 3 ist der Trog 10 mit einem Deckel in Form einer verschließenden Auflage 13 ausgestattet, die gelenkig durch die bekannte Vorrichtung 14 auf Abstand entlang des Troges 10 gehalten wird, um mit der Oberfläche 15 lösbar verbunden zu werden. Die in den Figuren 3 und 4 dargestellte Trogverschließvorrichtung 11 besitzt die Form einer Aufnahmeöffnung, die ein offenes Ende aufweist, welches dicht um den Außenumfang ader die Fläche des offenen Endes eines Brennstabes 12 paßt, wenn ein solcher Stab 12 in eine Verschlußvorrichtung einge-' führt ist. Das andere Ende der Aufnähmeöffnung steht mit dem V-förmigen Kanal des Troges 10 in Verbindung.

Eine Vakuumquelle 16 ist mit dem Deckel oder der verschließenden Auflage 13 über eine Hauptleitung 17, die mit Stichleitungen 18 versehen ist, verbunden. Diese Leitungen sind mit Abstand entlang des Deckels 13 angeschlossen und stehen mit einer Eeihe untereinander verbundener Kanäle 19 gemäß der Darstellung in Fig. 5 in Verbindung zur Evakuierung des Trogs 10, der mit dem Brennstab 12 in Verbindung steht, wie in Fig. 1 dargestellt. Zur Vereinfachung der Konstruktion ist eine Quelle inerten Gases, wie z.B. Helium 21, mit der Hauptleitung 17 zur Füllung vor übergabe der Pellets an den Brennstab 12 verbunden.

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Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, ist das auf der Seite der Versorgungsstation gelegene Ende des Trogs 10 mit einem Kolben 20 ausgestattet, der durch den Antrieb 24 betätigt wird. Der Kolben 20 ist verschiebbar in dem V-förmigen Kanal des Trogs 10 gelagert und hat die Aufgabe, .die Kernbrennstoffpellets entlang des Trogs in Richtung auf und in das offene Ende des Brennstabs 12 zu schieben. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht der Kolben 20 aus einem Nylonstrang.

Wiederum gemäß Darstellung in den Fig. 1 und 2 erstreckt sich ein beweglicher Eängsweg oder ein ü-förmiges Band von einer Versorgungsstation 22 zu einer koaxialen Lage an einer Seite des V-förmigen Längstrogs 10, und zwar gegenüber der Seite, auf der der Deckel 13 angeordnet ist. Der Längsweg oder das Band 23 ist gelenkig durch ein bekanntes Gelenk 24 auf Abstand entlang der Längsseite des Trogs 10 gelagert.

Wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt, ist das Band 23 mit einer Haltevorrichtung 24 in Form einer-Zwangsschiene versehen und mit einer Führung 25 in Form eines langgestreckten Arms, der im wesentlichen über die Länge des Bands verläuft. Die beiden letztgenannten Vorrichtungen 24 und 25 dienen dazu, die radioaktiven Pellets 26 in linearer Anordnung zu halten, wenn sie auf dem Band 23 bewegt werden. Im Betrieb werden die Pellets 26 bei einer Versorgungsstation 22 in linearer Anordnung aufgenommen und in Längsrichtung entlang des Bands 23 bewegt. Wenn die Eeihe radioaktiver Pellets in einer bestimmten Lage neben dem Gehäuse des V-förmigen Trogs 10 angekommen ist, wird das

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Band um das Gelenk gekippt, wie in Fig. 6 dargestellt, und die Pellets werden in dem V-förmigen Kanal des Trogs durch die Führung 25 abgerollt. Das Band wird dann in die ursprüngliche lage zurückgeschwenkt, wie in Fig. 7 dargestellt, und der Deckel 13 wird auf die Oberfläche des Trogs 10 gelegt. Die Schwenkbewegung des Bands 23 kann durch eine Vorrichtung bewirkt werden, wie sie in Fig. 8 dargestellt ist, während der Deckel 13 auf die Oberfläche des V-förmigen Trogs durch eine Vorrichtung aufgebracht werden kann, wie sie in Fig. 9 gezeigt ist.

Im Betrieb wird, wie es Fig. 10 zeigt, das offene Ende des Brennstabs 12 durch eine Verschließvorrichtung 31 der Kugelventilart eingeführt und in die Kammer 32 eingesetzt, die in bezug auf die Atmosphäre gesteuerte Verrhältnisse besitzt. Die letztgenannte Kammer ist mit Zugangsöffnungen (nicht dargestellt) verschlossener Art für den manuellen Teil des Verfahrens ausgestattet. Das Ende des Stabs in der Kammer wird von Hand durch eine zweite Verschließvorrichtung 33, die auch in Kugelventilart ist, und einen tlbergangsblock 34 in eine trennbare Verbindung mit der Verschlußvorrichtung 11 des V-förmigen Trogs geschoben, wie es in den Fig. 1 und 10 dargestellt ist.

Jetzt besteht das Verfahren darin, daß die radioaktiven Pellets 26 aus einer Versorgungsstation 22 durch das verhältnismäßig lange Band 23 aufgenommen werden, welches diese in einer geraden Linie zu einer bestimmten Stelle auf einer Seite des V-förmigen Trogs 10 transportiert. Das Band 23 wird dann geschwenkt und die Pellets werden quer in den Trog 10 unbeschädigt aufgegeben; dann wird

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der Deckel 13 in Form einer Auflage auf den Trog 10 gelegt und verschlossen. Die leerräume in dem Trog 10, "besonders diejenigen um die Pellets 26 herum, werden anschließend evakuiert und danach mit einem Inertgas, wie z.B. Helium, gefüllt.

Anschließend werden die Pellets 26 unter Heliumatmosphäre entlang eines solchen Trogs in das offene Ende des Brennstabs 12 durch Schub des Kolbens 20 eingebracht. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß der Brennstab 12 ur-P sprünglich so verschlossen wurde, daß er mit dem Trog 10 in Verbindung stand, und der darin befindliche Leerraum wurde ebenfalls gleichzeitig mit den Leerräumen des Trogs 10 evakuiert.

Nach Einschub der Pellets 26 wird der Brennstab 12 aus der Verbindung mit dem Trog 10 gelöst und durch den tfbergangsblock 34 sowie die Verschließvorrichtung 33 in die Kammer 32 zurückgezogen, wo ein Verschluß an sein Ende angebracht wird; der -vollständig herausgezogene Brenn_fc stab ist dann bereit zum Einsatz im Core eines Atomreaktors.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

μ Verfahren zum Füllen von Brennstoffstäben mit radioaktiven Pellets, gekennzeichnet durch folgende Maßnahmen:

a) Transportieren der Pellets entlang eines .schwenkbaren Längswegs von einer Versorgungsstation aus;

b) Überführung der Pellets quer von dem genannten Weg in einen benachbarten offenen, V-förmigen Trog, der mit dem offenen Ende des Brennstabs in Verbindung steht;

c) Verschließen des Trogs und des offenen Endes des Brennstabs, so daß eine Verbindung zwischen denselben besteht, und das Evakuiern der Leerräume insgesamt;

d) Einführen eines Inertgases in die Leerräume;

e) Überführen der Pellets aus dem genannten Trog in · den Brennstab und

f) Verschließen des offenen Endes des Brennstabs mit einem Verschluß.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der V-förmige Trog in Längsrichtung neben dem Längsweg liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets dadurch in den V-förmigen Trog eingebracht werden, daß der genannte Weg· quer entlang seiner Längsachse geschwenkt wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Trog mit dem offenen Ende des Brennstabs durch eine Auflage vor Evakuierung der Leerräume in beiden Teilen so verschlossen wird, daß eine Verbindung zwischen denselben besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß Helium in die Leerräume des Trogs und des Brennstabs eingeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Pellets in Längsrichtung von dem Trog in den Brennstab durch eine Schubvorrichtung eingebracht werden.
7. Vorrichtung zum Einsatz beim Füllen von Brennstäben mit radioaktiven Pellets, umfassend:

einen Sockel;

einen V-förmigen Längstrog, der auf dem Sockel montiert und so eingerichtet ist, daß er die Pellets in linearer Anordnung empfängt;

ein Ende des Trogs ist so eingerichtet, daß es axial ein offenes Ende des Brennstabs aufnimmt; einen beweglichen, U-förmigen Längsweg, der gelenkig in Längsrichtung auf einer Seite des genannten V-förmigen Trogs gelagert ist;

der Weg wird benutzt, um die Pellets von einer Versorgungsstation in den V-förmigen Trog einzubringen; eine verschließende Auflage, die schwenkbar entlang der anderen Seite des genannten V-förmigen Trogs angeordnet ist, um lösbar den genannten Trog oben abzudecken;

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die Auflage ist mit Teilen ausgestattet, um in Reihenfolge ein Vakuum in dem Trog zu schaffen und Inertgas dorthin zu leiten;

eine Übergabevorrichtung, die so eingerichtet ist, daß sie die Pellets in Längsrichtung entlang des genannten V-förmigen Trogs in den Brennstab bewegt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet., daß der Trog oait einem V-förmigen Kanal ausgestattet ist, der- eine Vorrichtung hat, um den Brennstab so zu verschließen, daß eine Verbindung vorhanden ist, wenn die Auflage auf den genannten Trog aufgebracht ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Verschließvorrichtung eine Aufnahmeöffnung ist, die eng um das äußere Umfangsende eines Brennstabs paßt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der bewegliche Längsweg nachbarlich linear mit einer Zwangsschiene und einer Führung versehen ist, die beide eine U-Form mit dem Weg bilden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg gekippt wird, um quer die genannte lineare Pelletanordnung in den Trog zu legen.
12. Vorrichtung nach. Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Fläche der verschließenden

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Auflage, die auf dem Trog zu liegen kommt, mit einem Netz von verschränkten Kanälen versehen ist, die "benutzt werden, um die leerräume des genannten Trogs zu evakuieren und um darin eine inerte Atmosphäre zu
schaffen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Übergabevorrichtung ein beweglicher linearer Kolben ist, der in dem freien Ende des genannten V-förmigen Kanals des Trogs verschlossen ist.

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