SE405903B - Anordning for upptagning och skermning av en langstreckt, radioaktiv kernbrenslepatron - Google Patents

Description

_10 15 20 25 30 35 7501348-2 2 som tjänar som en strålskärm. Därefter tjänar transportbehâllaren själv som en strålskärm.

" Utbytet av de utbrända bränslepatronerna mot nya bränslepatro- _ner krävde tidigare vanligen ej de ovan nämnda strålskyddsprocedu- rerna. Orsaken till detta var, att nya bränslepatroner av det slag som användes i kokvattenreaktorer eller tryckvattenreaktorer, inne- håller anrikad uranoxid, som ej är radioaktiv. Vid den kända tek- niken transporteras därför nya bränslepatroner till reaktorstationen med bil eller järnväg och lastades av medelst en kran och överföres till en bränslelagringsgrop för nytt bränsle, utan att bränsle- patronerna skärmas under dessa operationer.

Med den ökande tillgången på klyvbart plutonium 239, som bildas som en biprodukt.i vattenreaktorer, och de ekonomiska fördelar som användningen av detta kärnbränsle erbjuder, är det emellertid säkert, att nya bränslepatroner kommer att innehålla betydande mängder av plutonium 239. Eftersom detta material är höggradigt radioaktivt i sitt “naturliga tillstånd", blir de kända hanterings- metoderna för nya bränslepatroner ej längre tillfredsställande.

Det väsentliga ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en anordning för hantering av nya bränslepatroner innehållande plutonium 239, så att bränslepatronerna är tillfreds- ställande skärmade och anläggningspersonalen hindras från att bli utsatt för den mycket farliga radioaktiva strålningen.

Det i första hand speciellt utmärkande för anordningen enligt uppfinningen framgår av det bifogade patentkravet l.

Fördelaktiga utföringsformer och vidareutvecklingar av anord- ningen enligt uppfinningen har de i patentkraven 2 och 3 angivna ' kännetecknen.

Vid en anordning enligt uppfinningen är strålningsnivån runt strålskärmen tillräckligt låg för att tillåta direkt tillträde personal.

Lyftförmågan erhålles medelst en konventionell växelmotor sam- EIV verkande med en vinsch, som är försedd med en yinschlina. Ett bränslegripdon är anslutet till vinschlinans fria ände och anordnat att arbeta inuti den ihåliga delen av skärmhylsan. Skärmhylsan kan vara försedd med en eller flera öppningar tillslutna medelst pluggar så att direkt tillgång till bränslegripdonet eller bränslepatronen är möjlig. ' Vid användning av anordningen enligt uppfinningen placeras 10 15 20 25 50 _55 40 5 7501348-2 skärmhylsan direkt ovanför en hränslepatron, som skall överföras till den luftfyllda delen av en bränslehanteringsbyggnad. Bräns- legripdonet och bränslepatronen kopplas samman med användning av öppningen i skärmhylsan. Växelmotorn startas därefter till att I driva vinschen, så att bränslepatronen lyftes upp i skärmhylsan.

Bränslepatronen låses därefter fast vid skärmhylsan medelst en lås- stång, så att bränslepatronen blir "tvåfaldigt" låst inuti skärm- hylsan. Därefter kan skärmhylsan anslutas till en kran och hela enheten kan torrtransporteras, dvs ej under vatten, till ett annat ställe med full säkerhet. _ e I det följande skall uppfinningen närmare beskrivas i anslut- ning till bifogad ritning, vilken såsom exempel illustrerar en för- delaktig utföringsform av en anordning enligt uppfinningen, varvid fig. l visar en planvy av en bränslehanteringsbyggnad vid ett kärnkraftverk, i vilken en anordning enligt uppfinningen kan användas; fig. 2 visar ett snitt genom den i fig. l visade byggnaden väsentligen utmed linjen II - II; och _ fig. 3 är en sidovy delvis i genomskärning av en utförings- form av en anordning enligt uppfinningen. ' Den i fig. l och 2 schematiskt visade byggnaden är en av många möjliga byggnadsutformningar, som tillåter bränsleförflytt- ningsoperationer vid en reaktorstation. Dessa bränsleförflyttnings- operationer kan uppdelas i två stora grupper. Den första gruppen utgöres av överföring av nya bränslepatroner från järnvägsvagnar eller bilar till lagringsutrymmen belägna inuti en bränslehante- ringsbyggnad. Den andra gruppen av förflyttningsoperationer utgö- res av en överföring av förbrukade eller utbrända bränslepatroner' från en lagringsplats för utbränt bränsle till en bil eller järn- vägsvagn. Ehuru den föreliggande beskrivningen i det följande i första hand kommer att befatta sig med den första gruppen av för- flyttningsoperationer för nya bränslepatroner, är anordningen en- ligt uppfinningen ej begränsad till sådana förflyttningsoperatio- ner. Anordningen enligt uppfinningen kan sålunda med för fackman- nen lätt insedda modifikationer även användas för förflyttning av använda radioaktiva bränslepatroner.

Nya, plutonium innehållande bränslepatroner, som är mycket radioaktiva, kan föras in i en bränslehanteringsbyggnad 10 anting- Lossningen av de använda fordo- I det typiska fallet är de en på järnvägsvagnar eller bilar. nen sker vid en avlastningsplats ll. 10 15 20 25 50 " _35 i 40 2 en traversbana 16 i bränslehanteringsbyggnaden 10. gatt det ger adekvat skärmning. 2 ga hanterings- och förflyttningsoperationer för bränslet genomförts 7501348-2 4 nya bränslepatronerna inneslutna i transportbehâllare, som tjänar' 'som en.strålskärm och hindrar en utsläppning av farlig radioakti- vitet under transport. Transportbehållarna 12 lossas från trans- portfordonet medelst en travers 15, som uppbäres av och löper på Transportbe- hållarna placeras därefter i ett område 13 iordningställt för lag- ring av transportbehållarna 12.

Bränslepatronerna 20 reses upp tillsammans med en del av transportbehàllaren, såsom visas i fig. 2. Ehuru det ej är nöd- vändigt, är det fördelaktigt, att den uppresta änden av transport- behållaren är utformad att ge strålskärmning under denna fas av förflyttningsoperationen. Bränslepatronen drages därefter upp i bränslehanteringsanordningen 21 enligt föreliggande uppfinning, gsom är upphängd i traversen 15, och förflyttas därefter medelst denna till ett lagringsutrymme l4 för nytt bränsle. Lagringsut- rymmet~l4 kan vara tillverkat av betong och fyllt med vatten, så Fram till denna punkt har samtli- i torrt tillstånd, dvs ej under vatten. Den erforderliga strål- skärmningen ges sålunda av transportbehållaren 12, bränslehante- ringsanordningen 21 respektive bränslelagringsutrymmet 14.

Det nya bränslet överföras därefter från bränslelagringsut- rymmet 14 till en inspektionsstatión 17 och därefter till en bräns- lebyteskanal 18 som förberedelse för insättning i en i ritningen ej visad bränslehärd i en i ritningen likaledes ej visad kärnreak- tor placerad i en reaktorinneslutningsbyggnad 19. Under förflytt- ningen.av bränslet från bränslelagringsutrymmet 14 till bränsleby- teskanalen 18 och under bränslets vistelse i inspektionsstationen ger bränslehanteringsanordningen 21 den erforderliga strålskärm- ningen. Dessa operationer sker, liksom de föregående förflyttninga- doperationerna inuti bränslehanteringsbyggnaden 10, i torrt till- stånd, vilket medger direkt tillträde för reaktoranläggningens per- sonal utan risk för radioaktiv exponering.

Såsom fig. l visar, är ett lagringsutrymme 50 för förbrukat bränsle förbundet med bränslebyteskanalen 18. Vidare är ett lag- vringsutrymme 31 för transportbehållare för utbränt bränsle place- rat i närheten av lossningsplatsen ll. Bränslehanteringsanordning- en 21 enligt uppfinningen kan sålunda även lätt anpassas för han- terings- och förflyttningsoperationer för utbränt bränsle, som li- , kaledes är mycket radioaktivt. 10 15 20 25 50 7501348-2 5 En utföringsform av en bränslehanteringsanordning 2l enligt uppfinningen för hantering och förflyttning av nya, plutonium in- nehållande bränslepatroner finnes visad i fig. 5. Anordningen in- nefattar en inre hylsa 22 och en yttre hylsa 25, som är åtskilda av ett ringformat utrymme 24. De.bâda ändarna av detta ringforma- de utrymme 24 är tillslutna medelst gavelplàtar 25. Vid en före- dragen utföringsform av anordningen är hylsorna 22 och 25 liksom_ gavelplàtarna 25 tillverkade av rostfri stàlplåt med en tjocklek av ca 25 mm. Det ringformade utrymmet 24 är fyllt med ett strål- skärmningsmaterial såsom exempelvis vatten, mineralolja eller po- lyeten. Det ringformade utrymmet 24 har med fördel sådana dimen- sioner, att det ger en strålskärm ekvivalent med 15 om vatten.

Kombinationen av de båda hylsorna och det ringformade utrymmet kommer att reducera stràlningsnivån från 400 MR/h innanför hylsan 22 till en nivå av ca 2,5 MR/h pà utsidan av hylsan 25. Den hög- re stràlningsnivån representerar den maximala stràlningsnivån för till bränslecykeln återfört plutonium 259, som är det material, av vilket bränslepatroner innehållande äterfört plutonium tillver- kas. Stràlningsnivån 2,5 MR/h utgör en acceptabel gräns som till- låter direkt tillträde för reaktoranläggningens personal utan risk för strålningsskador. “ Den inre hylsans 22 diameter liksom anordningens 21 längd är avpassad till diametern och den maximala längden hos en bränsle- patron som skall hanteras medelst anordningen. Om det exempelvis antages att bränslepatronen har en längd av 405 cm, så har hante- ringsanordningen 2l en längd av ca 455 cm. Om bränslepatronen an- tages ha en diameter av 21,5 cm, så kan den inre hylsan 22 ha en diameter av ca 50 cm.

En elektrisk växelmotor 50 är kopplad till en vinsch 51 och 5 så monterad på den ena gavelplåten 25, att vinschlinan 52 sträcker sig ned i den inre hylsan 22. Ett bränslehanteringsdon 55 är fäst vid vinschlinans 52 fria ände. Ett flertal olika utformningar av bränslehanteringsdon kan användas vid en anordning enligt uppfin- ningen. Det i fig. 5 såsom exempel visade bränslehanteringsdonet 55 innefattar fyra svängbart lagrade griparmar, som passar i en öppning hos en bränslepatron. Ehuru det ej i detalj visas i rit- ningen, fungerar hanterings-_eller gripdonet 55 på så sätt, att vridning av ett manöverdon 29 medför, att griparmarna svänges ut- åt och låses i ett utsvängt läge inuti en öppning hos bränslepat- ronen. Manöverdonet 29 manövreras medelst en manöver- eller för- 10 15 120 25 50 55 "annat ställe. 7501348-2 i 62 längningsstång 54, som kan skjutas in genom en öppning 55 anordnad i nedre delen av bränslehanteringsanordningen 21. För tillslutning av detta hål 35, då manöverstången 54 ej användes, finnes en till- slutningsplugg 56. Denna tillslutningsplugg 56 är utformad att ge samma skärmning som bränslehanteringsanordningen 21 i övrigt. Till- slutningspluggen 56 kan exempelvis bestå av ett stàlhölje med en kärna fylld med polyeten, vatten eller mineralolja. W Lyftning och sänkning av bränslegripdonet 55 styres medelst en vid traverser, vinschar och liknande konventionell manöverbox 57, som är ansluten till vinschmotorn 50. En gränslägesbrytare 58, som har "övertag" över manöverboxen 57, är anordnad vid den övre änden av den inre hylsan 22. Då en bränslepatron som lyftes upp i den inre hylsan 22 kommer i kontakt med gränslägesbrytaren 58, stoppas vinschmotorn 50 automatiskt, så att den övre änden av ' bränslepatronen hindras från att slå emot vinschtrumman 51. En låsstång 59 användes för fastlåsning av den upplyfta bränslepatro- nen inuti bränslehanteringsanordningen 21, så att bränslepatronen blir "tvåfaldigt" fasthållen i anordningen.

Anordningen 21 är utformad att kunna hängas upp i en travers, såsom exempelvis traversen 15 i fig. 2. Upphängningsanordningen innefattar ett Y-format lyftok 40 och tre lyftstroppar 41, som är vridbart utformade vid båda ändar. En kraftgivare 42 är insatt mellan lyftlínan och lyftoket 40 för indikering av huruvida bräns- lehanteringsanordningen uppbäres av traversen eller ej.

Vid en typisk operationssekvens för bränslehanteringsanord- ningen 21 enligt uppfinningen hänges denna upp i en travers eller kran och placeras direkt ovanför en bränslepatron, som skall för- flyttas från ett ställe i bränslehanteringsbyggnaden 10 till ett Anordningen 21 sänkes ned till ett läge, i vilket bränslegripdonet 55 skjuter ner iden öppning i bränslepatronen.

Pluggen 56 avlägsnas därefter och manöverstången 54 skjutes in ge- nom öppningen 55 för manövrering av manöverdonet 29, så att grip- donet 55 låses fast på plats i bränslepatronen. Vinsohmotorn 50 startas därefter medelst manöverboxen 57 till att vrida vinschtrum-' man 51, så att bränslepatronen lyftes upp. Bränslepatronen drages upp helt in i den inre hylsan 22, tills den påverkar gränsläges- brytaren 58, varigenom vinschmotorn 50 stoppas. skjutes därefter in på plats, så att bränslepatronen hindras från Låsstàngen 59 spatt falla ned,även om det skulle uppstå.något fel på gripdonet 55, vinschlinan 52 eller vinschen 51. Den helt skärmade bränslepatro- 10 '7 nen kan därefter förflyttas inuti bränslehanteringsbyggnaden lO.d' Det skall observeras, att förflyttningen av en bränslepat- ron från en transportbehållare 12 till förvaríngsutrymmet l4 för nytt bränsle eller från detta förvaringsutrymme 14 till inspek- tionsstationen 17 och från inspektionsstationen 1? till bränsle- byteskanalen 18 kan ske med den radioaktiva bränslepatronen stän- digt skärmad. Av fig. 2 framgår det exempelvis, att då bränsle- patronen lyftes ut ur transportbehållaren 12, drages den upp i den skärmade hanteringsanordningen 21. Uppfínningen gör det således möjligt att torrförflytta en radioaktiv bränslepatron från ett ställe till ett annat under upprätthållande av en strålningsskärm, som tillåter direkt tillträde för driftpersonalen. 7501348-2

Claims (3)

7501348-2 . Patentkrav

1. Anordning för upptagning och skärmning av en långsträckt, radioaktiv kärnbränslepatron under torrförflyttningsoperationer, innefattande ett hölje (21) anordnat att i sig kunna upptaga bränsle- patronen och försett med anordningar för skärmning av bränslepatroner under torrförflyttningsoperationerna, vilken skärmningsanordning innefattar en inre, väsentligen cylindrisk hylsa (22) och en yttre, väsentligen cylindrisk hylsa (23) anordnad på avstånd från den inre hylsan och ett material med strålskärmande egenskaper anordnat i det ringformade utrymmet (24) mellan de båda hylsorna (22, 23), samt kran- eller traversanordningar (l5, 16, 40, 41, 42) för för- flyttning av nämnda hölje, varvid bränslepatronen är belägen innan- för nämnda skärmningsanordningar i höljet under förflyttningsopera- tionerna, ik ä n n e t e c k n a d av att lyftorgan (29- 33) är monterade på nämnda hölje (21) till att kunna gripa och lyfta bränslepatronen in i höljet (21), att nämnda_skärmningsanordning är utformad med en öppning (35), som sträcker sig radiellt genom nämnda ”inre och yttre hylsor (22, 23) och det mellanliggande strålskärm- ningsmaterialet, varvid denna öppning (35) är tillsluten medelst en löstagbar plugg (36), som är utformad med en strålskärm för för- hindrande av strålningsläckage genom öppningen (35) , samt att en gränslägesbrytare (38) är så placerad inuti höljet (21), att den påverkas av bränslepatronen, då denna befinner sig helt innanför skärmningsanordningen, varvid nämnda gränslägesbrytare är elektriskt kopplad till nämnda lyftorgan (29-33) till att avbryta deras lyft- ningsrörelse av bränslepatronen i dess önskade läge innanför skärm- ningsanordningen.

2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar en låsstång (39) anordnad att kunna sättas in i en öppning i skärmningsanordningen (22-23) för fastlåsning av en bränslf ,patron inuti skärmningsanordningen.

3. Anordning enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar en kraftgivare (42) insatt mellan höljet (21) och nämnda kran- eller traversanordning för bestämning av den uppburna anordningens tyngd. - ANFÖRDA PUBLIKATIONER: Frankrike 2 139 707 man 19/00) us 3 137 397 (214-18), s 344 033 (wa-so), 3 629 062 nns-sn