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Dokumentenidentifikation DE3711974A1 27.10.1988
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Be- und Entladen von Behältern für kugelförmige Brennelemente
Anmelder Interatom GmbH, 5060 Bergisch Gladbach, DE
Erfinder Hennig, Günther, 4044 Kaarst, DE;
Wermbter, Horst-Dieter, 5064 Rösrath, DE
DE-Anmeldedatum 09.04.1987
DE-Aktenzeichen 3711974
Offenlegungstag 27.10.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.10.1988
IPC-Hauptklasse G21C 19/06
IPC-Nebenklasse G21C 19/32   G21F 5/00   
IPC additional class // G21C 1/22,9/00  

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und geeignete Vorrichtungen zum Be- und Entladen von Transport- und Lagerbehältern für bestrahlte, kugelförmige Brennelemente. Gasgekühlte Hochtemperatur-Kernreaktoren werden mit einer großen Anzahl von kugelförmigen Brennelementen betrieben, die dem Reaktorkern von oben zugeführt und nach längerem Durchlauf am unteren Ende durch einen trichterförmigen Abzug entnommen werden. Diese Brennelemente werden normalerweise auf eventuelle Beschädigungen überprüft und je nach Abbrandzustand entweder dem Reaktor wieder zugeführt oder bei genügendem Abbrand in Fässer oder Transportbehälter abgefüllt und einem Brennelementzwischenlager bzw. einer Wiederaufbereitung zugeführt. Für außergewöhnliche Reparaturarbeiten am Reaktor muß eine Möglichkeit bestehen, sämtliche Brennelemente aus dem Kern zu entfernen, diese in geeigneter Weise zu lagern und nach Beendigung der Reparatur dem Reaktor wieder zuzuführen. Bisher war vorgesehen, daß eine ganze Kernfüllung von bestrahlten Brennelementen von einem abgeschirmten Schachtlager aufgenommen werden kann. Mit Rücksicht auf die von bestrahlten Brennelementen ständig abgegebene Nachwärme und mit Rücksicht auf eine maximal zulässige Temperatur der gelagerten Brennelemente muß nicht nur ein umfangreiches Kühlsystem sondern auch eine große wärmeabgebende Fläche für ein Schachtlager vorgesehen werden. Daher stellt ein solches Schachtlager mit allen Hilfseinrichtungen eine erhebliche Investition dar, die nur selten im Stör- bzw. Reparaturfall gebraucht wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und geeignete Vorrichtungen zum Be- und Entladen von Transport- und Lagerbehältern für bestrahlte, kugelförmige Brennelemente, die auch zum Be- und Entladen eines Kugelhaufenreaktors geeignet ist und bei dem der Investitionsaufwand gegenüber dem Stand der Technik erheblich vermindert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren nach dem 1. Anspruch und Vorrichtungen nach den folgenden Ansprüchen vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren werden zylindrische, an einem Ende verschließbare Transport- und Lagerbehälter benutzt, wie sie beispielsweise für längliche Brennelemente aus wassergekühlten Kernreaktoren verwendet werden. Diese haben für den Anschluß an Hebezeugen oder Halterungen vier in einer Längsebene des Behälters angeordnete Lagerzapfen und zwar jeweils zwei an den Enden des Behälters. Diese Behälter werden zum Beladen mit der Öffnung nach oben geneigt, also oft senkrecht gestellt und zum Entladen mit der Öffnung nach unten, beispielsweise mit einem Winkel von 20° zur Waagerechten geneigt. In beiden Fällen wird der Behälter mit einem besonderen Primärdeckel versehen, der mit einem besonderen Anschlußkopf verbunden ist, so daß der Behälter gasdicht be- oder entladen werden kann.

Die Ansprüche 2 bis 7 enthalten besonders zweckmäßige Ausgestaltungen des Primärdeckels und Anschlußkopfes mit einer von außen drehbaren Lochscheibe, die auf einem Lochkreis mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte Öffnungen zur Aufnahme eines einzelnen Brennelementes enthält. Damit werden beim Entladen des abwärts geneigten Behälters die Kugeln angehoben bis zu einem nach außen führenden Kanal, durch den sie aufgrund der Schwerkraft abwärts rollen können. Der Lochkreisdurchmesser der Lochscheibe entspricht zweckmäßigerweise dem halben Innendurchmesser des Behälters abzüglich eines halben Brennelementdurchmessers, damit die Kugeln vom untersten Punkt der Behälteröffnung zu einem zweckmäßigerweise zentral angeordneten nach außen führenden Kanal gefördert werden können. Damit nun die Kugeln nur einzelnd von der Lochscheibe in den Kanal rollen können, ist die Lochscheibe in Verlängerung des nach außen führenden Kanals im Innenraum des Behälters, mit einer unten offenen Haube abgedeckt. Der an die Lochscheibe anschließende und nach außen führende Kanal ist zweckmäßigerweise konisch gestaltet zur Aufnahme eines Stopfens, der einerseits an dieser Stelle verriegelt und andererseits mit einer Dreh- und Ziehvorrichtung verbunden werden kann. Zum Dekontaminieren, aber auch zum Entfernen von Kugelbruchstücken hat der Primärdeckel nicht nur ein Druckentlastungsventil sondern auch einen Spülgasanschluß.

Der Anschlußkopf hat einen Getriebemotor mit einer Steckkupplung, die bei der Montage des Anschlußkopfes in ein entsprechend geformtes Gegenstück der oben erwähnten Lochscheibe paßt. Außerdem enthält dieser Anschlußkopf zunächst einen zum Kugelkanal im Primärdeckel fluchtenden weiteren Kugelkanal und einen ebenfalls dazu fluchtenden Stopfenkanal, in den beim Entladen der oben erwähnte Stopfen zurückgezogen werden kann. Außerdem ist noch ein beim Entladen nach unten gerichteter Kugelkanal vorhanden, der gasdicht und flexibel mit einem an sich bekannten Kugeltransportsystem verbunden werden kann.

lm 8. Anspruch wird vorgeschlagen, daß ein an sich bekannter Wagen mit je zwei Lagerböcken für je zwei Lagerzapfen des Behälters am geschlossenen Ende des Behälters einen Lagerbock aufweist, der höher ist als der andere. Dadurch erhält dieser Behälter die zum Entleeren notwendige Neigung nach unten. Außerdem kann in diesem Wagen der mit einem Kran antransportierte Behälter zunächst auf zwei Lagerzapfen abgesetzt und dann in die gewünschte Position geneigt werden.

lm Anspruch 9 wird eine an dem Behälter anschließbare Kammer vorgeschlagen, in der die Primärdeckel fernbedient und gasdicht ausgewechselt oder am Behälter montiert werden können. Diese Kammer, die in der Reaktortechnik auch als Wechselflasche bezeichnet wird, kann mit einem Flachschieber in zwei Räume getrennt werden.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht eines zum Entladen geneigten Behälters auf einem Wagen.

Fig. 2 zeigt in gleicher Blickrichtung einen Längsschnitt durch das untere Ende eines Behälters mit Primärdeckel, Anschlußkopf und Verbindungsleitung zu einem Kugeltransportsystem.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht eines stehenden Behälters mit einer Kammer zur Auswechselung des Primärdeckels.

Fig. 4 zeigt die Seitenansicht eines stehenden Behälters in Lagerposition.

In Fig. 1 ist der Behälter 1 mit den Lagerzapfen 2 in den Auflagern 3 und 4 der Lagerböcke 5 und 6 eines Wagens 7 gelagert.

In Fig. 2 ist der Behälter 1 mit bestrahlten, kugelförmigen Brennelementen 8 gefüllt. Am unteren Ende ist ein Primärdeckel 9 angeschraubt und über Dichtungen 10 abgedichtet. Darauf ist ein Anschlußkopf mit Dichtung 12 an den Behälter 1 angeschraubt. Die Kugeln 8 werden unterhalb der Haube 13 von der Lochscheibe 14 zum Kanal 15 gefördert. Von dort rollen sie durch den Kanal 16 und durch eine Umlenkung 17 in ein mit einem flexiblen Faltenbalg 18 angeschlossenes Verbindungsstück 19 zu einem an sich bekannten Kugeltransportsystem. Die im Primärdeckel 9 gelagerte Lochscheibe 14 wird bei Montage des Anschlußkopfes 11 zwangsläufig über eine Steckkupplung 20 mit einem Getriebemotor 21 verbunden. Der Anschlußkopf 11 enthält in Verlängerung der Kugelkanäle 15 und 16 einen Stopfenkanal 22 von dem aus in abgedichteter Weise und mit einer Dreh- und Ziehvorrichtung 23 ein Stopfen 24 in den Kugelkanal 15eingesetzt und dort verriegelt werden kann. Der Primärdeckel 9 enthält ein normalerweise geschlossenes Druckentlastungsventil 25, das von außen über einen Hebel 26 und mit einem Pneumatikzylinder 27 geöffnet werden bzw. mit einer nicht näher dargestellten Spülgasleitung verbunden werden kann.

Fig. 3 zeigt einen Behälter 1, der an seinem oberen Ende über einen Flachschieber 30 an eine Kammer 31 angeflanscht ist, mit der der Primärdeckel 9 fernbedient ausgewechselt werden kann.

Fig. 4 zeigt den Behälter 1 mit einem Primärdeckel 9, einem Sekundärdeckel 41 und einer Schutzplatte 42.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Be- und Entladen von Transport- und Lagerbehältern mit dicht verschließbaren Deckeln für bestrahlte, kugelförmige Brennelemente, dadurch gekennzeichnet, daß diese Behälter (1) einen Primärdeckel (9) zur Entnahme einzelner Kugeln (8) haben, der bei Transport und Lagerung mit einem Sekundärdeckel (41) dicht verschlossen wird und beim Be- und Entladen mit einem Anschlußkopf (11) dicht verbunden wird und daß diese Behälter (1) zum Beladen mit ihrer Öffnung nach oben und zum Entladen nach unten geneigt werden.
  2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärdeckel (9) eine von außen drehbare Scheibe (14) mit ein oder mehreren Öffnungen enthält, die abwechselnd mit dem Innenraum des Behälters (1) und einem nach außen führenden verschließbaren Kanal (15) verbindbar sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochkreisdurchmesser der Lochscheibe (14) dem halben Innendurchmesser des Behälters (1) abzüglich eines halben Brennelementdurchmessers entspricht.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochscheibe (14) in Verlängerung des nach außen führenden Kanals (15) im Innenraum des Behälters (1) mit einer Haube (13) abgedeckt ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nach außen führende Kanal (15) zur Aufnahme eines verriegelbaren Stopfens (24) geeignet ist und der Stopfen (24) mit einer Drehverriegelung (&cif;) im Primärdeckel (9) und mit einer Kupplung (&cif;) für eine Dreh- und Ziehvorrichtung (23) ausgestattet ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärdeckel (9) ein Druckentlastungsventil (25) und einen Spülgasanschluß (28) aufweist.
  7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußkopf (11) einen Getriebemotor (21) mit Steckkupplung (20) für die Scheibe (14), einen zum Kugelkanal (15) im Primärdeckel (9) fluchtenden Kugelkanal (16) mit Umlenkung (17) nach unten und einen zum Kugelkanal (15) im Primärdeckel (9) fluchtenden Stopfenkanal (22) aufweist, der einen verriegelbaren und in seiner Längsachse verschiebbaren Stopfen (24) aufweist.
  8. 8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Wagen, der zwei Lagerböcke für je zwei Lagerzapfen eines Transport- und Lagerbehälters aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbock (5) am geschlossenen Ende des Behälters (1) höher ist als der andere.
  9. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine an den Behälter (1) anschließbare Kammer (31) mit einem Flachschieber (30) vorhanden ist, in der die Primärdeckel (9) des Behälters (1) ausgewechselt werden können.






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