RELOADING DEVICE FOR FUEL ELEMENTS

Abstract: 1. Device for the reloading and transferring of fuel elements of a small reactor, arranged in vessels in storage structures (7, 18), by means of an operating unit (5) which is movable on a horizontal plane, characterized in that a mobile flood basin (10) holding water can be mounted on the opened vessels and that transferable intermediary guide members (11, 17) can be centred on the storage structures (7, 18) for fuel elements, and a transport pipe (12) for fuel elements can be centred above the intermediary guide members or above the storage structures (7, 18), the transport pipe being connected with the operating unit (5), and having a gripper (13) led into it.

Description: Einrichtung zum Umladen von Brennelementen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Umladen und Umsetzen von Brennelementen eines Kleinreaktors, die in Behältern in Lagerstrukturen angeordnet sind, durch ein Bedienungsgerät, das in einer horizontalen Ebene verschiebbar ist. Eine Einrichtung um Umladen von Brennelementen durch ein Bedienungsgerät ist bekannt (GB-PS 1 430 040). Hierbei ist auf Führungsschienen eine Brücke fahrbar angeordnet, die einen Reaktordruckbehälter überspannt. Auf der Brücke ist eine Laufkatze fahrbar angeordnet, die eine Hebeeinrichtung trägt. Durch Verfahren der Brücke und der Laufkatze wird die Hebeeinrichtung zu einem beliebigen Punkt in einer horizontalen Ebene oberhalb des Reaktors bewegt und dann das gewünschte Brennelement aus seiner Lagerstruktur herausgehoben. Oberhalb der Lagerstrukturen für die Brennelemente befindet sich ein Flutraum, damit die Brennelemente stets unter Wasser bewegt werden. Eine derartige fest installierte Einrichtung zum Umladen von Brennelementen, die einen ständig mit Wasser gefüllten Flutraum aufweist, erfordert ein grosses Bauvolumen und dadurch einen hohen Materialaufwand sowie lange Fertigungszeiten. Ein solcher Aufwand ist insbesondere beim Bau von Kleinreaktoren unwirtschaftlich, die beispielsweise als Heizreaktoren eingesetzt werden. Ein solcher Kleinreaktor muss wegen seiner speziellen Konstruktion nur selten und dann nur für eine kurze Zeitspanne zugänglich sein. Daher ist es unwirtschaftlich, wenn Bedienungsgeräte im Reaktorgebäude montiert sind, was ein entsprechend grosses Reaktorgebäude erforderte. Das Reaktorgebäude eines Kleinreaktors umschliesst deshalb nur den Reaktor und weist in der Gebäudedecke eine verschliessbare Öffnung auf, durch die von aussen Bedienungsgeräte zum Reaktor vordringen können. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige und einfache Einrichtung zum Umladen von Brennelementen zu entwickeln, die für einen Einsatz am Reaktorgebäude eines derartigen Kleinreaktors ausgelegt ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, - dass auf die geöffneten Behälter ein mobiles Wasser aufnehmendes Flutbecken montierbar ist und dass auf die Lagerstrukturen für Brennelemente umsetzbare Zwischenführungsstücke und über diesen oder über den Lagerstrukturen ein Transportrohr für Brennelemente zentrierbar ist, das mit dem Bedienungsgerät verbunden ist und in dem ein Greifer geführt wird. Die Brennelemente des Kleinreaktors müssen nur selten umgeladen werden. Dann ist jedoch ein Flutbecken erforderlich, das ein Anheben des Wasserstandes ermöglicht, so dass die Brennelemente dann stets unter Wasser bewegt werden. Das Flutbecken eines Kleinreaktors wird aber so selten benötigt, dass man mit einem mobilen Flutbecken auskommt, das bei Bedarf auf den geöffneten Behälter montiert wird. Darüber hinaus kann auf eine Schutzumbauung des Flutbeckens verzichtet werden, da es nur für kurze Zeit eingesetzt wird. Hiermit wird der Vorteil erzielt, dass man mit einem kleineren Bauvolumen, kürzerer Bauzeit und damit niedrigeren Kosten auskommt, als bei einem fest installierten und von einem Schutzgebäude umgebenen Flutbecken. Damit das Bedienungsgerät durch das Flutbecken sicher zu den Lagerstrukturen für Brennelemente geführt wird, sind Zwischenführungsstücke vorgesehen, die auf die Lagerstrukturen aufgesetzt werden. Es wird so ein durchgehendes Führungsrohr für die Brennelemente gebildet. Dadurch kommt man ohne aufwendige teleskopierbare Vorrichtungen am Bedienungsgerät aus. Um Material zu sparen, sind nur für einen Teil der Lagerstrukturen Zwischenführungs stücke vorhanden. Diese werden, nachdem die mit ihnen verbundenen Lagerstrukturen entleert bzw. gefüllt sind, auf andere Lagerstrukturen umgesetzt. Darüber hinaus sind die entleerten Lagerstrukturen für Brennelemente selbst beispielsweise in einen zweiten Behälter umsetzbar. Die erfindungsgemässe Einrichtung zum Umladen von Brennelementen wird nur selten kurzzeitig eingesetzt. Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, dass nur wenige Bauteile und Geräte für den Aufbau der Einrichtung notwendig sind, die ohnehin nur selten benötigt werden und sonst gelagert und gewartet werden müssen. Das Bedienungsgerät der Einrichtung ist mit einem Transportrohr für Brennelemente verbunden, das über den Zwischenführungsstücken zentrierbar ist, so dass Lagerstruktur und Bedienungsgerät durch ein Rohr verbunden sind. Durch dieses Rohr wird ein Greifer des Bedienungsgerätes geführt, der ein Brennelement aus seiner Lagerstruktur herauszieht und im Transportrohr hält. Danach wird das Transportrohr vom Zwischenführungsstück gelöst, durch das Bedienungsgerät bewegt und über einem anderen Zwischenführungsstück oder auch direkt über einer Lagerstruktur zentriert. Das Brennelement wird anschliessend durch den Greifer in seine neue Position abgesenkt. Hiermit wird vorteilhaft ein sicherer Transport der Brennelemente gewährleistet. Nach einem ersten Beispiel wird die erfindungsgemässe Einrichtung zum Umsetzen von Brennelementen innerhalb des Reaktordruckbehälters eingesetzt: Dazu ist das in einer horizontalen Ebene verschiebbare Bedienungsgerät zusätzlich mit einer Dreheinrichtung ausgestattet. Diese Dreheinrichtung gestattet es, das Transportrohr in 900 Schritten zu drehen. Hiermit erzielt man den Vorteil, dass auch unsymmetrische Brennelemente, die an einer Ecke abgeschrägt sind, selbst bei vorgegebener unterschiedlicher Orientierung in den Lagerstrukturen umzusetzen sind. Nach einem zweiten Beispiel soll die erfindungsgemässe Einrichtung zum Notentladen von Brennelementen aus dem Reaktordruckbehälter in ein Zwischenlagerbecken eingesetzt werden: Dazu ist vorgesehen, dass in einem neben dem Reaktordruckbehälter angeordneten Abblasetank ein mobiles Zwischenlagerbecken einsetzbar ist und Reaktordruckbehälter und Zwischenlagerbecken durch das mobile Flutbecken miteinander zu verbinden sind. Mit dieser Einrichtung wird der Vorteil erzielt, dass die Brenn elemente unter Wasser vom Reaktordruckbehälter zum Zwischenlagerbecken transportierbar sind. Das Zwischenlagerbecken ist mit eigenen Zwischenführungsstücken ausgestattet, durch die die Brennelemente vom Transportrohr des Bedienungsgerätes in Lagerstrukturen des Zwischenlagerbeckens abgesenkt werden. Das Zurückladen erfolgt entsprechend in umgekehrter Reihenfolge. Ausserdem sind leere Lagerstrukturen für Brennelemente zwischen Reaktordruckbehälter und Zwischenlagerbecken austauschbar, so dass die notwendige Anzahl von Lagerstrukturen vorteilhaft begrenzt werden kann. Nach einem dritten Beispiel wird die erfindungsgemässe Einrichtung zum Entladen von Brennelementen aus dem Reaktordruckbehälter in einen Transportbehälter eingesetzt: Dazu ist in den neben dem Reaktordruckbehälter angeordneten Abblasetank statt eines mobilen Zwischenlagerbeckens ein Transportbehälter einsetzbar. Da ein solcher Transportbehälter kleiner ist als ein Zwischenlagerbecken, ist im Abblasetank ein Schemel angeordnet, der den Transportbehälter aufnimmt. Durch den Einsatz dieses Schemels wird der Abblasetank auf einfache Weise umgerüstet, so dass er wahlweise ein Zwischenlagerbecken oder einen Transportbehälter aufnimmt. Der Schemel ist nicht fest montiert und kann aus dem Abblasetank leicht herausgehoben und wieder eingesetzt werden. Der Materialaufwand wird also weiter eingeschränkt. Um den Abtransport des gefüllten Transportbehälters durch einen Kran zu erleichtern, ist das Flutbecken ganz oder nur teilweise demontierbar. Nachdem das Flutbecken ent leert worden ist, reicht es demnach aus, nur einige Teile des Flutbeckens zu entfernen, was den Arbeitsaufwand vorteilhaft vermindert. Weiterhin kann die Hebeeinrichtung leicht demontierbar konstruiert sein. Sie wird dann nur bei Bedarf aufgestellt. Damit erzielt man den Vorteil, dass die Hebeeinrichtung in den relativ langen Zeiträumen zwischen zwei Einsätzen gewartet oder sogar an einem anderen Reaktor eingesetzt werden kann. Die Hebeeinrichtung kann beispielsweise direkt auf der Gebäudedecke eines Kleinreaktors aufgestellt und von ihr getragen sein. Durch die gewählten Stützen wird die Hebeeinrichtung oberhalb der verschliessbaren Öffnung in der Gebäudedecke gehalten. Eine derartige Hebeeinrichtung kann leicht montiert und transportiert werden, insbesondere falls ihre Stützen entfernt werden können. Der Greifer der Hebeeinrichtung kann ein Pneumatikgreifer sein, der zuverlässig arbeitet. Beispielsweise kann das mobile Flutbecken zur leichteren Dekontaminierung mit einer geeigneten Folie ausgekleidet sein. Darüber hinaus ist zur Abschirmung eine Umbauung des Flutbeckens mit Betonriegeln möglich. Solche Betonriegel erfüllen ihre Aufgabe bereits dann, falls sie nur lose aufgeschichtet sind. Sie können demnach mit relativ kleinem Aufwand aufgebaut und auch wieder entfernt werden. Mit der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, dass die Einrichtung zum Umladen von Brennelementen mit geringem Aufwand erstellt und eingesetzt werden kann. Sie ist dadurch für den Einsatz an einem Kleinreaktor, wie beispielsweise einem Heizreaktor geeignet, dessen Gesamtkosten möglichst niedrig sein sollen. Die Erfindung soll anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispieles erläutert werden: Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch ein Reaktorgebäude eines Kleinreaktors, das zum Notentladen von Brennelementen mit der erfin dungsgemässen Einrichtung ausgerüstet ist. Fig. 2 zeigt einen Transportbehälter für Brennelemente auf einem Schemel in dem aus Fig. 1 bekannten Abblasetank. Ein Reaktorgebäude 1 für einen Kleinreaktor ist in einem Schacht angeordnet und niveaugleich mit der Erdoberfläche 2 durch eine Gebäudedecke 3 abgeschlossen. Ein solcher Kleinreaktor muss nur selten und dann nur für kurze Zeit zugänglich sein. Die Gebäudedecke 3 weist dafür Öffnungen 4 auf, die im Betriebszustand durch nicht dargestellte Abdeckplatten verschlossen sind. Bei ge öffnetem Reaktorgebäude 1 kann ein Bedienungsgerät 5, das oberhalb des Reaktorgebäudes 1 in einer horizontalen Ebene verschiebbar ist, zum Kleinreaktor vordringen. Die Brennelemente des Kleinreaktors sind in einem Reaktordruckbehälter 6 in Lagerstrukturen 7 angeordnet. Beim Notentladen sollen die Brennelemente aus dem Reaktor druckbehälter 6 in ein mobiles Zwischenlagerbecken 8 umgesetzt werden, das sich in einem Abblasetank 9 befindet. Damit die Brennelemente stets unter Wasser bewegt werden, ist auf den Behältern 6 und 8 ein gemeinsames mobiles Flutbecken 10 angeordnet, das mit Wasser gefüllt ist. Auf die Lagerstrukturen 7 für Brennelemente sind umsetzbare Zwischenführungsstücke 11 zentriert aufgesetzt. Über einem dieser Zwischenführungsstücke 11 wird dann ein Transportrohr 12 für Brennelemente zentriert, das Bestandteil des Bedienungsgerätes 5 ist. Dadurch wird ein durchgehendes Führungsrohr für die Brennelemente gebildet, durch das vom Bedienungsgerät 5 aus ein Greifer 13 bis zum Brennelement geführt wird. Durch das Bedienungsgerät 5 wird dann ein Brennelement in das Transportrohr 12 hinaufgezogen, dort arretiert und dann an seinen Bestimmungsort beispielsweise zum Zwischenlagerbecken 8 gebracht. Dort wird das Brennelement durch ein Zwischenführungsstück 17 in eine Lagerstruktur 18 abgesenkt. Die Zwischenführungsstücke 11 können nach Bedarf auf andere Lagerstrukturen 7 umgesetzt werden, so dass erheblich weniger Zwischenführungsstücke 11 als Lagerstrukturen 7 vorhanden sein müssen. Ebenso können die Zwischenführungsstücke 17 im Zwischenlagerbecken 8 auf andere Lagerstrukturen 18 umgesetzt werden. Auch die Lagerstrukturen 7 und 18 selbst können, nachdem sie entleert werden, umgesetzt werden, beispielsweise vom Reaktordruckbehälter 6 in das Zwischenlagerbecken 8. Falls verbrauchte Brennelemente aus dem Reaktordruckbehälter 6 in einen Transportbehälter 14 nach Fig. 2 zu entladen sind, wird im Abblasetank 9 ein Schemel 15 angeordnet, der den Transportbehälter 14 aufnimmt. Dadurch befindet sich der im Verhältnis zum Abblasetank 9 relativ kleine Transportbehälter 14 in einer für das Bedienungsgerät 5 geeigneten Position. Wenn der Transportbehälter 14 voll ist, wird das Flutbecken 10 entleert und teilweise demontiert. Dann wird der Transportbehälter 14 durch einen nicht dargestellten Kran aus dem Abblasetank 9 herausgehoben und dann abtransportiert. Das Bedienungsgerät 5 weist eine Dreheinrichtung auf, durch die das Transportrohr 12 in 900 Schritten drehbar ist. Dadurch können Brennelemente mit unsymmetrischem Querschnitt beim Umsetzen im Reaktordruckbehälter 6 bei Bedarf gedreht werden. Das Flutbecken 10 ist zur Abschirmung mit aufeinander geschichteten Betonriegeln 16 umbaut. Darüber hinaus kann das Flutbecken 10 zur Dekontaminierung auch mit einer Folie ausgekleidet sein. Da die erfindungsgemässe Einrichtung zum Umladen von Brennelementen eines Kleinreaktors nur selten für kurze Zeit eingesetzt wird, sind das Flutbecken 10 und auch das Bedienungsgerät 5 leicht demontierbar aufgestellt. 8 Patentansprüche 2 Figuren Liste der Bezugszeichen 1 Reaktorgebäude 2 Erdoberfläche 3 Gebäudedecke 4 Öffnungen in der Gebäudedecke 5 Bedienungsgerät 6 Reaktordruckbehälter 7 Lagerstrukturen im Reaktordruckbehälter 8 Zwischenlagerbecken 9 Abblasetank 10 Flutbecken 11 Zwischenführungsstücke für den Reaktor druckbehälter 12 Transportrohr 13 Greifer 14 Transportbehälter 15 Schemel 16 Betonriegel 17 Zwischenführungsstücke für das Zwischenlagerbecken lagerbecken 18 Lagerstrukturen im Zwischenlagerbecken

Claims: Patentansprüche 1. Einrichtung zum Umladen und Umsetzen von Brennelementen eines Kleinreaktors, die in Behältern in Lagerstrukturen (7, 18) angeordnet sind, durch ein Bedienungsgerät (5), das in einer horizontalen Ebene verschiebbar ist, d a d u r c h g e k e n n zeichnet, dass auf die geöffneten Behälter ein mobiles Wasser aufnehmendes Flutbecken (10) montierbar ist und dass auf die Lagerstrukturen (7,18) für Brennelemente umsetzbare Zwischenfu¯hrungsstücke (11, 17) und über diesen oder über den Lagerstrukturen (7, 18) ein Transportrohr (12) für Brennelemente zentrierbar ist, das mit dem Bedienungsgerät (5) verbunden ist und in dem ein Greifer (13) geführt wird. 2. Einrichtung nach Anspruch 1 zum Umsetzen von Brennelementen innerhalb eines Reaktordruckbehälters (6), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Bedienungsgerät (5) eine Dreheinrichtung für das Transportrohr (12) aufweist, wodurch das Transportrohr (12) in 900 Schritten drehbar ist. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 zum Notentladen von Brennelementen aus einem Reaktordruckbehälter (6) in ein Zwischenlagerbecken (8), d a d u r c h g e k e n n zeichnet, dass in einem neben dem Reaktordruckbehälter (6) angeordneten Abblasetank (9) ein mobiles Zwischenlagerbecken (8) einsetzbar ist und dass der Reaktordruckbehälter (6) und das Zwischenlagerbecken (8) durch das mobile Flutbecken (10) miteinander zu verbinden sind, so dass die Brennelemente unter Wasser vom Reaktordruckbehälter (6) zum Zwischenlagerbecken (8) transportierbar und leere Lagerstrukturen (7,18) für Brennelemente zwischen dem Reaktordruckbehälter (6) und dem Zwischenlagerbecken (8) umsetzbar sind. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3 zum Entladen von Brennelementen aus dem Reaktordruckbehälter (6) in ein#Transportbehälter (14), d a d u r c h gekennzeichnet, dass im Abblasetank (9) ein Schemel (15) angeordnet ist, der den Transportbehälter (14) aufnimmt und dass zum Abtransport des Transportbehälters (14) durch einen Kran das Flutbecken (10) zu entleeren und teilweise demontierbar ist. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Bedienungsgerät (5) auf einer Gebäudedecke (3) eines Reaktorgebäudes (1) leicht demontierbar angeordnet ist und durch eine verschliessbare Öffnung (4) in der Gebäudedecke (3) mit den Brennelementen in Verbindung steht. 6. Einrichtung nach Anspruch 1, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Greifer (13) des Bedienungsgerätes (5) ein Pneumatikgreifer ist. 7. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Flutbecken (10) mit Folie ausgekleidet ist. 8. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Flutbecken (10) mit stapelbaren Betonriegeln (16) zur Abschirmung umbaubar ist.

Inventors: SCHINDLER, NORBERT, DIPL.-ING. (TH), SCHULLER, HORST, DIPL.-ING. (FG)
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1986
Main classification: G21C19
IPC codes: G21C19