CN117716445A - 用于负载相关地将燃料元件从燃料元件容器中卸载和/或装载到燃料元件容器中的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助于装载设备(10)将燃料元件(20)根据负载从燃料元件容器(30)、特别是反应堆压力容器(30)中卸载或者将其装载到燃料元件容器(30)、特别是反应堆压力容器(30)中的方法。装载设备构成用于：将燃料元件(20)以可变的行进速度沿着行进路径从燃料元件容器(30)中提升或下降到燃料元件容器(30)中。装载设备(10)具有用于在线测量在沿着行进路径提升或下降燃料元件(20)时当前作用于装载设备(10)处的动态负载和/或负载变化的负载测量装置，其中在提升或下降燃料元件(20)时根据当前测量的负载和/或负载变化控制行进速度。

Description

用于负载相关地将燃料元件从燃料元件容器中卸载和/或装 载到燃料元件容器中的方法

技术领域

本发明涉及一种用于负载相关地将燃料元件从燃料元件容器中卸载和/或装载到燃料元件容器中的方法，例如从反应堆压力容器中卸载或装载到反应堆压力容器中。

背景技术

在核电站中，为了检查，在核反应堆的工作周期之间以定期的间隔更换燃料元件。为此，必须借助对应的装载设备将燃料元件从反应堆压力容器中进行装载和卸载。燃料元件典型地以彼此间小的间距垂直地立于反应堆压力容器中。在装载和卸载中，相应的燃料元件借助于装载设备从反应堆压力容器中提升出来并在为此所设的位置处下降到反应堆压力容器中。为此，装载设备的夹具在上端部抓持燃料元件，并且将燃料元件从反应堆压力容器垂直引出或引入。

燃料元件本身由燃料棒束组成，燃料棒通过合适的间隔件组合成束。间隔件的目的是使得单个燃料棒被夹紧，彼此之间保持正确的距离，并且不会翘曲。由于反应堆压力容器中的条件，特别是由于在反应堆压力容器中普遍存在的热水力和温度下的辐射引起的蠕变，因此仍然会出现燃料元件处的变形——例如弯曲和扭转。与间隔件的设计相结合，这会导致：燃料元件由于彼此间间距小而在装载和/或卸载时接触或卡住在间隔件处，这又会导致燃料元件的损坏。

除了在反应堆压力容器中之外，原则上在将燃料元件装载到其他燃料元件容器中或从其他燃料元件容器中卸载时也会出现类似的问题，例如在燃料元件紧凑储存器、湿式储存器、运输容器或运输和储存容器中出现。除了反应堆压力容器之外，其他提到的容器可以具有燃料元件支架或燃料元件篮。因此，在下文中，可以使用表述燃料容器作为这种容器的通用术语，在所述容器中可以使用本发明。

为了避免这种损坏，燃料棒因此通常以由对应的装载设备的操作员手动适配的小的速度下降到燃料元件容器中或从燃料元件容器中提升，这与相应高的时间耗费相关联。

发明内容

因此，本发明的目的是：提供一种用于将一个或多个燃料元件从燃料元件容器中卸载和/或装载到燃料元件容器中的方法，所述方法实现：降低在装载和卸载过程中的燃料元件损坏的风险，减轻操作员的负担，并且同时减少用于装卸的时间耗费。

根据本发明，该目的通过根据独立权利要求1的方法来实现。根据本发明的方法的有利的实施方式是从属权利要求的主题。

根据本发明提出一种方法，所述方法用于借助于装载设备将一个或多个燃料元件根据负载从燃料元件容器中卸载或者将其装载到燃料元件容器中，所述燃料元件容器特别是反应堆压力容器。装载设备构成用于：将燃料元件以可变的行进速度沿着行进路径从燃料元件容器中提升或下降到燃料元件容器中。在此，燃料元件容器区域内的行进路径优选是直线的，特别是基本上完全在竖直方向上是直线的。装载设备具有用于在线测量在沿着行进路径提升或下降燃料元件时作用于装载设备处的动态负载和/或负载变化的负载测量装置。按照根据本发明的方法，在提升或下降燃料元件时根据当前测量的负载和/或负载变化控制行进速度。

如开始提到的那样，就本发明意义而言的燃料元件容器尤其可以是反应堆压力容器、燃料元件紧凑储存器、湿储存器、运输容器或运输和储存容器。除了反应堆压力容器之外，其他提到的容器也可以具有燃料元件支架或燃料元件篮。在最后提到的“容器”的情况下，根据本发明的方法还可用于监测燃料元件支架、篮或容器的老化。

在此，行进路径位于要提升或下降的燃料元件仍位于存在于燃料元件容器中的其他燃料元件旁边的区域中，特别地行进路径位于燃料元件容器的区域中，即只要要提升或下降的燃料元件位于燃料元件容器中，就为该行进路径，行进路径优选是直线的，特别是完全是直线的，特别优选是基本上竖直直线的，更特别优选完全是基本上竖直直线的。将“完全直线的”理解为没有偏移的行进路径，即无偏移行进路径。对应地，将“完全基本上竖直直线”理解为没有水平偏移的竖直行进路径，即竖直无偏移的行进路径。

特别地，上述行进路径优选地可以仅涉及要提升或下降的燃料元件仍位于存在于燃料元件容器中的其他燃料元件旁边的区域中的行进路径，特别地涉及燃料元件容器的区域中的行进路径，即只要要提升或下降的燃料元件位于燃料元件容器中，就为该行进路径。

根据本发明已经认识到：在装载和卸载过程中，特定问题直接作用于动态负载或负载变化，所述动态负载或负载变化可以通过动态负载和/或负载变化的在线测量来瞬时识别到，并且，此外，通过将在提升和下降负载元件时的行进速度适配于当前测量的负载和/或负载变化可以避免燃料元件的可能损坏。就本发明的意义而言，将负载变化理解为在燃料元件沿着行进路径提升或下降时作用于装载设备处的动态负载的随时间的增加或减少。特别地，其可以是负载梯度。如开始所描述的那样，在提升或下降时，燃料元件的翘曲或弯曲会导致在要提升或下降的燃料元件和燃料元件容器的部件和/或位于燃料元件容器中的一个或多个相邻燃料元件之间的摩擦缓慢增加。这引起在提升时负载增加或在下降时负载减小。此外，由于燃料元件的翘曲/弯曲，有时会沿着行进路径出现快速增加的负载峰值，即特别是如下位置处出现：在所述位置处要提升或要下降的燃料元件的一个或多个间隔件与位于燃料元件容器中的一个或多个相邻的燃料元件的一个或多个间隔件彼此并排地沿着行进路径位于基本上相同的高度中并且彼此上下滑动，其中借助所述要提升或要下降的燃料元件的一个或多个间隔件将形成燃料元件的燃料棒在燃料元件中保持就位。通过间隔件彼此上下滑动形成的负载峰值通常与先前在提升时缓慢增加的负载或在下降时缓慢减少的负载相关，因为其源自相同的原因。在这种情况下，可以通过在线测量先前在提升时缓慢增加的负载或在下降时缓慢减少的负载来及时识别快速增加的负载峰值，并相应地根据当前测量到的负载或负载变化降低在燃料元件提升或下降时的行进速度，以便如此减小燃料元件损坏的风险。此外，行进速度的下降允许：更快地停止提升或下降运动，例如在提升时应超过预定的最大负载或者在下降时应低于预定的最小负载。

特别地，借助于经由反馈环路(Feedback-Loop)进行控制进行的自动适配在此被证明是有利的。在装载设备通过操作员操控的情况下，通过根据本发明的方法减轻操作员的负担。与之前仅通过操作员手动操控而没有在线测量动态负载和/或负载变化相比，行进速度的自动控制实现：根据动态负载和/或负载变化对在装卸过程中出现的任何问题做出更快速的反应。如上所述，这尤其适用于适度增加的动态负载或适度的负载变化，所述适度增加的动态负载或适度的负载变化允许进行及时降低行进速度的控制。通过在燃料元件提升或下降时的行进速度根据当前测量的负载和/或负载变化来控制的方式，因此可以显著减小将燃料元件从燃料元件容器中卸载和/或将其装载到燃料元件容器中的时间耗费。通过在卸载和装载时的这种时间节省例如可以有益地显著减少核电站的检查时间等。

将在提升和下降时作用于装载设备处的总负载理解为就本发明的意义而言的(动态)负载，所述总负载由负载测量装置作为总重力检测。总负载或总重力一方面由基本负载组成，并且另一方面由通过燃料元件在提升或下降时的摩擦(由于接触)和/或卡住引起的可能的力组成。在此，基本负载对应于重力，所述重力对应于要提升或下降的燃料元件的质量以及装载设备的位于负载测量装置和燃料元件之间的部件的质量。所述部件例如为装载设备的夹具。如果在确定基本负载时用于在装载和卸载时将燃料元件在预定位置上居中的可能存在的定心钟支撑在侧挡块处、在燃料元件容器的部件(例如在燃料元件池的情况下为燃料元件支架)处或在燃料元件容器中的相邻的燃料元件(例如在反应堆压力容器的情况下)处，则所述定心钟的质量可以优选在确定基本负载时不考虑作为装载设备的一部分。这通常在将燃料元件从燃料元件容器中提升和下降时在关键阶段期间是这种情况，在所述关键阶段中会出现(由于接触引起的)摩擦和卡住。只有当燃料元件被完全提升出有问题的区域时，该配置中的定心钟才被一起提升，并且然后在确定基本负载时将其在质量方面一起考虑为装载设备的一部分。如果在提升或下降时没有出现(由于接触引起的)摩擦和卡住，则作用在装载设备处的并由负载测量装置测量的动态负载基本上对应于基本负载，即对应于要提升或下降的燃料元件的质量以及装载设备的位于负载测量装置和燃料元件之间的部件的质量的重力。如果在提升时出现(由于接触引起的)摩擦和/或卡住，则作用于装载设备处的并由负载测量装置测量的动态负载在基本负载之上基本上增加通过摩擦和/或卡住引起的力的值。相反，如果在下降时出现(由于接触引起的)摩擦和/或卡住，则作用在装载设备处的并由负载测量装置测量的动态负载比基本负载基本上低由于摩擦和卡住引起的力的值。基本负载优选地可以借助于装载设备的负载测量装置来确定，例如在将燃料元件下降到燃料元件容器中之前或在提升运动开始时拉动燃料元件时。

相应地，根据本发明的一个有利的设计方案，装载设备可以构成用于确定基本负载，例如通过确定在将燃料元件下降到燃料元件容器中之前或在在提升运动开始时拉动燃料元件时，作用于装载设备处的负载。如果存在定心钟，如之前描述的那样，则优选地在提升的情况下在定心钟提升之前并且在下降的情况下在套装定心钟之后确定基本负载。装载设备还可以构成用于：例如通过从相应当前测量的总重力中减去基本负载的方式，确定偏差于之前确定的基本负载的过载或欠载并且作为值输出。

按照根据本发明的方法的一个有利的设计方案，根据预定的提升速度-负载廓线来在提升时进行行进速度的控制。这提供以下优点：即能够根据负载按已知的提升速度-负载廓线来操控提升速度。

按照根据本发明的方法的另一有利的设计方案，根据预定的下降速度-负载廓线来在下降时进行行进速度的控制。与具有预定的提升速度-负载廓线的卸载过程类似，下降速度-负载廓线的使用对于装载过程提供相同的上述优点，唯一的区别是：下降速度根据负载按已知的下降速度-负载廓线来操控。

按照根据本发明的方法的另一有利的设计方案，如果当前测量的负载小于或等于预定的负载上限值和/或如果当前测量的负载变化小于或等于预定的负载变化极限值，则以第一提升速度沿着行进路径进行提升，并且如果当前测量的负载大于预定的负载上限值和/或如果当前测量的负载变化大于预定的负载变化极限值，则以相对于第一提升速度减小的、特别是非零的第二提升速度沿着行进路径进行提升。例如，第一提升速度可以是3m/min，并且相对于第一提升速度减小的第二提升速度可以是0.7m/min。

使用预定的负载上限值或负载变化极限值(从它起减小速度)具有如下优点：从在卸载时会预告可能问题的负载起，减小速度，以便特别是针对负载在卸载过程期间进一步增加的情况简化卸载过程的可能的停止。此外，在行进速度较小时相邻的燃料元件接触或卡住的情况下会预期较小的损坏。按照根据本发明的方法的另一有利的设计方案，负载上限值比基本负载高500N和1000N之间，特别是600N和800N之间[＝对应于要提升或下降的燃料元件的质量和装载设备的位于负载测量装置和燃料元件之间的部件的质量的重力]。换言之：过载的极限值或超过基本负载的附加负载的极限值可以在500N和1000N之间，特别是在600N和800N之间。

按照根据本发明的方法的又一有利的设计方案，如果在提升时当前测量的负载大于预定的最大负载，则停止提升。

引入另一个极限值，即其中提升不仅减慢而且停止的最大负载的极限值具有以下优点：可以使用经验值，从所述经验值起以高概率在提升过程中出现问题。与从预定的负载上限值起递增地减小行进速度相比，从最大负载起停止提升提供对可能的问题更快做出反应的优点。按照根据本发明的方法的另一有利的设计方案，最大负载比基本负载高700N与1500N之间，特别是800N与1200N之间。

按照根据本发明的方法的另一有利的设计方案，如果当前测量的负载大于或等于预定的负载下限值和/或如果当前测量的负载变化小于或等于预定的负载变化极限值，则以第一下降速度沿着行进路径进行下降，并且如果当前测量的负载小于预定的负载下限值和/或如果当前测量的负载变化大于预定的负载变化极限值，则以相对于第一下降速度减小的、尤其是非零的第二下降速度沿着行进路径进行下降。预定的负载下限值或负载变化极限值在装载过程中的使用(自所述值起减小速度)提供与对于负载使用预定的负载上限值(自所述值起在卸载过程中减小速度)类似的优点。然而，与卸载过程中不同，在装载过程中相邻燃料元件的(由于接触引起的)摩擦或卡住引起负载减少。按照根据本发明方法的一个有利的设计方案，可以通过基本负载减去500N与1000N之间、特别是600N与800N之间的量来给出负载下限值。换言之：低于基本负载的欠载的极限值可以在500N和1000N之间，特别是在600N和800N之间。与提升类似，第一下降速度可以是3m/min，并且相对于第一下降速度减小的第二下降速度可以是0.7m/min。

按照根据本发明的方法的另一有利的设计方案，如果当前测量的负载小于预定的最小负载，则停止下降。引入另一极限值、即其中不仅减慢而且停止提升的最小负载的另一极限值提供与引入其中不仅减慢而且停止提升的最大负载类似的优点。按照根据本发明方法的另一有利的设计方案，该最小负载可以低于基本负载在700N和1500N之间，特别是在800N和1200N之间。

按照根据本发明的方法的一个有利的设计方案，在提升和/或下降时，根据燃料元件沿着行进路径的位置来测量当前测量的负载。此外，在提升和/或下降时，还可以检测卸载或装载顺序(序列)，即装载各个燃料元件的顺序。

在提升和/或下降时根据燃料元件沿着行进路径的位置和卸载或装载顺序(序列)来测量当前测量的负载随之产生如下优点，即可以由此收集经验值，所述经验值可作为参考用于未来的提升和下降过程。特别地，可以预期的是：出现间隔件或燃料元件在沿着行进路径的标出的位置处的可能的卡住或接触，所述位置可以借助这种测量来鉴别。

相应地，可以由于已知信息来以如下方式优化预定的提升速度-负载廓线或预定的下降速度-负载廓线：使得可以避免在负载提升时的可能的损坏。尤其可以通过引入先前的经验、计算或类似信息来以如下方式优化提升速度-负载廓线和下降速度-负载廓线：即在表明相邻燃料元件卡住或接触的负载值的情况下适配行进速度。此外，在提升速度-负载廓线和下降速度-负载廓线中可以考虑其他的已知参数，即例如燃料元件在燃料元件容器中的位置和/或燃料元件的可能求出的弯曲和扭转。

特别地，可以规定：提升和/或下降可以潜在地在围绕预先已知的潜在的碰撞区域的安全区域中沿着行进路径以提升速度或下降速度、特别是以减小的第三提升速度或减小的第三下降速度来进行，其中在所述碰撞区域中会潜在地出现要提升或下降的燃料元件与燃料元件容器的部件和/或处于燃料元件容器中的一个或多个相邻的燃料元件的碰撞，所述第三下降速度相对于安全区域之外的提升速度或下降速度减小。与之相对，预先已知的潜在的碰撞区域之外的提升或下降可以以较大的提升或下降速度来进行。预先已知的潜在的碰撞区域之外的提升速度优选地对于小于或等于预定的负载上限值的当前测量的负载可以对应于上面提到的第一提升速度。类似地，对于大于或等于预定的负载下限值的当前测量的负载，预先已知的潜在碰撞区域之外的下降速度可以优选地对应于上述第一下降速度。

此外，优选地，减小的第三提升速度对于大于预定的负载上限值的当前测量的负载可以对应于上述减小的第二提升速度。以相同的方式，减小的第三下降速度对于小于预定的负载下限值的当前测量的负载可以对应于上述减小的第二下降速度。例如，减小的第三提升速度和减小的第三下降速度可以为0.7m/min。

一个或多个预先已知的潜在碰撞区域尤其可以——至少部分地——通过沿行进路径的一个或多个位置给出，在所述位置处，要提升或要下降的燃料元件的一个或多个间隔件与(仍然或者已经)位于燃料元件容器中的一个或多个相邻的燃料元件的一个或多个相应的间隔件彼此并排地沿着行进路径位于基本上相同的高度上并且在提升或下降时彼此上下滑动，其中借助要提升或要下降的燃料元件的一个或多个间隔件将形成燃料元件的燃料棒在燃料元件中保持就位。

按照根据本发明的方法的一个有利的设计方案，对于从燃料元件容器卸载的每个燃料元件，从沿行进路径的分别测量的负载中确定测量到的负载的最大值或过载的最大值，即测量到的动态负载超过基本负载的最大量[＝对应于要提升或下降的燃料元件的质量和负载设备的位于负载测量装置和燃料元件之间的部件的质量的重力]。此外，在提升时所测量的负载或过载的分别确定的最大值可以在再现燃料元件在燃料元件容器中的布置的图表中在相应的燃料元件的对应的位置处示出。这实现***性地、尤其在线(立即)可用地检测燃料元件容器中的位置，在所述位置中产生负载或过载的提高的最大值进而以提高的概率产生在装载/卸载过程期间的问题。因为燃料元件容器中的条件在燃料元件的不同位置处会是不同的，所以燃料元件的变形(特别是弯曲和/或扭转)也会与燃料元件容器中的位置相关。变形与位置的相关性通过运行期间在燃料元件容器中的温度和热液压力的分布确定。此外，图表中的表示实现长期检测如下位置：在所述位置中增加地引起提高的力。该图表可以作为未来改进布置或装载/卸载过程的基础。

按照根据本发明方法的一个有利的设计方案，对于已卸载的或要装载的每个燃料元件，确定燃料元件横向于燃料元件的纵轴线的弯曲和/或燃料元件围绕燃料元件纵轴线的扭转。燃料元件的弯曲和/或扭转促进在装载/卸载过程中燃料元件的接触或卡住。然后，如此确定的燃料元件变形——优选与其他数据一起——可以形成优化的装载和卸载图表的基础。例如，结合沿着行进路径的负载或过载的最大值的值，可以建立在负载或过载的最大值和燃料元件的变形之间的关联。

按照根据本发明的方法的一个特别有利的设计方案规定：为了重新装载和/或卸载燃料元件容器，基于负载或过载的对于每个卸载的燃料元件所确定的最大值确定燃料元件容器中要占据的位置和/或如下顺序：将燃料元件以所述顺序装载到燃料元件容器或从其中卸载。

按照根据本发明的方法的一个有利的设计方案，弯曲和/或扭转的确定通过燃料元件外侧处的参考点的光学位置测量来进行，其中参考点围绕环周且沿着燃料元件的纵轴线分布。通过上述点处的多个参考点的位置测量，可以基本上创建燃料元件的弯曲和可能的扭转的完整图像，这又结合沿着行进路径的动态负载的经验值提供有用信息：即燃料元件可以以何种程度在哪个部位处变形，使得还可以毫无问题地卸载或装载。

按照根据本发明方法的另一有利的设计方案，参考点位于燃料元件的至少一个间隔件上，借助所述间隔件将形成燃料元件的燃料棒在燃料元件中保持就位。由此，参考点有利地直接附接在燃料元件的对装载和卸载关键的部位处，即间隔件处。所述间隔件尤其由于燃料元件变形而可以接触相邻的燃料元件的间隔件之一或者与其卡住。

按照根据本发明的方法的另一有利的设计方案，为了将燃料元件重新装载到燃料容器中和/或从其中卸载，基于对于燃料元件确定的弯曲和/或扭转确定燃料元件容器中的要占据的位置和/或如下顺序：将燃料元件以所述顺序装载到燃料元件容器或从其中卸载。这提供以下优点：可以将燃料元件布置在燃料元件容器中，使得相邻的燃料元件在卸载和装载时不会由于其变形而可能接触或卡住。

按照根据本发明的方法的又一有利的设计方案，基于在提升时根据燃料元件沿着行进路径的位置当前测量到的负载确定将燃料元件重新装载到燃料元件容器中的下降速度-行进路径廓线。典型地，沿着行进路径在装载和卸载燃料元件时的负载取决于诸如要装载或要卸载的燃料元件和相邻的燃料元件的变形以及间隔件在燃料元件处的位置的条件。通过创建将燃料元件重新装载到燃料元件容器中的下降速度-行进路径廓线在沿着行进路径的关键位置中可以有利地对应于该条件适配下次装载的速度。

按照根据本发明的方法的一个有利的设计方案，基于在提升时的根据燃料元件沿着行进路径的位置当前测量的负载和/或基于对于燃料元件确定的弯曲和/或扭转对燃料元件检查在卸载时形成的任何损坏。这提供如下优点：对燃料元件检查任何损坏有针对性地集中于燃料元件的如下部位：在所述部位处燃料元件最可能损坏。典型地，这一方面是在卸载时引起提高的负载的部位，并且另一方面是具有显著变形的部位。由此可以优化燃料元件的检查进而又节约时间。

同样地，也可以基于在提升时的根据燃料元件沿着行进路径的位置当前测量的负载和/或基于对于燃料元件确定的弯曲和/或扭转对燃料元件容器检查在卸载时形成的任何损坏，所述燃料元件容器尤其在此是燃料元件紧凑储存器、湿式储存器、运输容器或运输和储存容器。

除非另有说明，在包括权利要求书的专利说明书中使用的单数形式“一/一个”和“该”也包括相应的复数形式。如果本发明的特征与表述“或”组合，则表述“或”还包括“和”，除非从描述中显而易见表述“或”应被解释为被排除。

附图说明

下面，根据附图中所示的实施例对根据本发明的方法进行更详细的描述，其示出：

图1示出按照根据本发明的方法将燃料元件从反应堆压力容器中卸载或装载到反应堆压力容器中的示意图；

图2示出根据图1的卸载或装载过程的详细视图；

图3示出按照根据本发明的方法的一个实施例的在卸载过程期间的负载相关的速度适配图；和

图4示出在从反应堆压力容器中提升燃料元件时燃料元件在反应堆压力容器中的布置与所测量的过载的所属的最大值的示意图。

具体实施方式

对于以下描述适用如下规则：如果为了附图清楚的目的在附图中给出附图标记，但在直接所属的描述部分中未提及，则参考其在前面或后面的说明书部分中的解释内容。相反，为了避免附图对于直接理解过于繁复，少量相关的附图标记不在所有图中都绘制。为此参考相应其余的附图。

在图1示出按照根据本发明方法的一个示例性的设计方案将燃料元件20从燃料元件容器30卸载或装载到燃料元件容器30中的过程，其中燃料元件容器30是反应堆压力容器30。图2示出图1中用虚线标记的部分V的放大图。

如图1中所示，在反应堆压力容器30中存在多个燃料元件20，所述燃料元件以直立位置以小间距彼此并排地布置。如在图2中详细示出，每个燃料元件由燃料棒24的束构成，所述燃料棒借助于间隔件21组合成束。间隔件21典型地附接在燃料元件20的纵向方向上的多个部位处。燃料元件20处的间隔件的数量和精确位置可以变化。

在运行期间，在反应堆压力容器30中、特别是在燃料棒24中非常高的温度占主导，这会导致相对于燃料元件20的纵轴线22弯曲或扭转。弯曲会引起：间隔件21相对于燃料元件20的纵轴线22偏移。燃料元件20的扭转会引起：燃料元件20的上端部和下端部相对于彼此扭转。特别地，在俯视图中具有基本上矩形的外轮廓的间隔件21可以相对于彼此扭转。由于燃料元件20的扭转和弯曲，间隔件21的侧端部可以比所设更远离燃料元件20的纵轴线22突出，由此燃料元件20在横向方向(垂直于纵轴线)上的总空间需求会被提高。由此燃料元件20彼此间的间距在燃料元件20的一定区域中、特别是在间隔件21的区域中减小，或者在一些情况下相邻的燃料元件20甚至接触。

为了维护或更换燃料元件20，将燃料元件20从反应堆压力容器30卸载和装载。对于装载过程，借助于装载设备10在反应堆压力容器30中的为此所设的位置处下降燃料元件20。为此，燃料元件20在其上端部处借助于夹臂11抓紧，并通过装载设备10引入到其在反应堆压力容器30中的预定位置中，并通过夹臂11下降。由于燃料元件20的变形，尽管定位正确，燃料元件仍无法以彼此间预定的间距处于沿着燃料元件20的纵向方向上的所有部位处。特别是在燃料元件20的间隔件21所处的部位处会发生：由于所述变形无法遵守该指定的间距。由此，在卸载过程中会造成相邻的燃料元件20、特别是间隔件21的接触或卡住。卡住导致在装载设备10处沿竖直方向的总负载的减小。

相应地，在卸载过程中，位于反应堆压力容器30中的预设位置处的燃料元件20借助夹臂11抓住并从反应堆压力容器30中提出。由于变形、主要是由于扭转和弯曲，在卸载过程中还会导致间隔件21的接触或卡住。在这种情况下，接触或卡住导致装载设备10处的总负载增加。

装载设备10配备有负载测量装置，所述负载测量装置求出沿行进路径的动态负载。为此，由负载测量装置优选地基本上连续地检测竖直向下作用的动态负载(以便必要时采取过载切断)，并且以短的间隔记录和存储，例如每毫米提升或下降运动3个测量值。测量点之间的间距选择得足够小，以便为了在卸载或装载时的任何问题的分析、尤其为了识别负载峰值提供足够的数据。负载测量装置是力传感器，所述力传感器从所测量的力中求出作用于装载设备10处的动态负载和/或负载变化。测量到的负载和/或负载变化立即显示给操作员并转发给反馈回路，以进行行进速度的控制。此外，测量的负载与每个时间点经过的行驶路径一起存储。

这就是说，在装载和卸载时，测量在卸载或装载过程期间沿竖直方向对装载设备的负载和/或负载变化。此外，根据本发明，行进速度，即燃料元件10通过提升和下降设备沿竖直方向运动的速度，可以根据测量的负载进行控制，手动地或通过反馈回路来控制。

图3示出与行程相关的在卸载时的动态负载(曲线42)的图表。在x轴线45(以mm为单位)上在间隔件会接触燃料元件20的区域中示出行程。将在提升燃料元件期间(轴线43)以m/min为单位的对应于负载适配的行进速度(曲线41)和与行程相关的负载(轴线44)一起绘制到图表中。在负载的情况下，显示与重量(以千克为单位)相对应的值。在负载高于负载的预定的负载上限值的情况下，提升速度从第一值减小到相对于第一提升速度减小的第二提升速度。相应地，如果测量的负载再次低于负载上限值，则再次增加提升速度。

此外，在图表中可识别出：在负载值提高的情况下，提升速度如何下降，而且在负载值较低的情况下，如何相应地提高提升速度。在当前的示例中，负载上限值比基本负载、即比重力高500N至1000N，特别是600N至800N，所述重力对应于要提升或下降的燃料元件的质量和装载设备的位于负载测量装置和燃料元件之间的部件的质量。该方法还可以以如下方式扩展：即在提升时从最大负载起行进速度不仅下降而且完全停止。最大负载例如比基本负载高700N至1500N，特别是800N至1200N。

该方法可以对应地也应用于装载。然而，在装载时，相邻燃料元件20的间隔件21的接触或卡住引起：减小作用于装载设备上的力，而不是如在卸载时那样增大。对应地，如果负载低于负载下限值，则以相对于第一下降速度减小的第二下降速度进行下降。负载下限值例如比基本负载低500N至1000N，特别是600N至800N。对应于卸载过程，在装载过程中也可以引入极限值，从所述极限值起停止下降。所述极限值例如比基本负载低700N至1500N，特别是800N至1200N。

在线测量负载并根据行进路径的位置创建行进速度-负载廓线的可能性，以及将行进速度适配于当前测量的负载，允许大量用于优化卸载和装载过程的可能性。在一个实施例中，可以基于在提升时沿着行进路径测量的负载来创建下降速度-行进路径廓线，所述下降速度-行进路径廓线有利地可用于将燃料元件20重新装载到反应堆压力容器30中。由于在卸载时的问题主要通过燃料元件20的变形引起，所以可以预期：在装载过程中相应的问题在沿着行进路径的与在卸载过程中相同的位置处出现。因此，在提升时沿着行进路径测量的负载也可以用于燃料元件20的下降的对应的下降速度-行进路径廓线。

特别地，可以规定：提升和/或下降在围绕预先已知的的潜在的碰撞区域的安全区域中沿着行进路径以减小的第三提升速度或减小的第三下降速度来进行，其中在所述碰撞区域中会潜在地出现在要提升或下降的燃料元件与(已经或仍然)处于燃料元件容器中的相邻的燃料元件的间隔件之间的碰撞。与之相对，在预先已知的潜在碰撞区域之外的提升或下降可以以更大的提升或下降速度进行。这在图3中示出，在所述图中可以看出：在提升时的速度曲线41如何对应于间隔件的位置和潜在碰撞区域的出现来在第一提升速度和第三提升速度之间交替。

用于优化卸载过程的另一选项基于在卸载燃料元件20时创建负载的图表，其中图表再现燃料元件20在反应堆压力容器30中的布置。这种图表50在图4中示出。在此，该图表示意性地示出燃料元件20在反应堆压力容器30中的布置的俯视图。每个方块51对应于燃料元件20的位置。在此，所绘出的负载对应于作用于用于相应的燃料元件20的装载设备的最大过载，即测量到的动态负载超过基本负载的最大量。最大过载作为对应于该力的重量减去燃料元件20的质量示出。对应的图表也可以为装载过程创建，其中对于相应的燃料元件20在其在反应堆压力容器中的位置处绘制最大欠载，即测量到的动态负载低于基本负载的最大量。为了重新装载和/或卸载燃料元件容器，然后可以基于对于每个卸载的燃料元件20所确定的负载最大值或过载最大值来确定燃料元件容器30中占据的位置和/或将燃料元件20装载到燃料元件容器30中或从燃料元件容器30中卸载的顺序。

不仅可以为沿行进路径测量的最大过载或欠载来创建类似的图表，而且还可以为其他相关的测量变量、即例如燃料元件的扭转或弯曲来创建类似的图表。借助于所述图表，可以相应地适配未来的装载和卸载过程，例如以如下方式适配：即在未来的装载过程中确定要装载的燃料元件20在反应堆压力容器30中的位置和/或将燃料元件20装载到燃料元件容器30中或从燃料元件容器30中卸载的顺序。由此，例如可以避免：例如具有相对强变形的两个燃料元件20直接彼此并排地处于反应堆压力容器30中或者概率更低地在间隔件处接触或卡住。

由于所描述的困难主要因燃料元件20的变形引起，所以有利的是：测量燃料元件20的变形。为此，通过对燃料元件20外侧处的参考点的光学位置测量来确定扭转或弯曲，其中参考点围绕燃料元件20的环周并沿着其纵轴线22分布。这种所谓的“直线度测量”典型地在具有相机***的检查台中进行。由于燃料元件在间隔件21的区域中的变形是特别令人感兴趣的，所以有利的是：参考点中的至少一个位于间隔件21的至少一个上。

Claims (15)

1.一种用于借助于装载设备(10)将燃料元件(20)根据负载从燃料元件容器(30)中卸载或者将其装载到燃料元件容器(30)中的方法，所述燃料元件容器(30)特别是反应堆压力容器(30)，其中所述装载设备构成用于：将燃料元件(20)以可变的行进速度沿着行进路径从所述燃料元件容器(30)中提升或下降到所述燃料元件容器(30)中，其中所述装载设备(10)具有用于在线测量在沿着所述行进路径提升或下降所述燃料元件(20)时当前作用于所述装载设备(10)处的动态负载和/或负载变化的负载测量装置，其中在提升或下降所述燃料元件(20)时根据当前测量的负载和/或负载变化控制所述行进速度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中根据预定的提升速度-负载廓线来在提升时进行行进速度的控制，和/或其中根据预定的下降速度-负载廓线来在下降时进行行进速度的控制。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中如果当前测量的负载小于或等于预定的负载上限值和/或如果当前测量的负载变化小于或等于预定的负载变化极限值，则以第一提升速度沿着所述行进路径进行提升，并且如果当前测量的负载大于预定的负载上限值和/或如果当前测量的负载变化大于预定的负载变化极限值，则以相对于所述第一提升速度减小的第二提升速度沿着所述行进路径进行提升。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中如果当前测量的负载大于或等于预定的负载下限值和/或如果当前测量的负载变化小于或等于预定的负载变化极限值，则以第一下降速度沿着所述行进路径进行下降，并且如果当前测量的负载小于预定的负载下限值和/或如果当前测量的负载变化大于预定的负载变化极限值，则以相对于所述第一下降速度减小的第二下降速度沿着所述行进路径进行下降。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中如果在提升时当前测量的负载大于预定的最大负载，则停止提升；和/或其中如果当前测量的负载小于预定的最小负载，则停止下降。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中以相对于围绕预先已知的潜在的碰撞区域的安全区域之外的提升速度或下降速度减小的提升速度或下降速度来在所述安全区域中沿着所述行进路径进行提升和/或下降，在所述碰撞区域中会潜在地出现要提升或要下降的所述燃料元件(20)与所述燃料元件容器(30)的部件和/或位于所述燃料元件容器(30)中的一个或多个相邻的燃料元件(20)碰撞。

7.根据权利要求6所述的方法，其中一个或多个预先已知的潜在的碰撞区域至少部分地通过沿所述行进路径的一个或多个位置给出，在所述位置处要提升或要下降的所述燃料元件(20)的一个或多个间隔件(21)与位于所述燃料元件容器(30)中的一个或多个相邻的燃料元件(20)的一个或多个相应的间隔件(21)彼此并排地沿着所述行进路径位于基本上相同的高度中，其中借助所述一个或多个间隔件将形成所述燃料元件(20)的燃料棒在所述燃料元件(20)中保持就位。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在提升和/或下降时，根据所述燃料元件(20)沿所述行进路径的位置来测量当前测量的负载。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中对于从所述燃料元件容器(30)卸载的每个燃料元件(20)，从沿着所述行进路径分别测量的负载中确定所测量的负载的最大值或过载的最大值。

10.根据权利要求9所述的方法，其中在再现所述燃料元件在所述燃料元件容器中的布置的图表(50)中在相应的所述燃料元件的对应的位置处示出在提升时的测量的负载的分别确定的最大值或过载的最大值。

11.根据权利要求9或10中任一项所述的方法，其中为了重新装载和/或卸载所述燃料元件容器(30)，基于对于每个卸载的燃料元件(20)确定的负载最大值或过载最大值确定所述燃料元件容器(30)中的要占据的位置和/或如下顺序，所述燃料元件(20)以所述顺序装载到所述燃料元件容器(30)中或从所述燃料元件容器(30)卸载。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中对于卸载的或要装载的每个燃料元件(20)，确定所述燃料元件(20)横向于所述燃料元件的纵轴线(22)的弯曲和/或所述燃料元件(20)围绕所述燃料元件(20)的纵轴线(22)的扭转。

13.根据权利要求12所述的方法，其中为了将燃料元件(20)重新装载到所述燃料元件容器(30)中和/或从所述燃料元件容器(30)中卸载，基于对于所述燃料元件(20)确定的弯曲和/或扭转确定所述燃料元件容器(30)中要占据的位置和/或如下顺序，所述燃料元件(20)以所述顺序装载到所述燃料元件容器(30)中或所述从燃料元件容器(30)卸载。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中基于根据所述燃料元件(20)在沿着所述行进路径提升时的位置而当前测量的负载来确定用于将所述燃料元件(20)重新装载到所述燃料元件容器(30)中的下降速度-行进路径廓线。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中基于根据所述燃料元件(20)沿所述行进路径的位置而当前测量的、在提升时的负载和/或基于对于所述燃料元件(20)确定的弯曲和/或扭转对所述燃料元件(20)查找在卸载时形成的可能的损坏。