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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Beladen des Kerns eines mittels Wasser und insbesondere eines
mittels Druckwasser gekühlten
Kernreaktors gemäß den Oberbegriffen
der Patentansprüche
1 und 6. Eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren sind
aus der
US 5 737 377
A bekannt.
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Kernreaktoren,
wie beispielsweise Druckwasser-Kernreaktoren weisen einen Behälter auf, der
den Kern des Kernreaktors einschließt, der aus einer Brennelementanordnung
gebildet ist, und in dem im Betrieb das Kühlfluid des Reaktors zirkuliert.
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Die
Brennelementanordnungen des Kerns, die allgemein von gerader prismatischer
Form sind, ruhen auf einer Kernstützplatte im Inneren des Behälters mittels
ihres unteren Abschnitts oder unteren Endstücks und sind in vertikaler
Anordnung platziert. Die Kernstützplatte
weist Positionierzapfen der Brennelementanordnungen beziehungsweise
Brennstäbe
auf, wobei das untere Endstück
eines jeden Brennelements zwei Öffnungen
aufweist, die in Eingriff sind mit zwei Positionierzapfen, um die
Brennelementanordnung in ihrer Position im Kern festzulegen. Die
benachbarten Brennelementanordnungen bilden ein dichtes Ensemble
beziehungsweise eine dichte Anordnungsstruktur, in der jede Brennelementanordnung
in Kontakt mit benachbarten Anordnungen in einer Netzposition mittels
ihrer Endstücke
und ihrer Gitterzwischenhülsen
ist.
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Das
spaltbare Brennmaterial, das in den Anordnungen enthalten ist, wird
allmählich
in dem Kernreaktor im Betrieb verbraucht, so daß die Brennelementanordnungen
zunehmend an spaltbarem Brennmaterial verarmen und deshalb eine
gewisse Abnützung
erleiden. Es ist notwendig, periodisch Wiederbeladungsvorgänge des
Kerns des Kernreaktors durchzuführen.
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Diese
Vorgänge,
die ein Anhalten und ein Abkühlen
des Kernreaktors benötigen,
bestehen darin, einen Teil der Brennelementanordnungen, die sich
in einer Kernzone befinden, durch neue Anordnungen auszutauschen,
wobei die anderen Anordnungen des Kerns, die nicht durch neue Anordnungen
ersetzt werden, von einer Zone in eine andere Zone des Kerns verschoben
werden.
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Andererseits
ist es beim ersten In-Betrieb-Nehmen des Kernreaktors notwendig,
die Beladung oder Beschickung des Kerns mit neuen Anordnungen durchzuführen, die
die erste Charge des Kernreaktors bilden.
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Die
Vorgänge
des Beladens oder Wiederbeladens eines Kernreaktors werden unter
Wasser durchgeführt,
wobei der Deckel des Behälters
demontiert ist, von dem oberen Niveau des Reaktorbeckens aus, in
dessen Boden der Schacht des Behälters
mündet.
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Um
die Beladungs- und Wiederbeladungsvorgänge durchzuführen, wird
eine Maschine oder Vorrichtung zum Anheben und Halten der Brennelementanordnungen,
genannt Beladungs- oder Belademaschine oder -vorrichtung, verwendet,
die horizontale Führungseinrichtungen
aufweist, die oberhalb des oberen Niveaus des Beckens angeordnet sind,
und ein Schlitten ist beweglich an den Horizontal-Führungseinrichtungen
in wenigstens zwei Richtungen einer horizontalen Ebene montiert,
derart, daß die
Einrichtungen zum Ergreifen und Heben der Brennelementanordnungen
senkrecht einer jeden der Brennelementanordnungs-Positionen in dem Kernreaktorkern
gesetzt werden können.
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Die
Aufgreif- und Anhebeeinrichtungen der Brennelementanordnungen weisen
einen Mast auf, der an seinem unteren Abschnitt Greifeinrichtungen einer
Brennelementanordnung in einer vertikalen Position mittels seines
oberen Endstücks
aufweist. Der Mast ist in vertikaler Richtung im Inneren eines außen rohrförmigen Schaftes
beweglich, der am Schlitten der Belademaschine mit seiner vertikalen
Achse befestigt ist.
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In
dem in Betrieb befindlichen Reaktor werden die Brennelementanordnungen
einer Bestrahlung unterworfen, und sind der Sitz einer intensiven Hitzeabgabe,
wodurch sie Verformungen erleiden können. Aufgrund der Tatsache,
daß die
Brennelementanordnungen im allgemeinen von sehr schlanker Form sind,
weist ihr Querschnitt sehr viel geringere Abmessungen als ihre axiale
Länge auf,
so daß sie beispielsweise
durch Verbrennen Verformungen erleiden können, die sich in einen relativ
starken Versatz des unteren Endstücks bezüglich seiner theoretischen
Position, zentriert auf die Achse der Brennelementanordnung, übertragen.
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Deshalb
kann es sehr schwer sein, den Wiedereingriff einer verformten Brennelementanordnung in
dem Kern des Kernreaktors sicherzustellen, derart, daß seine
Positionsöffnungen
in Eingriff kommen mit zwei Positionierzapfen der Kernstützplatte.
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Die
Bestückung
beziehungsweise Beladung oder Wiederbeladung des Kerns eines Kernreaktors wird
durchgeführt
unter Setzen der Brennelementanordnungen in benachbarte aufeinanderfolgende
Positionen im Inneren einer Halteabtrennung der Umfangsanordnungen
des Kerns. In dem Fall, wo die Brennelementanordnungen einen quadratischen Querschnitt
aufweisen, wobei sie gemäß einem
quadratischen Maschennetz angeordnet sind, wird das Einsetzen der
Brennelementanordnungen in prismatische Zonen mit quadratischem
Querschnitt durchgeführt,
die umrandet sind durch benachbarte Brennelementanordnungen auf
einer, zwei oder drei Seiten. Wenn man das Vor-Ort-Setzen einer
verformten Brennelementanordnung in einer prismatischen Zone des
Kerns umgeben von den benachbarten Brennelementanordnungen durchführt, ist
es notwendig, große
Vorsichtsmaßnahmen
vorzunehmen, um ein Anhaken zwischen den Endstücken und den Gitterzwischenhülsen der
Brennelementanordnung, die eingesetzt wird, und den benachbarten
Brennelementanordnungen zu vermeiden. Es kann notwendig sein, zur
Sicherstellung der vollständigen
Vor-Ort-Anbringung der verformten Anordnung mehrere Anhebe- und
Absenkmanöver
der Brennelementanordnung durchzuführen. Das Einsetzen der Brennelementanordnungen
und somit das Wiederbeladen des Kerns kann eine sehr große Zeitdauer
für seine Durchführung erfordern.
Damit wird jedoch um so mehr die Betriebsunterbrechung des Kernreaktors verlängert.
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Es
wurde somit vorgeschlagen, Führungsvorrichtungen
zu verwenden, die das Einsetzen der Brennelementanordnungen in den
Kern des Kernreaktors erlauben zu beschleunigen.
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Beispielsweise
wurde vorgeschlagen, Führungskufen
zu verwenden, die mit dem Ende von starren Stangen verbunden sind,
die an dem Mast der Belademaschine befestigt sind. Es können von einer
bis vier Haltekufen des unteren Abschnitts der Brennelementanordnung
verwendet werden gemäß dem Einsetztyp,
in den die Brennelementanordnung eingesetzt wird, das heißt, gemäß der Anzahl
der benachbarten Brennelementanordnungen, die den Ort umgeben. Derartige
Kufenvorrichtungen ermöglichen
die Eingriffs- und Einsetzbedingungen der Brennelementanordnung
zu verbessern, erlauben jedoch nicht, eine wirksame Führung während der
Endphase des Absetzens der Brennelementanordnung für den Eingriff
der Positionierungsöffnungen
des unteren Endstücks
der Brennelementanordnung auf den Positionierzapfen der Kernstützplatte
sicherzustellen.
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Es
wurden ebenfalls Vorrichtungen vorgeschlagen, die verlorene oder
tote Anordnungen oder tote Endstücke
von Brennelementanordnungen bilden, die auf die Kernstützplatte
um einen Einsatzort gesetzt werden, in dem man das Absetzen einer Brennelementanordnung
erzeugt. Derartige Vorrichtungen weisen geneigte Führungsabschnitte
auf, die ermöglichen,
das untere Endstück
der Brennelementanordnung in eine zufriedenstellende Position zu setzen,
in der die Öffnungen
des Endstücks
in Eingriff kommen können
mit den Positionierzapfen. Diese Vorrichtungen ermöglichen
insbesondere, das Einsetzen der verformten Brennelementanordnungen wesentlich
zu verbessern. Jedoch ist der Nachteil derartiger Vorrichtungen
der, daß sie
am Boden des Beckens abgesetzt beziehungsweise wieder aufgenommen
werden müssen
vor beziehungsweise nach dem Einsetzen einer Brennelementanordnung.
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Es
sind ebenfalls komplexe Vorrichtungen bekannt, die seitlich an der
Beladevorrichtung von Brennelementanordnungen befestigt sind und
die Einrichtungen zum Führen
und Bewegen des unteren Abschnitts der Brennelementanordnung aufweisen,
derart, daß sie
mit der Bewegung des oberen Abschnitts synchronisiert sind. Derartige
Vorrichtungen, die komplex und raumgreifend sind, sind nur schwer
im Rahmen einer Wiederaufladung zu bedienen, die das Einsetzen von
einer Vielzahl von Brennelementanordnungen einschließt.
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Bei
der gattungsbildenden
US
5 737 377 A ist ein Führungspfahl
an einem äußeren Mast
befestigt, der unbeweglich ist. In dem Mast befindet sich ein beweglicher
Mast und im Inneren des Führungspfahls
bewegt sich ein Pfahl, der Führungsstifte
trägt. Unter
diesen Umständen
ist es sehr schwierig, eine strenge Parallelität zwischen dem inneren Pfahl
und dem beweglichen Mast herzustellen.
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Die
EP 0 220 117 B1 zeigt
eine Beladevorrichtung mit einem Führungsorgan, welches Führungsstifte
aufweist, die in Öffnungen
im Reaktorboden fixiert werden können.
Diese Führungsmittel
sind ebenfalls nicht an dem mobilen Mast verbunden, so dass hier
das zur
US 5 737 377
A genannte entsprechend gilt.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung zum Beladen
des Kerns eines Kernreaktors vorzuschlagen, bestehend aus Brennelementanordnungen,
die mit ihrem unteren Endabschnitt auf der Oberseite einer horizontalen
Kernstützplatte
im Inneren eines Behälters
ruhen, mit Positionierzapfen für
Brennelementanordnungen, die an ihrer Oberseite vorspringen und
von Reaktorkühlwasser-Durchtrittsöffnungen
durchquert sind, wobei die Beladungsvorrichtung einen vertikalen
Mast aufweist, der mit beweglichen Befestigungseinrichtungen für den oberen
Abschnitt einer Brennelementanordnung an ihrem unteren Abschnitt
versehen ist, und mit Bewegungseinrichtungen des Mastes in horizontale
Richtungen und in die vertikale Richtung, um eine Brennelementanordnung,
die am Mast befestigt ist, auf der Kernstützplatte abzusetzen, ausgehend
von dem oberen Niveau eines Reaktorbeckens, derart, daß zwei Positionierungsöffnungen
eines unteren Endes der Brennelementanordnung in Eingriff kommen
mit zwei Positionierzapfen, sowie mit wenigstens einer Führungseinrichtung,
die von dem Mast getragen wird, wobei diese Vorrichtung einfach
hergestellt und einfach verwendet werden kann und ermöglicht,
eine wirksame Führung
der Brennelementanordnung sicherzustellen bis zu seinem vollständigen Absetzen auf
der Kernstützplatte
und des Eingriffs der Öffnungen
seines unteren Endstücks
mit den Positionierzapfen der Kernstützplatte.
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Hierzu
ist die Führungseinrichtung
aus wenigstens einem Pfahl gebildet, der in einer vertikalen Anordnung
mit seinem oberen Ende auf gelenkige Weise aufgehängt ist
an einer Bewegungseinrichtung des Pfahls zwischen einer Rückzugsposition und
einer aktiven Position, in der ein Abschnitt des Pfahls in eine
bezüglich
des unteren Abschnitts der Brennelementanordnung benachbarte Position kommt,
wobei der Pfahl darüber
hinaus ein unteres Ende aufweist, das vertikal bezüglich des
unteren Abschnitts der Brennelementanordnung nach unten in der aktiven
Position des Pfahls vorspringt, gebildet aus wenigstens einem Führungszapfen,
der mit geringem Spiel in eine Wasserdurchtrittsöffnung der Kernstützplatte
eingeführt
werden kann, wobei der Pfahl in seiner Betriebsstellung am Mast
befestigt ist.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung wird nunmehr beispielhaft und nicht einschränkend eine
Beladungsvorrichtung gemäß der Erfindung
und ihre Verwendung zum Beladen des Kerns eines Rückwasserkernreaktors
beschrieben.
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In
den Zeichnungen zeigt:
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1A eine
Seitenansicht des oberen Abschnitts der Beladevorrichtung,
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1B eine
Seitenansicht des unteren Abschnitts der Beladevorrichtung, deren
Führungseinrichtungen
in Rückzugsposition
sind,
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2 eine
schematische Ansicht des unteren Abschnitts der Beladevorrichtung
und eines Führungsbalkens
in Rückzugsposition,
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3 eine
schematische Seitenansicht, analog zu der Ansicht von 2,
die den unteren Abschnitt der Beladevorrichtung und zwei Führungsbalken
einer Brennelementanordnung zeigt, wobei einer ihrer Balken in Rückzugsposition
und der andere in aktiver Position beziehungsweise Arbeitsposition
ist,
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4 eine
Seitenansicht des unteren Endabschnitts einer Führungsvorrichtung und einer Brennelementanordnung
während
des Absetzens auf die Kernstützplatte
des Kernreaktors, und
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5 eine
Ansicht auf eine herkömmliche Ebene
des Kerns eines Druckwasser-Kernreaktors während des Beladens des Kerns
unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In
den 1A und 1B sieht
man eine Belademaschine oder -vorrichtung, die allgemein mit Bezugsziffer 1 bezeichnet
ist, wobei sie auf dem oberen Rand von vertikalen Seitenwänden 3 aus
Beton des Beckens 2 eines Kernreaktors ruht, in dessen Boden
ein Beckenschacht mündet,
welche den Reaktorbehälter
umschließen.
Die Beladungsvorrichtung 1 wird verwendet, um Brennelementanordnungen,
die den Kern des Kernreaktors bilden, der sich im Inneren des Behälters befindet,
anzuheben oder abzusetzen.
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Die
Beladungsvorgänge
oder Wiederbeladungsvorgänge
des Kernreaktors, die den Einsatz der Beladungsmaschine 1 benötigen, werden
unter Wasser ausgeführt,
wobei das Becken mit Wasser bis zum Niveau 4 gefüllt ist.
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Die
Beladevorrichtung 1 weist einen beweglichen Schlitten auf,
der allgemein mit der Bezugsziffer 12 bezeichnet ist, welcher
die Bewegungen der Beladevorrichtung sicherstellt, um das Aufnehmen oder
das Absetzen einer Brennelementanordnung in irgendeinem Platz des
Kernreaktors im Inneren des Behälters
durchzuführen.
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Der
Schlitten 12 weist einen ersten Schlitten 5 auf,
der mittels Rädern 7 beweglich
auf Schienen 6 angebracht ist. Die Schienen 6 sind
ihrerseits auf einem zweiten Schlitten 8 befestigt, der
beweglich auf Schienen 9 gesetzt ist, die auf dem oberen
Abschnitt der Seitenwände
des Beckens 2 ruhen und in einer Richtung senkrecht zur
Richtung der Schienen 6 angeordnet sind. Der Schlitten 12,
der den ersten und zweiten Schlitten aufweist, bildet einen Schlitten
mit gekreuzten Bewegungen, in zwei senkrechte Richtungen der horizontalen
Ebene.
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Der
erste Schlitten 5 der Anordnung 12, die den Schlitten
der Beladevorrichtung bildet, trägt
den äußeren rohrförmigen Schaft 10 der
Beladevorrichtung, der eine zylindrische Form und eine Achse 11 von
vertikaler Richtung aufweist. Der Schaft 10 ruht auf dem
Schlitten 5 mittels Führungseinrichtungen, die
seine Drehbewegung und seine Ausrichtung um die Achse 11 auf
dem ersten Schlitten 5 ermöglichen.
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Im
Inneren des äußeren Schafts 10 ist
in einer koaxialen Anordnung und auf bewegliche Weise gemäß der Richtung
der Achse 11 des äußeren Schafts
ein innerer Mast 13 angebracht, der mittels Rollen oder
Scheiben an Hebeseilen 14 einer Winde 15 befestigt
ist. Der mobile oder bewegliche Mast 13 weist an seinem
unteren Abschnitt Einrichtungen 16 auf, die das Anhängen einer
Brennelementanordnung mittels ihres oberen Endes oder Endstücks ermöglichen.
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Der
bewegliche Schlitten 12 der Beladevorrichtung ermöglicht die
Anordnung, gebildet aus dem äußeren Schaft 10 und
dem inneren Mast 13 in zwei Richtungen der horizontalen
Ebene durch gekreuzte Bewegungen zu bewegen. Auf diese Weise kann man
den mobilen Mast 13 lotrecht zu irgendeiner Po sition im
inneren des Kerns des Kernreaktors setzen, um die Aufnahme oder
das Absetzen irgendeiner Brennelementanordnung 17 vorzunehmen.
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Der äußere Schaft 10 weist
Führungseinrichtungen
in der axialen Richtung 11 des inneren Mastes 13 auf,
der im Inneren des äußeren Schaftes 10 beweglich
ist.
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Der
Mast 13 kann in axialer Richtung 11, die der vertikalen
Richtung entspricht, während
des Betriebs der Beladevorrichtung bewegt werden, dank der Winde 15,
zwischen einer vollkommen angehobenen Position, dargestellt in 1 und einer niederen Position, in der
die Anhängvorrichtung 16 des
beweglichen Mastes 13 sich auf der Höhe des oberen Endstücks der
Anordnungen des Kerns des Kernreaktors befindet. In dieser niederen
oder unteren Position kann die Aufnahme oder das Absetzen einer Brennelementanordnung 17 des
Kerns des Kernreaktors vorgenommen werden. In der oberen Position des
beweglichen Mastes 13, wie in den 1A und 1B dargestellt,
ist die Brennelementanordnung 17, die am unteren Ende des
beweglichen Mastes mittels der Anhängvorrichtung 16 befestigt
ist, vollkommen im Inneren des äußeren Schaftes 10,
was den Schutz der Brennelementanordnung sicherstellt, aufgenommen,
beispielsweise während
der Bewegungen in die horizontalen Richtungen des Schlittens 12.
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Wie
in 1B ersichtlich, weist die Beladevorrichtung weiterhin
wenigstens eine Führungseinrichtung
des unteren Abschnitts 17a der Brennelementanordnung während ihres
Absetzens auf die Kernstützplatte
in dem Behälter
des Kernreaktors auf.
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Die
Führungsvorrichtung 18 weist
hauptsächlich
einen Pfahl auf, der eine allgemeine vertikale Ausrichtung aufweist
und mit einem seiner Enden 18b auf gelenkige Weise mit
dem Ende einer Handhabungs- oder Betätigungsstange 19,
welche im wesentlichen vertikal verläuft, verbunden ist, die mit
einem Betätigungsstelltrieb 20 auf
der Höhe
des oberen Abschnitts des äußeren Schaftes 10 der
Beladevorrichtung verbunden ist.
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Darüber hinaus
ist der Pfahl 18 mittels der Stange 19 mit einem
zweiten Stelltrieb 21 verbunden, der ebenfalls an einem
oberen Abschnitt des Schaftes 10 befestigt ist, dessen
Achse im wesentlichen senkrecht zur Betätigungsachse des Stelltriebs 20 verläuft.
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Wie
es insbesondere aus den 2 und 3 ersichtlich,
erlaubt der Stelltrieb 20 den Pfahl 18 zwischen
einer hohen Rückzugsposition
und einer tiefen Aktiv- oder Betriebsposition, im wesentlichen in vertikaler
Richtung anzuheben und abzusenken.
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Der Übertragungsstelltrieb 21 ermöglicht,
die Betätigungsstange 19 des
Pfahls 18 zu bewegen, um sein Anhängen und sein Verriegeln am
oberen Ende 18b des Pfahls 18 mittels des Verriegelungsmechanismus 22 sicherzustellen,
oder im Gegensatz, um die Betätigungsstange 18 von
dem oberen Abschnitt 18b des Pfahls 18 zu entriegeln
beziehungsweise lösen
und zu trennen, wenn dieser sich in seiner Betriebsposition befindet,
in der er auf Stützelementen 23 und 23' des Mastes 13 ruht.
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Der
Pfahl 18 weist ein unteres Ende 18a auf, das vorzugsweise
zwei Zentrierungszapfen bildet, die dazu dienen, mit geringem Spiel
in das Innere von zwei Wasserdurchtrittsöffnungen der Kernstützplatte des
Kernreaktors einzugreifen, um das Einsetzen einer Brennelementanordnung
sicherzustellen, die am Ende des Hebemastes 13 befestigt
ist. Es werden die beiden benachbarten Wasserdurchtrittsöffnungen aus
den vier Wasserdurchtrittsöffnungen
verwendet, die allgemein die Platte gegenüber einer jeden Brennelementanordnung
aufweist.
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An
dem Pfahl 18 sind zwei Stützelemente 24 und 24' befestigt,
die dazu dienen, in Eingriff mit Stützen 23 beziehungsweise 23', die mit dem
Mast 13 verbunden sind, in der Betriebsposition des Pfahls 18 zu
kommen.
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Der
Pfahl 18 weist ebenfalls eine Walze 25 auf, die
in ein Führungselement 26 eingreift,
das mit dem Schaft der Beladevorrichtung verbunden ist. Die Walze 25,
die in Eingriff ist mit dem Führungselement 26,
bildet einen Schwenknocken des Pfahls 18 zwischen seiner
Rückzugsposition,
wie in den 1 und 2 oder
in dem rechten Abschnitt der 3 dargestellt,
und einer Betriebsposition, wie in dem linken Abschnitt der 3 dargestellt.
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In
Betriebsposition ruht der Pfahl 18 mittels seiner Anschlagelemente 24 und 24' auf den Stützelementen 23 und 23' des Mastes 13.
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Wie
in 3 dargestellt, ist es möglich, mehrere Führungseinrichtungen
zu verwenden, die jeweils aus einem Pfahl 18 und Bewegungseinrichtungen
und Stützeinrichtungen
des Pfahls gebildet sind, um die Führung einer Brennelementanordnung
bei ihrem Absetzen auf eine obere Platte des Kernreaktors sicherzustellen,
unter Verwendung der erfindungsgemäßen Beladevorrichtung. Es ist
möglich,
in dem Fall von Brennelementanordnungen mit prismatischer Form und
quadratischem Querschnitt, vier Führungsvorrichtungen zu verwenden,
die jeweils einen Pfahl 18 aufweisen.
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Wie
aus 1B und aus 3 ersichtlich, kann
der Pfahl 18 zwei geradlinige, im wesentlichen parallele
Abschnitte aufweisen, die untereinander durch einen Knickabschnitt
verbunden sind, der bezüglich
der Axialrichtung des Pfahls geneigt ist, derart, daß ein Einsetzen
des unteren Abschnitts des Pfahls in der unmittelbaren Nachbarschaft
des unteren Endstücks 17a der
Brennelementanordnung 17 sichergestellt ist, und vorzugsweise,
im wesentlichen in Be rührung
mit diesem unteren Endstück
in der Betriebsposition des Pfahls 18. Auf diese Weise
befinden sich die unteren Abschnitte 18a der Pfähle 18, die
in der Betriebsposition des Pfahls 18 in die vertikale
Richtung und nach unten bezüglich
des unteren Endstücks 17a der
Brennelementanordnung, das an dem Mast 13 befestigt ist,
vorspringen, in der Verlängerung
des Endstücks
und stellen ohne Schwierigkeit ein Einsetzen der Brennelementanordnung
auf der Kernstützplatte
sicher, wie es insbesondere unter Bezugnahme auf die 4 weiter
unten beschrieben werden wird.
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Wenn
eine Brennelementanordnung eine Verformung aufweist, beispielsweise
eine bogenförmige
Verformung, ermöglicht
das Einsetzen von Pfählen,
deren unterer Abschnitt in Kontakt mit dem unteren Abschnitt der
Brennelementanordnung kommt, gegebenenfalls eine gewisse Geradbiegung der
Brennelementanordnung sicherzustellen.
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Bemerkenswert
ist, daß die
Pfähle 18 der Führungsvorrichtungen
in ihrer Betriebsposition an Elementen befestigt sind, die mit dem
Mast 13 der Beladevorrichtung verbunden sind. Aufgrund
dieser Tatsache sind die Pfähle
perfekt parallel zur Achse des Belademastes 13 ausgerichtet,
unabhängig
von der geometrischen Form der Brennelementanordnung 17,
die am Mast 13 befestigt ist.
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Das
in-Betriebsstellung-setzen der Pfähle 18 der Führungsvorrichtungen
wird im Inneren des Schaftes 10 der Beladevorrichtung bewerkstelligt, oberhalb
des oberen Niveaus des Beckens des Kernreaktors. Aufgrund dieser
Tatsache kann dieser Vorgang leicht gesteuert und unterstützt werden.
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Um
das in-Betriebsstellung-setzen der Führungspfähle durchzuführen, wird
das Aufnehmen einer Brennelementanordnung 17 unter Verwendung des
Mastes 13 erzeugt, beispielsweise in dem Brennelementbecken
des Kernreaktors. Man hebt sodann den Mast 13 der Beladevorrichtung
an, an dem die Brennele mentanordnung 17 befestigt ist,
derart, daß der
Mast 13 und die Brennelementanordnung 17 sich in
vollständig
aus dem Inneren des Schaftes 10 der Beladevorrichtung herausgezogener
Stellung befinden.
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Es
wird somit oberhalb des Reaktorbeckens das Setzen in Betriebsstellung
der Pfähle 18 der
Führungseinrichtungen
der Beladevorrichtung erzeugt unter Betätigen der Stelltriebe 20 und 21,
bis zu dem Moment, wo die Anschlagelemente 24 und 24' eines jeden
Pfahls 18 in ihrer Position auf einem Stützelement 23 und 23' des Mastes 13 befestigt
sind. Die Führungselemente 25 und 26 stellen
eine perfekt geführte
Bewegung des Pfahls 18 zwischen seiner Rückzugs-
oder Herauszugsposition und seiner Betriebsposition sicher.
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Wenn
die Pfähle 18 in
Betriebsposition gesetzt sind, sind die unteren Abschnitte der Pfähle in parallelen
Richtungen zur Achse des Mastes 13 fixiert, wobei diese
Positionen in der axialen Verlängerung
von Wasserdurchtrittsöffnungen
der Kernstützplatte
liegen.
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Es
ist möglich,
einen einzelnen Pfahl 18 zu verwenden, dessen unterer Abschnitt 18a zwei
Zentrierungszapfen bildet, die in fluchtender Ausrichtung mit zwei
Wasserdurchtrittsöffnungen
der Kernstützplatte
kommen oder auch zwei, drei oder vier Pfähle zu verwenden, die entsprechend
gegenüber
einer zugehörigen
Seite der Brennelementanordnung angeordnet sind.
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In 4 ist
die Stützplatte 30 des
Kerns des Kernreaktors dargestellt, deren obere Oberfläche Positionierzapfen 27 von
Brennelementanordnungen, wie die Anordnungen 17, trägt, deren
unteres Endstück 17a oder
Fuß dazu
dient, auf der oberen Oberfläche
der Kernstützplatte 30 zu
ruhen, Eingriffsöffnungen
mit den Positionierzapfen 27 aufweist, die an der oberen
Oberfläche
der Kernstützplatte 30 vorspringen.
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Die
Kernstützplatte 30 wird über ihre
gesamte Dicke durch Wasserdurchtrittsöffnungen 29 durchsetzt,
die die Verteilung und Einführung
von Kühlwasser
in eine jede der Brennelementanordnungen 17 ermöglichen.
Im Falle von Brennelementanordnungen mit quadratischem Querschnitt,
die gemäß einem
quadratischen Maschennetz auf der Kernstützplatte verteilt sind, wird
die Positionierung der Brennelemente in dem Netz durch die Zapfen 27 sichergestellt,
wobei die Kernstützplatte 30 von
vier Wasserdurchtrittsöffnungen 29 auf
der Höhe
einer jeden der Positionen der Brennelementanordnungen durchsetzt
ist.
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In 4 ist
eine Brennelementanordnung 17 bei der Endphase ihres Absetzens
auf die Kernstützplatte 30 dargestellt.
Es ist ebenfalls der untere Abschnitt eines Pfahls 18 einer
Führungsvorrichtung der
Beladevorrichtung dargestellt, an dem die Brennelementanordnung 17 angehängt ist.
Der Pfahl 18 befindet sich in seiner Betriebsposition,
wobei der untere Abschnitts des Pfahls 18, der parallel
zur Bewegungsachse 31 des Mastes der Beladevorrichtung ist,
in Anlage gegen das untere Endstück 17a der Brennelementanordnung 17 ist.
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Das
untere Ende 18a des Pfahls 18, das zwei Zentrierungszapfen
bildet, befindet sich somit in axialer Ausrichtung mit Wasserdurchtrittsöffnungen 29,
die sich lotrecht zur einer nicht besetzten Brennelementanordnungsposition
befinden, benachbart zur Position, in der das Absetzen der Brennelementanordnungen 17 vorgenommen
wird. Bei der Endphase des Absetzens der Brennelementanordnung 17 werden
die Führungszapfen 18a,
die einen kegeligen Eingriffsendabschnitt aufweisen, in die Wasserdurchtrittslöcher 29 eingeführt und
stellen eine Führung
des unteren Abschnitts der Brennelementanordnung sicher, wobei diese
erste Führung
eine Vorpo sitionierung (oder Vorzentrierung) der Anordnung bildet.
Die Endpositionierung wird durch die Positionierzapfen 27 bei
deren Eingriff in die Öffnungen 28 sichergestellt.
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Man
bewerkstelligt das Einsetzen der Brennelementanordnung 17 in
einer benachbarten Position bezüglich
der Brennelementanordnung 17',
die vorher auf der Kernstützplatte 30 abgesetzt
worden war.
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Im
Falle einer nicht verformten Brennelementanordnung, befindet sich
die Achse der Brennelementanordnung perfekt ausgerichtet mit der
Bewegungsachse 31 des Mastes der Beladevorrichtung. In dem
Fall einer verformten Brennelementanordnung, beispielsweise einer
gebogenen, kann die Achse des unteren Abschnitts der Brennelementanordnung
einen gewissen Winkel mit der Bewegungsachse der Beladevorrichtung
einschließen,
oder leicht bezüglich
dieser Achse versetzt sein.
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Ein
gewisses Geradebiegen oder Versetzen der Brennelementanordnung in
eine zufriedenstellende Eingriffsposition kann durch den Pfahl oder
die Pfähle 18 der
Führungseinrichtung
oder der Führungseinrichtungen
der Beladevorrichtung sichergestellt werden. Darüber hinaus ist im Moment des
Eingriffs der Brennelementanordnung eine gewisse Führung ebenfalls
durch die benachbarte Brennelementanordnung in dem Kernreaktorkern,
wie beispielsweise durch die Brennelementanordnung 17', sichergestellt.
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In
allen Fällen
stellt der Eingriff der unteren Abschnitte 18a der Pfähle 18,
die während
der Bewegung der Brennelementanordnung 17 mit dieser verbunden
sind, in die Wasserdurchtrittsöffnungen 29 der
Kernstützplatte 30,
eine Führung
des Hinabsetzens der Brennelementanordnung sicher, derart, daß die Positionierungsöffnungen 28 des
unteren Abschnitts 17a ohne Schwierigkeiten in Eingriff
mit den entsprechenden Positionierzapfen 27 kommen. Der Eingriff der
Führungszapfen 18a in
die Wasserdurchtrittsöffnungen 29,
deren Durchmesser im wesentlichen größer sind als die Durchmesser
der Positionierzapfen 27, kann ohne Schwierigkeiten im
Moment des Hinabsetzens der Brennelementanordnung in die Position
bewerkstelligt werden, die ihr zugeordnet wurde und die durch die
Koordinaten in dem Netz bestimmt ist, das von dem Querschnitt des
Kernreaktorkerns gebildet wird.
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In 5 ist
der Querschnitt des Kerns 31 des Kernreaktors dargestellt,
der auf einer Kernstützplatte 30 ruht.
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Die
Plätze
mit quadratischem Querschnitt, die mit Brennelementen besetzt sind,
sind durch Kreuze angegeben. Es wurden ebenfalls in den Zonen, die
noch keine Brennelementanordnungen einschließen, Brennelementanordnung 17 dargestellt, bei
denen man das Einsetzen und das Absetzen auf einem freien Platz
des Kerns durchführt
unter Verwendung der erfindungsgemäßen Beladevorrichtung, die
mit Führungseinrichtungen
der Brennelementanordnung ausgerüstet
ist. Die Brennelementanordnungen 17, die sich in ihrem
Absetzvorgang befinden, wurden durch A und B bezeichnet, entsprechend
dem Platztyp (A oder B) in dem man das Absetzen bewerkstelligt.
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Für das Einsetzen
einer Brennelementanordnung 17 in einen freien Platz 32 vom
Typ A, der an beiden Seiten durch Brennelementanordnungen umgeben
ist, die vorher in den Kern eingesetzt wurden, setzt man gegen den
unteren Abschnitt der Brennelementanordnung 17 zwei Pfähle 18 der
Führungseinrichtungen
der erfindungsgemäßen Beladevorrichtung
ein. Die unteren Abschnitte der Pfähle 18 kommen in Anlage
gegen den unteren Abschnitt der Brennelementanordnung 17 entlang
zwei Seiten der Brennelementanordnung, die den Seiten der Anordnung
gegenüberliegen,
die in Kontakt mit den Brennelementanordnungen kommen sollen, die
den freien Platz 32 begrenzen.
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Die
Brennelementanordnung wird durch die Beladevorrichtung mit großer Geschwindigkeit
in die freie Zone der Brennelementanordnungen abgesenkt, die den
freien Platz 32 gemäß der in 5 dargestellten
Position aufweisen. Die Brennelementanordnung wird danach horizontal
verschoben, um senkrecht über
den freien Platz 32 zu kommen. Die Brennelementanordnung
wird sodann in die vertikale Richtung verschoben, um auf den Platz 32 abgesetzt zu
werden. Während
des Absenkens der Brennelementanordnung kommen die Führungszapfen,
die den unteren Abschnitt der Pfähle 18 bilden,
in Eingriff mit vier Wasserdurchtrittsöffnungen von freien Plätzen benachbart
zum Platz 32. Es wird somit eine Führung der Brennelementanordnung 17 bei
ihrem Absetzen auf der Kernstützplatte 30 sichergestellt.
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Im
Falle eines freien Platzes, wie der Platz 33 vom Typ B,
der von drei Seiten umgeben ist (im Falle des Platzes 33 durch
eine Brennelementanordnung und durch zwei Begrenzungsplatten des Kerns),
wird ein einziger Pfahl in Betriebsstellung gegen den unteren Abschnitt
der Brennelementanordnung 17 gebracht, bei der man das
Absetzen auf den freien Platz 33 sicherstellt.
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Allgemein
ist es möglich,
in Betriebsposition gegen den unteren Abschnitt der Brennelementanordnung
bei deren Absetzen auf die Kernstützplatte, einen, zwei, drei
oder vier Pfähle
der Führungseinrichtungen
der Beladevorrichtung zu setzen.
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In
allen Fällen
wird eine perfekte Führung des
unteren Abschnitts der Brennelementanordnung bei seinem Absetzen
sichergestellt.
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Die
erfindungsgemäße Beladevorrichtung, die
Führungseinrichtungen
des unteren Abschnitts der Brennelementanordnung aufweist, ist insbesondere
nützlich,
um das Einsetzen von verformten Brennelementanordnungen sicherzustellen.
Jedoch ist diese Vorrichtung ebenfalls für das Einsetzen von nicht verformten
Brennelementanordnungen von Interesse, da das präzise Einsetzen und Absetzen
der Brennelementanordnung leichter und schneller vonstatten gehen
kann.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt.
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Beispielsweise
können
die Führungseinrichtungen
der Beladevorrichtung Pfähle
aufweisen, die unterschiedliche Formen zu jenen aufweisen, die beschrieben
wurden. Die Einrichtungen des Verschiebens, des Einsetzens und des
Befestigens der Pfähle an
dem Mast der Beladevorrichtung können
ebenfalls unterschiedlich sein. Die Beladevorrichtung kann ausgerüstet sein,
eine, zwei, drei oder vier Führungseinrichtungen
aufzuweisen, in dem Fall von Brennelementanordnungen von prismatischer
Form mit quadratischem Querschnitt.
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Selbstverständlich können in
dem Fall von Brennelementanordnungen einer anderen Form die Führungseinrichtungen
sowohl in ihrer Form als auch in ihrer Anzahl verschieden sein.
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Die
Erfindung findet Anwendung in dem Fall des Beladens eines jeden
Kernreaktors, der einen Kern aufweist, der aus Brennelementanordnungen gebildet
ist, die mit ihrem unteren Endabschnitt auf einer Kernstützplatte
ruhen.