DE1589592A1

DE1589592A1 - Geraet zum Handhaben der Brennstoffelemente eines Kernreaktors

Info

Publication number: DE1589592A1
Application number: DE19671589592
Authority: DE
Inventors: Jean Grouthier; Achille Pellerin
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1966-04-07
Filing date: 1967-04-07
Publication date: 1970-09-03
Also published as: GB1129062A; CH472768A; FR1484713A; NL6702892A; LU53376A1; BE693983A; ES337989A1

Description

Commissariat a !'Energie Atomique, P ar is (Frankreich)

Gerät zum Handhaben der Brennstoffelemente eines Kernreaktors

Das erfindungsgemäße Handhabungsgerät ist im wesentlichen gekennzeichnet durch eine Kette ,zum Ziehen und Schieben einer Greifzange für die Brennstoffelemente, welche Kette aus starret! identischen Kettengliedern besteht ₉ die aneinander angelenkt sind, durch einen Speicher zur Aufnahme der Kette, der mit Mitteln zum Führen der Kettenglieder und zu seiner Verbindung mit einem Ladekanal des Reaktors versehen ist, und durch Zugmittel für den Transport der Kette zwischen dem Speicher und dem Ladekanal in dem einen oder dem anderen Sinne, welche Mittel mindestens eine Schraubspindel, deren Gewinde mit Mitnehmerrollen, die zu diesem Zwecke an jedem Kettenglied der Kette angebracht sind, zusammenwirkt., und'ein Organ aufweisen, um die Sahraubspindel in Drehung zu versetzen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Speicher ein bewegliches Rohr für die Führung der Greifzange- und/oder der Kette und Mittel zum Verschieben des Führungsrohres zwischen dem Speicher und dem Ladekanal des Reaktors.

Im folgenden wird beißpieXshalber eine besondere Ausführungs-

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form für ein erfindungsgemäßes Gerät beschriebene Diese Beschreibung, die sich auf die beigefügte Fig. 1 bis 10 bezieht, hat jedoch keinerlei einschränkenden Charakter für die Erfindung.

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Ansicht eines erfindungsgeraäßen Gerätes;

Fig. 2 stellt eine Aufsicht auf das Gerät nach Fig, I dar;

Fig. 5 ist- eine Detailansicht, welche die Führung der Kettenglieder längs der gekrümmten Teile in dem Speicher zeigt; ·

Fig. 4 und 5 zeigen in einem Querschnitt die Lage der

Kettenglieder in dem geradlinigen Teil des Speichers;

Fig. 6 und 7 sind Querschnitte, v/elche die Stellung der Kettenglieder auf den,gekrümmten Teilen des Speichers zeigen;

. Fig. 8 veranschaulicht die Zugvorrichtung für die Kette;

Fig. 9 ist ein Schnitt durch diese Vorrichtung entlang der Linie A-A in Fig. 8;

Fig.10 ist ein Teilschnitt entlang der Linie B-B in

Fig. 8. wi.

Die beschriebene Vorrichtung besitzt so, wie sie in ihrer Gesamtheit in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, im wesentlichen einen Speicher 1 für die Aufnahme der Kette 2 und von Schraub-

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spindeln j5 und 4, mit deren Hilfe die Verschiebung der Kette 2 in dem Magazin 1 und aus dem Magazin bewirkt wird. -

Die Kette 2 besteht aus einer Vielzahl von starren Kettengliedern, wie beispielsweise 5* die aneinander angelenkt sind. -Das Endglied 6 ist fest mit einer Greifzange 7 von klassischer Bauweise verbunden. Die Greifzange 7 wird beispielsweise durch ein elektromagnetisches System betätigt, das über ein Kabel 8 gesteuert wird, welches das Innere der Kette 2 durchdringt und sich an deren anderem Ende auf eine Seiltrommel 9 aufwickelt. Die Greifzange.7 besitzt drei Klauen, die zum Ergreifen eines Brennstoffelements in dem Kern des Reaktors bestimmt sind.

Der Speicher 1 besteht aus 'einem Metallkörper, der zwei geradlinige Teile 10 und 11 besitzt, die miteinander über zwei halbkreisförmige Teile 12 und Ij5 in Verbindung stehen. Im Innern dieses Körpers ist ein spiralförmiger Kanal vorgesehen, in den die Kette 2 eingreift. Diese Anordnung gestattet es, die gesamte Länge der Kette im Innern eines Speichers von relativ begrenztem Rauminhalt unterzubringen»

Der in den Speicher 1 eingearbeitete Kanal setzt sich am Ende des geradlinigen Teiles 11 in einem Teleskoprohr fort. Dieses Rohr weist ein System aus einem Ritzel und einer Zahnstange auf, das mit Hilfe eines Getriebemotors 15 die Verschiebung des Rohres bis zum Durchtritt durch die Wanne 20 eines Reaktors bis zu -einem die handzuhabenden Brennstoffelemente enthaltenen Kanal gestattet. ·

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Die Kombination aus dem Speieher 1, der Kette 2 und dem AntriebsmeGhanismus für diese, insbesondere die Sehraubspindeln j5 und 4, ruhen auf einem Fahrgestell 18, das auf vier Hadern 19 montiert ist, die auf zu diesem Zwecke auf dem Untergrund 21 angebrachten Schienen geführt sind. Auf diese Weise läßt sich das Fahrgestell 18 nacheinander rasch jedem Kanal des Reaktors gegenüberstellen.

Die Form der Kettenglieder der Kette 2 ist in den Fig. J bis 7 sichtbar. Jedes Kettenglied 5 besteht aus einem geradlinigen Rohr 22, das an jedem seiner Enden mit einer Welle 23 zum Anlenken der beiden benachbarten Kettenglieder 5 versehen ist. Jede Welle 2J ist fest mit zwei Rollen 24 mit kugelförmiger Lauffläche verbunden, die zu beiden Seiten des Rohres 22 außerhalb davon angebracht sind. Die Rollen 24 gestatten eine Zentrierung der Kette und deren Rollverschiebung sowohl in dem zylindrischen Kanal des Reaktors als auch in dem Kanal 25 für die Aufnahme der Kette im Innern des Speichers 1. Dieser letztere Kanal ist gleichfalls zylindrisch, wie dies aus Fig. 5 zu ersehen ist.

Das Rohr 22 besitzt außerdem zwei weitere Wellen 26 (Fig. 4), die jede zwei Rollen 28 mit gewölbter Lauffläche tragen. Die ' Wellen 26 sind so angeordnet, daß sie sämtlich gleichen Abstand voneinander haben. Die Rollen 28 sind dazu bestimmt, ein Ziehen der Kette durch die Schraubspindeln J> zu ermöglichen.

Die Rollen 28 spielen gleichfalls eine Rolle bei der Führung der Kette 2 in dem Speicher 1. In dessen geradlinigen Teilen

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10 und 11, wo der Kanal 25 zur Aufnahme der Kette 2 zylindrisch ist, wird die Führung der Kettenglieder 5 allein durch die Rollen 24 mit kugeliger Lauffläche gewährleistet, wie dies in den Fig.^: 4 und 5 gezeigt ist. Die gekrümmten Teile 12 und I^ ■ dagegen sind nach einem besonderen Querschnitt gearbeitet, der in den Fig. 6 und 7 sichtbar ist: Der Kanal weist in diesen Teilen zwei schräge symmetrische Oberflächen auf, welche die Außenseite der Krümmung von konkaven Rampen yz bilden, auf denen sich die Rollen 24 mit kugelförmiger Lauffläche abstützen, und zwei weitere' Führungsrampen y\ für die Rollen 28, die senkrecht zur Symmetrieachse verlaufen und auf der Innenseite der Krümmung liegen und daher konvex sind. Düe Führung der Kette ist daher selbst in den gekrümmten Teilen 12 und 1J5 des Speichers 1 vollständig.

Die Fig. 4 bis J zeigen in gleicher Weise, wie das Steuerkabel 9 für die Greifzange J das Innere des Rohres 22 Jedes Kettengliedes 5 passiert.

Die Zugvorrichtung, welche die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Kette 2 ermöglicht, ist in allen Einzelheiten in den Fig. 8 und 9 gezeigt. Sie besteht im wesentlichen aus zwei Schraubspindeln j5 und 4 mit zweigängigem Vierkantgewinde. Die beiden Schraubspindeln 5 und 4 liegen au beiden Seiten der Kette 2 auf der Höhe des geradlinigen Teiles 11 des Speichers -1. Sie sind in Lagern montiert, die in einem fest mit dem Speicher l/verbundenen Tragrahmen 35 sitzen. Sie verlaufen streng symmetrisch

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zueinander, und bei der einen Schraubspindel ist das Schneckengewinde rechtsgängig und bei der anderen linksgängig. Werden sie in Drehung versetzt, so gewährleisten sie auf diese Weise einen symmetrischen und konstanten Schub auf die Kette, Die Mitnehmerrollen 28 jedes Kettengliedes 5 der Kette 2 stehen mit jeder der Schraubspindeln 3 und 4 über die von den beiden Gewinden gebildete spiralige Nut in Eingriff, während die Laufrolle 24 den eingriffsfreien Bereich zwischen der zweiten Windung einer Spirale und der ersten Windung der folgenden Spirale passieren.

Die Fig. 10 zeigt, wie beim Durchtritt zwischen den beiden Schraubspindeln 3 und 4 die Führung der Kette 2 in einer Vertikalebene mit Hilfe zweier Rampen gewährleistet wird/ die das rechteckige Rohr 22 von beiden Seiten halten. Diese Rampen gestatten in gleicher Weise die Aminierung der durch die Schraubspindeln hervorgerufenen radialen Belastungen. Jede der Schraubspindeln und 4 ist fest mit einem Ritzel j6 bzw. 37 verbunden, die auf den Enden von in ein dicht abgeschlossenes Gehäuse 38 eindringenden Wellen (Fig. 8 und 9) sitzen. Die Ritzel 36 und 37 gewährleisten die Drehung der Schraubspindeln 3 und 4. Sie greifen jeweils in

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zwei o 39 und 40 ein, die in eine Welle 41 eingeschnitten sind, die das Gehäuse 38 senkrecht zu den Sohraubspindeln 3 und 4 durchquert. Die uie 39 und 40 '· umgekehrte/Gangrichtung, so daß eine Drehung der Welle 41 eine Drehung der Ritzel 36 und 37 und demzufolge auch der Schraubspindeln 3 und 4 in umgekehrtem Sinne zur Folge frat, die eine Verschiebung der Kette 2 bewirkt. Die Ritzel 36 und

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37 und die u, 39 und 40 werden durch ihren Umlauf in einem das Gehäuse 38 füllenden Ölbad geschmiert. Das Gehäuse wird von einem dicht abgeschlossenen Tunnel 42 durchquert, in'dem die Kette 2 unter vollständigem Schutz gegen Benetzung durch das öl,durchlauft und in den Speicher 1 eintritt. .

Die Welle 4l ist fest mit einer außerhalb des Gehäuses 38 liegenden Riemenscheibe 43 verbunden«, Die Riemenscheibe 43 wird von einem Motor 44; der in Fig. 1 sichtbar ist, über einen Treibriemen 45 (Fig* 9) angetrieben. Zum Schütze des Geräts gegen eine eventuelle Überlastung während der Handhabung ist mit der Riemenscheibe 43 eine Überlastungskupplung verbunden. Die Überlastungskupplung besteht aus einem Reaktionsreibarm 46, der sich auf eine. Sicherheitskontakteinrichtung 4? abstützt. Ein Handrad •gestattet eine manuelle Steuerung der Zugschraubspindeln 3 und 4 für die Kette 2 nach Entkuppeln des Reaktionsarmes 46 durch Entfernen der Einrichtung 47.

Um ein bestrahltes Brennstoffelement aus dem Reaktor herauszuziehen,, verschiebt man zuerst das das Gerät tragende Fahrgestell so weit, bis das Teleskoprohr l4 dem entsprechenden Reaktorkanal gegenübersteht. Anschließend steuert der Bedienungsmann den Vorschub des Teleskoprohres 14 durch Einwirkung auf den Motor 15. Wenn sich das Rohr 14 in dem Reaktor an Ort und Stelle befindet, setzt man den Motor «44 in Gang, der den Vorschub der Kette 2 auslöst, Diese wird nicht mehr durch das Rohr l4 geführt, da sie während der Verschiebung des Rohres 14 unbeweglich im Innern des

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Speichers 1 vatolelbt. Zur Sicherstellung ihrer Führung ist das Gerät mit zwei in den Fig. 1 und 2 dargestellten Richtscheiten versehen, die sioh-infolge einer Rampe der Kette 2 nähern, während das Rohr 14 aus dem Speicher 1 herausgeschoben wird; umgekehrt verschwinden die Richtscheite 50, während das Rohr 14 nach hinten bewegt wird, um dessen Bewegung zu gestatten. Ein System zur Begrenzung der Beanspruchung gewährleistet die Sicherheit auf der Höhe des Teleskoprohres l4: Praktisch ist der Motor 15 auf einer Gleitschiene montiert und durch Federn festgelegt. Auf diese Weise kann sich der Motor 15 für den Fall, daß sich während des Einführens des Rohres 14 in den Kernreaktor eine anormale Beanspruchung einstellen sollte, auf den Gleitschienen verschieben, die Federn zusammendrücken und einen Kontakt auslösen, der die Stromzufuhr zu dem Motor 15 unterbricht. Weiter ist der Motor mit einem Handrad 52 (Pig* 2) zur manuellen Betätigung versehen.

Unter der Einwirkung der Schraubspindeln > und 4, die durch den Motor 44 in Drehung versetzt werden, entrollt sich die Kette 2, wobei sie den Speicher 1 verläßt, und tritt in den Reaktorkanal ein. Sobald die Greifzange 7 mit dem Brennstoffelement in Berührung kommt, setzt ein Mikrokontakt den Motor 44 automatisch still und bewirkt weiter das Schließen der Greifzange 7 um das Brennstoffelement. Die spätere Rüokbewegung der Kette 2, bei der das Brennstoffelement mitgeführt wird, wird ebenfalls automatisch gesteuert.

Per Bedienungsmann steuert und regelt die verschiedenen 009836/0254

Vorgänge von dem Schaltpult 52 (Fig. 2) aus. Er ist gegen Strahlung durch einen Kranz 53 aus Blei geschützt, der von einer Bohrung als Durchlaß-für.'das Teleskoprohr l4 durchsetzt wird.

Außerdem ist der Gesamtaufbau des Speichers dank seiner Konstruktion dicht abgeschlossen. Das Bedienungspersonal ist daher vor einer eventuellen Verseuchung der Kette geschützt, und umgekehrt kann diese keinerlei Verschmutzung von außen her eraüahren. Überdies weisen die verschiedenen Kettenglieder, die untereinander austauschbar und leicht demontierbar sind, eine glatte Oberfläche auf, die im Falle einer eventuellen Verseuchung eine leichte Reinigung ermöglicht. Da die Kettenglieder geschlossen sind, hält sich eine Verseuchung ihrer Innenseite in engen Grenzen und das elektrische Steuerkabei für die Greifzange ist in höchstmöglichem Ausmaß geschützt.

Das erfindungsgemäße Gerät bietet außerdem alle mit der Verwendung einer Kette verbundenen Vorteile. Sine solche Kette ist einerseits steif genug, um eine übertragung von Schubkräften von einem Kettenglied auf das andere zu gewährleisten, und läßt außerdem einen Krümmungsradius zu, der zu seiner Aufrollung in dem Speicher ausreicht* Außerdem läßt sie sich in KernreaktorkanUäle einführen, die ntosht vollkommen geradlinig sind und gestattet daher auoh deren Entladung*

iöfc die Brfladung in kein** Weise auf die apezieWen oben toesohriebeneii Beispiele laeeohrlUikt. Si· umfaßt im öegenteii a^Xe imJlthmeft aer meohiiiit»ahen XQ«iv*lente benden Abwandlungen^ 9 g 3 6 / 0 2 5 4 oPaGiNAL INSPECTED

Claims

Patentansprüche

l."\Gerät zum Handhaben der Brennstoffelemente eines Kernreaktors, gekennzeichnet durch eine Kette (2) zum Ziehen und Schieben einer Greifzange (7) für die Brennstoffelemente/ welche Kette aus starren identischen Kettengliedern besteht, die aneinander angeienkt sind, durch einen Speicher (l) zur Aufnahme der Kette, der mit Mitteln · zum Führen der Kettenglieder und zu seiner Verbindung mit einem Ladekanal des Reaktors versehen ist, und durch Zugmittel für den Transport der Kette zwischen dem Speicher und dem Ladekanal in dem einen oder dem anderen Sinne, welche Mittel mindestens eine Schraubspindel (j3), deren Gewinde mit Mitnehmerrollen (28), die zu diesem Zwecke an jedem Kettenglied der Kette angebracht sind, zusammenwirkt, und ein Organ aufweisen, um die Schraubspindel in Drehung zu versetzen.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher ein bewegliches Rohr für die Führung der Greifzange und/oder der Kette und Mittel zum Verschieben des Führungsrohres zwischen dem Speicher und dem Ladekanal des Reaktors besitzt.

5. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher bewegliche Richtscheite aufweist, welche die Führung der Kette in dem Speicher gewährleisten, während das Führungsrohr außerhalb des Speichers geschoben wird

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Λ. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß 4edes. Kettenglied Laufrollen aufweist, mit denen es auf den . Führungsorganen in dem Speicher rollt.. .

5. Gerat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher, der beispielsweise die Form einer Schnecke bildet, gekrümmte Teile aufweist, die eine konkave Führungsrampe für die Laufrollen der Kettenglieder und eine konvexe Führungsrampe für die Mitnehmer- - rollen besitzen.

6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubspindel ein von den Laufrollen der Kettenglieder passierbares Gewinde besitzt.

7» Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher und die Zugmittel für die Kette auf einem beweglichen Fahrgestell sitzen.

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L e e rs e i.t'e