DE2157287A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Handhabung schwerer Deckel - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. R. !3_LtüTZ Dipl-Incj. K. LAWP^Ci

Dr.-Ing. R. ES ^ C Γ Z Jr.
β München 22, Sioinsdorfstr. 10 2157287

410-17.843P 18. 11. I971

ELECTRICITE DE FRANCE (Service National). Paris (Frankreich)

und

COMMISSARIAT A L¹ENERGIE ATOMIQUE, Paris, (Frankreich)

Verfahren und Vorrichtung zur Handhabung schwerer

Deckel

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Handhabung eines Deckels bzw. einer Abdekkung eines radioaktive Produkte enthaltenden Gehäuses und insbesondere auf die Handhabung der Abdeckung eines Kernreaktorbehälters. Die Bezeichnung "Deckel" soll dabei selbstverständlich im weitesten Sinne verstanden werden und nicht nur Deckel aus einem Stück umfassen» sondern auch zusammengesetzte Strukturen, von denen gewisse Anteile gegenüber dem Rest beweglich bzw. lösbar sind.

Die für mit leichtem Wasser arbeitende Kernreaktoren bestimmten Behälter bzw. Gehäuse besitzen vorzugsweise eine

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obere Abdeckung mit recht großem Durchmesser, die einen Zugang zum Reaktorkern und in gewissen Fällen auch zu den Wärmeaustauschern gestattet. Dieser Deckel hat ein sehr erhebliches Gewicht, das bei einem Behälter aus Spannbeton für Reaktoren hoher Leistung etwa 100 Tonnen erreicht. Dieser Deckel wird in regelmäßigen Abständen angehoben, um den Zugang zu den Brennstoffelementen, insbesondere im Hinblick auf ihre Nachladung sowie zu den anderen Organen innerhalb des Reaktorkerngehäuses zu emßglichen. Das hohe Gewicht des Deckels macht nun dessen Handhabung schwie-P rig und heikel,und zwar um so mehr, als der Reaktor zuvor unter eine Schicht entmineralisierten Wassers (oder einer anderen absorbierend wirkenden Flüssigkeit) gesetzt werden muß, die ausreicht, um das Bedienungspersonal beim Öffnen des Gehäuses vor den vom Reaktorkern herstammenden Strahlungen zu schützen.

Ziel der Erfindung ist daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Handhabung eines solchen Deckels, durch welche die für das Anheben und die transversale Verlagerung des Deckels aufzubringenden Kräfte sehr erheblich reduziert und die bei klassischen Anlagen bestehenden Gefah- k ren im Zusammenhang mit dem Anheben eines Teils von mehreren Dekatonnen Gewicht über eine Aufhängung und dessen Transport von dem üblichen Sitz zu einem Ausweichplatz vermindert werden.

Das zu diesem Zweck entwickelte erfindungsgemäße Verfahren zur Handhabung eines schweren Deckels für ein Gehäuse, das insbesondere radioaktive Produkte enthält, ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein den Deckel umgebendes Becken von ausreichenden Abmessungen, um darin den Deckel

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verlagern zu können, fortschreitend mit einer Flüssigkeit füllt, die einen Schutz gegen die Strahlung der radioaktiven Produkte gewährleistet, und daß man in eine(r) mit dem Deckel zu verbindende(n) bzw. fest verbundene(n) Kammer ein Fluid von geringerer Dichte als die besagte Flüssigkeit in ausreichender Menge einführt bzw. aufrechterhält, um der Gesamtheit von Deckel und Kammer eine mittlere Dichte zu verleihen, die derjenigen der Flüssigkeit nahekommt.

Die Erfindung umfaßt weiter eine Vorrichtung zur Handhabung eines schweren Deckels für ein radioaktive Produkte enthaltendes Gehäuse, die gekennzeichnet ist durch ein den Deckel umgebendes Becken von ausreichenden Abmessungen, um diesen darin verlagern zu können; eine mit dem Deckel fest verbundene oder verbindbare Kammer; Mittel zum Einführen einer Flüssigkeit zum Schutz gegen die Strahlungen der radioaktiven Produkte in das Becken; und Mittel zur Einführung oder Aufrechterhaltung einer Menge Fluid von geringerer Dichte als die Flüssigkeit in die bzw. in der Kammer, die ausreicht, der Gesamtheit von Deckel und Kammer eine mittlere Dichte zu verleihen, die derjenigen der Flüssigkeit nahekommt.

Es ist zu bemerken, daß die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur mit relativ geringen Kosten verbundene Änderungen der Anlagen erfordert, die auf alle Fälle bei Kernreaktoren notwendig sein werden. In der Tat isjb das besagte Becken ohnehin unerläßlich, um den Reaktorkern vor irgendeiner Handhabung des Brennstoffs mit einer Wasserschicht abdecken zu können, die zum Schutz des Bedienungspersonals ausreicht. Darüber hinaus kann man dieses Becken mit dem Abkling- bzw. Desaktivierungs-

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behälter für die aus dem Gehäuse herausgenommenen strahlenden Brennstoffelemente verbinden bzw. kombinieren.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkenden Beispielen für erfindungsgemäße Vorrichtungen besser verständlich werden. Die Beschreibung bezieht sich auf die angefügten Zeichnungen; es zeigen schematischs

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine erste Anlage zur Handhabung eines Deckels für ein Spannbetongehause eines Kernreaktors vom Druckwassertyp;

Fig. 2 analog zu Fig. 1 eine Variante der dort gezeigten Anlage und

Fig. 3 den oberen Teil des Gehäuses von Fig. 2 und den angehobenen und in Ausweichposition verlagerten Deckel.

Fig. 1 zeigt ein Spannbetongehäuse zur Aufnahme eines Reaktorkerns sowie ggf. von Wärmeaustauschern eines mit leichtem Wasser unter Druck betriebenen Kernreaktors» Dieses Gehäuse umfaßt einen festen Teil 10, der durch einen unteren Boden und einen seitlichen Mantel gebildet wird, sowie einen abhebbaren Deckel 12, der eine Öffnung freigibt, deren Durchmesser von der gleichen Größenordnung ist wie der Durchmesser des Gehäuseinneren 14. Während des Reaktorbetriebes wird der Deckel durch Zugglieder, die

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schematisch durch Verankerungskabel oder Stangen 16 angedeutet sind, auf seinem Sitz zurückgehalten. Gehäuse und Deckel selbst werden nicht im einzelnen beschrieben, da sie dem Fachmann ausreichend bekannt sind.

Der Deckel 12 ist mit einem vertikalen Ringwehr 18 versehen, das mit der Oberfläche des Deckels 12 eine Kammer 20 begrenzt. Dieses Ringwehr muß nicht unbedingt mit dem Deckel 12 fest verbunden sein, sondern es kann auch insgesamt oder in Teilen derart demontierbar sein, daß es lediglich vor jedem Öffnen des Gehäuses am vorgesehenen Platz entsprechend fixiert werden kann.

Der Deckel 12 und der obere Teil des Gehäusemantels befinden sich innerhalb eines Beckens 22, das durch eine Bodenplatte 24 und Mauern 26 begrenzt wird. Dieses Becken steht vorzugsweise mit dem (nicht gezeigten) Lagerungsbehälter für die bestrahlten Brennstoffelemente in Verbindung. Die Bodenplatte 2k oder wenigstens ein Teil derselben ist vorzugsweise derart berechnet, daß sie einen Ausweichplatz für die vorübergehende Aufnahme des Deckels bildet (oder bilden hilft), beispielsweise in der in Fig. 1 strichpunktiert dargestellten Position.

Ein Innenvorsprung 27 der Bodenplatte 2k ist in dichter Weise mit dem festen Teil 10 des Gehäuses über Dichtungen 28 verbunden, die in Flg. 1 nur sehr schematisch angedeutet sind. Diese Dichtungen können permanent sein in der Weise, daß man im Becken während des Reaktorbetriebes eine Schicht entmineralisierten Wassers lassen kann, die einen biologischen Schutz bietet, der sich dem durch die Gehäusewände gebildeten überlagert. Sie können

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aber auch lösbar vorgesehen und lediglich vor dem Anheben des Deckels eingesetzt werden.

Im zweiten Falle gestalten sich die Operationen für das Öffnen des Gehäuses folgendermaßens Der Reaktor wird abgestellt, der Druck im Gehäuse auf Atmosphärendruck zurückgebracht, die Fixierungen der Stangen 16 werden gelöst und die Stangen ggf. herausgezogen. Die beiden letzteren Operationen werden vom Personal vorgenommen, während das Becken noch trocken ist, wenn der feste Teil und

P der Deckel des Gehäuses einen ausreichenden Schutz vor den Strahlungen bieten, die noch von dem bereits abgestellten Reaktor ausgesandt werden. Man setzt dann die herausnehmbaren Dichtungen 28 ein und verschließt die Öffnungen der Buchsen für den Durchgang der Stangen 16. Der Reaktor wird dann über nicht gezeigte Leitungen unter entmineralisiertes Wasser gesetzt, das vom reaktoreigenen Kreislauf herstammen kann. Man füllt das Becken mit einer Abschirmflüssigkeit (die praktisch durch entmineralisiertes Wasser gebildet wird, obgleich auch gewisse leichte Kohlenwasserstoffe brauchbar wären), bis zu dem in Fig. 1 durch das Bezugszeichen 30 markierten Niveau. Die Verbindung

fe zwischen dem Ringwehr 18 und dem Deckel 12 muß selbstverständlich dicht sein, so daß die Kammer 20 nicht gefüllt wird.

Der Querschnitt des Ringwehrs wird abhängig vom Gewicht und Volumen des Deckels 12 derart gewählt, daß der Auftrieb der Gesamtheit aus Deckel 12 und Kammer 20 größer wird als deren Gewicht, wenn das Wasser im Becken ein Niveau erreicht, das leicht unterhalb der Oberkante des Ringwehrs liegt. Dieses wird an einem Handhabungsorgan

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befestigt, das bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung durch einen Laufkran 32 gebildet wird. Nach einer evtl. Entriegelung des Deckels durch Einwirkung auf (nicht gezeigte) Hilfsschrauben oder Hebezeuge zwischen Deckel 12 und Gehäusemantel wird der Deckel (dessen scheinbares Gewicht nun sehr gering ist) mit Hilfe des Laufkrans angehoben. Das Becken wird dabei weiter gefüllt unter Anhebung des Deckels in der Weise, daß das Wasserniveau in Nähe der Oberkante des Ringwehrs bleibt, aber nicht in die Kammer 20 hineinlaufen kann. Wenn das Wasser dann ein ausreichendes Niveau erreicht hat, das in Fig, 1 durch 34 angezeigt wird, kann man mit dem Anheben des Deckels aufhören und ihn transversal verlagern, um ihn über seine Ruheposition an der Ausweichstelle zu bringen. Man kann dann den Wasserspiegel absinken lassen und gleichzeitig den Laufkran 32 betätigen, bis der Deckel in der in Fig. 1 strichpunktiert dargestellten Position ruht.

Beim Wiederaufsetzen des Deckels erfolgen die angegebenen Operationen in umgekehrter Reihenfolge, so daß sich ihre nochmalige Aufzählung wohl erübrigt.

Selbstverständlich sind die soeben beschriebene Vorrichtung und ihre Anwendungsart zahlreichen Abwandlungen zugänglich. Man kann zum Beispiel den Deckel schwimmen lassen oder ihn im Gegensatz dazu permanent mit einem geringen scheinbaren Gewicht belassen. Das Ringwehr kann mit zusätzlichen Pumporganen versehen sein, die das Herausbringen von Wasser ermöglichen, wenn solches versehentlich hineingelangt ist. Es kann mit einer verschließbaren Leitung verbundene Organe tragen, die den Deckel durchdringen und die Einführung von entmineralisiertem Wasser in das Gehäuse vor dem Öffnen ermöglichen.

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Im übrigen werden Querschnitt und Höhe des Ringwehrs 18 vorzugsweise derart gewählt, daß der Auftrieb erst dann das Gewicht der Gesamtheit von Deckel 12 und Ringwehr 18 kompensiert, wenn die Höhe des Wassers im Becken einen ausreichenden biologischen Schutz bietet.

Bei der in Fig. 2 und 3 gezeigten Vorrichtung findet man wiederum ein Gehäuse mit einem festen Teil kO, der auf Fundamenten 4i ruht und einen Deckel 42 besitzt. Der Deckel und der obere Teil des Gehäusemantels sind in einem von einer Bodenplatte 54 und Mauern 56 begrenzten Bekken 52 angeordnet. Die Bodenplatte ist wiederum mit einem ringförmigen Innenvorsprung 57 versehen, der über permanente oder provisorische Dichtungen 58 mit dem Gehäusemantel des festen Teils 40 verbunden ist.

Bei der in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsart wird die Kammer 50 durch die Seitenfläche des Deckels 42, eine ringförmige Decke 49 und einen zylindrischen Mantel 48 begrenzt. Die so gebildete ringförmige Kammer ist nach unten hin offen und bildet eine Art Tauchglocke. Durch den Dekkel 42 führen eine oder mehrere Leitungen 60, die über ein flexibles Rohr 62 mit einer Anlage verbunden sind, mit der Druckluft von einer Anlage 64 her eingeleitet oder Luft in die Atmosphäre entlassen werden kann. Der Ausfluß bzw. die Mündung des flexiblen Rohres 62 befindet sich in einem solchen Niveau, daß die Luft nicht völlig entweichen kann.

Vor dem Öffnen des Gehäuses bringt man das Volumen des entmineralisierten Wassers im Gehäuse auf das Niveau 66 (Fig. 2) und das Wasser im Becken 52 auf das Niveau 65. Man löst dann den Deckel und leitet durch das Rohr 62 und

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die Leitung 60 Druckluft in die Kammer 50 ein unter Zurückdrängung des darin befindlichen Wassers. Wenn genügend Wasser verdrängt ist, hebt sich der Deckel 42 zusammen mit der Ringplatte 49 und dem zylindrischen Mantel an. Die Masse der in der Kammer 50 enthaltenen Luft wird derart geregelt, daß sie die Unterkante des zylindrischen Mantels 48 erreicht. Diese wird derart festgelegt, daß dann der Auftrieb der gesamten Anordnung höher ist als ihr Gewicht und der Schwerpunkt des Auftriebes bzw. das Metazentrum oberhalb des Schwerpunktes liegt.

Die Zufuhr von Luft durch die Leitung 62 kann aufrechterhalten werden, da überschüssige Luft unter dem zylindrischen Mantel hinweg entweicht, wobei das enthaltene Luftvolumen nicht durch gelegentliche Leckverluste verändert wird.

Der Deckel 42 kann also verlagert werden durch Einwirkung auf den Wasserspiegel in der Kammer 50 (bzw. Bekken 52) und ggf. durch Verbindung des Deckels mit einer Anlage für dessen Transport. Der Deckel 42 kann ebenfalls mit einem in den Fig. 2 und 3 nicht gezeigten Hilfstragwerk versehen sein, das sich auf den Mauern 56 abstützt und für eine Führung der Deckelbewegungen dient. Man kann ihn so von der in Fig. 2 voll ausgezogen dargestellten Position in die in Fig. 3 dargestellte Position bringen, indem man das Niveau des Wassers von 65 (Fig. 2) auf 68 (Fig. 3) bringt. Man kann dann den Deckel an einem Ausweichplatz abstellen, wie in Fig. 2 strichpunktiert angedeutet ist, indem man den Wasserspiegel im Becken auf 6^ zurückbringt.

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Selbstverständlich ist die Erfindung zahlreichen Abwandlungen zugänglich, und die soeben beschriebenen Ausführungsarten bilden lediglich nicht einschränkende Beispiele. Selbstverständlich umfaßt die Erfindung alle im Rahmen der mechanischen Äquivalenz liegenden Varianten.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   /1.yVerfahren zur Handhabung eines Deckels eines radioaktive Produkte enthaltenden Gehäuses, dadurch gekennzeichnet , daß man ein den Deckel umgebendes Becken von ausreichenden Abmessungen, um darin den Deckel verlagern zu können, fortschreitend mit einer Flüssigkeit füllt, die einen Schutz gegen die Strahlung der radioaktiven Produkte gewährleistet und daß man in eine(r) mit dem Deckel zu verbindende(n) bzw. fest verbundene (n) Kammer ein Fluid von geringerer Dichte als die besagte Flüssigkeit in ausreichender Menge einführt bzw. aufrechterhält, um der Gesamtheit von Deckel und Kammer eine mit.tlere Dichte zu verleihen, die derjenigen der Flüssigkeit nahekommt.

   2. Vorrichtung zur Handhabung eines schweren Deckels eines radioaktive Produkte enthaltenden Gehäuses, gekennzeichnet durch ein den Deckel (12) umgebendes Becken (22) von ausreichenden Abmessungen, um diesen darin zu verlagern; eine mit dem Deckel fest verbundene oder verbindbare Kammer (20); Mittel zur Einführung einer Flüssigkeit zum Schutz gegen die Strahlungen der radioaktiven Produkte in das Becken; und (ggf.) Mittel zur Einführung oder Aufrecht erhaltung eines Fluids von geringerer Dichte als die Flüssigkeit in die bzw. in der Kammer in' einer Menge, die ausreicht, der Gesamtheit von Deckel und Kammer eine mittlere Dichte zu verleihen, die derjenigen der Flüssigkeit nahekommt.

   3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

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   "daß die Kammer (20) durch den Deckel (12) begrenzt wird, der ihren Boden bildet sowie durch eine Seitenwand (18), die vom Deckel her vertikal nach oben vorspringt, derart, daß die Gesamtheit von Deckel und mit¹Luft gefüllter Kammer eine mittlere Dichte besitzt, die geringer ist als diejenige der Flüssigkeit, so daß ihr Auftrieb höher ist als das Gewicht (Fig. 1) „

   k. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Wand (i8) derart ist, daß die Gesamtheit von Deckel (12) und Kammer (20) erst dann einen positiven Auftrieb erlangt, wenn die Dicke der Flüssigkeitsschicht oberhalb des Deckelsitzes einen ausreichenden biologischen Schutz gegen Strahlungen der radioaktiven Produkte gewährleistet (Fig. 1)„

   5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (50) durch eine ringförmige Zone gebildet wird, die eine Art Tauchglocke bildet, welche durch eine um den Deckel vorgesehene Trennwand (49» 48) begrenzt wird und daß die Mittel zur Einführung des Fluids in die Kammer eine flexible Leitung (62) umfassen, die mit einer Druckgasquelle oder der Atmosphäre verbunden werden kann (Fig. 2).

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung zur Einführung oder Entnahme des Fluids in die bzw. aus der Kammer in einem solchen Niveau mündet, daß lediglich ein Teil des Fluids aus der Kammer entweichen kann.

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   7« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit entminer'alisiertes Wasser ist.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Becken mit einem Lagerungsraum für die radioaktiven Produkte in Verbindung steht«

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