DE2251380A1 - Vorrichtung und verfahren zum verladen von kernbrennstoff in einen transportbehaelter - Google Patents
Vorrichtung und verfahren zum verladen von kernbrennstoff in einen transportbehaelterInfo
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Description
Γ 273 /
Einreichungsfertlg zur
Weiterleitung erhalten
Weiterleitung erhalten
Paientahv/alt 2251380
Dr.-Ing- Oipl.-Iäig. G- Riebiing
TRANSFER SYSTEMS,, INC., North Haven, Connecticut, USA
"Vorrichtung und Verfahren zum Verladen von Kernbrennstoff in einen Transportbehälter"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verladen von Kernbrennstoff in einen
auf einem Transportfahrzeug angeordneten Transportbehälter zum Transport des Kernbrennstoffs zwischen
einer zur Energieerzeugung dienenden Kernreaktoranlage und einer Anlage zur Regenerierung des Kernbrennstoffs.
Die normalerweise in Siedewasserreaktoren und Druckwasserreaktoren
verwendeten Brennstoffelemente sind in Brennstoffaggregate zusammengefasst, die jeweils mehrere
lange dünne Brennstoffstäbe enthalten. Die Brennstoffstäbe bestehen aus einer Anzahl von Pastillen oder
Kügelchen einer radioaktiven Uranverbindung, die dicht nebeneinander in einem von Zirkonium oder einer
Zirkoniumlegierung überzogenen Stahlrohr angeordnet
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sind. Wenn die Brennstpffelemente verbraucht sind oder ihre Umhüllung undicht wird oder der Grad ihrer
Wirksamkeit unter eineb estimmten Wert absinkt, müssen sie ersetzt und regeneriert werden.
Dies geschieht im allgemeinen in der Weise, dass das
zu ersetzende und zu regenerierende Brennstoffaggregat aus dem Reaktorkern gehoben und über einen Verbindungskanal in ein benachbartes Aufbewahrungsbecken umgesetzt
wird. Dann wird ein eigens zu diesem Zweck aus Blei oder einem anderen Werkstoff mit guten Abschirmungseigenschaften konstruierter Transportbehälter von
einem ausserhalb des Reaktorgebäudes stehenden Transportfahrzeug zum obersten Stockwerk des Reaktorgebäudes
gehoben, über das oberste Stockwerk befördert und in das Brennstoffaufbewahrungsbecken abgesenkt, das
Brennstoffaggregat wird in den Transportbehälter geladen, der Transportbehälter wasserdicht verschlossen,
aus dem Aufbewahrungsbecken in das oberste Stockwerk
gehoben, entseucht, über das oberste Stockwerk befördert, auf das Transportfahrzeug abgesenkt und dort zwecks
Beförderung zur Regenerierungsanlage befestigt.
In der Regenerierungsanlage sind für den Transport des Transportbehälters die gleichen Arbeitsgänge erforderlich,
ehe die Brennstoffstäbe von dem Brennstoffaggregat getrennt und auseinandergenommen wjprden können,
um den Regenerierungsvorgang auszuführen, der darin besteht, dass die verbrauchten Pastillen des Spaltmaterials
entfernt, das Uranium von seinen Spaltprodukten getrennt und zur Verpackung in neue Rohre
vorbereitet wird.
Das Brennstoffaufbewahrungsbecken und ähnliche bei
der Behandlung des Brennstoffs verwendete Becken
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enthalten jedoch bekanntermassen Wasser, das u.a. durch
undichte Brennstoffstäbe trotz dauernder Filterung radioaktiv verseucht ist. Dieses Wasser wird normalerweise
in einem kontinuierlichen Kreislauf verwendet, wobei streng darauf geachtet wird, dass möglichst wenig
von diesem Wasser entweicht, da radioaktiv verseuchtes Wasser gefährlich und äusserst schwierig zu handhaben ist.
Das zur Entseuchung des Transportbehälters verwendete Spülwasser kann jedoch wegen des Eintauchens des Transportbehälters
in das Aufbewahrungsbecken nicht wiederverwendet werden, weil es eine grosse Zahl von verschiedenen
Materialien enthält, die sehr schwer zu handhaben sind, wie beispielsweise OeI, Staub- und Lackteilchen, und es
ist daher nicht möglich, dieses Wasser so zu regenerieren,· dass die normalerweise bei Reaktoranlagen übliche sehr
hohe Reinheit' erhalten bleibt.
Bei der Regenerierungsanlage sind die Betriebsbedingungen noch ungünstiger, weil bei dem dort auszuführenden Verfahren
ein hoher Grad von Radioaktivität zu berücksichtigen ist, so dass eine weit grössere Gefahr der radioaktiven Verseuchung
des Wassers und somit des eingetauchten Transportbehälters als bei einem üblichen Atomkraftwerk besteht.
Ferner werden durch radioaktiv verseuchte Wasserbecken
auch die zum Heben von Konstruktionsteilen aus dem Wasserbecken und Absenken solcher Teile in das Wasserbecken
erforderlichen, darüber angeordneten Kräne, Kranrollen oder Kabel verseucht. Die Entseuchung von solchen Einrichtungen
ist äusserst schwierig.
Es besteht daher auf diesem Gebiet ein Bedürfnis, ein Verfahren zur Handhabung des Transportbehälters zu
schaffen,.bei dem das Aeussere des Transportbehälters
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nicht mit dem möglicherweise radioaktiv verseuchten Wasser des Wasserbeckens in Berührung kommt.
In der älteren Patentanmeldung Nr. 22 J59 421.4 des
gleichen Anmelders ist ein verbessertes Verfahren zur Handhabung des Transportbehälters in einer bestehenden
oder bereits entworfenen Reaktoranlage beschrieben und beansprucht, bei dem der Transportbehälter aussen von
einer flexiblen Hülle umgeben ist, um eine Berührung mit dem Wasser des Aufbewahrungsbeckens zu verhindern,
wenn der Transportbehälter zur Aufnahme des verbrauchten Brennstoffs in das Wasser eingetaucht wird.
Die Erfindung schafft eine neue Vorrichtung und ein neues Verfahren zum Beladen des Transportbehälters mit Kernbrennstoff
ohne Eintauchen des Transportbehälters in ein Wasserbecken. Dies wird dadurch erreicht, dass der
Transportbehälter als Boden eines zusätzlichen Wasserbeckens verwendet wird, das über einen steuerbaren Durchgang
oder Kanal mit dem Becken zur Brennstoffaufbewahrung,
-behandlung oder -regenerierung verbunden ist. Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Transportbehälter
nicht von dem Transportfahrzeug entfernt, sondern auf dem Transportfahrzeug in das Reaktor- oder
Regenerierungsgebäude unter das zusätzliche Becken befördert. Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung
ist ein System zum Heben und Verriegeln des Transportbehälters vorgesehen, um das Kippen des Transportbehälters
und die Bewegung des Transportfahrzeugs zu verhindern. Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein
doppeltes Dichtungssystem zum Abdichten des Transportbehälters gegenüber dem zusätzlichen Becken vorgesehen,
wodurch eine erhöhte Sicherheit gegen das Auftreten von
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undichten Stellen und' eine friahzeitige Feststellung
von undichten Stellen gewährleistet wird, so dass der LadeVorgang schnell unterbrochen werden kann,
falls einmal eine undichte stelle auftritt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen
aus der nachstehenden eingehenden Beschreibung eines *
bevorzugten Ausführungsbeispiels derselben an Hand der Zeichnungen hervor. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht, teilweise im Querschnitt, der
erfindungsgemässen Kernreaktoranordnung, aus
der die Lage des Brennstoffaufbewahrungsbeckens
und die Vorrichtung zur Bewegung des Transportbehälters ersichtlich sind, und
Fig. 2 eine Teilansicht im Querschnitt zur Veranschaulichung der Abdichtung des Kopfendes des Transportbehälters gegenüber dem Boden des zusätzlichen
Beckens.
Fig. 1 ist eine Ansicht, teilweise im Querschnitt, eines
Gebäudes 10 zur Handhabung oder'Regenerierung von Kernbrennstoff
für Kernreaktoren. Dieses Gebäude kann auch das Kernreaktorgebäude selbst sein, wie nachstehend
erläutert werden wird. Das Gebäude 10 hat abschirmende Aussenwände 11, beispielsweise aus Beton, und unten
einen Boden 12. Das Gebäude ist durch Innenwände in eine Anzahl von Abteilen oder Schächten -unterteilt. Einer
dieser Schächte 13 ist im oberen Teil des Gebäudes gelegen
und enthält ein Becken mit Wasser zur Abschirmung. Wenn es sich um. eine Reaktoranlage handelt, so wäre dieses
Becken das Brennstoffaufbewahrungsbeoken,, in dem in
einem Ständer 14 neuer Brennstoff aufbewahrt wird^ der
zum Austausch von verbrauchtem Brennstoff im Kernreaktor verwendet wird, und in dem auch der verbrauchte Brennstoff
§Ö§8i7/0874~ ^ - "
vor der Verladung in den Transportbehälter zwecks Beförderung zur Brennstoffregenerierungsanlage aufbewahrt
wird. Bei einer Reaktoranlage wäre ein weiterer nicht dargestellter Schacht zur Unterbringung
des Reaktors selbst vorhanden. Dieser Schacht wäre dann über einen nicht dargestellten Kanal mit dem
Brennstoffaufbewahrungsschacht Ij5 verbunden, um die
Ueberführung der Brennstoffaggregate von einem zum andern der beiden Schächte ohne Entfernung* aus dem
zur Abschirmung und Kühlung dienenden Wasser W zu ermöglichen.
Bei einer Brennstoffregenerierungsanlage könnte der Schacht 13 das Becken sein, in dem die verbrauchten
Brennstoffelemente auseinandergenommen und neue Brennstoffelemente zusammengesetzt werden.
Der Schacht Ij5 ist über einen Kanal 15 in einer Seitenwand
desselben mit einem zusätzlichen zylindrischen Schacht 20 verbunden, der, wenn er mit Wasser gefüllt
ist, ein zusätzliches Wasserbecken darstellt. Um den Kanal 15 wasserdicht abzuschliessen, ist eine Tür
vorgesehen, die in gleicher Weise ausgebildet ist wie die Tür, die normalerweise zur Verbindung des Kanals
des Brennstoffbeckens mit dem Reaktorschacht verwendet
wird. Die Tür 21 kann durch eine bekannte Fernsteuereinrichtung betätigt werden, um den Kanal 15 nach Bedarf
öffnen und schliessen zu können.
Der zusätzliche Schacht 20 erstreckt sich von der Ebene des Aufbewahrungsschachtes IJ durch das Gebäude in Vertikaler Richtung nach unten und mündet mit seinem offenen
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§09817/0874
Boden in einem Pahrzeugaufnahmebereich 25, der unterhalb
des zusätzlichen Schachtes und unterhalb des Aufbewahrungsbeckens 13 liegt. Der Pahrzeugaufnahmebereich 25 ist so
gross, dass er ein herkömmliches Transportfahrzeug 26 für den Transportbehälter aufnehmen kann. Das Fahrzeug
26 kann beispielsweise ein Eisenbahnwagen sein, der auf
Schienen 27 verfahrbar ist, die am Boden 12 des Fahrzeugaufnahmebereiches
25 entlang laufen und durch eine Türöffnung 28 in der Aussenwand 11 des Gebäudes nach aussen
führen. Die Türöffnung 28 kann durch doppelte Abschirmtüren 29 verschlossen werden, so dass der Fahrζeugaufnähmebereich
25 in angemessener Weise abgedichtet verschlossen ist, falls beim Laden oder Entladen des Brennstoffs
unerwartet ein unglücklicher Betriebsfehler auftreten sollte, der schwerwiegende Folgen haben könnte.
An dem Transportfahrzeug 26 ist ein Transportbehälter 30'
permanent befestigt., In der dargestellten Ausführungsform besteht der Transportbehälter 30 aus einem länglichen Hohlzylinder
aus Blei oder anderem gegen Strahlung schützenden Werkstoff mit Kühl- und Strahlungsrippen 31 an der Aussenwandung
des Behälters. Das untere Ende des Transportbehälters 30 ist bei 32 schwenkbar an einer auf der Ladeplattform
y\ des Fahrzeugs 26 angebrachten Lagerung 33 befestigt. Auf der Ladeplattform 3^ ist ferner eine
zweite Lagerung 35 so lange angebracht, dass sie am oberen Ende des Transportbehälters vorgesehene Yorsprünge
aufnimmt, wenn der Transportbehälter 3Oj Wie durch den
gestrichelt gezeichneten Bogen in Fig. 1 angedeutet ist, in die horizontale stellung verschwenkt wird. In der
horizontalen Stellung, in der sich der Transportbehälter 30 während des Transports befindet, wird der Transportbehälter
an eine Kühlvorrichtung 37 angeschlossen, mit deren Hilfe Kühlwasser durch den Transportbehälter
gepumpt wird, um eine Ueberhitzung der darin angeordneten
Brennstoffaggregate während des Transports zu verhindern. Das Kühlwasser wird durch Schlauchkupplungen
38 in die und aus der Kühlvorrichtung 37 über nicht
dargestellte Kupplungen an dem Gehäuse des Transportbehälters 30 in diesen hinein und hinaus geleitet.
Das Fahrzeug 26 und der Fahrzeugaufnahmebereich 25 sind mit Mitteln zur Placierung des Transportbehälters in der,
vertikalen Stellung genau unter dem zusätzlichen Schacht 20 versehen. In der dargestellten Ausführungsform
bestehen diese Mittel aus einem Puffer 4o/ der bei 4l am vorderen Ende der Ladeplattform 3^ des Fahrzeugs 26
befestigt und so bemessen ist, dass das Fahrzeug 26 genau in der Stellung angehalten wird, in der sich der
Transportbehälter 30 in der gewünschten Stellung unter
dem zusätzlichen Schacht 20 befindet. Wie dargestellt, kann der Puffer 40 eine an der Ladeplattform 4l des
Fahrzeugs befestigte Schraube 42 aufweisen, die mit Hilfe eines Spannschlosses 44 mit einer an der Wand
11 des Gebäudes befestigten ähnlichen Schraube 43 verbunden werden kann. Durch Verstellung des Spannschlossess
44 kann die Stellung des Transportbehälters 30 gegenüber der Bodenöffnung des zusätzlichen Schachts
20 genau geregelt und blockiert werden. Die nicht dargestellten Radbremsen an dem Fahrzeug 26 können ebenfalls
angezogen und Vorlegklötze 45 vor die Räder gelegt werden, um die Blockierung des Fahrzeugs zu unterstützen.
In dem Fahrfceugaufnähmebereich 25 sind Mittel zum Aufrichten
des Transportbehälters 30 und zur Verriegelung des Transportbehälters in der aufrechten Stellung vorgesehen.
In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform bestehen diese Mittel aus einem hydraulischen Arbeits-
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zylinder 47, der mit seinem Zylinderende mittels
eines Drehzapfens 48 in einem Schacht 49 im Boden
12 des Gebäudes befestigt ist. Das Kolbenende des Arbeitszylinders 47 ist mit seinem oberen Ende lösbar
mit den als Drehzapfen 50 ausgebildeten VorSprüngen des Transportbehälters gekuppelt. An den oberen Vorsprüngen
50 des Transportbehälters ist ferner der Kolben 51 eines kleineren hydraulischen Stellzylinders
52 lösbar befestigt, der mit seinem Zylinder bei 5j5
an einem auf dem Boden 12 stehenden Träger 54 gelenkig
befestigt ist. Anstelle des hydraulischen Stellzylinders 52 kann auch- ein verstellbares Spannschloss,
wie bei 4o dargestellt, verwendet werden, das sowohl zur Verriegelung des Transportbehälters in der aufrechten
Stellung als auch zur Peineinstellung zwecks Ausrichtung des Transportbehälters mit dem Boden des
zusätzlichen Schachtes 20 verwendet werden kann.
Nachdem das Transportfahrzeug 26 mit dem Transportbehälter
30 in der horizontalen Stellung in den Fahrzeugaufnahmebereich
25 gefahren und in der gewünschten Stellung verriegelt und das Kolbenende des Arbeitszylinders
47 mit den Drehzapfen 50 gekuppelt ist, wird der hydraulische Arbeitszylinder 47 betätigt, wodurch
der Transportbehälter 30 in die dargestellte aufrechte
Stellung gehoben wird. Dann wird der Kolben des kleinen Stellzylinders 52 an den Drehzapfen 50 befestigt und
der Transportbehälter durch Betätigung des Stellzylinders 52 in der gewünschten Stellung fein eingestellt, Danach
wird der Stellzylinder 52 festgestellt, um damit den Transportbehälter in der aufrechten Stellung zu
blockieren. Darauf wird der Transportbehälter mit dem Boden des zusätzlichen Schachtes 20 flüssigkeitsdicht
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verbunden. Der schacht 20 ist vorzugsweise an seinem
unteren Ende spitz zulaufend ausgebildet, um die Brennstoffelemente während ihrer Abwärtsbewegung zu
führen, und ist, wie insbesondere aus Pig. 2 ersichtlich ist, mit einer massiven Innenverkleidung 60 aus rostfreiem
Stahl versehen, die sich über die Decke 62 des Fahrzeugaufnahmebereichs 25 hinaus nach unten forfcfcetzt.
Zum Zwecke der Abdichtung ist der Transportbehälter 30
mit einem oberen Schulterteil 63 versehen, dessen Oberfläche
64 und ringförmige Seitenfläche 64 mit grösster Genauigkeit fein bearbeitet sind, so dass sie als
Dichtungsflächen verwendet werden können. An der Schulter 63 des Transportbehälters ist der übliche
Deckel 39 angelenkt, der mit Mitteln zum Anheben des- ' selben, wie beispielsweise einem Oesenbolzen 66, versehen
ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die
Dichtungsmittel für den Transportbehälter 30 aus voneinander
unabhängigen Dichtungselementen 70 und Jl, die mit der Oberfläche 64 bzw. Seitenfläche 65 der
Schulter 63 des Transportbehälters in flüssigkeitsdichte Anlage gebracht werden können.
Die Dichtungselemente umfassen ein inneres ringförmiges^
Dichtungselement 70, das durch einen inneren ringförmigen
ausziehbaren Balgen 73 an dem den Schacht 20 umgebenden
Wandteil 62 befestigt ist, und ein äusseres ringförmiges Dichtungselement 71, das durch einen äusseren ringförmigen
ausziehbaren Balgen 7^ an dem den Schacht 20 umgebenden Wandteil 62 befestigt ist. Das innere
Dichtungselement 70 wird durch einen oder mehrere hydraulische Arbeitszylinder 76 und das äussere
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Dichtungselement 71 durch einen oder mehrere hydraulische
Arbeitszylinder 77 betätigt. Die hydraulischen Arbeitszylinder 76 und 77 sind mit ihrem Zylinderende an einer
an der Wand 62 angebrachten schweren Stahlplatte und mit ihrem Kolbenende an den Dichtungselementen 70 bzw. 71
befestigt.
Die Dichtungsanordnung ist von einer Abschirmung umgeben, die aus 'einem an der Stahlplatte an der Wand 62 befestigten,
feststehenden äusseren zylindrischen StEahlungsschutzscMld 78 besteht.· Die Dichtungselemente 70 und 71 sind ebenfalls
aus geeignetem, gegen Strahlung schützendem Werkstoff hergestellt. Am unteren Ende des inneren Dichtungselements
ist eine Nut vorgesehen, in der ein Dichtungsring 79 angeordnet ist, und an der Innenwandung des äusseren Diehtungselementes
71 ist ebenfalls eine Nut vorgesehen, in der ein Dichtungsring 80 angeordnet ist. Die Dichtungsringe 79 und
80 können beispielsweise im Querschnitt kreisrunde Dichtungsringe aus elastischem Werkstoff sein.
Nachdem der Transportbehälter in die vertikale Stellung gehoben wurde, wird ein nicht dargestelltes geeignetes
Werkzeug durch den zusätzlichen Schacht 20 eingeführt und der Deckel 39 des Transportbehälters entriegelt und durch
den Schacht» 20 herausgehoben. Dann werden die hydraulischen Arbeitszylinder 70 und 71 betätigt, die die Dichtungselemente
70 und 71 in vertikaler Richtung nach unten bewegen, bis
sie an der Schulter 6j> des Transportbehälters dichtend
anliegen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, liegt der Dichtung^
ring 79 in dem Dichtungselement 70 an der den Deckel 39
umgebenden oberen Dichtungsfläche 64 des Transportbehälters an, während der Dichtungsring 80 in dem Dichtungselement
71 an der seitlichen Dichtungsfläche 65 des Transportbehälters anliegt. Damit ist der Transportbehälter mit dem
Boden des Schachtes 20 durch zwei voneinander unabhängige Dichtungen wasserdicht verbunden, Sodann wird der Schacht
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20 bis zur Höhe des Aufbewahrungsbeckens 13 über einen
an eine ausserhalb der Vorrichtung angeordnete Pumpanlage angeschlossenen Ein- und Ausgangskanal 84 von grossem
Durchmesser mit Wasser gefüllt. Der Kanal 84 kann einen Teil der Kühl- und Filteranlage des Brennstoffbeckens
darstellen, das die erforderlichen Pumpen, Wärmeaustauscher und Filter umfasst. Danach wird die den Brennstoffüberführungskanal
15 gegenüber dem Brennstoffaufbewahrungsbecken verschliessende Tür 21 geöffnet, um die Ueberführung
der Brennstoffelemente 83 mit Hilfe der bekannten Brennstoffversorgungsbrücke
und den daran befestigten Hebezeugen 84, die schematisch in Fig. 1 dargestellt sind
und über dem Brennstoffaufbewahrungsbecken IJ und dem
zusätzlichen Becken 20 liegen, jau ermöglichen. So kann
beispielsweise das in dem Aufbewahrungsbecken befindliche Brennstoffaggregat 83 mit dem Hebezeug 84 angehoben, über
den Kanal 15 in das Becken 20 überführt und dort an der
dichtenden Verbindung zwischen dem Transportbehälter JO
und dem Becken 20 vorbei direkt in den mit Wasser gefüllten Transportbehälter 30 abgesenkt werden, wobei der Transportbehälter
30 mit seiner Kühlvorrichtung 37 verbunden bleibt. Nachdem der Brennstoff in den Transportbehälter überführt
wurde, wird die 5JUr 21 geschlossen. Der Deckel 39 des Transportbehälters wird durch das Becken 20 hindurch
herabgelassen und unter Verwendung eines besonderen, nicht dargestellten Werkzeugs mit dem Transportbehälter dichtend
verriegelt. Dann wird das Wasser aus dem Becken 20 über die Leitung 82 abgepumpt, die innere Gruppe der hydraulischen
Arbeitszylinder 76 betätigt, um das Dichtungselement 70 anzuheben, das eventuell verbliebene Wasser über eine
durch das äussere Dichtungselement 71 geführte Schlauchleitung
84 von kleinem Durchmesser abgesaugt, und die äussere Gruppe der hydraulischen Arbeltszylinder 77 betätigt,
um das Dichtungselement 71 anzuheben. Nachdem die
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Verdrehung der Bolzen des Deckels 39 noch einmal überprüft wurde, wird schliesslich der Kolben 52 von den
Drehzapfen 50 entfernt, der gefüllte Transportbehälter
30 in die horizontale Lage gekippt, der Kolben des Arbeitszylinders k'J entfernt, der Deckel 39 und kleine
Bereich an der Oberseite des Transportbehälters, der
dem Wasser ausgesetzt war, wird, falls erforderlich,
entseucht, das Fahrzeug 26 von seiner Verriegelung gelöst, und die Abschirmtüren 29 können geöffnet und
das Fahrzeug 26 kann beispielsweise zur Brennstoffregenerierunganlage befördert werden.
Als zusätzliche Sicherung gegen Undichtigkeiten kann mit der in den Raum zwischen den Dichtungselementen
und 71 mündenden Schlauchleitung 84 eine Vorrichtung zur
Feststellung von Feuchtigkeit oder Undichtigkeiten gekuppelt sein. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform
einer derartigen Vorrichtung besteht diese aus einem Behälter 90, der unten mit einem Ablassventil
91 versehen ist und eine bekannte Schwimmer-Schaltanordnung
92 enthält, die den Wasserstand in dem Behälter anzeigt. Wenn der Wasserstand in dem Behälter über eine
vorbestimmte Höhe ansteigt, kann eine Signalanlage betätigt werden. Mit der Ueberführung des Brennstoffs
wird nur begonnen, wenn an dem Dichtungselement 70 keine Undichtigkeit festgestellt wird. Falls eine Undichtigkeit
auftreten sollte, kann der Wasserstand immer noch durch die Kühlanlage des Brennstoffaufbewahrungsbeckens so
lange aufrechterhalten werden, bis der Brennstoff so schnell wie möglich aus dem Transportbehälter in das
Brennstoffaufbewahrungsbeoken überführt wird. In dem
Fahrzeugaufnahmebereich 25 können nicht dargestellte Wassersammei« und -abflussvorrichtungen vorgesehen sein,
die das Leckwasser zu den bekannten Sammelbehältern für.-.
radioaktiv verseuchtes Wasser in dem eigens dafür vorgesehenen Gebäude leiten.
Die Brennstoffaggregate gehen durch den Schacht 20 in
den Transportbehälter 30 und das vorstehend beschriebene
Dichtungssystern gewährleistet eine ausreichende Abschirmung dieser in hohem Masse radioaktiven Brennstoffaggregate
in dem Uebergangsbereich zwischen dem Schacht und dem Transportbehälter. Dies wird durch das feststehende
Strahlungsschutzschild 78 und die beweglichen Dichtungsschilder 71, 72 erreicht, die so angeordnet sind, dass
sich wenigstens eines dieser Schilder mit seiner ganzen Dicke stets zwischen den Brennstoffelementen und dem
Innern des Pahrzeugaufnahmebereichs 25 befindet, während
die Brennstoffelemente von dem Schacht 20 in den Transportbehälter 30 oder umgekehrt bewegt werden. Während sich die
Brennstoffelemente innerhalb des Schachtes oder des Transportbehälters befinden, bieten die Wandungen des
Schachtes bzw. des Transportbehälters einen ausreichenden Strahlungsschutz.
Das feststehende Schild 78 und die beweglichen Schilder 70, 71 in der zurückgezogenen Stellung liegen ausserhalb
des Schwenkweges des verschlossenen Transportbehälters Die als Dichtungselemente dienenden beweglichen Schilder
70 und 71 können auch mit Transportbehältern verschiedener
Höhe dichtend verbunden werden.
Während die erfindungsgemässe Vorrichtung vorstehend in
Verbindung mit einer Kernreaktoranlage beschrieben wurde, versteht es sich, dass diese Vorrichtung unter Beibehaltung
des gleichen Grundgedankens auch bei einer Brennstoffregenerierungsanlage verwendet werden kann, bei der Transportbehälter,
die mit Brennstoffelementen beladen oder entladen werden sollen, bewegt werden müssen. Die erfindungsgemässe
Vorrichtung eignet sich besonders zur Verwendung in einer Brennstoffregenerierungsanlage, weil bei diesen Anlagen
das Brennstoffaufbewahrungsbecken und das Brennstoffregenerierungsbecken gewöhnlich stärker radioaktiv
verseucht sind und es daher hier besonders angezeigt ist, eine Berührung des Wassers mit den Aussenflachen
des Wassers zu verhindern. Bei der vorstehend beschriebenen erfindungsgemassen Vorrichtung steht nur ein verhältnismässig
kleiner Oberflächenbereich der Oberseite des Transportbehälters mit dem Wasser in Berührung. Alle
übrigen Aussenflachen des Transportbehälters bleiben
während des gesamten Brennstofflade- und -entladevorgangs trocken.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemassen
Vorrichtung besteht darin, dass der Transportbehälter durch keinerlei Aufzug oder Hebezeug angehoben wird.
Diese Transportbehälter wiegen bis zu 100 Tonnen und bei den bekannten Verfahren würde es katastrophale Auswirkungen
haben, wenn das Aufzugskabel beim Heben des Transportbehälters in das Brennstoffnachfüllstockwerk
oder aus dem oder in das Brennstoffaufbewahrungsbecken
reissen sollte und der Transportbehälter mit diesem Gewicht herabstürzt. Bei" dem erfindungsgemassen Verfahren
wird der Transportbehälter niemals von Transportfahrzeug abgehoben. Sollte bei diesem Verfahren einmal ein Unfall
auftreten, so wäre er auf den Fahrzeugaufnahmebereich 25 beschränkt, der sich in sicherer Entfernung von den
gefahrbringenden Einrichtungen der Kernreaktoranlage oder der Brennstoffregenerierungsanlage befindet. Ausserdem
können die Unfallfolgen dadurch verringert werden, dass auf dem Transportfahrzeug zusätzliche Reservelagerungen
für den Transportbehälter vorgesehen werden. Ferner kann der Zugang des Personals zu dem Fahrzeugaufnahmebereich
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25 dadurch auf das erforderliche Mass eingeschränkt
werden, dass dieser Bereich mit Hilfe von Hinweisschildern als gefährlicher Strahlungsbereich bezeichnet
wird, wodurch die Unfallgefahr weiter verringert wird.
Der Wasserstand in dem Transportbehälter kann mittels des gewöhnlich am Boden des Behälters vorgesehenen,
nicht dargestellten Ablassventils geregelt werden. Der Wasserstand kann durch einen herkömmlichen Wasserstandzeiger
angezeigt werden oder er kann durch Einführung eines Strahlungsmessgeräts durch den zusätzlichen Schacht
20 in den Transportbehälter und Messung der Strahlung der Brennstoffelemente in dem Transportbehälter, die durch die
Höhe des darüber liegenden Wasserstands beeinflusst wird, ermittelt werden. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen
Vorrichtung besteht darin, dass der Transportbehälter nicht von der Kühlvorrichtung ~yj getrennt zu
werden braucht, da der Transportbehälter nicht von dem Transportfahrzeug entfernt wird, so dass das Wasser in
dem Transportbehälter dauernd durch die eigene unabhängige Kühlvorrichtung gekühlt werden kann. Das vorstehend beschriebene
Verfahren kann selbstverständlich auch in umgekehrter Reihenfolge der einzelnen Arbeitsgänge zum
Entladen γοη Brennstoffelementen und zur Ueberführung der
Brennstoffelemente aus dem Transportbehälter über den zusätzlichen Schacht in das Brennstoffaufbewahrungsbecken
angewendet werden.
Nachden nun das Grundprinzip der Erfindung an Hand einer bevorzugten Ausführungsform derselben erläutert wurde, 1st
es für den Fachmann klar, dass bei der praktischen Durchführung der Erfindung je nach den besonderen Umgebungsverhältnissen und Arbeitsbedingungen an dieser AusfUhrungs-
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309817/087/»
form zahlreiche Aenderungen hinsichtlich der Konstruktion.,
Anordnung, Abmessungen, Elemente, Werkstoffe und Bauteile
vorgenommen werden können, ohne von diesem Gründprinzip abgehen zu müssen. Die nachstehenden Patentansprüche
sollen daher all diese Aenderungen lediglich innerhalb des wahren Geistes und Geltungsbereichs der Erfindung
miteinschliessen.
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Claims (11)
- Patentansprüche:ilJ Vorrichtung zum Verladen und Entladen von Kernbrennstoffelementen in einem bzw. aus einem Transportbehälter zur Beförderung an einen anderen Ort, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Schacht (20), der senkrecht durch die Vorrichtung von einer oberen zu einer unteren Ebene derselben erstreckt, einen in der unteren Ebene unterhalb des Schachtes (20) gelegenen Aufnahmebereich (25) für den Transportbehälter (30) innerhalb der unteren Ebene gelegene Mittel (70, 71) zur wasserdichten Verbindung des oberen offenen Endes des Transportbehälters (4o) mit dem unteren offenen Ende des Schachtes (20), Mittel (82) zum Einleiten von Flüssigkeit in den Schacht (20) und den damit verbundenen Transportbehälter (30) und Mittel (82, 84) zur Entfernung der Flüssigkeit aus dem Schacht (20).
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich (25) für den Transportbehälter (50) so gross bemessen ist, dass ein Transportfahrzeug (26) für den Transportbehälter (30) darin Platz findet, dass der Transportbehälter (30) auf dem Transportfahrzeug (26) montiert ist und dass Mittel (4o) vorgesehen sind, um das Transportfahrzeug (26) gggenüber dem Schacht (20) in einer Stellung festzulegen, in der das obere offene Ende des Transportbehälters (30) in der vertikalen Stellung des letzteren sich genau unter dem unteren offenen Ende des Schachts (20) befindet.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportbehälter (30) auf dem Transportfahrzeug (26) in horizontaler Stellung montiert ist und Mittel vorgesehen sind, um den Transportbehälter (30) auf dem Transportfahrzeug (26) in eine vertikale Stellung zubewegen.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (70, 71) zur wasserdichten Verbindung innerhalb des Aufnahmebereichs (25) für den Transportbehälter (30) oberhalb des letzteren angeordnet sind und mit Mitteln (76, 77) versehen sind, um sie aus einer im Abstand von dem Transportbehälter (30) gelegenen, zurückgezogenen Stellung in eine vorgeschobene Stellung zu bewegen, in der die Verbindungsmittel (7Oi 71) an dem Transportbehälter (30) dichtend anliegen.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur wasserdichten Verbindung aus einem inneren ringförmigen Dichtungselement (70) und einem äusseren ringförmigen Dichtungselement (71) bestehen, die unabhängig voneinander mit dem offenen Ende des Transportbehälters (30) in dichtende Anlage gebracht werden können.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, dass ferner Mittel (90-92) zur Feststellung von Undichtigkeiten in dem Raum zwischen dem inneren und äusseren Dichtungselement (70, 71) vorgesehen sind.
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ferner StrahlungsSchutzmittel (78) vorgesehen sind, die die Dichtungselemente (70, 71) und das offene Ende des Transportbehälters (30) in der vertikaler Stellung des letzteren umgeben.
- 8. Vorrichtung nach Anspruch Y, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen offenen Ende des Transportbehälters (30) eine Schulter (63) vorgesehen ist, die mehrere Dichtungsflächen (64, 65) aufweist, mit denen das innere und äussere Dichtungselement (70, 71) in dichtende Anlage gebracht werden kann, und die Dichtungselemente (70, 71)-20- 30Ö8 17/06HEndteile aus gegen Strahlung schützendem Werkstoff aufweisen, die an ausziehbaren Balgen (73, 74) befestigt sind.
- 9· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Ebene durch ein mit Flüssigkeit gefülltes Becken (13) bestimmt ist, das über einen regelbaren Kanal (15) mit dem oberen Ende des zusätzlichen Sohaohts (20) in Verbindung steht, und Mittel (84) vorgesehen sind, um die Kernbrennstoffelemente (83) aus dem Becken (13) zu heben und über den Kanal (15) und den zusätzlichen Schacht (20) in den Transportbehälter (30) und umgekehrt zu befördern.
- 10. Verfahren zum Verladen und Entladen von Kernbrennstoffelementen in einem bzw. aus einem Transportbehälter unter Verwendung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, •d a s s der Transportbehälter (30) in den Aufnahmebereich (25) gebracht, das obere offene Ende dee Transportbehälters (30) mit dem unteren offenen Ende des zusätzlichen Schachts (20) wasserdicht verbunden, der Schacht (20) und der Transportbehälter (30) mit Flüssigkeit gefüllt, der Verbindungskanal (I5) zwischen dem Schacht (20) und dem Becken (13) geöffnet und die Brennstoffelemente (83) aus dem Becken (13) über den offenen Verbindungskanal (15) und den Schacht (20) in den bzw. aus dem Transportbehälter (30) befördert werden.
- 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportbehälter (30) in horizontaler Stellung auf dem Transportfahrzeug (26) angeordnet 1st, das Transportfahrzeug (2β) mit dem darauf montierten Transportbehälter (30) in den Aufnahmebereich (25) für-21-309817/0874den Transportbehälter gebracht, gegenüber dem Schacht (20) mit dem Transportbehälter (30) ausgerichtet und in dieser Stellung blockiert, der Transportbehälter (30) auf dem Transportfahrzeug (26) aufgerichtet und mit seinem zu öffnenden Ende mit dem offenen unteren Ende des Schachts (20) ausgerichtet, die Brennstoffelemente (83) in den bzw. aus dem Transportbehälter (30) befördert, der Transportbehälter (30) wasserdicht verschlossen, die Flüssigkeit' aus dem Schacht (20) entfernt und der Transportbehälter (30) in seine horizontale Stellung auf dem Transportfahrzeug (26) bewegt wird.309817/0874
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