DE2251380A1

DE2251380A1 - Vorrichtung und verfahren zum verladen von kernbrennstoff in einen transportbehaelter

Info

Publication number: DE2251380A1
Application number: DE2251380A
Authority: DE
Inventors: Cecil Roy Jones
Original assignee: Transfer System Inc
Current assignee: Transfer System Inc
Priority date: 1971-10-21
Filing date: 1972-10-19
Publication date: 1973-04-26
Also published as: US3765549A; JPS4850197A

Description

Γ 273 ^/

Einreichungsfertlg zur
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

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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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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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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

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 zu

bewegen.
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)

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Endteile 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

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den 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.

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