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Vorrichtung zum Ausheben und Transportieren eines Kernreaktorbrennstoffelementes
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausheben und Transportieren eines Kernreaktorbrennstoffelementes,
insbes. zUr Verwendung bei einem Leistungs-Siedewasserreaktor (Leichtwasserreaktor).
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Bei den herkömmlichen Siedewasserreaktoren bestehen die Brennelemente
aus einer Anordnung von dünnen, langen, stabförmigen Aussenröhren aus einer Zirkonlegierung,
die mit Kugeln aus spaltbarem Stoff gefüllt sind. Während ihrer Lebensdauer können
solche Brennelemente dadurch beschädigt werden, dass in den Aussenröhren eine Nadelstichporosität
entsteht, die eine Freisetzung von radioaktiven Isotopen zur Folge hat, oder dass
die Aussenröhren gebrochen werden und ein Hineinfallen der radioaktiven Kugeln in
das Reaktorwasser verursachen. Ein fortdauernder Betrieb nach Beschädigung der Brennelemente
kann eine starke Kontamination des Reaktorwassers verursachen und zu einer Anzahl
von schwerden Problemen führen.
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Schadhafte Brennelemente können frühzeitig nachgewiesen werden, und
die herkömmliche Praxis nach der Feststellung der schadhaften Brennstoffkassette,
besteht darin, dass man die ganze Brennstoffkassette durch eine neue Brennstoffkassette
ersetzt und die schadhafte Brennstoffkassette zu einer Brennstoffaufarbeitungsanlage
transportiert. Diese Massnahme ist unwirtschafttich und bringt ebenso Probleme mit
sich. Die Unwirtschaftlichkeit besteht darin, dass man eine ganze Brennstoffkassette,
die z.B. 49 Brennelemente enthält, zu einer Brennstoffaufarbeitungsanlage transportieren
muss, obwohl 47 oder 48 Brennelemente arbeitsfähig sind. Ausserdem stellt der
Transport
Schwierigkeiten dar, die durch die mögliche Überhitzung der im Umladebehälter eingeschlossenen
Brennstoffkassette hervorgerufen werden.
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Andere Probleme, die bei den herkömmlichen Brennstoffkassetten entstehen,
stammen von der mechanisch ungünstigen Struktur der Brennstoffkassette, bei der
die Brennstoffst.be als lasttragende Elemente angewendet werden, und der ungünstigen
hydrostatischen Struktur, bei der unter anderem mechanische Bestandteile am oberen
Ende der Brennstoffkassette angeordnet sind und deshalb den Durchfluss des Wassers
durch die Brennstoffkassetten verhindern.
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Weitere Probleme sind auch durch die Greifer verursacht, die bei den
herkömmlichen Leistungsreaktoranlagen zur Demontierung der Brennstoffkassetten von
den Spaltzonen angewendet werden.
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Ausserdem hängt die Wirksamkeit der Anwendung des Kernbrennstoffes
vom Homogeneitätspotential der Spaltzone und von der Möglichkeit, die Konfiguartion
der Spaltzone oft zu verändern, ab. Die Konfiguration der Spaltzone wird durch Ersetzung
der Brennstoffkassetten und Umstellung oder Abänderung der Brennstoffanordnung durchgeführt.
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Die Wirksamkeit der Anwendung des Kernbrennstoffes hängt
auch
von der Möglichkeit ab, das Sammeln oder die Anwesenheit von Kontaminationsstoffen
auf der heissen Oberfläche der Brennelemente zu vermeiden. Das Sammeln von Kontaminationsstoffen
auf der heissen Oberfläche der Brennelemente führt zu einer Verringerung des Wärmeübertragungskoeffizienten,
erhöht die Betriebstemperaturer der Brennstoffhüllen und trachtet, die Lebensdauer
der Brennelemente zu verkürzen.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Brennstoffkassette
zu schaffen, die eine oder mehrere von den folgenden Eigenschaften aufweist: a)
eine mechanisch widerstandsfähige Konstruktion, bei der die Brennstoffstäbe nicht
als lasttragende Elemente dienen; b) eine Konstruktion, die an der Baustelle selbst
des Reaktors.zwecks Ersetzung der schacihaften Brennelemente leicht demontierbar
ist; c) eine Konstruktion, die eine verbesserte Wasserströmung gewährleistet, die
einen verringerten Druckabfall durch die Brennstoffkassette zur Folge hat; d) eine
Konstruktion bei der die Abdichtung gegenüber naheliegenden Brennstoffkassetten
verbessert wird, derart, dass das Wasser eher durch die Brennstoffkassetten fliesst
als um dieselben herum; und e) eine Konstruktion, die leicht und schnell aus der
Reaktorspaltzone
herausgehoben oder in diese wieder eingeführt werden kann.
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Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, einen neuen Brennstoffstab
zu schaffen, der in der Brennstoffkassette zwar fest montiert werden kann, jedoch
falls es gewünscht wird, einzeln herausgenommen und in einen Transportbehälter zwecks
Transportierung zu einer Brennstoffaufarbeitungsanlage befestigt werden kann.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen neuen steifen Greifer
zu schaffen, der die neue Brennstoffkassette schnell greifen wird, an die Brennstoffkassette
festgespannt werden kann, um dieselbe mit verminderter Gefahr eines zufälligen Ausklinkens
und Herunterfallens während eines Auf ladevorganges ausheben zu können, und im Falle
eines zufälligen Klemmens von Hand gesteuert werden kann.
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Diese und andere Ziele und Vorteile der Erfindung, die aus der nachstehenden
Beschreibung erscheinen werden, werden mittels einer Brennstoffkassette erreicht,
die aus einem Kanalelement oder Gehäuse besteht, das in seinem Innern eine Mehrzahl
von an seinen Wänden befestigten, ein festes einheitliches System bildenden
Distanzstücken
aufweist. An der unteren Seite des Gehäuses ist eine untere Stützplatte befestigt,
und am oberen Ende des Gehäuses ist eine obere Stützplatte abnehmbar befestigt.
Die Brennstoffstäbe, die zur Anordnung innerhalb der Brennstoffkassette bestimmt
sind, enthalten, wie üblich, Kugeln aus spaltbarem Stoff, die in einem Metallrohr
angeordnet sind, aber die Rohrenden sind mit Gewindestopfen versehen, die in zweckmässigerweise
geformten Oeffnungen in der oberen und unteren Stützplatten aufgenommen sind, während
die Röhren selbst durch in den Distanzstücken vorgesehenen Öffnungen frei durchgehen.
Die obere Wand des Gehäuses weist Einschnitte auf, die zur Aufnahme von am Hubgreifer
angeordneten, sich seitlich erstreckenden Stiften bestimmt sind.
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Diese Konstruktion, die in d;r nachstehenden eingehenden Beschreibung
in den Einzelheiten beschrieben wird, gewährleistet ein schnelles Ausheben der Brennstoffkassette
aus der Spaltzone mittels eines steifen Greifers und eine schnelle Entfernung der
oberen Stützplatte mittels eines ähnlichen Greifers, und dadurch ein schnelles Ausheben
jedes einzelnen Brennstoff stabes aus der Brennstoffkassette mittels eines besonderen
Werkzeugs in einem vollständig an der Baustelle selbst des Reaktors ausführbaren
Arbitsvorgang gestattet,
Der erfindungsgemässe Greifer ist derart
ausgebildet, dass er mit der Brennstoffkassette nur in denjenigen Stellen zusammenpasst,
in welchen er auf der Brennstoffkassette durch eine, eine seitliche Bewegung des
Greifers auswärts in die Einschnitte der Wand der Brennstoffkassette hinein hervorrufende
Drehbewegung blockiert werden kann.
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Da die Brennelemente der Brennstoffkassette durch Standardisierung
aneinander ähnlich sind, so können sie beliebige senkrechte Stellung in der Brennstoffkassette
annehmen. Ferner ist jedes Brennelement derart ausgebildet, dass es einzeln entfernt
werden kann, so dass es gereinigt, inspiziert, zur Bestimmung der Leistungsverteilung
und der isotopischen Konzentration gemessen und ersetzt oder wieder in die Spalt
zone eingeführt werden, was einen wirksamen Gebrauch des Kernbrennstoffes ermöglicht.
Die Entfernung und Ersetzung der Brennelemente wird mittels eines Gewindewerkzeuges
durchgeführt. Auf dieser Weise können die Brennstoffelemente separat und entfernst
von der Brennstoffkassette zwecks Herstellung, Strahlungsmessungen, Beförderung,
Behandlungen und Aufarbeitung gehandhabt werden.
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Das Gehäuse für die Brennstoffkassette ist mit Ausnehmungen versehen,
in welche Stifte des Greifers zum Aufheben der Brennstoffkassette eingreifen können,
und ein ireifwerkzeug wird auch zum Greifen der im Gehäuse federnd montierten oberen
Stützplatte zwecks Entfernung derselben gebraucht. Auf -diese Weise wird der Druckabfall
des durch das Gehäuse hindurch fliessenden Kühlmittels durch die Anwesenheit im
Gehäuse von mechanischen Vorrichtungen zum Festhalten und Zentrieren der Brennelemente
nicht erhöht.
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Infolge der Möglichkeit, die Brennelemente einzeln aus der Brennstoffkassette
zwecks Transportierung zu einer Brennstoffaufarbeitungsanlage zu entfernen, werden
also nur die schadhaften Brennelemente transportiert. Zur Transportierung wird jedes
Brennelement in einem separaten Kasten angeordnet. Infolgedessen also ist die Transportierung
radioaktiver Teile von der Leistungsreaktoranlage auf ein Minimum beschränkt.
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Auch die Neigung des Brennelementes zum Schmelzen während der Beförderung
wird verringert, da das Brennelement sich in der Gegenwart eines kalten Transportskastens
und nicht eines anderen Brennelementes befindet Auf dieser Weise ist die radioaktive
Fläche verringert und die Wärmewiderstandsfähigkeit erhöht. Andere Eigenschaften
der Erfindung
werden nachstehend beschrieben.
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Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 eine perspektivische Ansicht der Brennstoffkassette gemäss der
Erfindung in einer Ausfrungsform, die für eine Siedewasserreaktor-Kernenergieanlage
besonders geeignet ist, und eines Teiles des Aushebegreifers, Figur 2 eine Ansicht
der in Figur 1 dargestellten Brennstoffkassette in Vertikaischnitt nach der Linie
2-2 von Figur 1, Figur 3 eine perspektivische Teilansicht des beweglichen Teiles
einer Ausführungsform des Greifers zum Ausheben und Senken der in den Figuren 1
und 2 dargestellen Brennstoffkassette, Figur 4 eine teilweise im Schnitt dargestellte
schematische Vorderansicht einer Ausführungsform des Greifers zum Abnehmen einer
im Gehäuse abnehmbar montierten, zum Tragen des oberen Teiles der Brennelemente
dienenden oberen Stützplatte,
Figur 5 eine Ansicht im horizontalen
Schnitt nach der Linie 5-5 von Figur 4 zur Illustrierung der abnehmbaren oberen
Stützplatte, die zur lösbaren Unterstützung der Brennelemente in der Brennstoffkassette
dient, Figur 6 eine Ansicht im horizontalen Schnitt nach der Linie 6-6 von Figur
3 zur Illustrierung der Einrichtung zur Kupplung bzw. Entkupplung des Aashebegreifers
mit bzw. von der Brennstoffkassette, Figur 7 eine schematische Längsschnittansicht
einer Ausführungsform des Gewindewerkzeuges und der Transportvorrichtung zum Ausheben
bzw. Transportieren eines Brennelementes, im Anschluss mit einer Teilansicht der
Brennstoffkassette und des Brennelementes, Figur 8 eine Ansicht, im horizontalen
Schnitt nach der Linie 8-8 von Figur 7, des Gewindewerkzeuges und der Transportvorrichtung
für das Brennelement, die in Figur 7 dargestellt sind, Figur 9 einen teilweisen
Längsschnitt der Transportvorrichtung für ein Brennelement, in blockierter Stellung,
Figur
lo eine horizontale Grundrissansicht der in Figur 9 dargestellten Transportvorrichtung
nach der Linie lo-lo von Figur 9, Figur 11 eine schematische Schnittansicht des
oberen Teiles des in Figur 3 dargestellten Greifers zum Ausheben der Brennstoffkassette,
zusammen mit einem Hubseil und einer Führung der Aufladeplattform, und Figur 12
eine schematische Teilseitenansicht, im teilweisen Schnitt, einer abgeänderten Ausführungsform
des Aushebegreifers, die für den Gebrauch mit einer Brennstoffkassette für einen
Druckwasserreaktor besonders geeignet ist.
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In den Figuren 1 und 2 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemässen
Brennstoffkassette 20 dargestellt, die aus einem, einen im wesentlichen quadratischen
Querschnitt aufweisenden Gehäuse oder Kanal 21 besteht und für den Gebrauch in einem
iedewasserreaktor besonders angepasst ist. -Das untere Ende des Gehäuses 23 weist
eine im wesentlichen runde Form auf.
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Das untere Ende des Gehäuses 23 ist an das obere Ende des Gehäuses
durch Schweissen oder ähnelt befestigt, wodurch eine kräftige einheitliche Wandstruktur
erhalten
wird. Das obere Ende des Gehäuses ist offen und weist
geflanschte Wände 24 auf. Die Wände 24 weisen abwärts und nach dem Innern hin gerichtete
Oberflächen 26 auf (Figuren 1,2 und 4). Das obere Ende des Gehäuses 21 ist so gestaltet
dass es einen später beschriebenen Aushebegreifer in die korrekte Greifposition
in Bezug auf das Gehäuse 21 führt. Während die dargestellte Gestalt quadratisch
ist, kann sie jedoch auch etwas viereckig ausgeführt sein, so dass wenn vier Brennstoffkassetten,
wie es üblich ist, gruppiert werden, so bleibt zwischen anliegende Wandoberflächen
ein ausreichender Raum zur Aufnahme des üblichen kreuzförmigen Einstellelements.
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Im Gehäuse 21 ist eine ordentliche Reihe von länglichen, parallelen,
in Abstand voneinander (Figur 2) Brennelemente 30, aus geeignetem spaltbaren Material
angeordnet. Die Brennelemente werden auch Brennstoffstäbe oder Brennstoffstifte
genannt und können bekannterweise aus einem mit Kugeln aus U02 gefüllten Metallrohr
aus Zirkonium oder aus einer Zirkrniumlegierung bestehen. Die Brennelemente 30 sind
im Innern des Gehäuses 21 senkrecht angeordnet. Ein Kühlmittel, wie z.B. leichtes
Wasser, fliesst senkrecht durch das Gehäuse 21 zwischen den auseinandergelegten
Brennelementen 30. Wie es bei dem Siedewasserreaktor herkömmlich
ist,
enthält die Spaltzone eine Mehrzahl von solchen nebeneinander angeordneten Brennstoffkassetten
20. Vorzugsweise sind alle, in der Spaltzone angeordnete Brennstoffkassetten 20
gleich ausgestaltet.
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Am oberen Ende eines jeden Brennelementes 30 ist ein oberer Stützstopfen
35 befestigt, der das obere Ende des zugeordneten Brennelementes 30 abdichtet.
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Jeder Stützstopfen 35 weist eine im wesentlichen kegelförmige Spitze
35a auf, die in einen zylindrischen Teil 35b und dann in einen, mit einem breit-oder
grossgängigem Gewinde versehenen Teil 35c des Stützstopfens 35 übergeht, der mit
einem zylindrischen Teil 35d endet. Der mit Gewinde versehene Teil 35c eist eine
Reihe von nebeneinanderliegenden kegelstumpfförmigen Oberflächen auf, An das untere
Ende eines jeden Brennelementes ist ein unterer Stützstopfen 40 befestigt, dessen
Konstruktion derjenigen des oberen Stützstopfens 35 ähnlich ist. Jeder untere Stützstopfen
40 weist einen kegelförmigen Endteil 4oa auf, der in einen zylindrischen Teil 40b
übergeht.
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Anliegend an den zylindrischen Teil 40b des Stützstopfens 40 befindet
sich ein mit einem breit-oder grossgängigen Gewinde versehener Teil 40c. Der hit
Gewinde versehene Teil 40c weist eine Reihe von
nebeneinanderliegenden
kegelstumpfförmigen Oberflächen, die mit einem zylindrischen Teil 40y endet In einer
Weise, die später beschrieben wird, kann ein Gewindewerkzeug (Figur 7) gebraucht
werden, um durch Gewindepassung den oberen Stopfen 35 zwecks Entfernung und Transportierung
des Brennelementes oder zwecks Montierung eines neuen Brennelementes in die Brennstoffkassette
20 zu greifen, und in einem zur Transportierung schadhafter oder ausgebrannter Brennelemente
zu einer Brennstoffausarbeitungsanlage dienenden Kasten kann ein Riegel vorgesehen
sein, der zur Gewindepassung des unteren Stützstopfens des Brennelementes geeignet
ist! Sind die oberen und unteren StUtzstopfen 35 bzw. 40 identisch ausgebildet,
so gibt es die Möglichkeit, einen Umtausch der Enden der Brennelemente als Teil
eines Aufladeprogramms durch zuführen.
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Zur Unterstützung der Brennelemente 30 innerhalb des Gehäuses 21 sind
horizontal angeordnete, senkrecht im Abstand voneinander liegende Stützplatten 45
und 46 (Figuren 2 und 5) vorgesehen. Die obere Stützplatte' 45 (Figur 5) weist eine
Mehrzahl von parallelen Reihen von Öffnungen 47 auf Es ist eine Öffnung 47 für jedes
Brennelement 30 vorgesehen. Jeder obere Stopfen 35
wird durch die
zugeordnete Öffnung 47 aufgenommen.
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Die obere Stützplatte 45 ist an die Wandungen des Gehäuses 21 lösbar
befestigt und ist vom Gehäuse 21 abnehmbar. Zu diesem Zwecke sind Blattfederarme
56 vorgesehen, und ein jeder Arm 56 ist an seinem unteren Ende an die Stützplatte
45 (Figuren 2 und 5) befestigt und an seinem oberen Ende mit einem zylindrischen
Schuh oder Vorsprung 57 versehen, wobei jeder Vorsprung 57 in je einer Ausnehmung
58 aufgenommen ist.
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Die Ausnehmungen 58 sind in den Wänden 24 des Gehäuses 21 angeordnet,
aber gehen durch die Wände nicht hindurch. Durch Drängen der Vorsprünge 57 seitlich
in Richtung des Innern eine genügende Strecke, um die Wandungen 24 des Gehäuses
21 freizulassen, kann man ein Werkzeug (das später beschrieben wird) gebrauchen,
um die obere Stützplatte 45 vom Gehäuse 21 abzunehmen, indem man dieselbe durch
die obere Öffnung des Gehäuses 21 aushebt.
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Die untere Stützplatte 46 ist mit einer Mehrzahl von parallelen Reihen
von Öffnungen 55 versehen und ist in seiner Gestalt im wesentlichen ähnlicherweise
ausge bildet wie das obere Distanzstück 45 (Figur 5). Für jedes Brennelement 30
ist eine Öffnung 55 vorgesehen.
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Jeder untere Stopfen 40 ist in seiner zugeordneten
Öffnung
55 aufgenommen. Die untere Stützplatte 45 ist aber an das Gehäuse 21 durch ein geeignetes
Mittel, z.B.
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Schweissen, Löten oder ähnl. befestigt.
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Um ein jedes Brennelement 30 verhältnismässig stabil in Bezug auf
die Stützplatten 45 und 46 zu halten ist jeder obere Stopfen 35 durch eine Schraubenfeder
59 (Figur 2) umgeschbssen, die an das untere Ende des abnehmbaren Distanzstückes
45 derart verankert ist, dass sie die zugeordnete Öffnung 47 umschliesst und sich
gegen die Wand des Brennelementes abstützt. Die Feder 59 zwingt das zugeordnete
Brennelement 30, sich standfest in der vorgeschriebenen Stellung zu halten und gestattet
die Wärmeausdehnung des Elementes. In der Alternative können die unteren Stützplatte
46 durch die nachgiebige Wirkung einer Teleskopfeder lösbar gehalten werden In der
Mitte zwischen der oberen Stützplatte 45 und der unteren Stützplatte 46 ist zumindest
eine Zentrier-oder Distanzierplatte 60 angeordnet. Bei einer typischen Brennstoffkassette
würden etwa zehn solcher Distanzstücke in einem Abstand von etwa 25 bis 45 cm Voneinander
vorgesehen. Die Distanzstücke 60 weisen je eine Mehrzahl von parallelen Reihen von
Öffnungen 61 auf.
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Für jedes Brennelement 30 ist je eine Öffnung 61 vorgesehen. Jedes
Brennelement 30 ist in seiner zugeordneten Öffnung 61 aufgenommen, durch die es
frei durchgehen kann. Jedes Distanzstück 60 ist an die Wandungen des Gehäuses durch
Schweissen, Löten oder ähnlichen Mitteln befestigt, ähnlich wie die untere Stützplatte
46q Zum Ausheben und Senken der Brennstoffkassette 20 in dem Reaktorbehälter Cnicht
-dargestellt), und insbesondere in der Spaltzone desselben, zwecks Ersetzung der
Brennstoffkassette mit einer frischen Brennstoffkassette oder Abänderung der Brennstoffanordnung
zur Verbesserung der Betrtebsleistung, ist eine Hubvorrichtung oder Aushebegreifer
loo gemäss der Erfindung vorgesehen, de in den Figuren 3,6 und 11 dargestellt ist.
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Die Hubvorrichtung 100 zum Ausheben der Brennstoffkassetten ist in
einem zylindrischen Führungsrohr (Figur 11) angeordnet, das an einen Träger 102
einer bekannten und herkömmlichen Aufladeplattformsupertstruktur befestigt ist.
Die Greifervorrichtung lqq zum Ausheben der Brennstoffkassetten wet5t ein zylindrisches
Hubrohr 103 (FIguren 3 und 11) auf,
das innerhalb des Führungsrohres
lol mittels eines auf der Aufladeplattformsuperstruktur angeordneten herkömmlichen
Flaschenzuges gehoben und gesenkt wird.
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Zu diesem Zwecke ist ein Seil (Figur 11) an das Hubrohr 103 in herkömmlicher
Weise befestigt. An den unteren Teil des Hubrohres 103 ist eine quadratisch gestaltete
Sitzführung 106 (Figur 3) befestigt, die nach dem Innern hin kegelförmig verlaufende
Wandungen 107 aufweist, die mit den inneren kegelförmigen Oberflächen 26 der geflanschten
Wandungen 24 des Brennstoffkassettengehäuses 21 aufeinanderpassen, um die Hubvorrichtung
loo in Bezug auf die auf zuhebende Brennstoffkassette 20 einzustellen und führen.
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An der Innenwand des Hubrohres 103 ist ein Flansch llo CFigur 11)
angeformt. Auf dem Flansch llo ist drehbeweglich ein zylindrisches Betätigungsrohr
111 (Figuren 3 und 11) angeordnet, das sich abwärts in das Hubrohr 103 erstreckt.
An das untere Ende des Betätigungsrohres 111 ist mittels Schraubenbolzen ein zylindrisches
Gehäuse 116 drehbeweglich mit dem Betätigungsrohr 111 befestigt (Figur 3). Innerhalb
des Betätigungsrohres 111 ist ein drehbares Quadraturelement 115 angeordnet. Zwischen
dem Flansch 115a des Quadraturelementes 115 und der unteren Wand des Gehäuses 116
ist eine flache Spiralfeder 120 angeordnet.
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Das Quadaturelement 115 ist in dem Betätigungsrohr 111 mittels der
flachen Spiralfeder 120 nachgiebig abgestützt, und durch Heben und Senken des Betätigungsrohres
111 wird das Quadraturelement 115 mitgenommen.
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Von dem Betätigungsrohr 111 erstreckt sich in Richtung des Inneren
ein Quadraturflansch 121, der das Quadraturelement 115 umschlitsstt Die Drehung
des Betätigungsrohres 111 wird mittels des Flansches 121 des Quadraturelements 115
in Drehung versetzt Drehbar mit dem Quadraturelement 115 ist eine Nockenplatte 122
angeordnet (Figuren 3 und 6)* Eine Mehrzahl, z.Bt vier, senkrechter Nockenstifte
123 (Figur 6) ist an dem Nocken 122 zur Drehung mit demselben angeordnet, Eine Mehrzahl
von Nockenstösseln 125 (Figuren 3 und 6) nehrnlEn die Stifte 123 auf und werden
durch dieselben, in Antwort auf die Drehung des Nockens 122, seitlich in einer horizontalen
Ebene verschoben.
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An die Nockenstössel 125 ist für eine Bewegung zusammen mit diesen
je eine senkrecht angeordnete Hubplatte oder Hubfinger 130 befestigte In der bevorzugten
AusfUhrungsform sind vier solche Hubplatten oder Hubfinger 13Q vorgesehen, die als
zwei Paare von entgegengesetzt angeordneten parallelen Platten oder Finger 130 mQntiert
sind. Infolge der Drehung des Quadraturelementes
115 bewegen sich
die Nockenstössel 125 in einer horizontalen Ebene, um die entgegengesetzt angeordneten
parallelen Platten oder Finger 130 seitlich gegeneinander oder in Entfernung voneinander
zu verschieben.
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Die Hubplatten 130 sind je auf zwei viereckigen Führungsstangen 150
angeordnet, die an die Führung 106 mittels Schraubenbolzen befestigt sind.
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Die inneren Enden der Führungsstangen 150 sind geflanscht, um eine
weitere Bewegung in Richtung nach dem Innern zu verhindern. An den unteren Enden
der Hubplatten 130 ist je ein nach aussen vorsringender Stift 131 angeordnet. Die
Stifte 131 sind horizontal angeordnet und sind geeignet, durch in den entgegengesetzten
geflanschten Wandungen 24 des Gehäuses 21 vorgesehenen Ausnehmungen 135 (Figuren
1,2 und 5) aufgenommen zu werden.
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Während des Betriebes, um die Brennstoffkassette zu heben wird durch
das Seil 105 das Hubrohr 103 in das Führungsrohr lol gesenkt bis die kegelförmigen
Wandungen 107 (Figur 4) der Führung 106 mit den kegelförmigen Oberflächen 26 der
Wand 24 des Brennstoffkassettengehäuses 21 aufeinanderpassen. In diesem
Moment
sind die Hubplatten 130 nach innen oder nach dem Zentrum angeordnet, um den Raum
dazwischen zu verringern. Eine hydraulische Gelenkvorrichtung, z*B. ein zwischen
dem Betätigungsrohr 111 und dem Hubrohr 103 eingeschalteter Luftzylinder 140 (Figur
11), wird dann betätigt und dreht das Betätigungsrohr 111 um seine senkrechte Achse
herum (im Uhrzeigersinn in Figur 6).
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Dieser Vorgang dient zur Drehung des Quadraturelementes 115, wodurch
der Nocken 122 und die Nockenstifte 123 in Drehung zusammen mit dem Quadratelement.
115 versetzt werden. Infolgedessen werden die Nockenstössel 125 und die Hubplatten
13c nach aussen bewegt, so daß die Stifte 131 der Platten 130 gezwungen werden,
in die Öffnungen 135 des Brennstoffkassettengehäuses einzudringen, um das Brennstoffkassettengehäuse
21 zwecks Hebung desselben zu ergreifen, An die oberen sonden der Hubplatten 130
ist je ein Sicherheitsverschlussorgan 141 Cdas ähnlich gestAltet ist wie die Sicherheitsverschlussorgane
141", die in Figur 4 im Schnitt dargestellt sind) befestigt, und diese Verschlussorgane
141, wenn die Stifte 131 der Hubplatten 130 in die Öffnungen 135 des Brennstqffkassettengehäuses
21 eindringen, werden durch die in der Aufnahmeführung 106 angeordneten Öffnungen
142 aufgenommen. Wenn die Brennstoffkassette 20 anfangs
ausgehoben
wird, so werden die Verschlussorgane nach unten gezogen (Figur 4), was eine Bewegung
der Hubplatten 130 nach innen und ein Ablösen des Greifers von der Brennstoffkassette
verhindert. Wenn das Brennstoffkassettengehäuse 21 in seine Stellung in der Spaltzone
zurückgebracht oder in einem Lagerungsschrankbrett angeordnet wird, während die
kegelförmige Wand 107 der Aufnahmeführung 106 sich immer noch in fluchtrechter fassung
mit der kegelförmigen Wand 26 des Brennstoffkassettengehäuses 21 befindet, wird
das Gewicht der Brennstoffkassette 20 von der Hubvorrichtung loo aufgehoben. Infolgedessen
hebt die abgespannte flache Spiralfeder 120 das Quadraturelement 115 etwas an, um
die Hubplatten 130 mittels der Stifte 123 und des Nockenstössels 125 auszuheben.
Dieser Vorgang ruft ein Anheben der Sicherheitsverschlussorgane 141 hervor, wodurch
dieselben abgelöst werden und deren Entfernung von den Öffnungen 142 der Aufnahmeführung
106 ermöglicht wirdt Dann kann die hydraulische Gelenkvorrichtung mit Luftzylinder
140 betätigt werdne, um das Betätigungsrohr 111 in entgegengesetzter Richtung zu
drehen, wodurch auch das Quadraturelement 115 gedreht wird.
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Infolgedessen werden der Nocken 122 und die Nockenstifte 123 gedreht
(gegen den Uhrzeigersinn in Figur 6), um die Nockenstössel 125 in Richtung nach
innen zu verstellen Das hat ein Ruckziehen der Hubplatten 130
zur
Folge und eine Entfernung der Stifte von den Öffnungen 135 und der Verschlussorgane
141 von den Öffnungen 142. Die an die Aufnahmeführung 106 befestigten Anschläge
an den Enden der Führungsstangen 150 (Figuren 3 und 6) beschränken die Bewegung
der Platten 130 nach innen.
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Während der Greifer die Brennstoffkassette 20 aushebt wird letztere
durch die folgenden Teile unterstützt: Stifte 131, Hubplatten 130, Führungen 150,
A-;.fnahmeführung 106, Hubrohr 103 und Flaschenzugseil 105* Wenn einmal die Brennstoffkassette
20 ausgehoben und deren Last auf die Hubplatten 130 aufgebracht worden sind, so
ist das Betätigungsrohr 111 gegenüber das Last isoliert und der Nocken 122 kann
sich nicht drehen, weil die Hubplatten 130 und die Nockenstössel 125 durch die Verschlussorgane
141 blockiert sind. Eine Betätigung der Hubvorrichtung loo aus Versehen wird kein
Ablösen der Brennstoffkassette 20, sobald sie nur ergriffen worden ist, zur Folge
haben. Ist die Brennstoffkassette ergriffen worden, so kann der Bedienungsmann das
Rohr 115 absenken, wodurch die Nockenstifte 123 unterhalb ihrer Nockenstössel 125
gesenkt werden, und das Rohr drehen, um den Nocken 122, z.B. für Wartungszwecke,
aus seinem Sitz herauszunehmen und vollständig abmontieren, Infolgedessen können
der Nocken 122, der Stift 123, das Rohr 115, die Feder 120
und
das Rohr 111 von dem Hubrohr 103 in senbxrechter Richtung ab;=enommen werden. Im
Falle eines ungewünschten Klemmens des Greifers loo kann man ein Werkzeug in den
Hohlraum einschieben und dadurch die Hubplatten 130 von der im Gehäuse 21 angeordneten
Ausnehmung 135 zu entfernen, um einen Zugang zu der Spaltzone zu schaffen. Ausserdem
kann man die Schraube bolzen, die zur Befestigung der Aufnahmeführung 106 an das
Hubrohr 103 dienen, von oben aus entfernen und das Hubrohr 103 ausheben und somit
einen unmittelbaren Zugang zu den Teilen 130, 150, 106, 141 und 125 schaffen.
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In Figur 12 ist eine Hubvorrichtung loo' zum Ausheben der Brennstoffkassetten,
die eine Abänderung der Hubvorrichtung loo darstellt. Die abgeänderte Vorrichtung
ist zum Greifen und Ausheben einer herkömmlichen Brennstoffkassette 20' für einen
Druckwasserreaktor geeignet. Die Teile der Hubvorrichtung loo', die in ihrer Konstruktion
und Arbeitsweise denjenigen der Hubvorrichtung loo ähnlich sind, sind durch dieselben
Kennziffern mit einem Strich bezeichnet.
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In der Hubvorrichtung loo' zum Ausheben der Brennstoffkassetten weisen
die Hubplatten 130' an ihren äusseren Enden, anstatt der in Öffnungen des Gehäuses
aufgenommenen
Stifte, Haken 160 auf, die zum Eingreifen mit einem in der Brennstoffkassette 20'
vorgesehenen, nach innen vorstehenden Flansch bestimmt sind. Ferner sind Führungsfüße
161 vorgesehen, die sic nach unten von der Aufnahmeführung lo'erstrecken und in
senkrecht angeordneten Öffnungen im Brennstoffkassettengehäuse 21' aufgenommen werden,
um die Vorrichtung loo' in die korrekte Aufnahmeposition in Bezug auf das Brennstoffkassettengehäuse
21' zu führen.
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In der Figur 4 ist ein abgeänderter Greifer loo" zum Ausheben der
oberen Stützplatte 45 zum Brennstoffkassettengehäuse 21. Der Greifer loo" ist in
seiner Konstruktion und Arbeitsweise dem Greifer loo ähnlich, mit dem Unterschied
jedoch, dass an den Hubplatten 130, statt der Vorsprünge 131, Haken 170 montiert
sindq Die Teile des Greifers loo", die denjenigen des Greifers loo entsprechen,
sind mit denselben Kennzeichen, aber mit einem Doppelstrich, bezeichnet. Dxie obere
Platte 45 ist mit auf den Blattfedern 56 angeordneten Haken 171 versehen (Figuren
2 und 4), die mit den Haken 170 des Greifers loo" aufeinanderpassenq In anderen
Worten, die äusseren Enden der Blattfedern 56 weisen je einen Haken 171 auf, der
in Bezug auf die Richtung des zugeordneten Vorsprunges 57 in einer entgegengesetzten
Richtung gerichtet istt
Wenn die Hubplatten 130" durch die Nockenstössel
125" nach innen zurückgezogen werden, so greift ein jeder, auf je einer von den
vier Hubplatten 130 angeordneter Haken 170 mit zwei, auf nebeneinanderliegenden
Blattfedern 56 angeordneten Haken 171 ein, um die Stifte 57 von den Ausnehmungen
zwecks Trennung der Platte 45 von der Brennstoffkassette 20 zu entfernen Das Seil,
z.B. das Seil 105 in Figur 11, hebt das Hubrohr 103", um die Platte 45 von der Brennstoffkassette
20 und aus der Spaltzone auszuheben.
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Nachdem die obere Stützplatte 45 vom Gehäuse 21 entfernt worden ist,
wird ein besonderes Werkeug 200 (Figuren 7 -lo) zum Ergreifen eines einzelnen, zum
Ausheben gewählten Brennelementes 30 gebraucht, womit eine Hubkraft auf das Brennelement
aufgebracht wird. Zu diesem Zweck ist das Werkzeug 200 mit einer senkrecht beweglichen
und drehbaren Welle 206 versehen. Das freie untere Ende der Welle 201 weist eine
mit einem Gewinde versehene Wand 202, die eine Öffnung 203 umhüllt auf. Der mit
Gewinde versehene Teil der Wand 202 hat eine Konfiguration, die im wesentlichen
derjenigen des Gewindeteiles 35c des Stopfens 35 ähnlich ist, und weist Abmessungen
auf, die eine Gewindepassung gewährleisten und doch genügend gross sind, um Ausdehnungen
und eine Sammlung von Fremdstoffen auszugleichen, ohne ungewünschte Blockierung
hervorzurufen, Der obere Stopfen 35 des auszuhebenden
Brennelementes
30 dringt in die Öffnung 203 ein, so dass die mit Gewinde versehene Wand 202 während
der Drehung durch Gewindepassung mit dem Gewindeteil 35c des oberen Stopfens 35
eingreift. Nun wird die Welle 201 des Werkzeuges 200 in senkrechter Richtung mittels
eines geeigneten, nicht dargestellten Hebers gehoben, der herkömmlicherweise auf
der Aufladungsplattform zum Heben von Ausrüstungsgreifern montiert ist Am Anfang
des Aushebens des Brennelementes 30 aus der Brennstoffkassette 2Q befindet sich
das obere Ende der Welle 201 oberhalb des oberen Endes einer Führung 215 und das
untere Ende der Welle 201 erstreckt sich über das Gewindeteil 35c des oberen Stopfens
35.
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Oberhalb der Führung 215 ist ein zylindrischer Brennstoffkasten 205
angeordnet, dessen Achse mit der Achse der Welle 201 fluchtet. Die Länge des Brennstoffkastens
205 ist genügend gross, um das Brennelement 30 vollständig einzuschließen, Innerhalb
des Kastens 205 ist ein ringförmiger Flansch 206 angeordnet, der zur Führung der
Bewegung der Welle 201 im Kasten 205 und zur Unterstützung mit Genauigkeit des Brennelementes
30 im Innern des Brennstoffkastens 205 dient An dem Flansch 206 ist ein Riegel 210
montiert, der um einen Zapfen 211 drehbar ist und eine mit Gewinde versehene Öffnung
212 aufweist. Oberhalb des Riegels 210 sind mehrere, an die Wand des Kastens 205
befestigte
Führungs-und Anschlagvorrichtungen 215' angeordnet,
die zur Führung der Bewegung des Brennelementes in den Kasten 205 und zum Festhalten
des oberen Teiles des Brennelementes 30, während es sich im Kasten 205 befindet,
dienen.
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Die Welle 201 wird gehoben, um das schadhafte Brennelement 30 aus
der Brennstoffkassette 20 herauszunehmen.
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Die Welle 201 wird gehoben bis das schadhafte Brennelement 30 vollständig
in den Transportkasten 205 eingeführt wird Am Anfang wird der Riegel 210 gehoben
bis er die senkrechte Stellung erreicht hat CFiguren 7 und 8), und die Welle 201
und das schadhafte Brennelement 30 werden über den Riegel 210 gehoben. Dann wird
der Riegel 210 durch die Schwerkraft in die horizontale Stellung gebracht (Figuren
9 und lo) und der untere Stopfen 40 des schadhaften Brennelementes 30 wird durch
Gewindepassung an den Riegel 210 im Kasten 205 gesichert. Das obere Ende des schadhaften
Brennelementes 30 wird in dem Kasten 205 mittels der Führungen 215' festgehalten.
Das Werkzeug 200 wird vom schadhaften Brennelement 30 dann abgelöst wenn das schadhafte
Brennelement 30 in den Ksten 205 eingeschlossen worden istv Das schadhafte Brennelement
30 kann dann separat zu und von der Aufarbeitungsanlage, während es in dem Transportkasten
205 eingeschlossen
ist, transportiert werden.
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Wie es aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, weist die neue
Brennstoffkassette folgende Eigenschaften auf. Es wird eine kräftige Struktur vorgesehen,
die aus einem, in einem einzigen Stück hergestellten Gehäuse oder Kanal 21 besteht,
welches Gehäuse 21 in Abständen über seine ganze Länge mittels der mehreren Distanzstücken
60 und einer unteren Stützplatte 46 verstärkt ist, die längs deren ganzen Peripherie
an der Wand des Kanals fest verankert sind. Dies gestattet den Gebrauch einr dünneren
Gehäusewand, ohne dass man Ausbeulungen durch Druckunterschiede zu befürchten hat,
WOdrch ein verstärkter Fluss des Kühlmittels und eine grössere Leistung erreicht
wird. Da der Kanal auf dieser Weise als Hauptelement zum Tragen der Last dient,
so kann man ihn derart vergrössern, dass er eine größere Anzahl von Brennelementen
enthält, und somit, bei gleichbleibender Anzahl der Brennstoffstifte, die Anzahl
der Brennstoffkassetten zu vermindern. Außerdem, wenn die Mehrzahl von Brennstoffkassetten
in der Spaltzone angeordnet ist, so können die oberen, nach aussen vorspringenden,
geflanschten Wandungen 24 miteinander oder mit der oberen Rasterplatte der Spaltzone
eingreifen oder zumindest ganz nahe aneinander anliegen Dieses Anliegen aneinander
bildet ein Hindernis für den Fluss des Kühlmittels zwischen den Kanälen 21 und bewirkt
dadurch
einen grösseren Fluss des Kühlmittels durch die Kanäle
hindurch und eine Verbesserung der Wärmeübertragung zum Kühlmittel. Eine typische
Einrichtung der Brennstoffkassetten in dem Raster der Spaltzone ist in der Figur
1 meiner Patentanmeldung in den Vereinigten Staaten Nr 188,151, angemeldet am 12.0ktober
1971, dargestellt, in welche Anmeldung auch Methoden zum Nachweisen leckender Brennstoffstäbe
beschrieben sind, für die eine abgeänderte Form des in der vor-Igenden Beschreibung
beschriebenen Greifers.
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Ausserdem kann die obere Stützplatte 45 mittels des Greifers ausgehoben
werden, während sich die Brennstoffkassette in der Spaltzone oder in dem Brennstofflagerschwimmbad
befindet Wenn die obere Stützplatte abenommen worden ist, so hat man einen Zugang
zu einem jeden der Brennstoffstäbe oder -Elemente 3o und ein oder mehrere, eine
Leckstelle aufweisende Elemente können einzeln ausgehoben und durch frische Elemente
ersetzt werden. Wenn die obere Stützplatte 45 wieder in ihre Stellung gesenkt wird,
wo werden die Blattfedervorsprünge 57 nach unten längs der schrägen Flächen 26 gleiten
und in die Ausnehmungen 58 hinein schnappen, sobald nur die Stützplatte dir richtige
Stellung erreicht hatt Die Leichtigkeit, mit der schadhafte Brennelemente ersetzt
werden können, wird
ein rascheres Ausheben der leckenden Elemente
ermöglichen und somit die Bildung einer übermässigen Kontamination im Reaktorbehälter
durch schadhafte Brennelemente verhindern, und vermeidet alle damit verbundenen
Dekontaminationsprobleme, was eine Verminderung der Betriebskosten zur Folge hat.
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Der Greifer, der zum Zusammenarbeiten mit der neuen Brennstoffkassette
weist folgende Eigenschaften aufv Der Greifer ist als ein steges System ausgebildet
und kann deshalb mit Genauigkeit oberhalb der gewünschten Brennstoffkassette durch
genaue Positionierung der tragenden Superstruktur der Aufladungsplattform, psitioniert
werden. Dies eignet sich für eine automatische Positionierung des Greifers mittels
eines Rechners, um die Aufladung des Reaktors zu beschleunigen und gestattet dadurch
eine öftere Aufladung und infolgedessen eine verbesserte Homogenisierung Eine Anzahl
von Sicherheitsvorrichtungen ist vorgesehen., um eine feste Blockierung des Greifers
an die Brennstoffkaasette zu gewährleisten und ein zufälliges Fallen der Brennstoffkassette
zu vermeiden. Zum Beispiel, wenn einmal der Greifer die Brennstoffkassette ergriffen
hat und belastet ist, so wird die Blockierungsvorrichtung 141-142 betätigt und vermeidet
das Ablösen des Greifers bis die durch die Brennstoffkassette gebildete Last
aufgehoben
wirdt Ferner können geeignete elektrische Blockierungsvorrichtungen (nicht dargestellt)
vorgesehen werden, die das Heben des Greifers bis zur vollständigen Einführung der
Stifte 131 in die Ausnehmungen 135 der Brennstoffkassette vermeiden werden.
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Diese Vorrichtungen können z.B. als Mikroschalter ausgebildet sein,
der erst dann betätigt wird, wenn das Blockierungselement 141 um einen geeigneten
Abstand durch die Öffnung 142 hineingeführt worden ist, was nur dann geschehen kann
wenn die Tragelemente 130 ihre vollständige Verschiebung nach aussen ausgeführt
haben.
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Sollten die Stifte 131 nicht mit den Ausnehmungen 135 fluchten, so
wird die Verschiebung nach aussen nicht möglich sein. Mnlicherweise kann ein Mikroschalter
vorgesehen werden, der durch die Elemente 111 und 115 betätigt wird, wenn sie vollständig
gedreht worden sind, um die Brennstoffkassette abzulösen. Dies wird ein Heben des
Greifers, bevor er von der Brennstoffkassette vollständig abgelöst worden ist, vermeiden.
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Ähnlicherweise, auf Grund der im wesentlichen quadratischen Konfiguration
des oberen Teiles der Brennstoff' kassette und der ähnlichen Konfiguration des unteren
Teiles des Greifers, können die beiden nicht aufeinander pssen, solange sie nicht
auf geeignete Weise fluchten.
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Wie es aus den Zeichnungen klar zu ersehen ist, ist der Greifer derart
ausgebildet, dass er im Falle
einer zufälligen Blockierung von
Hand demontiert und betätigt werden kann. So kann man, wie bereits beschrieben,
das Quadraturrohr 115 mit daran befestigter Nockenplatte 122 und auch das Hubrohr
vom oberen Teil aus herausnehmen und dadurch einen Zugang zu den restlichen Teilen
des Greifers schaffen.
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Die Konstruktion des beschriebenen Werkzeuges 200 zum Herausnehmen
von einzelnen Brennstoffstiften weist die Vorteile auf, daß es, ähnlich wie der
Greifer, ein zur automatischen Positionierung geeignetes steifes System darstellt;
das Brennelement wird, sobald es nur ausgehoben ist, sofort in einen kräftigen Kasten
205 eingeschlossen, der ein zufälliges Fallen oder Beschädigung verhindert und einen
guten Schutz gegen Strahlung gewährleistet, und daß der Brennstoffstift rasch und
einfach in seiner Stellung innerhalb des Kastens 205 mittels des unteren, durch
die Schwerkraft betätigten Teiles 210 gesichert werden kann.
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Die Leichtigkeit der Ersetzung eines schadhaften Brennelementes durch
ein frisches Brennelement hoher Aktivität in einem Bündel von sonst zufriedenstellenden
Elementen niedriger Aktivität kann zus.;tzliche Probleme einführen, die aus der
folgenden Erklärung erscheinen werden. Für die wirksamste Funktionierung des Reaktors
ist es wünschenswert, die Beziehung zwischen der Höchst-und
der
Durchschnittsleistung zu einem Minimum zu reduzieren. Dies empfiehlt den Gebrauch
von Brennstoffstiften, die alle eine niedrige Anreicherung aufweisen, was aber öftere
Aufladungen erfordern würde.
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Die verbesserten Brennstoffkassetten und Greifer gemäss der Erfindung,
die die Ersetzung in weniger Zeit als bei den herkömmlichen Konstruktionen gewährleisten,
werden öftere Ersetzungen und infolgedessen der Gebruch von niedrigen Anreicherungen
gestatten. Trotzdem die Abänderung der Anordnung des herkömmlichen beweglichen Steuerelementes
als sich die Brennstoffaktivität vermindert, wird notwendig sein. Die Abänderung
der Position des Steuerelementes in Abhängigkeit von der Aktivität von nebeneinander
liegenden Brennstoffkassetten ist aber kein wirksames Mittel zum Ausgleich von stark
variierenden Anreicherungsgraden. Eine durch die herkömmliche Technik vorgeschlagene
Lösung besteht darin, dass man in den Brennstoffstift mit dem spaltbaren Stoff eine
abbrennbare Vergiftung einmischt, die abbrennt etwa mit einer Geschwindigkeit, die
der Geschwindigkeit der Brennstoffaktivitätsverminderung etwa gleich ist, aber dies
ist kostspielig und schwer zu kontrollieren im Falle von verschiedenen Anreicherungen
Ein ähnliches Problem besteht, wenn man einen schadhaften Brennstoffstift niedriger
Anreicherung ersetzen muss. Die Erhaltung
eines Ersatzstiftes gleicher
Aktivität wird sehr schwer sein. Die Ersetzung durch einen frischen Brennstoffstift
höherer Anreicherung würde eine ungleichmäßige Wärmeerzeugung in der Brennstoffkassette
zur Folge haben, was unerwünscht sein kann. Auf Grund der verhältnismäßigen Leichtigkeit
der Ersetzung von Brennstoffstiften der neuen Brennstoffkassette kann man, in Übereinstimmung
mit dieser Eigenschaft der Erfindung Vergiftungsstifte oder Elemente innerhalb der
Brennstoffkassette in Mischung mit den Brennstoffstiften vorgesehen werden, um eine
gleichmäßigere Wärmeerzeugung zu erhalten. Zu diesem Zwecke würden die Vergiftungsstifte,
mit Ausnahme, wenn gexanscht, des oberen Stopfens 35, dieselbe äussere Gestalt haben
wie die Brennstoffstifte 30, so dass sie mit diesen vollkommen auswechselbar sein
würden. Auf diese Weise kann ein jeder Brennstoffstift 30 durch einen Vergiftungsstift
ersetzt werden. Infolgedessen, im oben beschriebent-r Falls, wenn ein B element
verminderter Aktivität durch ein frisches Brennelement hoher Aktivität ersetzt wird,
so werden zugleich ein oder mehrere der daneben liegenden Brennelemente durch feste
Vergiftungsstifte ersetzt, um damit die höhere Neutronerzeugung seitens des frischen
Elementes höherer Aktivität auszugleichen
Zur Erreichung der vorstehend
beschriebnen Resultate können die Vergiftungsstifte verschiedenartig hergestellt
werden Als ein Beispiel kann der vergiftung stift als ein Rohr aus rostfreiem Stahl
ausgebildet sein, das einen festen Stift aus neutronenabsorbierenden Stoff, wie
z.B. Bor oder ein anderer bekannter Vergiftungsstoff einschliesst. Als zweites Beispiel
kann der Vergiftungsstift als ein mit einer hohlen Mitte (Ringröhrenquerschnitt)
versehenes Rohr aus rostfreiem Stahl ausgebildet sein, bei dem die Rohxwandungen
mit Borpulver geüllt sind Eine Veränderung der Rohrwandstärke und infolgedessen
der Stärke der Voreinlage, wird es ermöglichen, die Vergiftungswirkung zu kontrollierent
Dies würde der Reaktoranlage die Möglichkeit geben, eine Varietät von solchen Vergiftungsstiften
verschiedener Vergiftungswirkung zwecks besserer Anpassung an die Ersatzanreicherung
am Lager zu halten.
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Solche Stifte könnten mit verhältnismäßig niedrigen Kosten hergestellt
werden.
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Die Möglichkeit, feste Vergiftungsstlfte in jede einzelne Brennstoffkassette
einzuschalten, gewährleistet eine größere Freiheit in der Wahl der Aktivitutskonfiguration,
die zur Feststellung und Aufrecherhaltung einer niedrigen Beziehung zwischen der
Höchst- und
Durchschnittsleistung beitragen wird. Zum Beispiel,
jede Brennstoffkassette oder größeres Brennstoffstiftenbündel kann ursprünglich
aus Brennstoffstiften hoher Anreicherung bestehen, durch die eine Anzahl von abbrennbaren
Vergiftungsstiften gleichmäßig verteilt ist. Als sich die Aktivität der Brennstoffstifte
vermindert, ebenso vermindert sich die Vergiftungswirkung, was eine gleichmäßigere
Wärmeerzeugung während der Lebensdauer des Bündels gewährleistet. Eine zweckmäßigerweise
gewthlte Anreicherung und Giftkonfiguration würde auch gestatten, daß die beweglichen
Steuerelemente während des ganzen Brennstoffkreislaufes in einer vollständig unwirksamen
Stellung zu bleiben, was das Problem des Abbrennens der Steuerelemente vermeidet
und bewirkt eine gleichmäßigere Erhitzung. Wie bereits erwähnt, soll die Aussengestalt
des Vergiftungsstiftes derjenigen des Brennelementes 30 gleich sein, damit der Vergiftungsstift
vollständig auswechselbar mit dem Brennelement ist, mit dem Unterschied nur, daß
der Stopfen 35 vorzugsweise verschieden ist, so daß das Werkzeug 200, das zur Aushebung
des Brennelementes 30 dient, zur Aushebung des Vergiftungsstiftes nicht gebraucht
werden kann, wodurch jede zufällige Vervechaelung der beiden Elemente ausgeschlossen
ist. Dies kann man leicht dadurch erreichen, daß man an dem oberen Stopfen des Vergiftungsstiftes
ein Gewinde schneidet, das vom Gewinde
35c an dem Brennstoff stift
verschieden ist. Zum Beispiel, ist 35c ein rechtgängiges Gewinde, so kann das Vergiftungsstiftgewinde
ein linksgängiges Gewinde sein oder eine Gewindesteigung aufweisen, die mit dem
Gewinde 202 des zur Entfernung des Brennstoffstiftes dienenden Werkzeuges 200 nicht
eingreifen kannt Auf diese Weise wird für die Handhabung des vergiftungsstiftes
ein separates Werkzeug vorgesehen, das dem Werkzeug 200 ähnlich ist, aber ein an
das Gewinde des Vergiftungsstiftes angepasstes Gewinde aufweist. Es soll auch einverstanden
sein, daß die neue Bxennstoffv kassette, anstatt der Ersetzung von Brennelementen
durch Vergiftungsstifte mit gesteuerten Gilergiftungsgraden, auch eine Freilassung
des normalerweise durch ein Brennelement besetzten Raumes, zwecks Vergx6ßexung der
Beziehung zwischen Wasser und Brennstoff, oder eine Ersetzung eines Brennelementes,
zum Beispiel, durch einen festen Zirkontumstift ähnlicher Gestalt, zum Zwecke einer
Reduzierung des Volumena des anwesenden Wassers, um einen zusätzlichen Flexibilitätsgrad
in der Erhaltung der optimalen Konfiguration Brennstoff-Modenator-Gift zu erreichen,
gestattet Während die. Begriffe der Erfindung anhand beispielsweiser Ausführungsformen
ins Klare gesetzt worden sind, wird es dem Fachmann klar sein, daß viele Abänderungen
in
der Struktur, Einrichtung, Proportionen, Elemente, Materialien und Komponenten,
die bei der Anwendung der Erfindung gebraucht werden, und andere, die für spezifische
Umgebungsbedingungen und Betriebserfordernisse besonders geeignet sind, angebracht
werden können, ohne sich von den Begriffen der Erfindung zu entfernen. Es muss also
einverstanden sein, daß die folgenden Patentansprüche alle diese Abänderungen, in
den Grenzen allein des echten Gedankens und Bereiches der Erfindung decken und umfassen.
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Patentansprüche