DE3018857C2

DE3018857C2 - Verfahren und Einrichtung zur Einbringung von radioaktiven langgestreckten, metallischen Bauteilen in einen Abschirmbehälter

Info

Publication number: DE3018857C2
Application number: DE3018857A
Authority: DE
Inventors: Günther Ing.(grad.) 6057 Dietzenbach Dannehl; Walter 8757 Karlstein Haase; Günter Ing.(grad.) 6000 Frankfurt Zeitschel
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1980-05-16
Filing date: 1980-05-16
Publication date: 1984-10-25
Also published as: JPS612920B2; DE3168013D1; EP0042483A1; EP0042483B1; DE3018857A1; JPS578500A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einbringung von radioaktiven langgestreckten, metallischen Bauteilen in einen Abschirmbehälter, bei dem die Bauteile zu einer Spule gewickelt und die Spule in dem Abschirmbehälter untergebracht wird.

Bei dem aus der französischen Offenlegungsschrift 23 53 117 bekannten Verfahren der oben genannten Art soll körniges oder pulverförmiges radioaktives Material über einen Trichter auf einen Blechstreifen aufgegeben werden, der unmittelbar danach zu eiivm Rohr gebogen wird. Das Rohr wird verschweißt und dann in einem Ziehvorgang gelängt und verdünnt. Damit soll die räumliche Verteilung des radioaktiven Materials optimiert werden, wobei die dichteste möglich Anordnung angestrebt wird, die ohne Erreichen einer unzulässigen Kritikalität oder zu starken Erwärmung möglich ist. Das umhüllte Material kann dann u. a. zu einer Spule gewickelt und so in einem Normfaß untergebracht werden.

Es ist ferner aus der DE-OS 28 18 781 bekannt, daß Brennstäbe von verbrauchten Kernreaktor-Brennelementen mit Hilfe einer einschließenden Hülle zu einer Platte verbunden werden. Diese Platte wird dann zu einer Rolle aufgewickelt, die in einem Schutzbehälter untergebracht wird.

Die bekannten Verfahren sind in ihren einzelnen Schritten sehr aufwendig, so daß sie bisher keinen Eingang in die Praxis gefunden haben. Vielmehr hat man bisher pulverförmig anfallende radioaktive Abfälle, wie die in der französischen Offenleg'jngsschrift 23 53 117 ausdrücklich erwähnten Ionenaustauscherharze, immer durch die Vermischung mit fließfähigen Bindemitteln zu kompakten Körpern verarbeitet.

Die in der Praxis bewährte Mischung mit Bindemitteln ist jedoch nicht für Instrumentierungssonden aus Kernkraftwerken geeignet, die von Haus aus bei einer viele Meter betragenden Länge nur einen extrem kleinen Durchmesser haben. Hier hat man sich, wie zum Beispiel aus der Zeitschrift »Nuclear Engineering International«, September 1982, Seiten 52 und 53 bekannt ist,

mit einem Zertrennen solcher Sonden in kurze Abschnitte beholfen. Die kurzen Abschnitte wurden dann in übliche Transportbehälter, zum Beispiel in die bekannten Nonnfässer mit 2001 Inhalt, eingefüllt und abtransportiert Die Zerlegung ist jedoch wegen der Aktivierung solcher Bauteile schwierig. Aus dem gleichen Grund ist der Abtransport ohne besondere Abschirmung allenfalls bis zu einer Verarbeitungsstätte möglich, in der die Teils in eine für die Entlagerung geeignete Form gebracht werden müssen, zum Beispiel durch Einbetten in Beton, der für die notwendige Abschirmung sorgt

Die Erfindung gehl demgegenüber von der Aufgabe aus, die Endlagerung der vorgenannten Bauteile auf einfache Weise und vor allem mit weniger Personaleinsatz in strahlungsgefährdeter Umgebung zu erreichen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß bei Bauteilen, insbesondere Instrumentierungssonden, aus einem Reaktordruckbehälter diese mit dem Aufwickeln auf einen Spulenkörper durch eine fernbedienbare Wickelmaschine aus dem Reaktordruckbehälter herausgezogen werden und daß der Spulenkörper beim Aufwickeln in dem Abschirmbehälter untergebracht ist und der Abschirmbehälter dann mit einem strahlungssicheren Verschluß versehen wird.

Bei der Erfindung entfällt das bisherige Zerlegen der Bauteile vollständig. Außerdem kann das bei der Erfindung vorgesehene Aufwickeln auf einen Spulenkörper der einzige Arbeitsgang sein, der für die Endlagerung erforderlich ist weil der Abschirmbehälter selbst so ausgebildet werden kann, daß er für eine Endlagerung geeignet ist. Dabei kann der Spulenkörper auch während des Bewickeins in den Abschirmbehälter hineinbewegt werden. Man erreicht auf diese Weise eine bestimmte Führung des Wickelgutes auf dem Spulenkörper. Bei mehrlagiger Aufwicklung kann die Bewegung hin- und hergehend sein, wobei zweckmäßigerweise dafür gesorgt wird, daß der Spulenkörper am Ende des Wickelvorganges in der tiefsten Stellung innerhalb des Abschirmbehä'ters sitzt

Als Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung kann auf einem Grundrahmen ein Antriebsmotor und ein Getriebe angeordnet sein, das mit dem Antriebsmotor gekoppelt ist und eine Welle mit einer Drehbewegung und einer Längsbewegung in Richtung der Drehachse betätigt. Auf dem gleichen Grundrahmen ist ein topfförmiger Abschirmbehältei lösbar so befestigt, daß seine Öffnung der Welle zugekehrt ist. In dieser Öffnung sitzt ein Spulenkörper, der über eine lösbare Kupplung mit der Welle verbunden ist.

Der Abschirmbehälter besteht aus einem geeigneten Abschirmmaterial. Im Hinblick auf die mechanischen Beanspruchungen sind hierfür Stahl- oder Gußeisen gut geeignet. Es kann jich aber auch um metallisch verstärktes mineralisches Material, wie Beton handeln. Die Wandstärke wird im Hinblick auf die zulässige Oberflächendosisleistung bemessen. Sie wird üblicherweise zwischen 200 und 400 mm liegen.

Die öffnungen des Abschirmbehälters können mit eo einschfäübbären Abschirmstopfen zu verschließen sein. Dabei sollte der für das Einsetzen des Spulenkörpers vorgesehene Hauptstopfen eine Welle aufweisen, die die Betätigung des Spulenkörpers bei aufgesetztem Stopfen ermöglicht.

Der Spulenkörper wird zweckmäßigerweise mit der fliegenden Lagerung im Abschirmkörper befestigt. Zu diesem Zweck kann er auf einem Dorn in der öffnung des Abschirmbehälter sitzen. Dabei kann der Spulenkörper als Ganzes oder mit einem besonderen Spulenteil bei der Drehbewegung der Welle während des Aufwickelvorganges hin- und herbewegbar angeordnet sein. Die zu dieser Längsbewegung erforderliche Kraft kann von dem Wickelgut ausgeübt werden. Ferner kann dem Spulenkörper ein Hüllrohr zugeordnet sein, das ein elastisches Aufspringen des Wickelgutes verhindert und damit den Außendurchmesser festlegt. Das Hüllrohr kann mit dem Spulenkörper verbunden werden, um mit diesem einen gut zu transportierenden Körper zu bilden.

Besonders günstig ist es, wenn der Abschirmbehälter eine tangential an den Umfang des Spulenkörpers führende Bohrung aufweist, die nach Beendigung des Aufwickelvorganges zwangsläufig durch den Spulenkörper verschlossen ist Zusätzlich zu diesem zwangsläufigen Verschluß kann man aber auch weitere Stopfen vorsehen. Außerdem kann man dem Abschirmbehälter ein Führungsrohr zuordnen, mit dem er in bezug auf den jeweiligen Einsatzort verstellbar isi.-Oies ist besonders vorteilhaft für den Fall, daß an einem R :-aktordruckbehälter mehrere räumlich nicht weit voneinander entfernte Meßleitungen abtransportiert werden sollen.

Der bei der neuen Einrichtung vorgesehene Grundrahme.-; sollte mindesten ein Strahienschutzüberwachungsgerät aufweisen. Damit kann sich das zum Beispiel für das »Einfädeln« notwendige Bedienungspersonal über die Strahlungsgefahr informieren. Außerdem kann man damit Strahlungswerte ermitteln, die eine Dekontamination erfordern.

Dem Motor und/oder dem Getriebe kann eine Vorrichtung zur Begrenzung des am Spulenkörper wirkenden Drehmomentes zugeordnet sein. Dies ist wichtig, damit verhindert wird, da3 zu starke Kräftestörungen an dem aufzuwickelnden Bauteil oder der neuen Einrichtung entstehen, die nur mit großem Personalaufwand in strahlungsgefährdeten Bereichen wieder zu beheben sind. Aus dem gleichen Grunde sollte dem Motor und/oder dem Getriebe ein Endschalter für einen maximplen Längsweg der Welle zugeordnet sein.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt die F i g. 1 einen Vertikalschnit; durch den Unterteil des Reaktordruckbehälters ^ines Siedewasserreaktors mit den dort sitzenden Steuerstabantrieben und der darunter plazierten Einrichtung beim Ziehen einer Meßsonde. Die F i g. 2 und 3 zeigen diese Einrichtung in zwei zueinander senkrechten Vertikalschnitten in größerem Maßstab.

Mit 1 ist der Reaktordruckbehälter eines Siedewasserreaktors für zum Beispiel 1300 MW_C bezeichnet, der in einer Betonabschirruung 2 sitzt. Der Boden 3 des rieaKtcrdruckbehälters enthält eine Vielzahl von Stutzen 4 für Steuerstabantriebe. Weitere Stutzen sind für Meßsonden 6 vorgesehen, mit denen zum Beispiel der Neutronenfluß oder die Temperatur oder der Druck des Kühlwassers ermittelt werden. Die Sonden 6 sind üblicherweise in fing^'dicken Metallrohren angeordnet, die durch druckdichte Verschraubungen in den Reaktordruckbehälter 1 eingeführt sind. Ihre Länge beträgt je nach der Höhenlage, an der im Reaktordruckbehälter gemessen werden soll, 4 bis 10 m. Damit ist ein Bauteil gegeben, das im Fall einer Störung nur schwierig abtransportiert werd :n kann, weil es aus dem Reaktordruckbehälter kommt und demgemäß stark aktiviert ist. Außerdem ist auch unterhalb der Steuerstabantriebe 4 noch eine erhebliche Strahlenbelastung vorhanden, so

daß dort ein Arbeiten nur mit besonderen Schutzmaßnahmen möglich ist.

Nach der Erfindung ist unterhalb der Steuerstabantriebe eine als Ganzes mit 10 bezeichnete Einrichtung vorgesehen, mit der solche Sonden 6 aus dem Reaktordruckbehälter 1 gezogen und dabei aufgewickelt werden. Die Einrichtung 10 umfaßt einen Grundrahmen 11, auf dem ein Abschirmbehälter 12 zum Beispiel bei 13 lösbar befestigt ist. Der Abschirmbehälter 12 ist ein überwiegend zylindrischer Topf mit einer Wandstärke D von etwa 400 mm. Seine öffnung 14 sitzt, wie F i g. 3 zeigt, zentrisch in dem Topf. Sie ist mit einem Stopfen 15 bis auf eine innere Kammer verschlossen, in der ein Spulenkörper 16 auf einem Dorn 17 fliegend gelagert ist.

Der Spulenkörper 16 steht in der in F i g. 2 bezeichneten Betriebsstellung über eine lösbare Kupplung 18, die zum Beispiel in Form einer Zahnwelle ausgebildet ist, mit einer w'eiie 20 in Verbindung, die in dem Stopfen i5 drehbar gelagert ist, wie der Pfeil 21 zeigt und außerdem eine in ihrer Längsrichtung verlaufende Bewegung aufweist. Dies soll mit dem Pfeil 22 bezeichnet sein.

Der Welle 20 ist eine Antriebswelle 23 zugeordnet, die über einen nicht weiter dargestellten Drehmomentbegrenzer, zum Beispiel in Form einer Rutschkupplung 24 und einen nicht weiter dargestellten Endschalter angekuppelt ist. Die Antriebswelle 23 ist die Antriebsseite eines Getriebes 25, das von einem Elektromotor 26 betätigt wird.

Die F i g. 3 zeigt, da B in dem topfförmigen Abschirmbehälter 12 eine tangential an den Umfang der Öffnung 14 führende Bohrung 28 vorgesehen ist, durch die die in den F i g. 2 und 3 nur durch eine strichpunktierte Linie angedeutete Sonde 6 dem Spulenkörper 16 zugeführt wird. Mit dieser Bohrung fluchtet die Einführungsöffnung eines Hüllrohres 29, das den Außendurchmesser Aar \uj£Ugj»M<_ss begrenzt. Zur Fahrun™ der Sonde 6 außerhalb des Abschirmbehälters 12 dienen Führungsrohre 30, die teleskopierend ausgebildet sind und an einer verstellbaren Halterung 31 sitzen. Dort ist auch ein Strahlungsmeßgerät 32 angebracht, mit dem überwacht werden kann, daß der Abschirmbehälter 12 mit der Sonde 6 eine für den Abtransport genügend kleine Strahlung aufweist

Die F i g. 1 zeigt, daß die Einrichtung 10 durch eine Schleuse 35 mit einer als Hängebahn ausgebildeten Transporteinrichtung 36 zu einem Wagen 37 unterhalb des Reaktordruckbehälters 1 gebracht werden kann. Dieser Wagen ist auf einer als Drehscheibe wirkenden Plattform 38 so verstellbar, daß das Führungsrohr 30 die gewünschte Position der abzutransportierenden Sonde 6 anfahren kann. Die Fahrbewegung kann schon durch Fernbedienung erfolgen.

Nach dem Einfädeln und Aufwickeln der Sonde kann die Einrichtung 10 ohne Personaleinsatz so weit abtransportiert werden, daß sie aus dem strahlungsgefährdeten Bereich 39 in den außerhalb der Abschirmung 2 liegenden Bereich kommt Dort kann man den Abschirmbehälter 12 abbauen und nach einem gegebenfalls zusätzlichen Verschließen der daran vorliegenden öffnungen, insbesondere der Bohrung 28, direkt zu einem Endlager abfahren.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß der mit dem Abschirmbehälter 12 praktisch strahlungsfrei abtransportierte Spulenkörper 16 mit der aufgewickelter. Sonde 6 und dem Hüllrohr 29 in eine für die Handhabung strahlender Abfälle vorgesehene Anlage gebracht wird, wo gegebenenfalls mehrere Spulenkörper in größere Behälter eingebracht werden, die dann mit Beton oder einem anderen Bindemittel vergossen werden, so daß ein endlagerungsfähiges Produkt geschaffen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

' Patentansprüche:

1. Verfahren zur Einbringung von radioaktiven langgestreckten, metallischen Bauteilen in einen Abschirmbehälter, bei dem die Bauteile zu einer Spule gewickelt und die Spule in dem Abschirmbehälter untergebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bauteilen, insbesondere Instrumentierungssonden, aus einem Reaktordruckbehälter, diese mit dem Aufwickeln auf einen Spulenkörper durch eine fernbedienbare Wickelmaschine aus dem Reaktordruckbehälter herausgezogen werden und daß der Spulenkörper beim Aufwickeln in dem Abschirmbehälter untergebracht ist und der Abschirmbehälter dann mit einem strahlungssicheren Verschluß versehen wird

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper während des Bewikkelns in den Aeschirmbehälter hineinbewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewickelte Spulenkörper im Zwischenlager aus dem Abschirmbehälter entfernt und in einen Endlagerbehälter gebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Spulenkörper über- und/oder nebeneinander in einen größeren strahlungssicheren Abschirmbehälter umgesetzt werden.

5. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf ei'iin Grundrahmen (11) ein Antriebsmotor (26) und ein Getriebe (25) angeordnet sind, das mit dem Antriebsmotor (26; gekoppelt ist und eine Welle (20) mit einer Drehbewegung und einer Längsbewegung in Richtung der Dr-ehachse betätigt, daß auf dem Grundrahmen (11) ein topfförmiger Abschirmbehälter (12) lösbar so befestigt ist, daß seine öffnung (14) der Welle (20) zugekehrt ist, und daß in der öffnung (14) ein Spulenkörper (16) sitzt, der über eine lösbare Kupplung (18) mit der Welle (20) verbunden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (16) auf einem Dorn (17) in der Öffnung (14) des Abschirmbehälters (12) sitzt.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmbehälter (12) eine tangential an den Umfang des Spulenkörpers (16) führende Bohrung (28) aufweist, die nach Beendigung des Aufwickelvorganges zwangsläufig durch den Spulenkörper(16) verschlossen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spulenkörper (16) ein Hüllrohr (29) zugeordnet ist, das eine der Bohrung (28) zugeordnete Ausnehmung aufweist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundrahmen (11) mindestens ein Strahienschutzüberwachungsgerät aufweist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abschirmbehälter (12) ein Führungsrohr (30) zugeordnet ist, mit dem er in bezug auf den jeweiligen Einsatzort verstellbar ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Motor (25) und/oder dem Getriebe (26) eine Vorrichtung (24) zur Begrenzung des am Spulenkörper (16) wirken

den Drehmoments zugeordnet ist

IZ Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Motor (25) und/oder dem Getriebe (26) ein Endschalter für einen maximalen Längsweg der Welle zugeordnet ist

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis

12, dadurch gekennzeichnet daß der Abschirmbehälter (12) aus Stahl, Gußeisen oder einem metallisch verstärkten mineralischen Abschirmmateriai, wie Beton, besteht und eine Wandstärke zwischen 200 und 400 mm je nach der zulässigen Oberflächendosisleistung aufweist

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (14, 28) des Abschirmbehälters (12) mit einschraubbaren Abschirmstopfen (15) zu verschließen sind.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebsstutzen des Spulenkörpers (16) in einem Stopfen (15) mit der Welle des Getriebes (16) zu kuppeln ist

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spulenteil im Spulenkörper (16) bei der Drehbewegung der Welle (20) während des Aufwickelvorganges hin- und herbewegbar ist