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Anordnung zur Verringerung des Schrottvolumens
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beim Verschrotten von Brennstoffkästen Die Erfindung betrifft eine
Anordnung zur Verringerung des Schrottvolumens beim Verschrotten von Brennstoffkästen
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die im kennzeichnenden Teil
des Anspruches 1 genannten Merkmale.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
genannt.
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Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung nach der Erfindung in Seitenansicht,
Fig. 2 die Anordnung gemäß Fig. 1 in gleicher Ansicht, jedoch im größeren Maßstab
und detaillierterer Darstellung, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in
Fig. 2, Fig. 4 eine Ansicht in Richtung der Pfeile IV-IV in Fig. 2, Fig. 5 einen
Horizontalschnitt längs der Linie V-V in Fig. 4, Fig. 6 teils in Ansicht und teils
im Schnitt einen Teil der in Fig. 2 gezeigten Aufschneidevorrichtung längs der Linie
VI-VI in Fig. 7, Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig.6,
Fig.
8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII in Fig. 6, Fig. 9 in Seitenansicht mehrere
Brennstoffkastenhälften in kompaktiertem und paketiertem Zustand, Fig. 10 einen
Horizontalschnitt längs der Linie X-X in Fig. 9.
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Zu der Anordnung gemäß Fig. 1 gehört eine Vorrichtung A zum Entfernen
des Bodenteils des Brennelementbündels von dem Brennstoffkasten, eine Vorrichtung
B zum Aufschneiden des Brennstoffkastens sowie eine Vorrichtung C zur Paketierung
der beim Aufschneiden anfallenden Brennstoffkastenteile.
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Die Anordnung ist in einem mit Wasser gefüllten Bassin angeordnet,
das im Vertikalschnitt dargestellt ist.
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In den Figuren bezeichnet 1 ein mit Wasser gefülltes Bassin, in dem
die Anordnung ( A + B + C) untergebracht ist. Die drei Vorrichtungen A, B, C werden
von einem gemeinsamen, länglichen, parallelepipedischen Rahmen getragen, zu dem
vier vertikale, In je einer Ecke angeordnete U-Profilträger 2 gehören, die mit ihren
oberen Enden an zwei in die Bassinwand eingegossene I-Profilträger 3 festgeschweißt
sind, während ihre unteren Enden an zwei horizontalen U-Profilträgem festgeschweißt
sind, die zusammen mit zwei zwischen ihnen festgeschweißten U-Profilträgern 5 einen
Grundrahmen 6 bilden.
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Ein in einer Horizontalebene liegender Hilfsrahmen 7 ruht auf dem
Grundrahmen 6 und ist an diesem mit vier Bolzen 8 abnehmbar befestigt. Vier vertikale
L-Profilträger 9 sind an ihren unteren Enden am Hilfsrahmen 7 festgeschweißt und
derart durch vier vertikale Wandbleche 10 und 11 miteinander verbunden, daß ein
Stativrohr 12 gebildet wird. Das Stativrohr 12 umschließt die Aufschneidevorrichtung
B und hat an seinem oberen Ende einen aus L-Profilträgern zusammengeschweißten horizontalen
Rahmen 13. Im Mittelteil des Stativrohres 12 ist eine vertikale Säule 14 angeordnet,
die mit ihrem unteren Ende an einer horizontalen Grundplatte 15 festgeschweißt ist,
die mit vier Schraubbolzen 16 an zwei am Grundrahmen 4 festgeschweißten
horizontalen
Trägern 17 befestigt ist. Die Säule 14 dient dazu, einen Brennstoffkasten 20 festzuhalten,
der von einem gebrauchten Brennelementbündel stammt und der einen im wesentlichen
quadratischen Querschnitt mit vier abgerundeten Ecken hat. Die Säule 14 ist aus
zwei sich über die ganze Länge der Säule erstreckenden Teilen zusammengesetzt, nämlich
einer Hauptschiene 18 mit relativ großem Querschnitt und zwei Gegenhalterschienen
19, die durch Schraubbolzen an der Hauptschiene 18 befestigt und so angeordnet sind,
daß sie an je einem von zwei einander gegenüberliegenden, abgerundeten Eckabschnitten
längs ungefähr 50 % des Abrundungsbogens eines die Säule 14 umschließenden Brennstoffkastens
anliegen können, während die Hauptschiene 18 gleichzeitig an dem Brennstoffkasten
20 anliegt, und zwar ausschließlich an einem verbleibenden abgerundeten Eckabschnitt
des Brennstoffkastens.
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Das Stativrohr 12 hat eine im wesentlichen vertikale Mittelachse (14'),
die sich über die ganze Länge der Säule 14 erstreckt.
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Die Säule 14 ist von einem Schneidwerkzeughalter 21 umgeben, der in
vertikaler Richtung beweglich angeordnet ist und der zwei zueinander parallel e
ertikalebenen auf je einer Seite der Säule 14 angeordnete Platten 22 enthält. Jede
Platte 22 ist aus drei langgestreckten, vertikalen Blechelementen zusammengeschweißt,
nämlich zwei Radachsen tragenden Elementen 22 und einer diese Elemente überlappenden
Mittelplatte 22''. Die beiden Platten 22 sind durch vier längliche an den Platten
22 festgeschweißte Stahlklötze 23 fest miteinander verbunden. Der Schneidwerkzeughalter
21 trägt ein Paar obere Führungsräder 24, ein Paar untere Führungsräder 25 und ein
dazwischenliegendes Paar Schneidräder 26 sowie ein Paar Schneidführungsräder 27,
wobei jedes Schneidführungsrad 27 unmittelbar neben einem zugeordneten Schneidrad
26 liegt und derart angeordnet ist, daß es um dieselbe Achse wie dieses rotieren
kann. Die Räder 24, 25 und 26 sind so angeordnet, daß sie um ihre zugeordnete horizontale
Achse
24 ,25 , und 26 rotieren können, wobei sämtliche Achsen mit
den beiden Achsenenden in ihrer zugehörigen Platte 22 befestigt sind.
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Jedes Schneidrad 26 hat eine Seitenfläche 26t' (Fig. 7), die praktisch
in derselben Vertikalebene liegt wie eine ebene Seitenfläche 19 der entsprechenden
Gegenhalterschiene 19, wobei die Projektion der Fläche 26" auf diese Vertikalebene
die entsprechende Projektion der Fläche 19 entweder überlappt oder einen maximalen
Abstand von dieser hat, der kleiner ist als die Wanddicke des Brennstoffkastens
20. Der Abstand (oder der überlappungsgrad) kann dadurch eingestellt werden, daß
die Achsen 26 exzentrische Endzapfen haben, die in entsprechenden Löchern in den
die Achse tragenden Elementen 22 mittels je einer Sicherungsschraube 64 fixiert
sind. Die Achsen 24'und 25 sind auf dieselbe Weise wie die Achsen 26'angeordnet
und in den Elementen 22 fixiert.
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Jedes Führungsrad 24 des oberen Führungsradpaares hat zwei eine keilnutförmige
Lauffläche bildende konische Flächen 65 und 65, die bei korrekter Lage der Achsen
24'ihre jeweilige Seitenwand eines Brennstoffkastens 20 berühren, welcher die Säule
14 umschließt und mit seiner Innenseite an der Gegenhalterschiene 19 anliegt (Fig.7).
Die unteren Führungsräder 25 und die Schneidführungsräder 26 haben konische Flächen,
die genau wie die vorgenannten eine solche Form haben, daß ihre Erzeugenden ei-nen
Winkel von 450 mit einer Vertikalebene bilden. Bei den Schneidführungsrädern 26
berührt die konische Fläche eine Seitenwand des Brennstoffkanals 20, was bedeutet,
daß der Mindestabstand der konischen Fläche von der entsprechenden Gegenhalterschiene
19 ungefähr gleich der Wanddicke des Brennstoffkanals 20 ist.
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Der Werkzeughalter 21 ist mit zwei vertikalen Zugstangen 28 versehen,
die mit Hilfe von vier Schrauben 29 an ihrer jeweiligen Mittelplatte 22" befestigt
sind. Die Zugstangen 28
sind mit ihren oberen Enden gelenkig an
je einen Schenkel eines Hebebügels 30 befestigt, welcher beim Aufschneiden des Brennstoffkastens
20 über ein Zugseil 32 an den Hebehaken 31 an einem nicht dargestellten Hebekran
befestigt ist.
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In Figur 2 ist ein Brennstoffkasten 20 gezeigt, der sich in der zum
Aufschneiden korrekten Lage befindet, wobei der untere Endabschnitt des Brennstoffkastens
bereits aufgeschnitten ist. Die untere Stirnfläche des Brennstoffkastens 20 ist
mit 33 bezeichnet. Der unterhalb der Stirnfläche 33 befindliche Teil der Säule 14
ist in einer horizontalen Richtung größer als die Säule im übrigen, wobei die mit
den unteren Führungsrädern 25 zusammenwirkenden Führungsflächen mit den entsprechenden
Flächen des Brennstoffkanals fluchten. Wenn sich der Werkzeughalter 21 in seiner
Startstellung, d.h. in seiner untersten Stellung befindet, liegen die unteren Steuerräder
25 an den Führungsflächen der Säule 14 an, und die Schneidräder 26 befinden sich
im Verhältnis zu der unteren Stirnfläche 33 des Brennstoffkastens so weit unten,
daß der Brennstoffkasten 20, unbehindert von den Schneidrädern 26, in korrekter
Lage angeordnet werden kann, d.h. mit der Stirnfläche 33 auf einer horizontalen
Stützfläche am oberen Ende des unteren Teils der Säule 14, der die genannte größere
horizontale Abmessung hat. Der Brennstoffkasten 20 kann mit Hilfe eines oberhalb
von ihm angeordneten horizontalen Sperrarms 14", der7 drehbar um eine vertikale
Welle,an der Säule 14 befestigt ist, in dieser Lage fixiert werden.
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Das Aufschneiden des Brennstoffkastens geschieht in der Weise, daß
der am Hebehaken 31 hängende Schneidwerkzeughalter 21 durch den nicht dargestellten
Hebekran aus seiner unteren Endlage längs der Säule 14, auf der sich der mit dem
vorgenannten Sperrarm fixierte Brennstoffkasten befindet, hochgezogen wird. Mit
Hilfe der vorstehend beschriebenen Aufschneidevorrichtung erzielt man eine diagonale
Teilung meh-
rerer Brennstoffkästen, die alle die gleiche Form
und die gleichen Abmessungen wie der vorher beschriebene Brennstoffkasten 20 haben.
Die Brennstoffkästen werden also längs zwei einander gegenüberliegender Ecken aufgeschnitten.
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Die Brennstoffkastenhälften 20 werden herausgehoben und unmittelbar
so abgesetzt, daß sie mit ihren unteren Stirnflächen auf einer unteren Endplatte
34 in einem im wesentlichen rohrförmigen, vertikalen Paketierungsstativ 35 (Fig.3)
ruhen, das neben dem Stativrohr 12 und in fester mechanischer Verbindung mit diesem
angeordnet ist. Das Paketierungsstativ 35 besteht aus vier vertikalen L-Profilträgern
36 und vier an diesen festgeschweißten Blechwänden 37 und 37. Das rohrförmige Paketierungstativ
ist an seinem unteren Ende durch eine Bodenplatte 38 verschlossen und steht in hydraulischer
Verbindung mit dem Stativrohr 12 über ein Verbindungselement 39, dessen Breite ungefähr
gleich der kürzeren Rechteckseite des Querschnitts des Paketierungsstatives ist.
Die untere Endplatte 34 ist vertikal nach oben beweglich angeordnet. Sie liegt in
einer Horizontalebene und wird von horizontalen im Paketierungsstativ 35 vorhandenen
horizontalen Stützflächen getragen, während Bewegungen in Richtung auf die Aufschneidevorrichtung
und senkrecht zu dieser Richtung durch zwei der L-Profilträger 36 verhindert werden.
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Die untere Endplatte 34 hat einen vertikal nach oben gerichteten Vorsprung
34' (Fig. 2 und 3),der einen solchen V-förmigen Querschnitt hat, daß ein aus mehreren,
beispielsweise dreißig, zueinander parallelen Brennstoffkastenhälften 20 bestehendes,
zusammengepreßtes Blechpaket 40 mit einer äußeren Eckkante an der konkaven Seite
des Vorsprunges 34 an liegen kann.
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Zur Paketierungsvorrichtung C gehört ebenfalls eine vertikale Druckschiene
41, die über vier Paare von Gelenkstücken 42 mechanisch mit dem Paketierungsstativ
35 verbunden ist. Jedes Gelenkstück ist an seinem einen Ende drehbar an einer öse
43 (Fig.2) befestigt, die an einem der L-Profilträger 36 festgeschweißt ist, wåhrend
das andere Ende über eine Achse
45 (Fig.3) drehbar an einer Öse
44 befestigt ist, die an der Druckschiene 41 festgeschweißt ist. Jede Achse 45 ragt
durch Öffnungen 46 in den Wänden 37, wobei die Öffnungen 46 so groß sind, daß sie
erforderliche Bewegungen der Druckschiene 41 zulassen. Diese Schiene hat an ihrem
oberen Ende einen festgeschweißten Vorsprung 47, der über eine gelenkig angeordnete
Kraftübertragungsstange 48 an den beweglichen Teil einer am Paketierungsstativ befestigten,
druckluftgetriebenen Antriebsvorrichtung 49 angeschlossen ist. Bei der Zufuhr von
Druckluft bewirkt diese Vorrichtung eine nach oben gerichtete Bewegung der Druckschiene
41, wobei diese in Richtung auf die Aufs chne idevo rr i.chtung parallelverschoben
wird. Das Blechpaket 40 liegt mit einem oberen Endabschnitt an oberen Anschlagflächen
an, die an einer Verbindungsplatte 50 ausgebildet sind, die mit dem Paketierungsstativ
mechanisch fest verbunden ist und am oberen Rahmen 13 festgeschraubt ist. Dabei
liegen die oberen Anschlagflächen in derselben Vertikalebene wie die entsprechenden
Stützflächen des nach oben gerichteten Vorsprungs 34'an der unteren Endplatte 34.
eine Beweglichkeit der Kraftübertragungsstange 48 kann mit Hilfe eines Sperrbügels
51 mit zugehöriger Betätigungsstange 51 beschränkt werden. Der Bügel 51 ist in Figur
2 in vollausgezogenen Linien in seiner Sperrlage gezeigt. In der Endphase der Kompaktierung,
beispielsweise dann, wenn 75% der Brennstoffkastenhälften 20'auf der Endplatte 34
angesammelt sind, wird der Sperrbügel 51 in seine Sperrlage gebracht, was bedeutet,
daß der Abstand zwischen den konvexen und konkaven Ecken des Blechpaketes 40 bei
gegebener Anzahl von Brennstoffkanalhälften im Paket stets gleich groß wird.
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Wenn die vorbestimmte Anzahl Brennstoffkastenhälften gesammelt und
mittels der Druckschiene 41 in kompaktiertem Zustand fixiert sind, wird eine obere
Endplatte 52, die im wesentlichen gleiche Form und Abmessungen wie die untere Endplatte
34 hat, an der oberen Endfläche des Blechpaketes angeordnet. Die Druckschiene 41
hat zwei langgestreckte, in ebene Druckflächen, die je einer Vertikalebene liegen,
die einen Winkel von ca. 900 miteinander bilden und an einem
konkaven
Eckabschnitt des Blechpaketes 40 anliegen. Zwischen diesen Druckflächen hat die
Druckschiene 41 eine auf das Blechpaket gerichtete Längsnut 41. Während die Druckflächen
an dem Blechpaket- anliegen, wird eine Verbindungsstange 53 durch ein Loch in der
oberen Endplatte 52, durch die Nut 41 und in oder durch ein Loch in der unteren
Endplatte 34 geführt. Das letztgenannte Loch ist mit Gewinde oder mit einem Bajonettverschluß
versehen, so daß die Verbindungsstange durch Drehung in der unteren Endplatte fixiert
werden kann.
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Nach dieser Fixierung wird das obere Ende der Verbindungsstange mit
einer Mutter 54 versehen, die angezogen wird, so daß die Endplatten 34 und 52 gegen
je eine Enfläche des Blechpaketes 40 gepreßt werden.Danach wird die Druckschiene
41 mit Hilfe der Antriebsvorrichtung in eine Lage gebracht, in der sie die vertikale
Bewegung der unteren Endplatte nicht blockiert. Danach kann das fertigpaketierte
Blechpaket 40 mit Hilfe einer Hebevorrichtung, die an zwei an der oberen Endplatte
befestigten Hebbügeln 55 angeschlossen ist, aus dem Paketierungsstativ herausgehoben
werden.
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Wie bereits erwähnt, ist das Stativrohr 12 auch mit einer Vorrichtung
A zur Entfernung des Bodenteils eines Brennelementbündels vom Brennstoffkasten mechanisch
verbunden. Diese Anordnung enthält ein Demontagerohr 56 (Fig. 2 und 3), in dem ein
Brennstoffkasten 20 mit zugehörigem Bodenteil angeordnet und mit Hilfe einer pneumatischen
Druckdose 57 in einer vorbestimmten Lage fixiert ist. Der Brennstoffkasten ist an
jeder Ecke mit zwei Schrauben oder Nieten am Bodenteil befestigt. Diese Schrauben
oder Niete werden mit Hilfe von zwei pneumatischen Bohrwerkzeugen 58, die im Winkel
von 900 zueinander in der Wand des Demontagerohrs 56 angeordnet sind, ausgebohrt.
Das Demontagerohr hat einen schrägen Boden 59 mit einer Öffnung 60, über welche
das Demontagerohr mit einem am Grundrahmen 6 angehängten Sammelbehälter 61 für Bohrspäne
und abgelösten Korrosionsbelag in Verbindung steht. Mit diesem Sammelbehälter 61
stehen auch das Stativrohr 12 und das Paketierungsstativ 35 in Verbindung. Der
Behälter
61 ist mit einem Saugrohr 62 für Spülwasser versehen. Das Saugrohr wird über einen
Schlauch 62 an eine Wasserpumpe angeschlossen.
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Die gesamte Anordnung gemäß der Erfindung kann leicht von einem Kernkraftwerk
zu einem anderen transportiert werden und wird dort in vorhandene für Brennelementbündel
vorgesehene Bassins eingesetzt, die zur Aufnahme der Anordnung keine besondere Ausführung
benötigen.
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Bei einer Anordnung gemäß der Erfindung können statt der U-Profilträger
2 längere Profilträger verwendet werden, die an über dem Bassin angeordneten horizontalen
Trägern befestigt sind. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Grundrahmen 6
am Boden des Bassins beispielsweise mit Hilfe mehrerer vertikaler U-Profilträger
zu befestigen.