DE1210494B - Device for removing the covers from nuclear reactor fuel elements - Google Patents
Device for removing the covers from nuclear reactor fuel elementsInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
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AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Deutsche KL: 21g-21/20 German KL: 21g-21/20
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C 24036 VIII c/21gC 24036 VIII c / 21g
3. Mai 1961May 3, 1961
10. Februar 1966February 10, 1966
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Entfernen der Hüllen von Kernreaktor-Brennstoffelementen, dessen Gestell mit einer Vorschubvorrichtung fest verbunden ist, deren beweglicher Teil auf das eine Ende des Brennstoffelementes drückt, um das Element zwischen symmetrisch zur Achse der Vorschubvorrichtung im Gestell angeordneten Schneidrollen axial hindurchzudrücken, die in die Hülle einschneiden, und das eine Vorrichtung zum Entfernen der Teile der eingeschnittenen Hülle von dem Brennstoffkörper aufweist.The invention relates to an apparatus for removing the shells from nuclear reactor fuel elements, whose frame is firmly connected to a feed device, the moving part of which is on the one end of the fuel element pushes to the element between symmetrical to the axis of the To push through the feed device arranged in the frame cutting rollers axially, which in the Incise envelope, and the one device for removing the parts of the incised envelope from having the fuel body.
Die Brennstoffelemente der Kernreaktoren sind zum Schutz des Brennstoffkörpers vor Beschädigungen beim Transport der Elemente und während des Betriebes des Reaktors mit einer metallischen Hülle xs versehen. Zur Aufbereitung des Brennstoffs bestrahlter Elemente ist das vorherige Entfernen dieser Schutzhüllen erforderlich. Aus Gründen der Sicherheit des Bedienungspersonals muß bereits dieser Arbeitsgang unter erheblichem Strahlenschutz vorge- ao nommen werden; man ist daher bestrebt, ihn soweit wie möglich zu automatisieren.The fuel elements of the nuclear reactors are to protect the fuel body from damage during the transport of the elements and during the operation of the reactor with a metallic shell xs Mistake. To prepare the fuel of irradiated elements, it is necessary to remove them beforehand Protective covers required. For reasons of the safety of the operating personnel this must already Operations are carried out under considerable radiation protection; one is therefore anxious to get it so far automate as possible.
Das übliche Verfahren des Hüllenentfernens besteht darin, den meist stangenförmigen Brennstoffkörper durch axialen Schub aus der Umhüllung herauszudrücken. Der Hauptnachteil dieses Verfahrens ist mit der durch die Relativbewegung von Brennstoffstange und Hülle bedingten Reibung zwischen Brennstoff und Hüllenmaterial verbunden. Diese führt nämlich unweigerlich dazu, daß entweder Teile des Brennstoffs an der Hülle haftenbleiben oder Bruchstücke der Hülle auf dem Brennstoffstab verbleiben. Beides ist für die Aufbereitung insbesondere des Brennstoffstabes in gleichem Maße unerwünscht. Die Gefahr einer Beschädigung des Brennstoffkörpers durch die Reibungskräfte ist dabei um so größer, wenn Vorkehrungen für die Verbesserung der Haftverbindung zwischen Brennstoffstange und Hülle getroffen sind, beispielsweise in der Oberfläche der Brennstoffstange eine schraubenförmige Nut eingearbeitet ist.The usual method of cladding is to remove the mostly rod-shaped body of fuel to be pushed out of the envelope by axial thrust. The main disadvantage of this procedure is between the friction caused by the relative movement of the fuel rod and the sheath Fuel and cladding material connected. This inevitably leads to either parts of the fuel stick to the shell or fragments of the shell remain on the fuel rod. Both are equally undesirable for the preparation of the fuel rod in particular. The risk of damage to the fuel body by the frictional forces is all the greater, when provisions are made to improve the adhesive bond between the fuel rod and the envelope are, for example, a helical groove machined into the surface of the fuel rod is.
Eine bekannte Vorrichtung, die im wesentlichen nach dem obigen Prinzip arbeitet, besitzt zwei Fräser
von scheibenförmiger Gestalt, die die Hülle des Brennstoffelementes auf gegenüberliegenden Mantellinien
parallel zu ihrer Längsachse einschließen. In einem weiteren Arbeitsgang wird dann die in ihrem
Querschnitt geschwächte Hülle längs eines dieser Schlitze aufgebrochen und aufgebogen. Der auf diese
Weise in der Hülle entstandene Spalt dient dann als Führung für die Nase eines Schiebers, der den Brennstoffkörper
in axialer Richtung aus der Hülle heraus-Gerät zum Entfernen der Hüllen von
Kernreaktor-BrennstoffelementenA known device, which works essentially according to the above principle, has two milling cutters of disk-shaped shape, which enclose the shell of the fuel element on opposite surface lines parallel to their longitudinal axis. In a further operation, the casing, which has a weakened cross-section, is then broken open along one of these slits and bent open. The gap created in this way in the casing then serves as a guide for the nose of a slide which pulls the fuel body out of the casing in the axial direction
Nuclear reactor fuel elements
Anmelder:Applicant:
Commissariat ä l'Energie Atomique, ParisCommissariat a l'Energie Atomique, Paris
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,Dipl.-Ing. R. Beetz, patent attorney,
München 22, Steinsdorfstr. 10Munich 22, Steinsdorfstr. 10
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Maurice Alles, Bagnols-sur-Ceze, Gard;Maurice Alles, Bagnols-sur-Ceze, Gard;
Jose Aymard, Orsan, Gard;Jose Aymard, Orsan, Gard;
Denis Marin, Villeneuve-les-Avignon, Gard;Denis Marin, Villeneuve-les-Avignon, Gard;
Achille Pellerin, Bagnols-sur-Ceze, GardAchille Pellerin, Bagnols-sur-Ceze, Gard
(Frankreich)(France)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Frankreich vom 3. Mai 1960 (826 001)France of May 3, 1960 (826 001)
schiebt. Ungeachtet der Aufspaltung der Hülle längs einer Mantellinie liegt der Brennstoffkörper mit dem größten Teil seiner Oberfläche dicht an der Hülle an, so daß bei seinem Herausdrücken durch den Schieber erhebliche Reibungskräfte zu überwinden sind, die zwangläufig mehr oder weniger starke Beschädigungen des Brennstoffkörpers und seine Verunreinigung durch Hüllenwerkstoff zur Folge haben.pushes. Regardless of the split of the shell along a surface line, the fuel body lies with the most of its surface close to the shell, so that when it is pushed out through the slide considerable frictional forces have to be overcome, which inevitably leads to more or less severe damage of the fuel body and its contamination by cladding material.
Bei einem anderen bekannten Gerät wird das umhüllte Brennstoffelement mit seiner Stirnseite gegen eine vorspringende Ringschneide einer Hohlzylmdermatrize gedrückt. Die Ringschneide löst dabei in einer Art Schälvorgang unter Einreißen der Hülle und seitlichem Abbiegen ihrer Teile die Hülle von dem Brennstoffkörper. Unerläßlich für die Funktion dieser bekannten Vorrichtung ist eine genaue zentrische Führung des Brennstoffelements während des Schälvorganges, da die Ringschneide genau zwischen der Mantelfläche des zylindrischen Brennstoffkörpers und der Innenseite der Hülle angreifen muß. Eine derartige Zentrierung mit hinreichend engen Toleranzen ist aber mit Rücksicht auf die Formänderungen, die das Brennstoffelement während seines, Aufenthaltes in dem Reaktor unter dem Einfluß von Temperatur und radioaktiver Strahlung erfährt, entweder überhaupt nicht oder doch nur unter Schwie- In another known device, the encased fuel element is opposed with its end face a protruding ring cutting edge of a hollow cylinder die. The ring point loosens in a kind of peeling process with tearing of the shell and lateral bending of its parts the shell of the fuel body. An accurate centric is essential for the function of this known device Guiding of the fuel element during the peeling process, because the cutting edge is exactly between the outer surface of the cylindrical fuel body and the inside of the shell must attack. One Such centering with sufficiently narrow tolerances is, however, with regard to the changes in shape, which the fuel element during its stay in the reactor under the influence of Temperature and radioactive radiation, either not at all or only with difficulty
609 507/270·609 507/270
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rigkeit und in unvollkommenem Maße zu· erreichen. Gemäß Fig. 2 ist eine Vorschubvorrichtung mit Auch bei dieser bekannten Vorrichtung kann man einem Krafterzeugungsglied 5 vorgesehen, das durch daher nicht mit genügender Sicherheit ausschließen, eine Druckstange 6 das Brennstoffelement 4 bewegt, daß es während des Ausschälens des Brennstoff kör- welches mit einer Hülle versehen ist und in einer pers aus der Hülle zu einer mehr oder weniger inten- 5 Rinne 7 geführt ist. Das Krafterzeugungsglied 5 ist siven Berührung und Reibung der Materialien von von dem Gestell 8 gehalten, an dem die Wellen der Hülle und Brennstoffkörper kommt und insbesondere Schneidrollen3 befestigt sind. Diese sind symmetrisch an letzterem Teile des ersteren haftenbleiben, die um das Brennstoffelement 4 angeordnet. Bei der darwährend der weiteren Aufbereitung des Brennstoffs gestellten Ausführungsart sind zwei Schneidrollen zu Störungen Anlaß geben. io vorgesehen, wobei in der F i g. 2 nur eine einzige zuand to an imperfect degree. According to Fig. 2 is a feed device with In this known device, too, a force generating member 5 can be provided, which by therefore do not rule out with sufficient certainty that a push rod 6 moves the fuel element 4, that it kör- during the peeling of the fuel which is provided with a shell and in a pers from the shell to a more or less inten- 5 channel 7 is performed. The force generating member 5 is siven contact and friction of the materials held by the frame 8 on which the shafts of the Sheath and fuel body comes and in particular cutting rollers3 are attached. These are symmetrical parts of the former, which are arranged around the fuel element 4, adhere to the latter. With the while the further processing of the fuel is provided by two cutting rollers give rise to disturbances. io provided, wherein in FIG. 2 only a single too
Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Gerät zu sehen ist; die andere ist in symmetrischer AnordnungThe object of the invention was therefore to see a device; the other is in a symmetrical arrangement
entwickeln, das bei einfachstem Aufbau die Gewähr hinter dem Element 4 angebracht,develop that with the simplest structure, the guarantee is attached behind the element 4,
dafür bietet, daß sich der Vorgang des Entfernens Oberhalb der Schneidrollen (in der Fig. 2 links)offers that the process of removing is Above the cutting rollers (in Fig. 2 left)
der Hülle ohne Berührung und ohne Verunreinigung sind eine der Zahl derselben entsprechende Anzahlof the envelope without contact and without contamination are a number corresponding to the number thereof
des Brennstoffs durch das Material der Hülle voll- 15 Finger 9 mit allgemein konischer Form vorgesehen,of the fuel through the material of the shell - 15 fingers 9 provided with a generally conical shape,
zieht. Diese Gewähr sollte insbesondere auch dann wobei jeder Finger symmetrisch in bezug auf denpulls. In particular, this guarantee should also be given with each finger symmetrical with respect to the
noch gegeben sein, wenn das Brennstoffelement im durch zwei benachbarte Schneidrollen begrenztenstill be given when the fuel element is limited by two adjacent cutting rollers
Laufe des Reaktorbetriebs Formänderungen erfahren Bereich angeordnet ist. An jedem Finger sind zweiDuring the course of the reactor's shape changes experienced area is arranged. There are two on each finger
hat. Arme 10 und 11 angelenkt, die diesen stützen undHas. Arms 10 and 11 articulated to support this and
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge- ao die selbst an Trägern 12 angelenkt sind, welche anAccording to the invention, this object is achieved in that they are themselves articulated to supports 12 which are attached to
löst, daß die Vorrichtung zum Entfernen der Hüllen- dem Gestell 8 befestigt sind. Die Finger sind also intriggers that the device for removing the sheaths are attached to the frame 8. So the fingers are in
teile aus einer Anzahl symmetrisch um die Achse der Längsrichtung bewegbar, und die verschiedenenparts of a number symmetrically movable about the axis of the longitudinal direction, and the various
Vorschubvorrichtung angeordneter Finger besteht, Achsen der Arme bilden die Ecken der Parallelo-Feed device is arranged fingers, axes of the arms form the corners of the parallelo-
die in der Betriebsstellung mit ihren freien Enden in gramme.those in the operating position with their free ends in grams.
die Hülle eingreifen, und daß jeder Finger gelenkig 25 An den Enden 14 der Arme 11 greifen Rückhol-engage the sheath, and that each finger articulated 25 at the ends 14 of the arms 11 grab return
an zwei Armen befestigt ist, die an fest an dem Ge- einrichtungen 13, z. B. Federn, an, die die Finger 9is attached to two arms which are fixed to the devices 13, z. B. springs, which the fingers 9
stell sitzenden Trägern angelenkt sind und mit dem in Berührung miteinander halten, wenn keine mecha-are hinged to seated straps and keep them in contact with each other if no mechanical
Finger ein verstellbares Gelenkparallelogramm bilden, nische Wirkung auf das Element 4 ausgeübt wird,Fingers form an adjustable joint parallelogram, niche effect is exerted on element 4,
dessen Gelenkdrehpunkte auch bei einer axialen Ver- Die Wirkungsweise des Gerätes ist folgende: Daswhose pivot points of articulation even with an axial movement. The mode of operation of the device is as follows:
Schiebung der Finger stets auf parallel zur Achse der 30 Brennstoffelement 4 wird nach Entfernen seiner Ver-Shifting the fingers always parallel to the axis of the 30 fuel element 4 is after removing its screw
Vorschubvorrichtung verlaufenden Geraden liegen schlußkappen auf die Rinne 7 gelegt, und eines derFeed device extending straight lines are closing caps placed on the channel 7, and one of the
und dessen Gelenkteile so angeordnet sind, daß bei Enden kommt in Berührung mit dem Ende derand the hinge parts are arranged so that comes into contact with the end of the ends
seiner größten Verstellung vermittels der Vorschub- Druckstange 6 des Rrafterzeugungsgliedes. Diesesits greatest adjustment by means of the feed push rod 6 of the force generating member. This
vorrichtung der Abstand der beiden Finger vonein- bringt das Element in die in der Fig. 3 gezeigtedevice the distance between the two fingers brings the element into that shown in FIG
ander größer ist als der Durchmesser des in der Hülle 35 Stellung, wobei die kleinen Endflächen der Finger 9other is larger than the diameter of the position in the sheath 35, the small end faces of the fingers 9
befindlichen Brennstoffkörpers. an der Stelle 15 an der Brennstoffstange im Innernlocated fuel body. at point 15 on the inside of the fuel rod
Die Erfindung ist im folgenden an Hand schema- des Umfanges der Hülle 2 anliegen, was eine vortischer
Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel herige Konditionierung der Enden des Brennstoffergänzend beschrieben. Es sind lediglich die zum elementes erfordert, die leicht während des AbVerständnis
der Erfindung nötigen Bauteile einge- 40 schneidens der Deckel geschehen kann,
zeichnet, und einander entsprechende Bauteile tragen Die Hülle des Brennstoffelementes wird unter der
gleiche Bezugsziffern. Wirkung der Druckstangeö infolge des Druckes einerIn the following, the invention is based on the schematic of the circumference of the shell 2, which is described in addition to the conditioning of the ends of the fuel in an exemplary embodiment. All that is required for the element are those components that can easily be cut into the cover while understanding the invention,
draws, and carry corresponding components. The shell of the fuel element is given the same reference numerals. Effect of the push rod as a result of the pressure of a
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Arbeitsflüssigkeit auf das Krafterzeugungsglied durch Brennstoffstange und der Hülle sowie der Schneid- die Schneidrollen 3 zugleich zentriert und in Längsrollen zum Einschneiden der Hülle; 45 richtung mit Einschnitten versehen. Die Hülle rücktFig. 1 is a perspective view of a working fluid passing through the force generating member Fuel rod and the shell and the cutting roller 3 centered at the same time and in longitudinal rollers for cutting the casing; 45 direction with incisions. The shell is moving
Fig. 2 ist eine schematische Vertikalansicht einer weiter vor, und die Stängel stößt gegen die Finger9.Fig. 2 is a schematic vertical view of a further front, and the stem abuts against the fingers9.
Ausführungsart eines Gerätes gemäß der Erfindung; Diese Finger entfernen sich zur gleichen Zeit vonein-Embodiment of a device according to the invention; These fingers move away from each other at the same time.
F ig. 3 zeigt die Stellung eines Brennstoffelementes ander und von dem Zentrum des Gerätes wegen derFig. Fig. 3 shows the position of a fuel element on and off the center of the device because of
vor Beginn des Entfernens der Hülle, das im folgen- Bewegungsart der Arme 10 und 11, bis ihre Endenbefore starting the removal of the cover, the following type of movement of the arms 10 and 11 until their ends
den mit Abstreifen bezeichnet ist; 5° in Berührung mit den durch die Schneidrollen 3 ge-denoted by stripping; 5 ° in contact with the cutting rollers 3
Fig. 4 zeigt das gleiche Element bei Beginn des trennten Hüllenabschnitten kommen. Diese werdenFig. 4 shows the same element at the beginning of the separate casing sections coming. These will
Abstreifens; ■ dann von der Stange losgelöst und durch AbbiegenStripping; ■ then detached from the rod and by turning
Fig. 5 zeigt das gleiche Element während des Ab- nach außen gedruckt (Fig. 4). Die Druckstange desFig. 5 shows the same element being printed outwards (Fig. 4). The push rod of the
Streifens. Krafterzeugungsgliedes dringt weiter vor, bis die Fin-Strip. Force generating member continues to advance until the fin
Gemäß Fig.! ist die Brennstoffstange 1 mit einer 55 ger in ihre maximal entfernte Stellung gelangen. SieAccording to Fig.! the fuel rod 1 has reached its maximum removed position with a 55 ger. she
Hülle 2 in Gestalt eines rohrförmigen Teiles mit sind dann so weit voneinander entfernt, daß dieSheath 2 in the form of a tubular part with are then so far apart that the
außen angebrachten Rippen umgeben. Im Innern der Stange zwischen ihnen hindurchgleitet, und jeweilsexternally attached ribs. Inside the rod slides between them, and each
Hülle 2 ist die Kernbrennstoffstange 1, ζ. B. durch ein Ende der Hüllenteile läuft auf die AußenflächeShell 2 is the nuclear fuel rod 1, ζ. B. through one end of the shell parts runs onto the outer surface
Einfalzen, unbeweglich gehalten. Der Durchmesser der Finger. Die Hüllenteile gleiten dann auf diesenFolded in, held immobile. The diameter of the fingers. The shell parts then slide on them
der Stange 1, die Zahl und die Gestalt der Rippen 60 Flächen und gelangen zwischen die Arme. Das Ab-of the rod 1, the number and shape of the ribs 60 faces and get between the arms. The Ab-
sowie die Länge der Hülle 2 sind je nach dem Reak- trennen der Hülle geschieht dann bis zum anderenas well as the length of the shell 2 are depending on the reac- separating the shell then happens to the other
tor unterschiedlich. Die Schneidrollen 3 stellen Ende des Brennstoffelementes. Die dabei erreichtegate different. The cutting rollers 3 represent the end of the fuel element. The one achieved thereby
Längseinschnitte in der Hülle her. Diese Schneid- Stellung ist in der F i g. 5 dargestellt,Longitudinal incisions in the shell. This cutting position is shown in FIG. 5 shown,
rollen sind symmetrisch um die Hüllenachse verteilt. Die Vorschubbewegung der Stange und das Ab-roles are symmetrically distributed around the hull axis. The advancing movement of the rod and the
Ihre Anzahl kann unterschiedlich sein, es ist jedoch 65, reißen der Hülle geschehen gleichzeitig, so daß keineTheir number can be different, but it is 65, tearing of the envelope happen at the same time, so that none
nötig, daß die Zahl der Rippen der Umhüllung wegen gegenseitige Gleitbewegung auftritt und also keinnecessary that the number of ribs of the envelope occurs because of mutual sliding movement and therefore none
der Symmetriebedingung durch die Zahl der Schneid- Stangenmaterial von der Hülle mitgerissen wird, oderthe symmetry condition is entrained by the number of cutting bar material from the shell, or
rollen teilbar ist. umgekehrt.roles is divisible. vice versa.
Gemäß einer anderen Ausführungsart sind die Führungselemente (Rinne 7) und die Schneidelemente (Schneidrollen 3) des Gerätes zum Entfernen von Hüllen auf Rädern aufgebaut, um ein rationelles Schneiden bei Brennstoffelementen zu ermöglichen, die keine gerade Stange enthalten.According to another embodiment, the guide elements (channel 7) and the cutting elements are (Cutting rollers 3) of the device for removing cases on wheels built to provide a rational To enable cutting on fuel elements that do not contain a straight rod.
Eine weitere Ausfuhrungsart besteht darin, die Schneidrollen an hydraulischen Krafterzeugungsgliedern zu befestigen, die mit konstantem, von der inaktiven Zone aus regelbarem Druck arbeiten. Zweck dieser Anordnung ist es, in den Umhüllungen Einschnitte von konstanter Tiefe herzustellen trotz örtlicher Deformationen der Brennstoffpatrone infolge von Bestrahlungen.Another embodiment consists in the cutting rollers on hydraulic force-generating members that work with constant pressure that can be regulated from the inactive zone. purpose this arrangement is to make incisions in the envelopes of constant depth despite local Deformations of the fuel cartridge as a result of radiation.
Ein anderes Ausführungsbeispiel besteht darin, die Schneidrollen auf eine exzentrische Achse zu setzen, so daß das Entfernen von Hüllen bei Brennstoffstangen mit verschiedenen Durchmessern möglich ist. Die Entfernung zwischen zwei gegenüberliegenden Schneidrollen vergrößert bzw. verkleinert sich nämlieh, wenn die exzentrische Achse einer Schneidrolle verdreht wird. Die Verdrehung der Achsen ist durch erne einzige Betätigungseinrichtung ausführbar, um eine vollkommen synchrone Bewegung zu erreichen.Another embodiment is to put the cutting rollers on an eccentric axis, so that shells can be removed from fuel rods of various diameters. The distance between two opposite cutting rollers increases or decreases, when the eccentric axis of a cutting roller is twisted. The rotation of the axes is through A single actuating device can be carried out in order to achieve a completely synchronous movement.
Bei den verschiedenen Ausführungsarten ist das einzige Antriebsorgan des Gerätes die Druckstange des Krafterzeugungsgliedes, so daß man die Steuerung der Vorgänge beim Entfernen der Hüllen fernbedient ausführen kann und den Sicherheitsbedingungen für die Handhabung und Wiedergewinnung der bestrahlten Brennstoffpatronen Genüge getan ist.In the various designs, the only drive element of the device is the push rod of the force generating member, so that the control of the operations when removing the casings can be operated remotely can perform and the safety conditions for the handling and recovery of the irradiated Fuel cartridges is enough.
Claims (2)
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 042777;
französische Patentschrift Nr. 1172 346.Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1 042777;
French patent specification No. 1172 346.
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