DE2558631A1

DE2558631A1 - Geraet und einrichtung zum pruefen der brennstabbuendel eines kernreaktors

Info

Publication number: DE2558631A1
Application number: DE19752558631
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Bodson SA; Framatome SA
Current assignee: Bodson SA; Areva NP SAS
Priority date: 1975-01-22
Filing date: 1975-12-24
Publication date: 1976-07-29
Also published as: CA1052014A; JPS5649317B2; DE2558631B2; ZA7621B; GB1529349A; US4036686A; IT1052735B; DE2558631C3; FR2298859B1; BE837817A; JPS5198498A; ES444174A1; FR2298859A1

Description

eines Kernreaktors

Die Erfindung betrifft ein Gerät und eine Einrichtung zum Prüfen der Brennstabbündel eines Kernreaktors.

In solchem Reaktor befindet sich der Brennstoff in metallischen Rohren oder Stäben, und diese Stäbe sind parallel zueinander zu Paketen von meistens quadratischem Querschnitt gebündelt. In diesen Bündeln, welche zum Kern des Reaktors zusammengruppiert sind, sind die Brennstäbe von etwa 1 cm Durchmesser in regelmäßigen Abständen von z. B. etwa 2 bis 3 mm angeordnet.

Im Laufe des Betriebs solcher Brennstoffladung müssen periodisch die Brennstabbündel geprüft werden, damit etwaige Verformungen der den Brennstoff enthaltenden Rohre entdeckt werden. Auch ist es günstig, den Durchmesser der Brennstäbe prüfen zu können, damit drohende Risse rechtzeitig entdeckt werden,

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Während der Betriebsdauer der Ladung müssen diese Prüfungen im Wasserbecken des Reaktors und nach Ende der Betriebsdauer in einem Desaktivierungs-Wasserbecken an Ort und Stelle geschehen.

Mit den gegenwärtig üblichen Einrichtungen lassen sich nur kreisrunde Brennstäbe eines Brennstabbündels prüfen und lassen sich selbst an diesen kreisrunden Brennstäben nicht die zum Inneren des Bündels gerichteten Teile prüfen. Denn die für Kernreaktoren üblichen Endoskope mit Spiegeln aus Metall und mit Optik aus stabilisiertem Glas haben zu großen Durchmesser, als daß sie in die Brennstäbe eines Brennstoff bündeis eingeschoben werden könnten. Und die in der Medizin üblichen Endoskope würden wohl genügend kleinen Durchmesser haben, sich einschieben zu lassen, aber die optischen Fasern, die bei ihnen die Beleuchtung bewirken, haben unter Atomkernstrahlung nur beschränkte Lebensdauer und sind daher unter diesen Verhältnissen nur mit Schwierigkeiten oder gar nicht verwendbar.

Die Erfindung erbringt eine Lösung dieser Schwierigkeiten durch ein Gerät und eine Einrichtung, das bzw. die es ermöglichen, mit den Augen ständig den Zustand der Oberfläche der Brennstäbe eines Brennstabbündels zu prüfen, das sich untergetaucht im Becken des Reaktors oder in einem Desaktivierungsbecken befindet. Ferner ermöglicht diese Einrichtung, schrittweise oder stetig die Durchmesser-Änderungen der Brennstäbe und ebenfalls etwaige Verformungen des Brennstabbündels zu messen.

Die Erfindung betrifft ein Gerät, das ein Endoskop großen Durchmessers mit Prisma und mit Optik aus stabilisiertem Glas verwendet. Sie besteht darin, daß das Endoskop mindestens einen Arm hat, der dem Prisma gegenüber angeordnet und mit mindestens einem Spiegel versehen ist, welcher re-

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lativ zu der durch das Rohr des Endoskopes und den Armen bestimmten Ebene geneigt ist, und daß die Dicke des aus den Armen und dem Spiegel bestehenden Ganzen geringer als der freie Zwischenraum zwischen den Stäben des Brennstabbündels ist.

Die erfxndungsgemäße, ein solches Gerät verwendende Prüfeinrichtung enthält

a) ein Traggerüst, das in das Becken eingetaucht wird und das mit einer Drehscheibe, auf die das zu prüfende Brennstabbündel senkrecht aufgesetzt wird, versehen ist und das drei relativ zueinander bewegliche Wagen oder Schlitten trägt, deren erster senkrecht an senkrechten, zu den Brennstäben des Bündels parallelen Führungsschienen verfahrbar, deren zweiter Schlitten waagerecht auf Schienen des ersten Wagens verschiebbar und deren dritter Schlitten waagerecht auf Schienen des zweiten Schlittens rechtwinklig zur Verschieberichtung dieses zweiten Schlittens verschiebbar ist und auf deren drittem Schlitten das Endoskop in drei zueinander senkrechten Richtungen beweglich angeordnet ist,

b) einen Bedienungsstand auf einer äußeren Plattform, der eine Fernsteuerungseinrichtung, welche die Bewegungen der drei Wagen bzw. Schlitten und die Drehung der Drehscheibe steuert, und einen Beobachtungsstand zur Beobachtung der vom Endoskop übertragenen Bilder enthält.

Bei einer besonderen Ausführungsform der Einrichtung ist das Endoskop mit einer Fernsehkamera gekoppelt, die ebenfalls auf dem dritten Schlitten angebracht und die durch Kabel mit einem Fernsehempfänger und mit einem Magnetoskop verbunden ist, welche auf dem Bedienungsstand angeordnet sind.

Bei einer noch mehr vervollkommneten Ausfuhrungsform 6 09831/0257
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ist das Gerät außerdem mit einer zweiarmigen Profilmeß-Zange, die einen Fühler bildet, der den Außendurchmesser der Brennstäbe und/oder den Abstand zwischen ihnen abfühlt, und mit einem Empfänger versehen, der die Winkelstellung der beiden Arme der Zange anzeigt. In diesem Fall ist das Gerät außerdem mit einer Vorrichtung versehen, welche alle im Empfänger der Profilmeß-Zange empfangenen Signale aufzeichnet.

Die Erfindung wird nun in ihren Einzelheiten an einem besonderen Ausführungsbeispiel anhand der anliegenden Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen in:

Fig. 1 den in ein Reaktorbecken oder ein Desaktivierungsbecken eingetauchten Teil der Einrichtung in vereinfachter perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 das eigentliche Endoskop und die drei Betätigungswagen in perspektivischer Darstellung größeren Maßstabes,

Fig. 3 den Durchgang eines Armes des Endoskops zwischen den Stäben eines Brennstabbündels in schematischer Darstellung,

Fig. 4 die zum Endoskop gehörige Profilmeß-Zange in perspektivischer Darstellung.

Zunächst sei auf Fig. 1 verwiesen: Wie dort ersichtlich, weist der untergetauchte Teil der Einrichtung ein Traggerüst auf, das aus einer Unterplatte 1 und einer Oberplatte 2 und aus diese verbindenden Stützen 3 besteht. Die Höhenverstellung des ganzen Traggerüstes im Becken geschieht durch ein System von Stellzylindern 4, die von einer Bedienungsplattform aus betätigt werden, welche außerhalb des Beckens angeordnet und in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

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Die Unterplatte 1 trägt eine Drehscheibe 6, die mittels eines von der Bedienungsplattform aus zu steuernden Motors 7 in vier um 90° voneinander verschiedenen Richtungen gedreht werden kann. Die Drehscheibe 6 nimmt das Paket der zu prüfenden Brennstäbe 9 auf, die zu einem Bündel 10 von quadratischem Querschnitt vereinigt sind. Fig. 3 zeigt in ihrem rechten Teil die regelmäßige Verteilung der Brennstäbe 9 im Bündel. Das Bündel 10 wird auf die Drehscheibe 6 aufgesetzt, indem es durch die öffnung 11 der Oberplatte hindurch herabgelassen wird. Eine nicht gezeichnete übliche Führungsvorrichtung ermöglicht, das Bündel in der öffnung genau zu zentrieren, damit es sich in richtiger Weise auf die Drehscheibe 6 aufsetzt. Die Oberplatte 2 hat ferner einen Ausschnitt 13, durch den ein Wagen herabgelassen werden kann, der als Ganzes mit 14 bezeichnet und der an senkrechten Führungsschienen 15 verfahrbar ist.

Nun sei auf Fig. 2 verwiesen; sie zeigt die baulichen Einzelheiten des Wagens 14. Dieser besteht in Wirklichkeit aus drei Wagen oder Schlitten, die relativ zueinander beweglich sind. Der erste von diesen, der Wagen 16, besteht aus U-förmig profilierten Schienen 17, die miteinander durch Querstangen 18 verbunden sind, und ist mit Rollen 19 versehen, auf denen er an den Schienen 15 rollt. In den Schienen 17 gleitet ein zweiter Wagen oder vielmehr Schlitten 20, der ebenfalls aus U-förmig profilierten Schienen 21 besteht, die miteinander durch Querstangen 22 verbunden sind. Die Relativbewegung des Schlittens 20 im Wagen 16 wird durch einen Schraubentrieb bewirkt, der aus einer Schraube 24 besteht, die in eine am Schlitten 20 feste Mutter 25 eingreift und von einem am Wagen 16 festen Motor 26 angetrieben wird. Und der dritte Wagen oder vielmehr Schlitten 28 schließlich besteht aus einem Rahmen, der in den Schienen 21, also senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schlittens 20 im Wagen, gleitet. Die Relativbewegung des Schlittens 28 im Schlitten 20

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wird durch eine Schraube 29 bewirkt, die in eine am Schlitten 28 feste Mutter 30 eingreift und durch einen am Schlitten 20 festen Motor 31 angetrieben wird.

Um der Einfachheit der Zeichnung willen ist die Antriebsvorrichtung, die die Fahrt des Wagens 14 an den Schienen 15 bewirkt, nicht dargestellt. Diese Antriebsvorrichtung kann nämlich von beliebiger üblicher Art sein, nämlich ein Schraubspindel-, Seil- oder Zahnstangentrieb sein, und dessen Motor kann vorzugsweise auf der Bedienungsplattform angeordnet sein.

Der dritte Wagen oder vielmehr Schlitten 28 trägt das eigentliche Endoskop; dieses besteht aus einem Rohr 34, welches in üblicher Weise eine Stange 35 und für die Umlenkung des Bildes zum Beobachtungsstand ein Prisma 36 trägt. Hier ist das Endoskop durch zwei bügelartige Arme 37 von geringer Dicke vervollständigt, die einander diametral gegenüber in gemeinsamer, zur Eintrittsebene des Prismas 36 senkrechter Achsebene des Endoskops angeordnet sind. Jeder Arm 3 7 trägt einen ebenen Spiegel 38, der mit der Achsebene der Arme 37 einen Winkel von 45° bildet, so daß diese Spiegelebenen miteinander einen Winkel von 90° bilden.

Das Rohr 34 des Endoskopes setzt sich mit einem Knie von 90° in einem Rohr 40 fort, das auch zur Befestigung des Endoskops am Schlitten 28 dient, und setzt sich weiterhin mit einem nochmaligen Knie von 90° in einem Rohr 41 fort, das in eine Fernsehkamera 42 mündet. Die Kamera 42 zeichnet also die Bilder, die von den Spiegeln 38, dem Prisma 36 und den in den Rohren 34, 40 und 41 enthaltenen Optiken übertragen werden, auf. Diese von der Kamera 42 aufgezeichneten Bilder werden durch ein (nicht gezeichnetes) biegsames Kabel zu einem Beobachtungsstand übertragen, der auf

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der Bedienungsplattform angeordnet und in üblicher i/eise mit einem Bildschirm für unmittelbare Beobachtung und ggf. mit einem Magnetoskop ausgerüstet ist.

Wie aus den Fig. 1, 2 und 3 ersichtlich, kann der Arm 37 in das Bündel der Brennstäbe 9 zwischen den Stäben bis in eine Tiefe von etwas mehr als der Hälfte der Dicke des Bündels 10 eindringen. Durch Bewegungen der drei Wagen bzw. Schlitten 16, 20 und 28 kann man das ganze Endoskop und insbesondere die Arme 37 in drei zueinander senkrechten Richtungen verschieben und kann somit nicht nur die Brennstäbe des Bündels, die sich an der dem Endoskop zugewandten Oberfläche befinden, sondern auch die hinter dieser Oberfläche befindlichen Rohre, und zwar bis zu einer Tiefe erforschen, die bis zur Hälfte der Dicke des Bündels reicht. Wenn in dieser Weise die Hälfte des Bündels in einer Beobachtungsrichtung geprüft ist, wird das Bündel 10 mittels der Drehscheibe 6 um 90° gedreht, und dann kann eine neue Serie von Beobachtungen beginnen. Wie also ersichtlich, kann man, indem man das Bündel 10 viermal um je 90° dreht, alle Stäbe des Bündels unter verschiedenen Winkeln beobachten und so eine vollständige Prüfung der Oberfläche des BrennstabbündeIs vornehmen. Die Beobachtung wird durch das System mit zwei Armen 37, wie in den Zeichnungen dargestellt, noch erleichtert. Man kann nämlich dann mit einer ganz üblichen (und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellt) Fernsteuerung die Gesamtheit der doppelten Arme 37 um 180° drehen und dadurch die Richtung des am Ende der Arme angeordneten Umlenkspiegels ändern; man hat also einen neuen Winkel für die Beobachtung der hinteren Teile der Brennstäbe 9 zur Verfügung.

Nun sei auf Fig. 4 verwiesen: Sie zeigt eine zusätzliche Vorrichtung, die ebenfalls auf dem Rohr 34 des Endoskops angebracht wird und eine Profilmeß-Zange für die schrittweise oder stetig vorzunehmende Fern-Messung der Durchmesser-

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Änderungen der Brennstäbe und ihrer etwaigen Verformung enthält. Die Profilmeß-Zange besteht aus zwei Fühlarmen 45, die entweder zwischen zwei Brennstäben 9 zur Prüfung ihrer Abstände voneinander oder beiderseits eines Brennstabes zur Prüfung seines Durchmessers eingeschoben werden kann. Alle Winkelbewegungen der Fühler 45 relativ zueinander werden mit Vergrößerung auf die Stange 46 eines elektromagnetischen Empfängers 47 übertragen. Natürlich werden die Signale des Empfängers 47 in üblicher Weise durch ein (in der Zeichnung nicht dargestelltes) Kabel bis zur Bedienungsplattform übertragen, auf der sich eine Vorrichtung für die Gesamt-Aufzeichnung dieser Messungen befindet.

Die Profilmeß-Zange kann in gleicher Ebene wie die Arme 37 angeordnet sein, so daß man gleichzeitig die Messungen ausführen und die visuelle Beobachtung der Oberfläche . der Stäbe .vornehmen kann. Natürlich wäre in den einzelnen Fällen auch jede andere Anordnung ebenso denkbar, so z. B. die Anwendung einer einzigen Meßzange anstatt der Beobachtungsarme 37, sofern man sich mit einfacher Messung der Durchmesser oder der Spalte zufrieden geben will. Die Fühlarme 45 der Profilmeß-Zange könnten ebenfalls im Winkel von 90° zu den Armen 37 des Endoskops angeordnet sein, wobei dann das Ganze sich wie ein Drehturm verhält, der entweder den einen oder den anderen der Arme 37 oder die Fühlarme der Zange in Tätigkeit setzt.

Die Geräte und die Einrichtung, die oben beschrieben sind, können mit Handsteuerung, d. h. in diesem Fall dadurch betrieben werden, daß der Bedienende selbst die verschiedenen Bewegungen der Wagen bzw. Schlitten auslöst, um diesen oder jenen Teil des Reaktorkerns oder um einen bestimmten Teil eines Brennstabes in besonderem zu messen. Aber diese Geräte und diese Einrichtung eignen sich ebenso gut zu systematischer schneller Prüfung mit Aufschreibung der Prü-

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fungsergebnisse, und in diesem Fall geschehen alle Verschiebungen des Spiegels oder der Profilmeß-Zange im Brennstoffbündel selbsttätig, z. B. mittels einer Rechenanlage mit Rechnern, die mit vorher aufgezeichneten Programmen für die Verschiebung ausgestattet sind. In allen Fällen wird es natürlich nötig sein, die Einrichtung durch eine Sicherheitsvorrichtung zu vervollständigen, die an den die Spiegel tragenden Armen oder an der Profilmeß-Zange angebracht Lst «md bei etwaiger unnormaler Berührung zwischen den Geräten und den Brennstäben selbsttätig alle Motoren stillsetzen soll.

Die Erfindung ist nicht auf die als Beispiel beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern umfaßt auch alle solchen Ausführungsformen, die sich davon nur in Einzelheiten, durch Ausführungsabwandlungen oder durch Verwendung gleichwertiger Mittel unterscheicen. Es ließen sich auch abgewandelte Ausführungsformen vorstellen, bei denen das Endoskop nur einen einzigen spxege!tragenden Arm hat und dieser einen oder zwei Spiegel von verschiedener Schräge trägt; selbst die ebenen Spiegel könnten andere Schräge haben oder könnten, damit das Blickfeld größer wird, durch Spiegel mit zwei Schrägflächen oder durch konkave Spiegel ersetzt werden. Man könnte schließlich auch daran denken, die Fernsehkamera des Endoskops durch eine Vorrichtung zu ersetzen, welche das Bild direkt zum Beobachtungsstand überträgt, oder könnte die Kamera relativ zum Endoskop auch anders anordnen.

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ORIGINAL INSPECTED

Claims

Ansprüche

1. Gerät zum Prüfen von Brennstäben, das die betrach-Prüfung der Stäbe eines Brennstoff bündeis, welches in

das Becken eine Wasserbeckenreaktors oder in ein Desaktivierungsbecken eingetaucht ist, ermöglichen soll und bei dem ein Prisma-Endoskop großen Durchmessers mit Optik aus stabilisiertem GaIs verwendet wird, dadurch gekennzeichnet , daß das Endoskop mindestens einen Arm (37) hat, der dem Prisma (36) gegenüber angeordnet und mit mindestens einem Spiegel (38) versehen ist, welcher relativ ~u der durch das Rohr (34) des Endoskopes und dan Armen (37) bestimmten Ebene geneigt ist, und daß die Dicke des aus den Armen (37) und dem Spiegel (38) bestehenden Ganzen geringer als der freie Zwischenraum zwischen den Stäben (9) des Brennstabbündels ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ^.s zwei Arme (37) hat, die relativ zum Rohr (34) des Endoskops einander diametral gegenüber angeordnet sind.

3. Einrichtung zum Prüfen von Brennstäben mittels eines Gerätes nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält:

a) ein Traggerüst (1, 2, 3), das in das Becken eingetaucht wird und das mit einer Drehscheibe (6), auf die das zu prüfende Brennstabbündel (10) senkrecht aufgesetzt wird, versehen ist und das drei relativ zueinander bewegliche Wagen oder Schlitten (16, 20, 28) trägt, deren erster senkrecht an senkrechten, zu den Brennstäben (9) des Bündels (10) parallelen Führungsschienen (15) verfahrbar, deren zweiter (Schlitten 20) waagerecht auf Schienen (19) des ersten

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Wagens verschiebbar und deren dritter (Schlitten 28) waagerecht auf Schienen (21) des zweiten Schlittens (20) rechtwinklig zur Verschieberichtung dieses zweiten Schlittens (20) verschiebbar ist und auf deren drittem Schlitten (28) das Endoskop in drei zueinander senkrechten Michtungen beweglich angeordnet ist,

b) einen Bedienungsstand auf einer äußeren Plattform, der eine Fernsteuerungseinrichtung, welche die Bewegungen der drei Wagen bzw. Schlitten (16, 20, 28) und die Drehung der Drehscheibe (6) steuert, und einen Beobachtungsstand zur Beobachtung der vom Endoskop übertragenen Bilder enthält.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie Vorrichtungen zur selbsttätigen Steuerung der Bewegungen der verschiedenen Wagen bzw. Schlitten und der Drehscheibe enthält, welche vorbestimmte Reihenfolgen der Bewegungen der Arme des Endoskopes zwischen den Stäben des Brennstabbündels steuern.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Sicherheitsvorrichtung enthält, die an dem spiegeltragenden Arm angebracht ist und die bei Berührung des Armes mit einem Brennstab die Motoren, welche die Wagen bzw. Schlitten bewegen und die Drehscheibe drehen, stillsetzen soll.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Endoskop mit einer Fernsehkamera (42) gekoppelt ist, die ebenfalls auf dem dritten Schlitten (28) angebracht und die durch Kabel mit einem Fernsehempfänger und mit einem Magnetoskop verbunden ist, welche auf dem Bedienungsstand angeordnet sind.

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7. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem mit einer zweiarmigen Profilmeß-Zange (45), die einen Fühler bildet, der den Außendurchmesser der Brennstäbe (9) und/oder den Abstand zwischen ihnen abfühlt, und mit einem Empfänger (47) versehen ist, der die Winkelstellung der beiden Arme der Zange (45) anzeigt.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3-6 mit einem Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Vorrichtung versehen ist, welche alle im Empfänger (47) der Profilmeß-Zange empfangenen Signale aufzeichnet.

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