DD278265A3

DD278265A3 - Verfahren und vorrichtung zur entsorgung radioaktiver buendelfoermiger absorberelemente (cluster)

Info

Publication number: DD278265A3
Application number: DD31368888A
Authority: DD
Inventors: Herbert Quaas; Rainer Silbermann
Original assignee: Freiberg Brennstoffinst
Priority date: 1988-03-15
Filing date: 1988-03-15
Publication date: 1990-05-02
Also published as: HUT52268A

Abstract

Das erfindungsgemaesse Verfahren und die Vorrichtung sind geeignet, hochaktivierte buendelfoermige Absorberelemente durch Herstellung eines transport- und endlagerungsfaehigen Zustandes zu entsorgen. Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Entsorgungsverfahren mit technologischen Vorteilen zu entwickeln, das funktions-, umschlag- und strahlensicher mit einfachen Vorrichtungen realisierbar ist. Die erfindungsgemaesse Loesung wird mit einem Verfahren und einer Vorrichtung erreicht, die durch eine achsengleiche Uebernahme der Cluster aus der Brennstoffkassette in einen stationaer positionierten Umladecontainer mit Trennvorrichtung sowie lageorientierter Clusterfuehrung charakterisiert ist und dadurch eine zuverlaessige Zerkleinerung bei gleichzeitiger kontaminationsfreier Sammlung der Clusterabschnitte in einem Behaelter gewaehrleistet. Die Konfektionierung, der Transport und die Endlagerung erfolgen nach bekannten Verfahren und mit bewaehrten Vorrichtungen. Fig. 1

Description

Danach wird ein Cluster mittels Spezialgreifer strahlensicher unter Wasser aus der Brennstoffkassette entnommen und in einen abgeschirmten Umladecontainer über die Wasseroberfläche gezogen. Die Zerlegung des Clusters erfolgt in einer separaten Zerkleinerungseinheit, die über einen Umladeschacht angeordnet ist und auf die der Umladecontainer aufgesetzt wird. Die Zerkleinerungseinheit besteht aus einem horizontal drehbaren Ring mit radial verschiebbarem Zerkleinerungswerkzeug. Für die Sammlung der Clusterabschnitte sind in den Umladeschächten Endlagerungsbehälter angeordnet, die nach der Füllung in Transportcontainer übertuen und zum Endlager transportiert werden.

Das technologische Konzept ist durch die Manipulation des Umladecontainers charakterisiert, der während der achsengleichen Positionierung über den Brennstoffkassetten sowie der Cluaterentnahme am Kran angeschlagen ist und dadurch die Umschlagsicherheit beeinflussen kann. Die Clusterentnahme mit dem seilgeführten Spezialgreifer unter Wasser erfordert eine aufwendige Konstruktion, um das fernbediente Greifen, die beschädigungsfroie Entnahme und Übergabe zuverlässig zu sichern. Zur Gewährleistung des Strahlenschutzes taucht der Umladecontainer während der Clusterübemahme in das Beckenwasser ein, so daß eine Oberflächenkontamination auftritt. Die dargestellte Beladung des Endlagerbehälters mit den Clusterabschnitten kann zur Ausrüstungskontamination führen.

Das Prinzip des umsetzbaren Umladecontainers mit integrierter Hub- und Greifeinrichtung hat sich im praktischen Kernkraftwerksbetrieb für ähnliche hochaktivierte Bauteile und Anwendungsfälle bereits bewährt.

In DE-OS 3301814 wird für das Zerlegen einzelner länglicher Kerninstrumentierungssonden ein Verfahren und eine Vorrichtung durch schrittweises Absenken und Trennen bei gleichzeitiger Sortierung der Abschnitte in Aktivitätsbereiche vorgeschlagen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, für hochaktivierte bündeiförmige Absorberelemente (Cluster) ein umschlagarmes Verfahren zur KKW-Entsorgung mit voriahrenstechnologischen Vorteilen zu schaffen, das gegenüber den bekannten Lösungen für die Herstellung eines transport- und endlagerungsfähigen Zustandes die Entwicklung einfacher strahlensicherer Ausrüstungen mit hoher Funktionssicherheit gewährleistet sowie den Gesamtaufwand minimiert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für die Entsorgung von Kernkraftwerken mit bündeiförmigen Absorberelementen (Clus'c), ate in Brennstoffkassetten axial verschiebbar angeordnet sind, ein umschlagarmes Verfahren zur Entsorgung durch Herstellung eines transport- und endlagerungsfähigen Zustandes bei einer hohen Funktions- und Strahlensicherheit zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die im wassergefüllten Abkling-, Lager- oder Umladebecken in Stellagen oder Schachtröhren eingelagerten Brennstoffkassetten einschließlich Jer Cluster mit der vorhandenen BSK-Manipulationstechnik unter Wasser entnommen, einer stationären Spann- und Hubvorrichtung zugeführt und lageorientiert gehalten werden. Über der Wasseroberfläche ist im Clusterumladebereich eine Strahlenabschirmung angeordnet, auf der achsengleich zur gespannten Brennstoffkassette die Positionierung des Umladecontainers mit Greif- und Hubvorrichtung sowie Trennvorrichtung in bezug auf das Cluster erfolgt. Danach wird die Brennstoffkassette vertikal aus dem Wasser gehoben und im strahlenabgeschirmten, lufterfüllten Raum von unten formschlüssig an den Umladecontainer angekoppelt. Das Cluster wird an den Greifer angeschlagen und durch eine fest im Umladecontainer angeordnete Führungsplatte gezogen, so daß der Ordnungszustand der Clusterfinger erhalten bleibt. Die Brennstoff kassette wird in die Ausgangsstellung unter Wasser abgesenkt und wieder eingelagert. Der Umladecontainer einschließlich Trennvorrichtung wird mit dem Cluster auf einen technologischen Container mit einem Behälter für die Sammlung der Clusterabschnitte umgesetzt. Durch diskontinuierliches Absenken des Clusters mit der Hubvorrichtung des Umladecontainers durch die eingeschobene Schnittplatte zur formschlüssigen Halterung werden die Clusterfinger in der Trennebene paarweise mit dem Trennwerkzeug in beliebige Teillängen abgetrennt. Die Clusterabschnitte fallen in den Sammelbehälter, der zu - kontaminationsfreien Beladung so an den Umladecontainer angedrückt wird, daß die Be- und Entladeöffnung überdeckt wird. Uie Trennvorrichtung ist im drehbaren zylindrischen Strahlenschutzverschluß angeordnet, der einen technologischen Kanal snthält, in dem eine horizontal verschiebbare Schnittplatte sowie das Trennwerkzeug mit Antrieb angeordnet sind. Du ch Drehung um 90° werden der Umladecontainer und die Trennvorrichtung strahlensicher verschlossen.

Die Konfektionierung des Behälters mit den radioaktiven Clusterabschnitten erfolgt im gleichen technologischen Container nach bekannten Verfahren, der Transport und die Endlagerung entsprechend dem bestehenden zentralen Erfassungssystem. D>e Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß durch die direkte Kopplung der Brennstoffkassette mit dem Umladecontainer ohne zusätzliche Umschlagprozesse der Ordnungszustand des Clusters erhalten bleibt, der mit dem Trennvorgang als geschlossene technologische Kette abgestimmt ist. Dadurch entfallen komplizierte zusätzliche Clustermanipulationen und die dazu notwendigen komplizierten Spezialgreifervorrichtungen für den Einsatz untor Wasser. Die Prozeßsicherheit erhöht sich und ein beschädigungsfreier Clusterumschlag ist realisierbar.

Die strahlenabgeschirmte Anordnung des Umladecontainers über dem Wasserspiegel gestattet eine Clusterübergabe ohne Oberflächenkontamination, so daß im Normalbetrieb die Dekontamination des Umladecontainers nicht erforderlich ist. Durch die stationäre Anordnung des Umladeplatzes, z. B. am Beckenrand, entfallen Manipulationen mit dem am Kran angeschlagenen schweren Umladecontainer über dem Lagerbecken, so daß die Umschlagsicherheit gegeben ist. Die Kombination des Strahlenschutzverschlusses des Umladecontainers mit der Trennvorrichtung gewährleistet, daß der Ordnungszustand des Clusters zum Trennwerkzeug definiert und damit unabhängig vom Umschlagprozeß erhalten bleibt. Der Trennvorgang kann in Abhängigkeit vom Ordnungszustand so gewählt werden, daß einzelne oder mehrere Clusterfinger gleichzeitig getrennt und damit der erforderliche Kraftaufwand für dasTrennen des Clusters gering gehalten werden. Durch das, dichto Andrücken des Behälters an den Umladecontainer und die Überdeckung der Be-/Entladeöffnung wird eine unkontrollierte Ausbreitung radioaktiver Stoffe sowie eine äußere Oberflächenkontamination des Behälters vermieden. Die Konfektionierung

der Clusterabschnitte erfolgt nach bekannten Verfahren und mit bewährten Vorrichtungen im technologischen Container, so daß der Transport und die Endlagerung nach den bestehenden Forderungen des zentralen Erfassungssystems erfolgen kann.

Ausführungsbeispiel

Dir Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Schnitt durch das BSK-Lagerbecken beim BSK'/Clusterumschlag

Fig. 2: Schnitt durch den Strahlenschutzverschluß mit Trennvorrichtung bei formschlüssig angekoppelter Brennstoff kassette Fig.3: Schnitt durch den Strahlenschutzverschluß mit Trennvorrichtung und Sammelbehälter für Clusterabschnitte in Arbeitsstellung.

In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel für die Clusterübernahme aus einer Brennstoffkassette in den Umladecontainer mit Trennvorrichtung dargestellt.

Im wassergefüllten Lagerbecken (1) wird die Brennstoff kassette einschließlich Cluster (2; 3) mit einer Umladestange (4) vertikal aus dem BSK-Lagerschacht (20) entnommen und unter Wasser horizontal der BSK-Spann- und Hubvorrichtung (5) zugeführt.

Die Brennstoffkassette (2; 3) wird in der stationär am Lagerbeckenrand angeordneten BSK-Spann- und Hubvorrichtung (5) lageorientiert gespannt und die Umladestange (4) abgeschlagen. Auf der Strahlenabschirmung (6) über der Wasseroberfläche des Lagerbeckens (1) wird achsengleich und lageorientiert zur Brennstoffkassette (2; 3) der Umladecontainer (&) positioniert.

Bei geöffnetem Strahlenschutzverschluß (13) und seitlich ausgefahrener Clusterschnittplatte (11) im technologischen Kanal (17) wird die Brennstoffkassette (2; 3) mit der BSK-Spann- und Hubvorrichtung (5) vertikal aus dem Wasser gehoben und der Kopf der Brennstoffkassette formschlüssig in den Umladecontainer (8) eingeführt.

In Figur 2 ist der Strahlenschutzverschluß (13) mit Trennvorrichtung (10) bei formschlüssig angekoppelter Brennstoffkassette (2; 3) dargestellt. Bei seitlich ausgefahrener Clusterschnittplatte (11) im tuchnologischen Kanal (17) wird das Cluster (3) mit der Greif- und Hubvorrichtung (9) im lufterfüllten Raum durch die Clusterfühiimgsplatte (7) aus der Brennstoffkassette (2) in den Umladecontainer (8) gezogen. Dabei wird der Ordnungszustand ~*es Clusters (3) über die gesamte Länge beibehalten.

In Figur 3 ist der Strahlenschutzverschluß (13) mit Trennvorrichtung (10), technologischem Container (14) und Behälter (15) für die Clusterabschnitte (16) in Arbeitsstellung dargestellt.

Bei deckungsgleich zur Clusterführungsplatte (7) über den Antrieb (18) eingefahrener Clusterschnittplatte (11) und dicht an den Umladecontainer (8) angedrückten Behälter (15) für die Clusterabschnitte (16), der die Be-/Entladeöffnung (22) des Umladecontainers (8) überdeckt, wird das Cluster (3) von der Greif- und Hubvorrichtung (9) des Umladecontainers (8) abgesenkt. Die Clusterstäbe (3) werden in der Clusterschnittplatte (11) formschlüssig geführt, einzelne oder mehrere Clusterstäbe (3) gleichzeitig vom Trennwerkzeug (12) abgetrennt und die Clusterabschnitte (16) im Behälter (15) gesammelt.

Für die Entsorgung der nichttrennbaren Traverse (21) werden die Clusterfinger aus der Clusterschnittplatte (11) nach oben gezogen, die Clusterschnittplatte (11) aus dem technologischen Kanal (17) seitlich mit dem Antrieb (18) verfahren und die Traverse (21) vom Greifer der Greif-und Hubvorrichtung (9) abgeschlagen. Durch Drehung des zylindrischen Strahlenschutzverschlusses (13) um 90° wird der Umladecontainer (8) mit Trennvorrichtung (10) strahlensicher verschlossen.

Claims

1. Verfahren zur Entsorgung radioaktiver bündeiförmiger Absorberelemente (Cluster), insbesondere hochaktivierte, durch Herstellung eines transport- und endlagerungsfähigen Zustandes durch Übernahme des Clusters aus der Brennstoffkassette in einen strahlenabgeschirmten Umladecontainer mit Trennvorrichtung, Umsetzen des Umladecontainers auf einen technologischen Container mit Behälter für Clusterabschnitte sowie diskontinuierliches Zuführen der Cluster, Zerkleinern und Sammeln in Behältern, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem Lagerbecken (1) unter Wasser im BSK-Lagerschacht (20) angeordnete Brennstoffkassette (2) einschließlich Cluster (3) mit Umladestange (4) und Hebezeug vertikal gehoben, durch horizontales Verfahren einer stationären BSK-Spann- und Hubvorrichtung (5) zugeführt, lageorientiert fixiert und die Umladestange (4) abgeschlagen wird, daß ein Umladecontainer 8) mit Trenn- (10), Greif- und Hubvorrichtung (9) sowie Clusterführungsplatte (7) achsengleich mit der gespannten Brennstoffkassette (2) auf einer Strahlenabschirmung (6) über der Wasseroberfläche dss Lagerbeckens (1) positioniert abgestellt wird, daß die lageorientiert fixierte Brennstoff kassette (2) mit der BSK-Spann- und Hubvorrichtung (5) vertikal aus dem Wasser gehoben und der Kopf der Brennstoffkassette (2) im lufterfüllten Raum von unten formschlüssig in den Umladecontainer (8) eingeführt, in dieser Lage gehalten, das Cluster (3) an die Greif- und Hubvorrichtung (9) angeschlagen, durch die Clusterführungsplatte (7) in den Umladecontainer (8) gezogen und dabei der Ordnungszustand des Clusters über die gesamte Länge beibehalten wird, daß die Brennstoffkassette (2) ohne Cluster (3) mit der BSK-Spann- und Hubvorrichtung (5) in die Ausgangsstellung unter Wasser verfährt und der mit dem Strahlenschutzverschluß (13) verschlossene Umladecontainer (8) mit Trennvorrichtung (10) auf einen technologischen Container (14) umgesetzt wird, daß der Behälter (15) für die Clusterabschnitte (16) die Be-/Entladeöffnung (22) des Umladecontainers (8) durch Andrücken dicht verschließt, das Cluster (3) diskontinuierlich in die Clusterschnittplatte (11) abgesenkt, einzelne oder mehrere Clusterstäbe gleichzeitig abgetrennt und die Clusterabschnitte (16) im Behälter (15) gesammelt werden.

2. Vorrichtung zur Entsorgung radioaktiver bündeiförmiger Absorberelemente, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffkassette (2) einschließlich Cluster (3) mit der BSK-Spann- und Hubvorrichtung (5) achsengleich und formschlüssig an den strahlensicher über der Wasseroberfläche des Lagerbeckens (1) positionierten Umladecontainer (8) mit Greif- und Hubvorrichtung (9) angekoppelt ist, daß bei seitlich aus dem technologischen Kanal (17) des Strahlenschutzverschlusses (13) ausgefahrener Clusterschnittplatte (11) das durch die Clusterführungsplatte (7) gezogene Cluster (3) lagebestimmt ist, die Clusterschnittplatte (11) über den Antrieb (18) im technologischen Kanal (17) deckungsgleich zur Clusterführungsplatte (7) angeordnet ist und das Cluster (3) mit der Greif- und Hubvorrichtung (9) dem Trennwerkzeug (12) unter der Clusterschnittplatte (11) zugeordnet ist, daß der Sammelbehälter (15) die Be-/Entladeöffnung (22) des Umladecontainers (8) überdeckt und abdichtet sowie nach Drehung des Strahlenschutzverschlusses (13) um 90° mit dem Antrieb (19) der Umladecontainer (8) mit Trennvorrichtung (10) strahlensicher verschlossen ist.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entsorgung durch Herstellung eines transport- und endlagerungsfähigen Zustandes von radioaktiven bündeiförmigen Absorberelementen (Cluster), d'e beim Betrieb von Kernreaktoren als hochaktivierter Abfall anfallen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Kernreaktoren enthalten zur Regelung und zum Havarieschutz bündeiförmig zusammengefaßte Absorberstäbe (Cluster), die in Brennstoffkassetten (BSK) längsbewoglich angeordnet sind. Das Betriebsregime bestimmt den Zeitpunkt der Entnahme, die Charakteristik des hochaktivierten Clusterabfalls und den Entsorgungsaufwand. Im DD-WP 222997 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung verbrauchter Cluster bis zur Herstellung endlagerungsfähiger Behälter vorgeschlagen.