SVERIGE (19) SE (12) UTLÄGGNINGSSKRIFT (51) Internationell klasg 3 G21F 9/36 IB1 (21) 82053G2-0 PATENTVERKET (44) Ansökan utlagd och utlägg- 84-07-30 (11) Publicerings- 434 586 ningsskriften publicerad nummer (41) Ansökan allmänt tillgänglig 84-03-21 (22) Patentansökan inkom 82-09-20 (24) Löpdag 82-09-20 (62) Stamansökans nummer (86) Internationell ingivningsdag (86) Ingivningsdag för ansökan om europeiskt patent (30) Prioritetsuppgifter Ansökan inkommen som: 0 svensk patentansökan O fullföljd internationell patentansokan med nummer omvandlad europeisk patentansokan med nummer (71 )Sökande:AB Asea-Atom, Box 53 721 04 Västerås 1 SE (72)Uppfinnare: A Suvanto, Västerås (74)Ombud: Wrammerfors P (54)Benämning: Sätt för inneslutning av höljerör t i l l -förbrukade bränsleboxar för bränslepatröner för kärnkraftverk och minskning av volymen före deponeringen jämte valsanordning för genomförande av sättet (56)Anförda publikationer: DE 2 818 781 (G2.1F 9/36) (57)Sammandrag Ett sätt att innesluta höljerör (2) till förbrukade bränaleboxar (1) för bränslepatroner för kärnkraftverk och minskning av volymen före deponering. Höljeröret (2) skiljes från bränsleboxens (1) bottenstycke och placeras i ett skyddsrör (5). Detta skyddsrör (5) är vid sin ena ände anslutet till ett ändstycke (6, 12) för sammankoppling av skyddsröret (5) med en vals (16) i ett valsverk. Skyddsröret (5) med Inneslutet höljerör (2) tillplattas genom valsning och formas till en spole (35). Vidare avser uppfinningen en valsanordning innefattande ett valsverk med en vals (16) med ett driv- eller griporgan (17) för sammankoppling av ett skyddsrör (5) med valsen (16), ett drivmaskineri (15) för drivning av valsen (16), en med valsen (16) samverkande tryckvals (18), ett eftergivligt kraftalstrande tryckorgan (25), som påverkar tryckvalsen (18) i riktning mot den drivna valsen (16), samt reglerdon (3*0 för reglering av den alstrade kraften. 22 23»
1 I en kärnkraftreaktor av kokar- eller tryckvattentyp uppbygges en härd av ett stort antal bränslepatroner, som nedtill vilar på ett nedre galler av uppställningsplattor ooh upptill fixeras i ett härdgaller. Varje bränslepatron innehåller ett antal bränslestavar, som är placerade i en bränslebox. 5 Bränsleboxen består av ett höljerör av en zirkoniumlegering och ett bottenstycke vid höljerörets nedre ände. Detta bottenstycke skjuter ner i öppningar i uppställningsplattorna. Bottenstycket utgör inlopp för kylvatten och höljeröret ett ledrör för styrning av kylvattenströmmen kring bränslestavarna. Bränsleboxen är ingen egentlig förbrukningsartikel men har en relativt be- 10 gränsad livslängd på grund av deformation genom relaxation, korrosion och åldring. På grund av att höljeröret under användning utsattes för intensiv neutronstrålning påskyndas åldring och försprödning och omvandlas vissa i höljeröret ingående legeringsämnen till instabila isotoper som vid sitt sönderfall avger radioaktiv strålning under lång tid. Vidare avsätter sig 15 radioaktiva produkter på rörytorna. Detta tillsammans med relaxation, korrosion och åldring innebär att återanvändningen av rörmaterialet är problematisk ur strålningssynpunkt och tekniskt olämpligt. Icke användbara boxar deponeras därför i avfallsanläggningar. Boxarna har stor volym. Det är därför angeläget att minska volymen före 20 deponeringen. Ett sätt har varit att avlägsna bottenstycket och därefter
2 klyva fyrkantiga höljerör längs hörnen så att två vinkelprofiler erhålles- Denna klyvning kan ge upphov till spån och spridning av fina radioaktiva partiklar. Genom bestrålningen har rörmaterialet, särskilt i höljerörets mittparti försprödats så att röret kan brista vid klyvningen, något som i hög grad försvårar hanteringen. Paket av delade höljerör inneslutes i höljen före deponeringen. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma volymminskningen före deponeringen av bränsleboxar på ett ur såväl hanteringssynpunkt som skyddssynpunkt och ekonomisk synpunkt fördelaktigare sätt än vad hittills använda metoder medgett. En väsentlig fördel med uppfinningen är att vid bristning av höljeröret spridning av rördelar och finkorniga avsättningar på rörytorna helt kan förhindras på ett enkelt sätt. Enligt uppfinningen insättes ett från bottenstycket separerat höljerör i ett skyddsrör, vars ena ände är tillsluten och ansluten till ett kopplingsorgan som är avpassat till ett griporgan i en valsanordning. Skyddsröret med inneslutet höljerör tillplattas genom valsning och formas till en spole. Valsningen och formningen till spole utföres med fördel i ett tempo genom upplindning på en vals i ett valsverk. Det är viktigt att det för skyddsrör använda materialet är segt och har stor brottförlängning. Rostfritt stål SIS 2333 är ett lämpligt material. Brottförlangningen är mycket god, högre än 50 %. Skyddsröret kan ha samma form som höljeröret men ur kostnadssynpunkt kan det vara fördelaktigt att använda runda skyddsrör framställda genom spiralsvetsning av band. Operationen utföres under strålskyddande vattenskikt. Vatten som pressas ut * vid tillplattningen kan filtreras i en filteranläggning som anslutes till skyddsrörets mynning. Ett rektangulärt höljerör orienteras på sådant sätt att det kommer att tillplattas diagonalt. Vid formningen till en spole göres spolcentrum så stort, att bottenstycket från en bränslebox kan placeras inuti spolen. Det nämnda filtret kan efter tillplattningen utgöra en tillräcklig tätning. Tillslutning genom svetsning är möjlig men besvärlig att utföra under strålskyddande vattenskikt. Skyddsrörets ände kan vara tillplattad och medelst svetsning ansluten till ett hylsformat griporgan med invändiga bommar avpassade till drivspår på en drivande vals i valsverket. Efter formningen i till en spole förses denna med ett ändstycke med en gavel och en till gaveln ansluten cylindrisk del som skjuter in över spolen och förhindrar spolen att vidgas genom återfjädring. Genom att förse den cylindriska delen med en axiell slits, så att spolen endast delvis omslutes, kan ändstycket träs över spolen
3 8205362-0 när denna befinner sig i valsverket och sammanpressas mellan de samverkande valsarna. Valsanordningen enligt uppfinningen kan bestå av ett valsverk med en vals med ett driv- eller griporgan för sammankoppling av ett skyddsrör med valsen. Vidare ett drivmaskineri för drivning av denna vals och en andra mot denna drivna vals förskjutbar tryckvals. Denna senare vals är anordnad förskjutbar medelst ett eftergivande kraftalstrande tryokorgan som påverkar tryckvalsen mot den drivna valsen med en förutbestämd kraft, som regleras med ett reglerdon. Den drivna valsen kan vara försedd med ett spår, i vilket en tillplattad ände av ett skyddsrör kan spännas fast, eller med ett spår, i vilket en bom i en med skyddsröret förenad hylsa kan skjutas in. Tryckvalsen kan pressas mot den drivna valsen medelst en manövercylinder, som via ett manöver- och tryckreglerdon är ansluten till en tryckmediekälla. Lämpligen användes en vätska som tryckmedium. Uppfinningen beskrives närmare under hänvisning till bifogade schematiska figurer. Fig 1 visar en bränslebox. Fig 2 och 3 olika utföranden av skyddsrör för ett höljerör, fig 4 nedre delen av ett skyddsrör enligt fig 3, fig 5 och 6 en vy av ett valsverk från sidan reså uppifrån, fig 7 ett ändstycke för en färdigvalsad spole och fig 8 en spole med påsatt ändstycke och insatt bottenstycke. I figurerna betecknar 1 en bränslebox, som består av ett höljerör 2 och ett bottenstycke 3, som är sammansatta till en enhet med skruvar 4. X figurerna 2, 3 och 4 visas två utföranden av runda skyddsrör 5. I utförandet enligt fig 2 är rörets nedre ände tillplattat, vinkelbockat och utformat med en vulst 6, avsedd att skjutas in i ett spår 7 i en driven vals 8. Sven annan typ av låsning av främre skyddsrörsänden i spår är möjlig. Skyddsröret 5 är i sin bakre del försett med en låsanordning 10 som tillåter inskjutning av ett höljerör men efter vridning av höljeröret hindrar detta att förskjutas bakåt vid valsningens start. I bakre änden av skyddsröret 5 är insatt ett filter 11, som vid valsningen uppfångar partiklar i det vatten som pressas ut I utförandet enligt fig 3 är den tillplattade främre delen av skyddsröret 5 förenat med en hylsa 12 med invändiga bommar 13. Denna hylsa är avsedd att trädas på en vals 16 med till bommarna 13 avpassade spår 17. Valsverket enligt fig 5 och 6 för plattvalsning av skyddsröret 5 med sitt inneslutna höljerör 2 innehåller en bottenplatta 14 med ett drivmaskineri 15
.8205362-0 4 som uppbär en uppspolningsvals 16. Denna vals 16 är utformad med spår 17 avpassade för bommarna 13 i hylsan 12. En tryckvals 18 är rörligt anordnad. Den uppbäres av en axel 20 som är lagrad i lager 21 i det svängbara stativet 22. Detta stativ är roterbart lagrat kring en axel 23, som uppbäres av konsoler 24 på bottenplattan 14. Stativet 22 med valsen 18 manövreras mot valsen 16 med en kraft som är tillräcklig för plattvalsningen av skyddsröret 5 och höljeröret 2. Manövreringen sker med en hydraulcylinder 25 som är ledbart ansluten till stativet 22 medelst kolvstången 26. Cylincern 25 är roterbart lagrad kring axeln 27 som uppbäres av konsolerna 28 på bottenplattan 14. Cylindern 25 försörjes med ett tryckmedium från en tryckmediekälla 30 via ledningar 31, 32, 33 och ventilen 34. Denna ventil 34 är av en typ som tillåter inställning av ett maximalt tryck, som begränsar kraften med vilken tryckvalsen 18 pressas mot skyddsröret 5 och höljeröret 2. Allteftersom den bildade spolens diameter ökar vid valsningen pressas tryckvalsen undan. För att förhindra att den valsade spolen 35, som visas i fig 8 expanderar på grund av återfjädring anbringas ett ändstycke enligt fig 7 vid spolens 35 ena sida innan tryckvalsen 18 dragés undan och en färdig spole på valsen 16 avlägsnas. Detta ändstycke 36 kan vara utformat på sätt som visas i fig 7 med en gavel 37 och en cylindrisk fläns 38 med en öppning 40, som tillåter att ändstycket 36 anbringas medan tryckvalsen 18 fortfarande anpressas mot spolen 35. Ändstycket 36 kan vara försett med en lyfttapp 41, som underlättar hanteringen av en spole. Valsen 16 måste då vara försedd med en urborrning 42 som tillåter inskjutning av lyfttappen i valsen. I spolens centrum placeras ett bottenstycke 3 som visas i fig 8. Spolen kan förses med ett andra ändstycke 43 såsom anges med streckade linjer i fig 8. Utföres detta ändstycke hästskoformat kan det anbringas medan spolen fortfarande sitter på valsen 16.
5 8205362-0 PATENTKRAV 1. Sätt för inneslutning av höljerör till förbrukade bränsleboxar för bränslepatroner för kärnkraftverk.och minskning av volymen före deponering. Sättet kännetecknas av att ett höljerör (2) placeras i ett skyddsrör (5). Skyddsröret (5) tillplattas, varefter det tillplattade skyddsröret (5) med inneslutet höljerör (2) genom lindning formas till en spole (35) eller genom veckning och sammanpressning formas till ett paket (45). 2. Sätt enligt patsntkrav 1, kännetecknat därav, att skyddsröret (5) utformas med en sluten ände söm är avpassad till ett griporgan i en valsanordning och tillplattas tillsammans med inneslutet höljerör genom valsning och formas till en spole. 3- Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att arbetsoperationerna utföres under vatten i en bassäng och att vatten som utdrives vid tillplattningen filtreras i ett i skyddsröret (5) anbragt filter (11). 4. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att höljeröret (2) är rektangulärt och placeras i skyddsröret (5) orienterat på sådant sätt, att det kommer att tillplattas diagonalt. 5. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att skyddsröret (5) med höljeröret (2) formas till spole (35) med sådan inre öppning att plats finnes för en bränslebox (1) bottenstycke (3). 6. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att skyddsröret (5) tillslutes efter tillplattningen. 7. Sätt enligt patentkrav 1., kännetecknat därav, att skyddsrörets (5) ände utformas för anslutning till en hylsa (12) med invändiga bommar (13) avpassade till spår (17) på en driven vals (16) i valsanordningen. 8. Sätt enligt patentkrav 1, kännetecknat därav, att den forirjade spolen (35) förses med minst ett ändstycke (36) med en gavel (37) och en till denna ansluten cylindrisk del (38) som skjuter in över spolen och åtminstone i huvudsak omsluter denna.och hindrar återfjädring av spolen (35).
6 9. Sätt enligt patentkrav 1, kännetecknat därav, att ett tillplattat skyddsrör (5) med inneslutet höljerör (2) veckas vinkelrätt mot längdriktningen 180 så att ett parallellepipediskt paket (45) bildas. 10. Valsanordning för genomförande av förfarandet enligt patentkrav 1, kännetecknad därav, att den innehåller en vals (16) med ett driv- eller griporgan (IT) för sammankoppling av ett skyddsrör (5) med valsen (16), ett drivmaskineri (15) för drivning av valsen (16), en mot valsen (16) förskjutbar tryckvals (18), ett eftergivligt kraftalsfcrande tryckorgan (25) som påverkar tryckvalsen (18) i riktning mot den drivna valsen (16) och reglerdon (34) för reglering av den alstrade kraften. 11. Valsanordning enligt patentkrav 10, kännetecknad därav, att den drivna valsen (16) är försedd med minst ett spår (17) och avsedd att mottaga en med ett skyddsrör (5) förenad hylsa (12) med till detta spår (17) avpassad drivbom (13). 12. Valsanordning enligt patentkrav 11, kännetecknad därav, att det kraftalstrande tryckorganet (25) utgöres av en manövercylinder, som via en tryckbegränsande ventil (34) är ansluten till en tryckmediekälla (30).
( Q -10,11-10 2 FIG. 3 FIG. 2 12 13
25 27 fil V 22 23 U jy / "N -15 FIG. 5-74 32 31 30 20 21 * v \ I» «1 3 Z L 15 26-34 N 33-28- i FIG. 6
6 M 36 FIG. 7 r 4 37 W FIG. 8
Sammandrag Ett sätt att Innesluta höljerör (2) till förbrukade bränsleboxar (1) för bränslepatroner för kärnkraftverk ooh minskning av volymen före deponering. Höljeröret (2) skiljes från bränsleboxens (1) bottenstycke och placeras i ett skyddsrör (5). Detta skyddsrör (5) är vid sin ena ände anslutet till ett ändstycke (6, 12) för sammankoppling av skyddsröret (5) med en vals (16) i ett valsverk. Skyddsröret (5) med inneslutet höljerör (2) tillplattas genom valsning och formas till en spole (35). Vidare avser uppfinningen en valsanordning innefattande ett valsverk med en vals (16) med ett driv- eller griporgan (17) för sammankoppling av ett skyddsrör (5) med valsen (16), ett drivmaskineri (15) för drivning av valsen (16), en med valsen (16) samverkande tryckvals (18), ett eftergivligt kraftalstrande tryckorgan (25), som påverkar tryckvalsen (18) i riktning mot den drivna valsen (16), samt reglerdon (34) för reglering av den alstrade kraften.