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WO2008101489A1 - Vorrichtung und verfahren zum bearbeiten einer mit radioaktiv strahlenden materialien belasteten einheit - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum bearbeiten einer mit radioaktiv strahlenden materialien belasteten einheit Download PDF

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WO2008101489A1
WO2008101489A1 PCT/DE2008/000307 DE2008000307W WO2008101489A1 WO 2008101489 A1 WO2008101489 A1 WO 2008101489A1 DE 2008000307 W DE2008000307 W DE 2008000307W WO 2008101489 A1 WO2008101489 A1 WO 2008101489A1
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WO
WIPO (PCT)
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processing
container
laser
robot
chamber
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/DE2008/000307
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English (en)
French (fr)
Inventor
Franz-Josef Salber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isa-Engineering & Co KG GmbH
Original Assignee
Isa-Engineering & Co KG GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isa-Engineering & Co KG GmbH filed Critical Isa-Engineering & Co KG GmbH
Priority to DE112008001070T priority Critical patent/DE112008001070A5/de
Priority to EP08748689A priority patent/EP2126929A1/de
Publication of WO2008101489A1 publication Critical patent/WO2008101489A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28—Treating solids
    • G21F9/34—Disposal of solid waste
    • G21F9/36—Disposal of solid waste by packaging; by baling
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    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys
    • B23K2103/05—Stainless steel

Definitions

  • the invention relates to a device for processing a loaded with radioactive materials unit, in particular a storage and / or transport container for receiving and / or transport of radioactive materials, in particular in a sealed chamber, in particular a vacuum chamber, a method of processing a loaded with radioactive materials, unit, in particular a storage and / or transport container for receiving and / or transporting radiolucent Materia- 'lien, in particular in a sealed chamber, in particular a vacuum chamber, and a use of a robot, in particular one multi-axis robot.
  • a unit loaded with radioactive materials, in particular storage and / or transport containers for receiving and / or transporting radioactive materials, is regularly cleaned by means of expensive wet processes using water or other liquids.
  • the containers in particular in a glazing plant by filling the hot glassy radioactive waste in the containers very high temperatures, for example, surfaces of the containers strongly adhering and partially diffused into the material layers, for example, from Metallalloxiden, using the usual cleaning not always completely or can be removed only with great effort.
  • the object of the present invention is therefore to proceed in the processing of a loaded with radioactive materials, unit, in particular a storage and / or transport container for receiving and / or transport of radioactive materials so that a flexible processing with small amounts of waste possible becomes.
  • a device for processing a loaded with radioactive materials, unit in particular a storage and / or transport container for receiving and / or transport of radiolucent materials, in particular in a sealed chamber, in particular a vacuum chamber
  • said Device comprises a robot and / or a manipulator, in particular a multi-axis robot, for processing the container with one or more types of processing, wherein the robot and / or the manipulator one or more particular interchangeable processing devices, which are operable in combination or alternatively, in particular Laser beam processing devices, and with each predetermined work values, in particular laser power and / or laser wavelength, are adapted to the respective type of processing set up.
  • the chamber in which the processing of the containers due to the radioactive load must be made smaller, which also decrease the areas to be decontaminated and reduce the environmental impact of a chamber cleaning or a chamber remodeling.
  • the use of the device in a vitrification plant in a reprocessing plant is advantageous because, for example due to the high glass transition temperatures when it is filled into the containers, tarnishing of the surface and diffusion of radioactive substances can take place quickly and a low-waste and thorough cleaning and Editing is very important.
  • the container is a mold, in particular made of stainless steel, in the first glazing in the glazing plant hot glazed material, in particular comprising highly radioactive cleavage products to fill.
  • an oxide layer forms on the outer surface, which can be eliminated by the proposed device quickly, safely and low waste.
  • the types of processing by the processing devices are exemplary:
  • the marking can be carried out without contact by means of the laser, is durable, abrasion-resistant and temperature-resistant, without any further radioactively activatable substances being applied.
  • the method is to be used on a wide variety of surfaces.
  • the cleaning by means of the laser has the great advantage that it produces no contaminated wastewater compared to conventional wet methods using brushing / ultrasound or rinsing.
  • this secondary waste creates high energy consumption and high material usage.
  • the laser cleaning removes the radioactive dirt and the oxide layer or the tarnishing colors. The abrupt evaporation causes the surface layer to burst off.
  • material blown off by the laser machining is to be sucked off via a suction device, in particular in connection with the laser processing device, and in particular is to be fed to a filter, wherein the distance up to the container surface is particularly advantageously about 500 mm.
  • the robot and / or the manipulator is equipped with a changing device for changing the processing devices and the exchanged processing devices, in particular laser processing devices, are advantageously to be provided on a particularly separate tray
  • the robot is equipped with a hose package for in particular the laser light guide, inert gas conductor and / or compressed air conductor, wherein in particular the laser cables are held on a boom with a balancer.
  • the laser beam sources are arranged outside the chamber, preferably in an intervention space and / or operating room, and the laser light guides are to be guided from there into the chamber by means of wall openings preferably sealed against a predetermined difference in air pressure and the control devices, switching devices and / or energy supply devices outside the chamber, preferably in the intervention space and / or operating room, are set up and the electric cables are to be guided over preferably sealed against a predetermined pressure difference wall bushings in the chamber.
  • the robot is movable on rails on a chassis and in particular in the respective working position can be locked and in particular in an adjacent intervention space and / or operating space along the rails can be transferred.
  • the robot is mounted mounted on a tracked vehicle device.
  • the tracked vehicle can also remotely reach remote areas.
  • a turntable for rotating the container to be processed which are in particular cylindrical, is provided for processing by the robot, wherein in particular a plurality of containers are to be positioned thereon in such a way that they move in succession by rotating the turntable into the processing position bring.
  • the turntable for rotating the container can also be used independently of the robot, for example, in conjunction with a tool which can be moved down from the ceiling, in particular remotely controlled.
  • the container is to be positioned on the turntable by means of a container gripper and removed therefrom.
  • a magazine in particular a shielded magazine, in particular a magazine, which is provided in a recess in a bottom of the chamber, is provided for shutdown and cooling of the processed containers in the chamber.
  • the shielded magazine buried in the ground is also advantageous for use independently of the robot since it provides reliable shielding against the escape of hot substance or radiation, thus facilitating handling of the cooled container.
  • a lid magazine is provided for providing the lid to be applied to the container body.
  • the object is also achieved by a method for processing a loaded with radioactive materials, unit, in particular a storage and / or transport container for receiving and / or transport of radioactive materials, in particular in a sealed chamber, in particular a vacuum chamber, wherein for machining a robot and / or a manipulator is provided, in particular a multi-axis robot, with one or more laser processing modes that are used in combination or alternatively, and work with each predetermined work values, in particular laser power and / or laser wavelength to the respective processing, in particular with a device according to one of the preceding claims 1 to 15.
  • Method for processing a unit loaded with radioactive materials in particular a storage and / or transport container for receiving and / or transporting radioactive materials, in particular in a closed chamber, in particular a vacuum chamber, wherein after a Einschleusungsvorgang of the container the container is placed for cooling in a shielded magazine in a bottom of the chamber and / or on a turntable for processing with a tool, in particular a welding tool and / or that the machining is performed with a robot and / or a manipulator, in particular a multi-axis Robot, with one or more laser processing modes, which are used in combination or alternatively, and each with predetermined working values, in particular laser power and / or laser wavelength, adapted to the respective processing work, in particular with a device na ch any of the preceding claims 1 to 15.
  • the object is likewise achieved by using a robot, in particular a multi-axis robot, and / or a manipulator for processing a unit charged with radioactive materials, in particular a storage and / or transport container for receiving and / or transporting radioactive radiation Materials, in particular in a closed chamber, in particular a vacuum chamber, in a glazing Processing plant, by means of a laser beam processing device, in particular for contactless decontamination, labeling and welding of the container, in particular according to a method according to claim 16 or 17 and in particular using a device according to one of claims 1 to 15.
  • FIG. 1b shows a sequence of schematic processing steps of a container
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a device for processing
  • FIG. 4 is a schematic plan view of a device in a chamber
  • FIG. 5 is a schematic side view of a device in a chamber
  • FIG. 6 shows a schematic side view of a device in a chamber
  • FIG. 7 shows a schematic side view of a device in a chamber
  • 8a is a longitudinal section through a chamber with a device
  • Fig. 8b shows a cross section through a chamber with a device
  • FIG. 9 shows a device on a tracked vehicle device.
  • FIG. 1a shows a sequence of schematic processing steps of a container 1.
  • the still hot container 1 is deposited by means of a manipulator in the form of a container gripper 24 on a turntable 23.
  • a further manipulator 25 which may also be connected to a robot hand, not shown, a container lid 7 is placed on the still unclosed container body 8.
  • the lid 7 is then by means of a MIG and / or TIG welding device and / or a laser processing device 4, the Welding is adapted to be welded to the container body 8.
  • the container 1 can be rotated by means of the turntable 23 so that at any time an optimal angular position for processing between the welding device, in particular the laser processing device 4 and the container 1 is achieved.
  • FIG. 1 b shows, in a sequence of schematic processing steps of a container 1, how this cleaning can also be carried out at the bottom of the container 1 by lifting by means of the container gripper 24. Subsequently, the degree of cleaning can be checked by means of a wiping test 29 by means of a manipulator and the finished container 1 can be removed.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a device for processing.
  • a robot 3 which processes a container 1 by means of a laser processing device 4 on a robot hand 6.
  • the robot 3 can be mounted on a chassis 22 for movement on rails.
  • the laser beam can be supplied with laser light via a laser light guide 14, which is fastened to a boom 15.
  • the laser conductor 14 is connected to a laser beam source 16 accommodated in an intervention space and / or operating space 17.
  • this intervention space and / or operating room 17 there is by way of example also a control device 19 or control cabinet for controlling and operating the robot 3 and the periphery.
  • FIG. 3 shows a sectional view of a mold, a preferred container 1 for storing vitrified radioactive material, with a container lid 7 and a container body 8.
  • the container body 8 is provided in such a way in its bottom portion 28 with a hollow that it has a lid portion of a another container 1 can accommodate space-saving stacking. Even such a complex design of the outer shape of the container can be safely and easily cleaned with the proposed method.
  • the robot 3 processes a container 1 by means of a laser processing device 4.
  • the robot 3 is movably mounted on rails 21 by means of a chassis 22.
  • a suction device 10 on the robot hand 6 of the robot 3 the resulting dirt is sucked and fed to a filter.
  • the laser processing devices can be stored in a tray 12.
  • Fig. 5 shows a schematic side view of a device in a chamber 2.
  • the robot is located in a chamber 2, in which a hanging manipulator 25 for transporting the containers 1 is housed.
  • the laser beam is supplied via a laser light guide 14 from a laser beam source 16 from an intervention space and / or operating room 17.
  • the laser light guide and electric cable 20 can also be combined in a hose package 13. As a result, the wall bushing 18 is simplified.
  • Fig. 6 shows a schematic side view of a device in a chamber 2.
  • the laser beam processing device 4 can be stored for example in a tray 12 above the robot and replaced if necessary against another laser beam processing device on the robot hand.
  • Fig. 7 shows a schematic side view of a device in a chamber 2.
  • a Be Koreandatosarus 31 by means of a crane 30, a container 1 in the Chamber 2 transported.
  • the manipulator transports a laser beam processing device 4, for example, for replacement or repair.
  • On the robot hand 6 there is a changing device 11 for changing laser processing devices 4.
  • Fig. 8a shows a longitudinal section through a chamber 2 with a device for processing
  • Fig. 8b shows a cross section.
  • containers 1 are lifted into the chamber 2 with a container gripper 24 through a wall feedthrough 18.
  • the containers 1 are then placed in a shielded magazine 33 in the bottom 28 of the chamber 2 to allow safe cooling.
  • a cover 34 can be used on the magazine 33 for improved protection.
  • the container 1 is placed on the turntable 23 and a container lid 7 is welded to the container body 8 of the container 1.
  • This can, for example, be remotely controlled via a tool on the robot hand 6 of the robot 3, in particular in a TIG welding device with a feed or a laser welding device, in particular from the operating room 17.
  • the decontamination takes place by means of the laser beam from a laser source 16 of the robot 3 and possibly a label of the container 1.
  • the container is conveyed for example by a container lock 31, in particular a rotary lock, in a neighboring room and by a force manipulator in a Castor constitutioner.
  • the robot 3 may in turn comprise a tool changing device, in particular with a laser 27 for decontamination of in particular contaminated stationary devices and / or a separating device for separating parts.
  • a tool changing device in particular with a laser 27 for decontamination of in particular contaminated stationary devices and / or a separating device for separating parts.

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Abstract

Vorrichtung zum Bearbeiten einer mit radioaktiv strahlenden Materialien belasteten Einheit, insbesondere eines Lager- und/oder Transportbehältnisses für die Aufnahme und/oder den Transport von radioaktiv strahlenden Materialien, insbesondere in einer abgeschlossenen Kammer, insbesondere einer Unterdruckkammer, wobei die Vorrichtung einen Roboter und/oder einen Manipulator aufweist, insbesondere einen mehrachsigen Roboter, zur Bearbeitung des Behältnisses mit einer oder mehrerer Bearbeitungsarten, wobei der Roboter und/oder der Manipulator eine oder mehrere insbesondere austauschbare Laserstrahlbearbeitungsvorrichtungen aufweist, die in Kombination oder alternativ betreibbar sind, und mit jeweils vorbestimmten Arbeitswerten, insbesondere Laserleistung und/oder Laserwellenlänge, an die jeweilige Bearbeitungsart angepasst einzurichten sind.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten einer mit radioaktiv strahlenden
Materialien belasteten Einheit
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten einer mit radioaktiv strahlenden Materialien belasteten Einheit, insbesondere eines Lager- und/oder Transportbehältnisses für die Aufnahme und/oder den Transport von radioaktiv strahlenden Materialien, insbesondere in einer abgeschlossenen Kammer, insbesondere einer Unterdruckkammer, ein Verfahren zur Bearbeitung einer mit radioaktiv strahlenden Materialien belasteten Einheit, insbesondere eines Lager- und/oder Transportbehältnisses für die Aufnahme und/oder den Transport von radioaktiv strahlenden Materia-' lien, insbesondere in einer abgeschlossenen Kammer, insbesondere einer Unterdruckkammer, sowie eine Verwendung eines Roboters, Insbesondere eines mehrach- sigen Roboters.
In Wiederaufbereitungsanlagen für radioaktiv belastete Materialien werden einer mit radioaktiv strahlenden Materialien belasteten Einheit, insbesondere Lager- und/oder Transportbehältnisse für die Aufnahme und/oder den Transport von radioaktiv strah- lenden Materialien regelmäßig mittels aufwendiger Nassverfahren unter Einsatz von Wasser oder anderen Flüssigkeiten gereinigt. Da jedoch durch die Behältnisse insbesondere bei einer Verglasungsanlage durch das Einfüllen des heißen verglasten radioaktiven Abfalls in die Behältnisse sehr hohen Temperaturen ausgesetzt werden, entstehen beispielsweise an Oberflächen der Behältnisse stark haftende und zum Teil in den Werkstoff eindiffundierte Schichten beispielsweise aus Metallalloxiden, die sich mittels der üblichen Reinigung nicht immer vollständig bzw. nur unter sehr großem Aufwand entfernen lassen.
Nachteilig ist dabei auch, dass große Mengen Flüssigabfall entstehen, der wiederum radioaktive Stoffe enthält, so dass zusätzlicher Abfall entsteht und dies wiederum in einem aufwendigen Wiederaufbereitungsverfahren entsorgt werden muss. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, bei der Bearbeitung einer mit radioaktiv strahlenden Materialien belasteten Einheit, insbesondere eines Lager- und/oder Transportbehältnisses für die Aufnahme und/oder den Transport von radioaktiv strahlenden Materialien so vorzugehen, dass eine flexible Bearbeitung mit geringen Abfallmengen möglich wird.
Als Lösung wird eine Vorrichtung zum Bearbeiten einer mit radioaktiv strahlenden Materialien belasteten Einheit, insbesondere eines Lager- und/oder Transportbehältnisses für die Aufnahme und/oder den Transport von radioaktiv strahlenden Materia- lien, insbesondere in einer abgeschlossenen Kammer, insbesondere einer Unterdruckkammer, wobei die Vorrichtung einen Roboter und/oder einen Manipulatitor aufweist, insbesondere einen mehrachsigen Roboter, zur Bearbeitung des Behältnisses mit einer oder mehrerer Bearbeitungsarten, wobei der Roboter und/oder der Manipulator eine oder mehrere insbesondere austauschbare Bearbeitungsvorrichtungen aufweist, die in Kombination oder alternativ betreibbar sind, insbesondere Laserstrahlbearbeitungsvorrichtungen, und mit jeweils vorbestimmten Arbeitswerten, insbesondere Laserleistung und/oder Laserwellenlänge, an die jeweilige Bearbeitungsart angepasst einzurichten sind.
Durch diese Vorrichtung ist es möglich, eine nahezu kontaktlose und schnelle Bearbeitung der Behältnisse zu gewährleisten, wobei keine Abfallflüssigkeiten anfallen. Durch das kontaktlose Arbeiten gelangt im wesentlichen keine radioaktive Belastung auf den Roboter bzw. den Manipulator und die Bearbeitungswerkzeuge, so dass eine eventuelle Reparatur vereinfacht wird.
Darüberhinaus kann die Kammer, in der die Bearbeitung der Behältnisse aufgrund der radioaktiven Belastung erfolgen muss, kleiner ausgebildet werden, wodurch auch die zu dekontaminierenden Bereiche abnehmen und die Umweltbelastung bei einer Kammerreinigung oder einem Kammerumbau reduziert wird. Vorteilhaft ist dabei insbesondere der Einsatz der Vorrichtung in einer Verglasungs- anlage in einer Wiederaufbereitungsanlage, da dort beispielsweise durch die hohen Glastemperaturen beim Einfüllen in die Behältnisse ein Anlaufen der Oberfläche und ein Eindiffundieren auch von radioaktiven Stoffen schnell geschehen kann und eine abfallarme und gründliche Reinigung und Bearbeitung sehr wichtig ist.
Dies liegt insbesondere dann vor, wenn das Behältnis eine Kokille ist, insbesondere aus Edelstahl, in die in der Verglasungsanlage zunächst heißes verglastes Material, insbesondere umfassend hochradioaktive Spaltprodukte, einzufüllen ist. Auf dem Edelstahlkörper bildet sich eine Oxidschicht auf der Außenoberfläche, die durch die vorgeschlagenen Vorrichtung schnell, sicher und abfallarm beseitigt werden kann. Zudem kann
Die Bearbeitungsarten durch die Bearbeitungsvorrichtungen, die insbesondere an der Roboterhand eingerichtet sind, insbesondere die Laserbearbeitungsvorrichtun- gen, sind beispielhaft:
- Schweißen, insbesondere WIG-Schweißen und/oder Laserschweißen mit einer vorbestimmten Laserleistung, insbesondere Verschweißen eines Behältnisdeckels mit einem Behältniskörper, und/oder
- Reinigung bzw. Dekontamination einer Oberfläche des Behältnisses mit einem La- serstrahl und/oder
- Markierung der Oberfläche des Behältnisses mit einem Laserstrahl.
Beim Schweißen mittels des Lasers wird eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit erreicht und die Energie stark konzentriert, so dass angrenzende Bereich thermisch nur ge- ringfügig belastet werden.
Das Markieren kann mittels des Lasers berührungslos vorgenommen werden, ist dauerhaft, abriebfest und temperaturbeständig, ohne dass weitere eventuell radioaktiv aktivierbare Substanzen aufgebracht werden. Zudem ist das Verfahren auf unter- schiedlichsten Oberflächen einzusetzen. Das Reinigen mittels des Lasers hat den großen Vorteil, dass es gegenüber herkömmlich Nassverfahren mittels Bürsten/Ultraschall oder Spülen keine verunreinigten Abwässer erzeugt. Zudem entsteht durch diesen Sekundärabfall ein hoher Energieverbrauch und hohem Materialeinsatz. Das Laserreinigen entfernt den radioaktiven Schmutz und die Oxidschicht bzw. die Anlauffarben. Durch das schlagartige Ver- dampfen erfolgt ein Absprengen der Oberflächenschicht.
Vorteilhaft ist es, wenn durch die Laserbearbeitung abgesprengtes Material über einen Saugvorrichtung, insbesondere in Verbindung mit der Laserbearbeitungsvorrichtung, abzusaugen ist und insbesondere einem Filter zuzuführen ist, wobei der Ab- stand bis zur Behältnisoberfläche insbesondere vorteilhaft etwa 500 mm beträgt.
Vorteilhaft ist es, wenn der Roboter und/oder der Manipulator mit einer Wechseleinrichtung zum Wechseln der Bearbeitungsvorrichtungen ausgestattet ist und die ausgetauschten Bearbeitungsvorrichtungen, insbesondere Laserbearbeitungsvorrichtun- gen vorteilhaft auf einer insbesondere gesonderten Ablage vorzuhalten sind
Vorteilhaft ist es, wenn der Roboter ist mit einem Schlauchpaket für insbesondere die Laserlichtleiter, Schutzgasleiter und/oder Druckluftleiter ausgestattet ist, wobei insbesondere die Laserleitungen an einem Ausleger mit einem Balancer gehalten sind.
Vorteilhaft ist es, wenn die Laserstrahlquellen außerhalb der Kammer, vorzugsweise in einem Interventionsraum und/oder Bedienungsraum, eingerichtet sind und die Laserlichtleiter von dort mittels vorzugsweise gegen einen vorbestimmten Luftdruckunterschied abgedichtete Wanddurchführungen in die Kammer zu führen sind und die Steuervorrichtungen, Schaltvorrichtungen und/oder Energieversorgungseinrichtungen außerhalb der Kammer, vorzugsweise in dem Interventionsraum und/oder Bedienungsraum, eingerichtet sind und die Elektrokabel über vorzugsweise gegen einen vorbestimmten Luftdruckunterschied abgedichtete Wanddurchführungen in die Kammer zu führen sind. Hierdurch ist eine einfache Reparatur möglich und die gro- ßen Geräte werden nicht kontaminiert. Vorteilhaft ist es, wenn der Roboter auf Schienen auf einem Fahrgestell beweglich ist und insbesondere in der jeweiligen Arbeitsposition arretierbar ist und insbesondere in einen benachbarten Interventionsraum und/oder Bedienungsraum entlang der Schienen überführbar ist.
Vorteilhaft ist es, wenn der Roboter auf einer Kettenfahrzeugeinrichtung angebracht bewegbar ist. Durch das Kettenfahrzeug können auch entferntere Bereiche ferngesteuert erreicht werden.
Vorteilhaft ist es, wenn ein Drehteller zur Drehung des zu bearbeitenden Behältnis- ses, die insbesondere zylindrisch sind, zur Bearbeitung durch den Roboter vorgesehen ist, wobei insbesondere mehrere Behältnisse darauf so zu positionieren sind, dass sie nacheinander durch Drehen des Drehtellers in die Bearbeitungsposition zu bringen sind. Der Drehteller zur Drehung des Behältnisses kann auch unabhängig von dem Roboter beispielsweise in Verbindung mit einem von der Decke herabra- genden, insbesondere ferngesteuerten Werkzeug verwendet sein.
Vorteilhaft ist es, wenn das Behältnis mittels eines Behältnisgreifers auf dem Drehteller zu positionieren und davon zu entfernen ist.
Vorteilhaft ist es, wenn ein Magazin, insbesondere ein abgeschirmtes Magazin, insbesondere ein Magazin, das in eine Versenkung in einem Boden der Kammer vorgesehen ist, zum Abstellung und Abkühlen der bearbeiteten Behältnisse in der Kammer vorgesehen ist. Das im Boden versenkte, abgeschirmte Magazin ist auch unabhängig von dem Roboter vorteilhaft zu verwenden, da es eine sichere Abschir- mung gegen ein Austreten von heißer Substanz oder Strahlung bietet und so ein erleichtertes Handling des abgekühlten Behältnisses ermöglicht.
Vorteilhaft ist es, wenn ein Deckelmagazin zur Bereitstellung der auf den Behältniskörper aufzubringenden Deckel vorgesehen ist. Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zur Bearbeitung einer mit radioaktiv strahlenden Materialien belasteten Einheit, insbesondere eines Lager- und/oder Transportbehältnisses für die Aufnahme und/oder den Transport von radioaktiv strahlenden Materialien, insbesondere in einer abgeschlossenen Kammer, insbesondere einer Unterdruckkammer, wobei zur Bearbeitung ein Roboter und/oder ein Manipulator vorgesehen ist, insbesondere ein mehrachsiger Roboter, mit einer oder mehrerer Laserbearbeitungsarten, die in Kombination oder alternativ angewendet werden, und mit jeweils vorbestimmten Arbeitswerten, insbesondere Laserleistung und/oder Laserwellenlänge, an die jeweilige Bearbeitungsart arbeiten, insbesondere mit einer Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 15.
Verfahren zur Bearbeitung einer mit radioaktiv strahlenden Materialien belasteten Einheit, insbesondere eines Lager- und/oder Transportbehältnisses für die Aufnahme und/oder den Transport von radioaktiv strahlenden Materialien, insbesondere in einer abgeschlossenen Kammer, insbesondere einer Unterdruckkammer, wobei nach ei- nem Einschleusungsvorgang des Behältnisses das Behältnis zur Abkühlung in ein abgeschirmtes Magazin in einem Boden der Kammer gesetzt wird und/oder auf einen Drehteller zur Bearbeitung mit einem Werkzeug, insbesondere einem Schweißwerkzeug und/oder dass die Bearbeitung mit einem Roboter und/oder einem Manipulator vorgenommen wird, insbesondere einem mehrachsigen Roboter, mit einer oder meh- reren Laserbearbeitungsarten, die in Kombination oder alternativ angewendet werden, und mit jeweils vorbestimmten Arbeitswerten, insbesondere Laserleistung und/oder Laserwellenlänge, angepasst an die jeweilige Bearbeitungsart arbeiten, insbesondere mit einer Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 15.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine Verwendung eines Roboters, Insbesondere eines mehrachsigen Roboters, und/oder eines Manipulators zur Bearbeitung einer mit radioaktiv strahlenden Materialien belasteten Einheit, insbesondere eines Lager- und/oder Transportbehältnisses für die Aufnahme und/oder den Transport von radioaktiv strahlenden Materialien, insbesondere in einer abgeschlossenen Kammer, insbesondere einer Unterdruckkammer, in einer Verglasungsanlage einer Wieder- aufbereitungsanlage, mittels einer Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung insbesondere zur kontaktlosen Dekontamination, Beschriftung und Verschweißung des Behältnisses, insbesondere nach einem Verfahren nach Anspruch 16 oder 17 und insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert sind.
Es zeigen:
Fig. 1a eine Abfolge von schematischen Bearbeitungsschritten eines Behältnisses,
Fig. 1b eine Abfolge von schematischen Bearbeitungsschritten eines Behältnisses, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bearbeitung,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer Kokille,
Fig. 4 eine schematische Aufsicht auf eine Vorrichtung in einer Kammer,
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung in einer Kammer,
Fig. 6 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung in einer Kammer, Fig. 7 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung in einer Kammer,
Fig. 8a einen Längsschnitt durch eine Kammer mit einer Vorrichtung,
Fig. 8b einen Querschnitt durch eine Kammer mit einer Vorrichtung und
Fig. 9 eine Vorrichtung auf einer Kettenfahrzeugeinrichtung.
Fig. 1a zeigt eine Abfolge von schematischen Bearbeitungsschritten eines Behältnisses 1. Zunächst wird das noch heiße Behältnis 1 mittels eines Manipulators in Form eines Behältnisgreifers 24 auf einem Drehteller 23 abgesetzt. Mittels eines weiteren Manipulators 25, der auch an eine nicht dargestellte Roboterhand angeschlossen sein kann, wird ein Behältnisdeckel 7 auf den noch unverschlossenen Behältniskör- per 8 aufgesetzt. Der Deckel 7 wird anschließend mittels einer MIG- und/oder WIG- Schweißvorrichtung und/oder einer Laserbearbeitungsvorrichtung 4, die zum Schweißen geeignet eingerichtet ist, mit dem Behältniskörper 8 verschweißt. Dabei kann das Behältnis 1 mittels des Drehtellers 23 so gedreht werden, dass jederzeit eine optimale Winkelstellung zur Bearbeitung zwischen der Schweißvorrichtung, insbesondere der Laserbearbeitungsvorrichtung 4 und dem Behältnis 1 erreicht wird.
Anschließend wird mittels einer ausgetauschten Laserbearbeitungsvorrichtung 26 eine Beschriftung und mit einer weiteren ausgetauschten Bearbeitungsvorrichtung, insbesondere Laserbearbeitungsvorrichtung 27 eine Reinigung der Oberfläche 9 des Behältnisses 1 vorgenommen.
Fig. 1 b zeigt in einer Abfolge von schematischen Bearbeitungsschritten eines Behältnisses 1 wie diese Reinigung durch ein Anheben mittels des Behältnisgreifers 24 auch am Boden des Behältnisses 1 vorgenommen werden kann. Anschließend kann mittels eines Abstreiftests 29 mittels eines Manipulators der Reinigungsgrad überprüft werden und das fertig bearbeitete Behältnis 1 abtransportiert werden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bearbeitung. In Sicherheitskammer 2 mit Unterdruckeinrichtungen befindet sich ein Roboter 3, der mittels einer Laserbearbeitungsvorrichtung 4 an einer Roboterhand 6 ein Behältnis 1 bearbeitet. Der Roboter 3 kann dabei auf einem Fahrgestell 22 zur Bewegung auf Schienen befestigt sein. Der Laserstrahl kann, wie beispielhaft dargestellt, über einer Laserlichtleiter 14, der an einen Ausleger 15 befestigt ist, mit Laserlicht versorgt werden. Über eine Wanddurchführung 18 ist der Laserleiter 14 mit einem in einer Interventionsraum und/oder Bedienungsraum 17 untergebrachten Laserstrahlquelle 16 verbunden. In diesem Interventionsraum und/oder Bedienungsraum 17 befindet sich beispielhaft auch eine Steuervorrichtung 19 bzw. Schaltschrank zur Steuerung und Bedienung des Roboters 3 und der Peripherie.
Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung einer Kokille, ein bevorzugtes Behältnis 1 zur Aufbewahrung von verglastem radioaktiven Material, mit einem Behältnisdeckel 7 und einem Behältniskörper 8. Der Behältniskörper 8 ist dabei derart in seinem Bodenbereich 28 mit einer Aushöhlung versehen, dass er einen Deckelbereich eines anderen Behältnisses 1 zwecks platzsparender Stapelung aufnehmen kann. Auch eine derart komplexe Gestaltung der äußeren Form des Behältnisses lässt sich mit dem vorgeschlagenen Verfahren sicher und einfach reinigen.
Fig. 4 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Vorrichtung in einer Kammer 2. Der Roboter 3 bearbeitet ein Behältnis 1 mittels einer Laserbearbeitungsvorrichtung 4. Der Roboter 3 ist mittels eines Fahrgestells 22 auf Schienen 21 beweglich angebracht. Durch eine Saugvorrichtung 10 an der Roboterhand 6 des Roboters 3 wird der entstehende Schmutz angesaugt und einem Filter zugeführt. Die Laserbearbeitungsvorrichtungen können in einer Ablage 12 abgelegt werden.
Der für die gesamte Vorrichtung benötigte Raum beträgt lediglich einen Bruchteil des für die Verfahren des Stands der Technik benötigten Verfahren und Vorrichtungen.
Fig. 5 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung in einer Kammer 2. Der Roboter befindet sich in einer Kammer 2, in der auch ein hängender Manipulator 25 zum Transportieren der Behältnisse 1 untergebracht ist. Der Laserstrahl wird über einen Laserlichtleiter 14 von einer Laserstrahlquelle 16 aus einem Interventionsraum und/oder Bedienungsraum 17 zugeführt. Der Laserlichtleiter und Elektrokabel 20 können jedoch auch in einem Schlauchpaket 13 zusammengefasst geführt werden. Hierdurch wird die Wanddurchführung 18 vereinfacht.
Fig. 6 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung in einer Kammer 2. Die Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung 4 kann beispielsweise in einer Ablage 12 oberhalb des Roboters abgelegt werden und bei Bedarf gegen eine andere Laser- Strahlbearbeitungsvorrichtung an der Roboterhand ausgetauscht werden.
Dargestellt ist auch eine mögliche Anbringung einer Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung 4 an einem Manipulator 25, der seitlich in die Kammer 2 eingeführt ist.
Fig. 7 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung in einer Kammer 2. Über eine Behältniseinschleuse 31 wird mittels eines Krans 30 ein Behältnis 1 in die Kammer 2 transportiert. Der Manipulator transportiert eine Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung 4 beispielsweise zum Austausch oder zur Reparatur. An der Roboterhand 6 befindet sich eine Wechseleinrichtung 11 zum Wechseln von Laserbearbeitungsvorrichtungen 4.
Fig. 8a zeigt einen Längsschnitt durch eine Kammer 2 mit einer Vorrichtung zum Bearbeiten und Fig. 8b einen Querschnitt. Zunächst werden hierzu mit einem Behältnisgreifer 24 durch eine Wanddurchführung 18 Behältnisse 1 in die Kammer 2 eingehoben. Die Behältnisse 1 werden anschließend in ein abgeschirmtes Magazin 33 im Boden 28 der Kammer 2 gesetzt um ein sicheres Abkühlen zu ermöglichen. Hierzu kann ein Deckel 34 auf dem Magazin 33 zum verbesserten Schutz eingesetzt werden. Abschließend wird das Behältnis 1 auf den Drehteller 23 gesetzt und ein Behältnisdeckel 7 wird mit dem Behältniskörper 8 des Behältnisses 1 verschweißt. Dies kann beispielsweise über ein Werkzeug an der Roboterhand 6 des Roboters 3, insbesondere in WIG-Schweißgerät mit einer Zuführung oder einer Laserschweißein- richtung insbesondere aus dem Bedienungsraum 17 ferngesteuert, vorgenommen werden. Abschließend erfolgt die Dekontamination mithilfe des Laserstrahls aus einer Laserquelle 16 des Roboters 3 und eventuell eine Beschriftung des Behältnisses 1. Nachfolgend wird das Behältnis beispielsweise durch eine Behältnisschleuse 31 , insbesondere eine Drehschleuse, in einen Nachbarraum befördert und durch einen Kraftmanipulator in einen Castorbehälter.
Fig. 9 zeigt einen Roboter 3 auf einer Kettenfahrzeugeinrichtung 32. Der Roboter 3 kann wiederum eine Werkzeugwechelvorrichtung aufweisen, insbesondere mit einem Laser 27 zur Dekontamination von insbesondere kontaminierten stationären Einrich- tungen und/oder eine Trennvorrichtung zum Abtrennen von Teilen. Durch die frei bewegliche Kettenfahrzeugeinrichtung kann der Roboter ferngesteuert sehr nahe an große zu bearbeitende Einrichtungen gebracht werden, ohne das Personal gefährdet wird. Die Vorrichtung ist insbesondere für die Dekontamination einer Kernkraftanlage, die abzubauen ist, zu verwenden. BEZUGSZEICHENLISTE
1 Lager- und/oder Transportbehaltnis
2 Kammer
3 Roboter
4 Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung
5 Verglasungsanlage
6 Roboterhand
7 Behältnisdeckel
8 Behältniskörper
9 Oberfläche
10 Saugvorrichtung
11 Wechseleinrichtung
12 Ablage
13 Schlauchpaket
14 Laserlichtleiter
15 Ausleger
16 Laserstrahlquelle
17 Interventionsraum und/oder Bedienungsraum
18 Wanddurchführungen
19 Steuervorrichtung
20 Elektrokabel
21 Schienen
22 Fahrgestell
23 Drehteller
24 Behältnisgreifer
25 Manipulator
26 Laserbearbeitungsvorrichtung zum Beschriften
27 Laserbearbeitungsvorrichtung zum Reinigen Boden
Abstreiftest
Kran
Behältniseinschleuse
Kettenfahrzeugeinrichtung
Magazin
Deckel

Claims

ANSPRUCHE
1. Vorrichtung zum Bearbeiten einer mit radioaktiv strahlenden Materialien belasteten Einheit, insbesondere eines Lager- und/oder Transportbehältnisses (1 ) für die Aufnahme und/oder den Transport von radioaktiv strahlenden Materialien, insbeson- dere in einer abgeschlossenen Kammer (2), insbesondere einer Unterdruckkammer, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Roboter (3) und/oder einen Manipulator (25) aufweist, insbesondere einen mehrachsigen Roboter, zur Bearbeitung der Einheit, insbesondere des Behältnisses (1 ) mit einer oder mehrerer Bearbeitungsarten, wobei der Roboter (3) und/oder der Manipulator (25) eine oder mehrere insbesondere austauschbare Bearbeitungsvorrichtungen aufweist, die in Kombination oder alternativ betreibbar sind, insbesondere Laserstrahlbearbeitungsvorrichtungen (4), und mit jeweils vorbestimmten Arbeitswerten, insbesondere Laserleistung und/oder Laserwellenlänge, an die jeweilige Bearbeitungsart angepasst einzurichten sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei sie in einer Verglasungsanlage (5) in einer Wiederaufbereitungsanlage einzusetzen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Be- hältnis eine Kokille ist, insbesondere aus Edelstahl, in die in der Verglasungsanlage
(5) zunächst heißes verglastes Material, insbesondere umfassend hochradioaktive Spaltprodukte, einzufüllen ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsarten durch die Bearbeitungsvorrichtungen, die insbesondere an der Roboterhand (6) eingerichtet sind, insbesondere die Laserbearbeitungsvorrichtungen (4), beispielhaft sind:
- Schweißen, insbesondere WIG-Schweißen und/oder Laserschweißen mit einer vorbestimmten Laserleistung, insbesondere Verschweißen eines Behältnisdeckels (7) mit einem Behältniskörper (8), und/oder - Reinigung bzw. Dekontamination einer Oberfläche (9) des Behältnisses (1 ) mit einem Laserstrahl und/oder
- Markierung der Oberfläche (9) des Behältnisses (1 ) mit einem Laserstrahl.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Laserbearbeitung abgesprengtes Material über einen Saugvorrichtung (10), insbesondere in Verbindung mit der Laserbearbeitungsvorrichtung (4), abzusaugen ist und insbesondere einem Filter zuzuführen ist, wobei der Abstand bis zur Behältnisoberfläche (9) insbesondere vorteilhaft etwa 500 mm beträgt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (3) und/oder der Manipulator (25) mit einer Wechseleinrichtung (11 ) zum Wechseln der Bearbeitungsvorrichtungen ausgestattet ist und die ausgetauschten Bearbeitungsvorrichtungen, insbesondere Laserbearbeitungsvorrichtungen (4) vorteilhaft auf einer insbesondere gesonderten Ablage (12) vorzuhalten sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (3) mit einem Schlauchpaket (13) für insbesondere die Laserlichtleiter (14), Schutzgasleiter und/oder Druckluftleiter ausgestattet ist, wobei insbesondere die Laserleiter (14) an einem Ausleger (15) mit einem Balancer gehalten sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlquellen (16) außerhalb der Kammer (2), vorzugsweise in einem Interventionsraum und/oder Bedienungsraum (17), eingerichtet sind und die Laserlichtleiter (14) von dort mittels vorzugsweise gegen einen vorbestimmten Luftdruckunter- schied abgedichtete Wanddurchführungen (18) in die Kammer (2) zu führen sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtungen (19), Schaltvorrichtungen und/oder Energieversorgungseinrichtungen außerhalb der Kammer (2), vorzugsweise in dem Interventionsraum und/oder Bedienungsraum (17), einzurichten sind und die Elektrokabel (20) über vorzugsweise gegen einen vorbestimmten Luftdruckunterschied abgedichtete Wand- durchführungen in die Kammer (2) zu führen sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (3) auf Schienen (21) auf einem Fahrgestell (22) beweglich ist und insbesondere in der jeweiligen Arbeitsposition arretierbar ist und insbesondere in ei- nen benachbarten Interventionsraum und/oder Bedienungsraum (17) entlang der Schienen (21 ) überführbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (3) auf einer Kettenfahrzeugeinrichtung (32) angebracht bewegbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehteller (23) zur Drehung des zu bearbeitenden Behältnisses (1 ), die insbesondere zylindrisch sind, zur Bearbeitung durch ein Bearbeitungswerkzeug, in- sbesondere den Roboter (3) vorgesehen ist, wobei insbesondere mehrere Behältnisse (1) darauf so zu positionieren sind, dass sie nacheinander durch Drehen des Drehtellers (23) in die Bearbeitungsposition zu bringen sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis (1) mittels eines Behältnisgreifers (24) darauf zu positionieren und davon zu entfernen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Magazin insbesondere ein abgeschirmtes Magazin, insbesondere ein Ma- gazin, das in eine Versenkung in einem Boden der Kammer (2) vorgesehen ist, zum Abstellung und Abkühlen der bearbeiteten Behältnisse (1 ) in der Kammer (2) vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Deckelmagazin zur Bereitstellung der auf den Behältniskörper (8) aufzu- bringenden Deckel (7) vorgesehen ist.
16. Verfahren zur Bearbeitung einer mit radioaktiv strahlenden Materialien belasteten Einheit, insbesondere eines Lager- und/oder Transportbehältnisses (1 ) für die Aufnahme und/oder den Transport von radioaktiv strahlenden Materialien, insbeson- dere in einer abgeschlossenen Kammer (2), insbesondere einer Unterdruckkammer, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bearbeitung ein Roboter (3) und/oder ein Manipulator (25) vorgesehen ist, insbesondere ein mehrachsiger Roboter (3), mit einer oder mehrerer Laserbearbeitungsarten, die in Kombination oder alternativ angewendet werden, und mit jeweils vorbestimmten Arbeitswerten, insbesondere Laserleistung und/oder Laserwellenlänge, an die jeweilige Bearbeitungsart arbeiten, insbesondere mit einer Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 15.
17. Verfahren zur Bearbeitung einer mit radioaktiv strahlenden Materialien belasteten Einheit, insbesondere eines Lager- und/oder Transportbehältnisses (1 ) für die Aufnahme und/oder den Transport von radioaktiv strahlenden Materialien, insbesondere in einer abgeschlossenen Kammer (2), insbesondere einer Unterdruckkammer, wobei nach einem Einschleusungsvorgang des Behältnisses (1 ) das Behältnis (1 ) zur Abkühlung in ein abgeschirmtes Magazin in einem Boden der Kammer (2) gesetzt wird und/oder auf einen Drehteller (23) zur Bearbeitung mit einem Werkzeug, insbe- sondere einem Schweißwerkzeug und/oder dass die Bearbeitung mit einem Roboter (3) und/oder einem Manipulator (25) vorgenommen wird, insbesondere einem mehr- achsigen Roboter (3), mit einer oder mehreren Laserbearbeitungsarten, die in Kombination oder alternativ angewendet werden, und mit jeweils vorbestimmten Arbeitswerten, insbesondere Laserleistung und/oder Laserwellenlänge, angepasst an die jeweilige Bearbeitungsart arbeiten, insbesondere mit einer Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 15.
18. Verwendung eines Roboters (3), Insbesondere eines mehrachsigen Roboters (3), und/oder eines Manipulators (25) zur Bearbeitung einer mit radioaktiv strahlenden Materialien belasteten Einheit, insbesondere eines Lager- und/oder Transport- behältnisses (1 ) für die Aufnahme und/oder den Transport von radioaktiv strahlenden Materialien, insbesondere in einer abgeschlossenen Kammer (2), insbesondere einer Unterdruckkammer, in einer Verglasungsanlage (5) einer Wiederaufbereitungsanlage, mittels einer Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung (4) insbesondere zur kontaktlosen Dekontamination, Beschriftung und Verschweißung des Behältnisses (1 ), insbe- sondere nach einem Verfahren nach Anspruch 16 oder 17 und insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
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