Modultechnik-Zielsetzung, Aufbau, Konsequenzen und Erprobung*

Joachim Mischke**

Bei der Wiederaufarbeitung von abgebrannten Kernbrenn- stoffen sind weite ProzeBbereiche, bedingt durch hohe radio- aktive Strahlung, nicht ohne zeitaufwendige Dekontamina- tionsmahahmen zu betreten. Zur Erreichung der geforder- ten Anlagenverfugbarkeit und zur Reduzierung der Strahlen- belastung des Personals sind fernbediente Wartungs- und Instandhaltungseinrichtungen geeignet. In der Wiederaufar- beitungsanlage Wackersdorf wird die FEMO-Technik (Fern- bedienungsgerechte Modul-Bauweise) eingesetzt. Deren we- sentliches Merkmal sind zwei GroBzellen, in denen die Pro- zebapparate in weitgehend standardisierten Stahlgerusten entlang der GroBzellenwande angeordnet sind. Diese Einheit aus verfahrenstechnisch zusammengehorigen Komponenten in einem Stahlgerust wird als Modul bezeichnet. Die Zielset- zung der Modultechnik, daraus resultierende Vorgaben und die eingeleiteten Erprobungen werden vorgestellt.

Modular technique: objectives, layout, test facility. In spent fuel reprocessing plants the hot process cells cannot be en- tered by the personnel without intensive decontamination of the cells and the equipment. In the German reprocessing plant the FEMO technique (i. e. remote handling modular design) is used to achieve high plant availability and to reduce the radiation burden of the personal. The character- istics of the FEMO technique are two canyon cells in which the process equipment is installed in standardized racks ar- ranged on both sides of each cell. The unit of process equip- ment and rack is designated as the module. This article reports the objectives of the modular technique, the resulting layout, and the test facility program to confirm this maintenance concept.

1 Einleitung

Bei der Wiederaufarbeitung von bestrahlten Kernbrennstof- fen werden radioaktive Stoffe in festen, flussigen und gasfor- migen Zustanden gehandhabt. In vielen ProzeBbereichen ist die radioaktive Strahlung so hoch, daB nach ,heiBer" Inbe- triebnahme die ProzeBzellen nicht ohne zeitaufwendige De- kontaminationsmaBnahmen vom Betriebs- oder Instandhal- tungs-Personal betreten werden konnen. Die Frage stellt sich, wie bei Komponenten- oder Systemausfallen in diesen Berei- chen eine hohe Anlagenverfugbarkeit gewahrleistet werden kann. Bei der Planung des Nuklearen Entsorgungszentrums (NEZ) war noch die direkte Instandhaltung der ProzeBein- richtungen vorgesehen. Diese sieht die Instandhaltung vor Ort durch das Instandhaltungs-Personal vor und beinhaltet das Tragen besonderer Schutzanzuge, den Aufbau lokaler Abschirmungen und Kontaminationsbarrieren sowie die Ver- wendung spezieller Werkzeuge. Derartige Instandhaltungs- mafinahmen setzen eine intensive Dekontamination des Arbeitsplatzes, der instandzuhaltenden Komponenten und moglicherweise der gesamten ProzeBzelle vor Beginn der In- standhaltungsmafinahmen voraus. Als im Jahre 1979 als Folge des Gorleben-Hearings die Pla- nung des NEZ mit 1400 t Durchsatz/a aufgrund politischer Entscheidungen zugunsten einer kleineren Wiederaufarbei- tungsanlage mit einem Durchsatz von 350 t/a [l] aufgegeben wurde, eroffnete sich die Moglichkeit zu uberdenken, ob das vorgesehene Instandhaltungs-Konzept unter Beachtung der Fortschritte in der fernbedienten Handhabungstechnik noch aufrechtzuhalten war [ 2 ] .

* Vortrag auf dem Jahrestreffen der Verfahrens-Ingenieure, 25. bis 27. Sept. 1985 in Hamburg.

** Dip].-Ing. J. Mischke, DWK Deutsche Gesellschaft fur Wiederauf- arbeitung von Kernbrennstoffen mbH, Hamburger Allee 4, 3000 Hannover 1.

120 Chem.-1ng.-Tech. 58 (1986) Nr. 2, S.

2 Zielsetzung der lnstandhaltung

Die Instandhaltung in der Wiederaufarbeitungsanlage (WAA) als Zusammenfassung der MaBnahmen zur Inspek- tion, Wartung und Instandsetzung hat zum Ziel, einen moglichst wirtschaftlichen Betrieb bei Aufrechterhaltung ei- nes hohen Sicherheits-Standards, sowohl im nuklearen als auch im konventionellen Bereich, zu unterstutzen. Zusatzlich ist durch die Berucksichtigung von Nach- und Umrustungen das Entwicklungspotential der Anlage nach Inbetriebnahme sicherzustellen, d. h. eine bedarfsorientierte Anpassung der inbetriebgenommenen Anlage an den Stand der Technik ist vorzusehen. Dazu sind die folgenden Einzelziele anzustre- ben: - Reduzierung der Strahlen-Exposition des Betriebs- und

Instandhaltungs-Personals im Instandhaltungsfall, - schnelle Austauschzeiten bzw. Reparaturzeiten fur ausge-

fallene Komponenten zur Minimierung von Anlagenstill- standszeiten,

- rascher Austausch von Verfahrenseinheiten zur Beruck- sichtigung von Entwicklungsergebnissen,

- Standardisierung der ProzeBausrustung bzw. ihrer Auf- stellkonstruktion und Vereinfachung der Baustruktur.

Ursprunglich wurde versucht, diesen Zielen mit einer Misch- technik, die den fernbedienten Ausbau, aber direkten Einbau von Komponenten vorsah, nahezukommen. Mit fortschrei- tender Detaillierung der Planung stellte sich jedoch heraus, daB dieser Ansatz unzureichend war. So wurde in der Folge- zeit eine Anzahl von Alternativen zur direkten Instandhaltung untersucht: z. B. die in den USA sehr erfolgreiche GroBzel- lentechnik, die fernbedientes Wechseln von Komponenten al- lein mit Kran und Schlagschrauber vorsieht, bis hin zu vollstandig rnit Fernhantierungsgeraten wie Master-Slave- Manipulatoren und elektrisch betriebenen Kranbrucken- Manipulatoren ausgerusteten Zellen. Zusatzliche Kombina- tionen und Variationen dieser Grundphilosophien wurden

120-124 0 VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-6940 Weinheim, 1986 0009-286X/86/0202-0120 $ 02.50/0

Abb. 1. Anordnung der FE- MO-GroBzellen und einiger Module im HauptprozeRgebau- de.

eingehend untersucht, bis sich als Losung die FEMO-Technik (Fernhantierungsgerechte Modul-Bauweise), eine GroBzel- lentechnik, mit speziell an die Fernhantierungstechnik ange- paBten Konstruktionsmerkmalen herausschalte. Die Untersu- chungen zeigten, daB eine WAA mit FEMO-Technik weniger umbauten Raum, also weniger Investitionskosten, als Anlagen mit direkter Instandhaltung benotigt und die eingangs ange- sprochenen Ziele weitestgehend erreicht werden.

3 Wartungshaufigkeit und Anlagen- verfugbarkeit

Die FEMO-Technik ermoglicht einen relativ schnellen Aus- tausch von defekten Teilen von Komponenten oder von kom- pletten Apparaten. In den meisten Fallen fuhrt der Ausfall ei- ner Komponente auBerhalb der planmaBigen Instandhal- tungszeiten zum Produktionsausfall. Zu der Ausfallzeit fur den Austausch der defekten Kompo- nente kommt der Zeitbedarf fur das An- und Abfahren der Anlage, fur Fehlersuche, Leerfahren der Funktionseinheit, Freischalten der defekten Komponenten, Bereitstellen der Ersatzkomponenten, Funktionsprufungen u. a. Obwohl die FEMO-Technik eine hervorragende Moglichkeit bietet, bei einem nichtvorhersehbaren Ausfall einer Komponente die Stillstandzeit deutlich herabzusetzen, geht dieses Potential zur Verbesserung der Anlagenverfugbarkeit verloren, wenn die Zahl der Instandhaltungsvorgange zu groB wird. Eine wesentliche Voraussetzung fur den Erfolg der FEMO- Technik ist es daher, die Anzahl der Eingriffe in ProzeBzellen auBerhalb der Wartungsphasen wie bei der direkten Instand- haltung zu minimieren. Dies fuhrt zu der Forderung, daB die fur die direkte Wartung optimierte ProzeBtechnik weitgehend iibernommen werden muB und wartungsbedurftige Kompo- nenten, wie Pumpen, Armaturen, Antriebe und MeBgerate, nur nach sorgfaltigem Abwagen der Vor- und Nachteile einge- setzt werden durfen.

4 Aufbau

Die ProzeBzellen sind als GroBraumzellen ausgefuhrt (Abb. 1). An den Langswanden sind die nach Funktionen zusam- mengefal3ten ProzeBkomponenten in einzelnen Modulen an- geordnet. Zwischen den beiden Modulreihen befindet sich

der Arbeits- und Transportgang fur die Hantierungseinrich- tungen zum Modul- bzw. Komponentenaustausch. Oberhalb der Module befindet sich der Operationsraum fur den Bruckenkran, der beide Modulreihen und den Mittelgang uberstreicht. Mit dem Bruckenkran werden nach Losen aller Verbindungen die Module bzw. die schweren Einzelkompo- nenten aus ihrer Verankerung gehoben und seitlich in den Transportgang verfahren. Kleinkomponenten werden rnit ver- fiigbaren Manipulatoren und Hebezeugen abhangig von der Auslegung des Tragersystems hantiert. Entsprechend dem Verfahrensablauf werden die ProzeBkom- ponenten einzeln mit den fur den Betrieb erforderlichen Hilfskomponenten (Pumpen, Airlifts, Jets, Warmeaustau- scher, MeBinstrumente, Regler etc.) in einem Gerust zu einer Funktionseinheit zusammengefaljt (Abb. 2) . Die Reparatur bzw. Verschrottung von ausgetauschten Kom- ponenten oder Modulen erfolgt in den uber den GroBzellen angeordneten Werkstattzellen, die uber den Service-Bereich logistisch erschlossen werden. Es ist vorgesehen, diese Module beim Hersteller komplett fer- tigen und verrohren zu lassen, um eine Verkurzung der Anla- genbauzeit zu erreichen. Die MaBe des Moduls uberschreiten mit einer Grundflache von 3 m x 3 m und einer Hohe von 13 m nicht die fur den StraBentransport zulassigen Dimensionen. Im allgemeinen wird die in der Wiederaufarbeitung bewahrte Fordertechnik mit Treibmittelpumpen beibehalten. Die be- schriebene Instandhaltungstechnik gestattet aber in Son- derfallen den Einsatz von mechanischen Pumpen. Derartige verschleiBende Kleinkomponenten mit kurzer Lebensdauer werden im Modul zum Mittelkorridor hin gut zuganglich angeordnet, so daB der Austausch vor Ort mittels Kran und Manipulator erfolgen kann. Der Austausch von groaeren Komponenten mit hoherer Lebensdauer muB nicht vor Ort stattfinden, sondern kann nach Ausbau des gesamten Moduls im Service-Trakt durchgefuhrt werden. Eine Reparatur vor Ort ist in keinem Falle vorgesehen. Die Module selbst werden elastisch oder starr auf dem Zellen- boden und/oder an der Zellenwand befestigt. Die endgultige Konstruktion wird gegen ,,Einwirkungen von AuBen" (EVA- Ereignisse, z. B. Erdbeben, Flugzeugabsturz) ausgelegt. Im weiteren ergibt sich damit die Entwicklung und technische Durchplanung der Modultechnik. Die Voraussetzung fur die Anwendung der Modultechnik ist jedoch: - Anwendung der GroBzellentechnik, - Festlegung der Fernhantierungs-Einrichtungen,

Chem.-1ng.-Tech. 58 (1986) Nr. 2, S. 120-124 121

- genormte Komponenten, - Definition von ubersichtlichen Funktionseinheiten, - klare Schnittstellen-Definition, - Aufbau von 1 : 1-Mock-up-Teststanden. Durch die Verwendung der Modultechnik ergeben sich gegenuber der konventionellen bisher vorgesehenen Kompo- nenten-Aufstellung Vorteile: - billigere, qualitativ bessere Komponenten durch Werk-

stattfertigung, - Verkurzung der Montage in der Betriebnahmezeit (US-

Erfahrungswert: 1 bis 2 Jahre) durch parallele Fertigung, Reinigung, Qualitats- und Funktionsprufung der Funk- tionseinheiten,

- effektive Qualitatssicherung beim Hersteller, - weniger Personalbedarf auf der Baustelle, damit geringerer

- klare Definition von Preis und Lieferzeit durch den Her-

- einfachere Fehlersuche wahrend der Inbetriebnahme, da

- Reduktion von Zeit und Aufwand bei der Anlagenreini-

- keine Zerstorung der Zellenausrustung bei EVA-Storfallen

- Verkurzung der Instandhaltungszeit durch losbare Rohr-

- einfachere Verschrottung bei der Anlagen-Stillegung, - Reduktion des Anfalls von radioaktivem Abfall durch wie-

derverwendbare Strukturteile und Verringerung von De- kontaminationsmaBnahmen.

Oberwachungsaufwand,

steller,

Funktionseinheiten vorgetestet sind,

gunk27

durch Ausbildung schwingfahiger Systeme,

verbindungen,

5 Kupplungstechnik

Bei der Anordnung der Funktionseinheiten ist zu beachten, dafi zum Aus- und Einbau sowohl von Hilfskomponenten als auch des gesamten Moduls ein Minimum an Trenn- und Fuge- stellen erreicht wird. Die Verrohrung der Haupt- und Hilfs- komponenten untereinander kann im Geriist in konventionel- ler Weise durchgefuhrt werden, doch mussen bei den fur fern- bedienten Aus- und Einbau vorgesehenen Teilen entweder die fur das fernbediente Trennen und Schweiljen erforderli- chen geraden Rohrlangen bzw. Rohrabstande oder aber ent- sprechende Flanschverbindungen vorgesehen werden. Alle inaktiven Rohrleitungen werden auaerhalb der ProzeB- zelle gefuhrt und treten erst an den fur die kurzeste Verbin- dung zur Komponente vorgesehenen Stellen in die ProzeSzel- le ein. Zur Verbindung zwischen den Rohrleitungen an der Wand und den Komponenten sind Spezialkupplungen vorge- sehen. Diese Spezialkupplungen sind Rohrleitungsstucke mit beiderseits losbaren Flanschverbindungen (Abb. 2 und 3) [3].

Rohrleitungsverbindungen innerhalb der Module und Pro- zel3leitungen zwischen den Modulen werden abhangig vom ProzeBmedium geschweiBt oder als losbare Verbindung (Flansch, Kupplung) ausgefuhrt. Anschlusse von Komponen- ten, die einzeln getauscht werden sollen, sind vorzugsweise als losbare Verbindung vorzusehen. Kabel der elektrischen Ener- gieversorgung werden ebenfalls auBerhalb der ProzeSzelle zu Unterverteilungen und von diesen auf dem kurzesten Weg in die Prozeljzelle zu den Verbrauchern gefuhrt. Der AnschluB der Verbraucher erfolgt uber losbare Steckverbindungen. Der uberwiegende Teil aller Rohrleitungen dient der Zufuhr von inaktiven Medien aus den auBerhalb der Zelle gelegenen Ventilgalerien. Diese werden von oben uber standardisierte Verbindungen eingefuhrt. Die Verbindungsstucke werden ge- flanscht und konnen mit Kran und Schlagschrauber gewech-

Abb. 2. Modul (schematisch): Anordnung von Wechselkomponen- ten im Modul und Verbindungstechnik; a Stahlgerust-Struktur, b Wechselkomponente, c Modul/Rohrvorhang-Jumper, d Rohrvor- hang, e Modul/Modul-Jumper, f Zellenwand-Durchfuhrung, g Me- dienversorgungs-Jumper.

selt werden. Nur wenige Rohrleitungen gehen von Modul zu Modul oder verspringen in den zwischen Modul und Wand lie- genden Rohrleitungskorridor. Auch diese Verbindungen konnen in der Gasse zwischen den Modulen durch geflanschte Zwischenstucke hergestellt werden. Der von seinen AuBen- verbindungen geloste Modul kann vom Kran durch den Mit- telkorridor bis unter die Luke des Service-Bereiches trans- portiert, dort abgesetzt und vom Kran des Service-Bereiches im Durchgriff durch die Luke ubernommen werden.

6 Fernhantierungs-Einrichtungen

Bei Eingriffen zur Instandhaltung erfolgt eine Arbeitsteilung zwischen Kran und dem Fernbedienungsgerat des Manipula- tortragersystems (MTS) (Abb. 4). Der Kran wird uberwiegend zum Halten und Transportieren von Rohrverbindungen, Komponenten und Modulen einge- setzt. Gegebenenfalls kann er das Absenken und Halten von Werkzeugen, wie Trenn- und SchweiBeinrichtungen, uber- nehmen. Hierzu dienen im Normalfall kleine vom Tragersy- stem mitgefuhrte Hebezeuge. Das Manipulatortragersystem dient somit zur Fuhrung von Schlagschraubern oder Sonder- werkzeugen, die als zusatzliche Ausbauhilfen denkbar sind, und zur Aufnahme von Fernsehausrustungen oder anderen Hilfseinrichtungen. Zur Unterstutzung des Flachenkrans wird ein elektrisch fern- gesteuerter Kraftrnanipulator verwendet. Dieser ist an einem geeigneten Bruckenfahrzeug angebracht. Als Manipulatortra- gerfahrzeug wird eine langsverfahrbare Briicke mit einem querverfahrbaren Katzfahrwerk vorgesehen. An diesem hangt ein starrer Mast senkrecht nach unten, an dem der Sup- port rnit einem Teleskop fur den Manipulator vertikal bewegt und horizontal geschwenkt werden kann. Als Manipulator

122 Chem.-1ng.-Tech. 58 (1986) Nr. 2, S. 120-124

Abb. 3. Fernhantierungsspezifische Konstruktionsmerkmale von Wechselkomponenten; a FEMO-Flansch, b Flansch-Schrauben, c Transport-Ose, d Griffstuck fur den Manipulator, e Querriegel des Stahlgerustes.

wartenden Ausfallen von Komponenten des verfahrenstech- nischen Prozesses sowie von Instandhaltungseinrichtungen selbst im Rahmen der vorgegebenen Verfiigbarkeit genu- gen. Ausgehend von der Anzahl der in den Prozeljzellen zu erwar- tenden Storungen, ihrer Verteilung uber eine diskrete Be- triebsperiode und die Art der betroffenen Komponenten der ProzeBausriistung, mussen resultierende Instandhaltungs- maljnahmen abgeleitet werden. Dabei ist besonders festzu- stellen: - die Funktionsfahigkeit der Instandhaltung in bezug auf die

Durchfuhrbarkeit der notwendigen Arbeitsschritte bei Einsatz der verschiedenen Handhabungseinrichtungen und Betriebsarten des Systems,

- der Zeitaufwand fur einen kompletten Arbeitsablauf (typi- scher Komponentenwechsel),

- die Funktionsfahigkeit der unterstutzenden Logistik, der Betriebsorganisation und Informationswege,

- der EinfluB der InstandhaltungsmaBnahmen auf den Be- trieb und den verfahrensmaBigen ProzeBablauf.

Abb. 4. Instandhaltungseinrichtungen der FEMO-Technik; a Zel- lenkran, b Manipulatortragersystem (MTS), c Manipulator, d Fahr- werke mit Hubwerken, e TV-Kameras.

kommt ein handelsublicher Kraftmanipulator, wie er sich in der heiBen Zellentechnik bewahrt hat, zur Anwendung.

7 Absicherung der FEMO-Technik durch Simulation

Durch Simulation des verfahrenstechnischen Prozesses bei Komponentenversagen und der fernbedienten Instandhal- tungsahlaufe fur einen Wechsel von Komponenten und Mo- dulen ist bereits in der Planungsphase nachzuweisen, ob die gewahlte Anordnung der Prozeaeinrichtungen und die Wahl und Auslegung der Instandhaltungseinrichtungen den zu er-

7.1 Ausfallverhalten von Komponenten

Das zu erwartende Ausfallverhalten der Komponenten in den GroBzellen der WA-350 hangt von ihrer konstruktiven Di- mensionierung und der betrieblichen Belastung ab. Das Aus- fallverhalten kann ausreichend uber die KenngroBe MTBF (meantime between failure) auf das Basis von Statistiken be- reits ausgefuhrter Anlagen oder den Auslegungsvorschriften entsprechend beschrieben werden. Auch fur Komponenten, bei denen Defekte auftreten konnen, die zwar den Einsatz von Instandhaltungseinrichtun- gen bedingen, aber einen Austausch nicht unmittelbar erfor- dern (z. B. bei Verstopfungen), konnen derartige Defekte aus Erfahrungswerten laufender Anlagen abgeleitet werden (MTBM, meantime between maintenance). Bei praventivem Wechsel oder Wartung von Komponenten sind die TBR (time between replacement) bzw. TBM (time between maintenance) die beschreibenden GroBen. Die Ausfalle von Einrichtungen (Krane, Manipulator usw.) des Instandhaltungssystems sind abhangig von der Einsatzzeit bei InstandhaltungsmaBnahmen und der Haufigkeit. Sie erge- ben sich daher aus der Gesamtzahl der Ausfalle im prozeB- technischen System und der mittleren Einsatzdauer bei Storungsbehebung und fiihren zu uberlagerten Storungen. Die gestellte Simulationsaufgabe umfaBt dementsprechend - die Modellierung der mechanischen Ablaufe sowie der or-

ganisatorischen/logistischen Ablaufe diskreter Instandhal- tungsmaljnahmen (Ablauf-Simulation) sowie

- die Modellierung des Ausfallverhaltens der vorgegebenen Anlagenkomponenten durch einen ,,Storungsplan" fur eine vorgegebene Betriebszeit (Storungs-Simulation).

Der Eintritt eines bestimmten Ereignisses zu einem diskreten Zeitpunkt wird durch die Storungs-Simulation erzeugt. Diese muB daher entsprechend vor der eigentlichen Ablauf-Simula- tion durchgefuhrt werden. Beide Verfahren konnen in einem Modell zusammengefaBt werden. Das Modell fur die Erzeugung von zufallsbedingten Storun- gen benutzt die Daten der Komponenten-Stammblatter in be- zug auf die MTBF-Werte. Fur jede Komponente im Modul wird die Wahrscheinlichkeitsfunktion errechnet. Ein Zufalls- generator erzeugt hieraus innerhalb einer vorbestimmten Betriebszeit Storungen, die zusammenfassend in einem ,$to- rungsplan" ausgewiesen werden. Dieser Storungsplan ergibt eine ubersicht der Ausfalle in be- stimmten Komponentengruppen sowie Ausfalle pro Tag der Betriebszeit. Daraus lassen sich die Verfugbarkeit der Anlage

Chem.-1ng.-Tech. 58 (1986) Nr. 2, S. 120-124 123

20-Tage-Wert Jahresdurchschnitt

18527951 Abb. 5. Storungsplan-Auswertung: Auslastung der Instandhal- tungseinrichtungen.

und der Instandhaltungseinrichtungen fur die jeweils vorgege- bene Betriebszeit berechnen (Abb. 5).

8 Erprobung im Teststand Lahde

Um sicherzustellen, daR die angestrebte Verfugbarkeit der Anlage sicher erreicht wird, ist nachzuweisen, daR die gewahl- te Anordnung der ProzeReinrichtungen und die Wahl und Auslegung der Instandhaltungseinrichtungen den zu erwar- tenden Ausfallen von Komponenten - einerseits des verfah- renstechnischen Prozesses und andererseits von Instandhal- tungseinrichtungen selbst - im Rahmen der vorgegebenen Verfugbarkeit genugen. Dazu sind planungsbegleitend die folgenden MaBnahmen realisiert:

Bau verschiedener ProzeRmodule zum Nachweis der rich- tigen Anordnung der Komponenten unter Berucksichti- gung ihrer Ausfallrate, des VerschleiRes sowie der fur fern- hantierten Austausch erforderlichen Hantierungsfreirau- me. Bau eines Prototyp-Manipulatortragersystems und Durch- fuhrung fernhantierter Wechselvorgange unter Verwen-

Warmeubergang und Druckabfall an quer angestromten Glattrohrbundeln*

Dieter Traub und Karl Stephan**

In verfahrenstechnischen Anlagen werden haufig quer angestromte Glattrohrbiindel aus wenigen fluchtend oder versetzt hintereinander angeordneten Rohrreihen zur Warmeiibertragung eingesetzt. In die- sen Apparaten ist der Warmeubergang an den ersten Reihen gering, so daB der mittlere Warmeiibergangskoeffizient am Rohrbiindel mit wenigen Reihen durch die niedrigen Warmeiibergangskoeffizienten der ersten Reihen bestimmt wird. Den Warmeubergang an den vor-

~

* Kurzfassung eines Vortrags von D. Truub auf dem Jahrestreffen der Verfahrens-Ingenieure, 25. bis 27. Sept. 1985 in Hamburg.

** Dipl.-Ing. D. Traub und Prof. Dr.-Ing. K. Sfephun, Institut fur Tech- nische Thermodynamik und Therrnische Verfahrenstechnik der Univ. Stuttgart, Pfaffenwaldring 9, 7000 Stuttgart 80.

dung videotechnischer Sichthilfen sowie Erprobung eines geeigneten Energie- und Signaliibertragungs-Systems.

- Erprobung fernhantierter Trenn- und Fiigetechniken fur Rohrleitungen zum Nachweis geeigneter Ausrustungen fur die Arbeitsplatze des Service-Bereiches und fur Sonderre- paraturmahahmen.

- Training von Personal fur Fernhantierungsvorgange. Erste Hantierungserprobungen von ProzeBmodulen im MaB- stab 1 : 1 bestatigen die Oberlegungen der Planungen, Module mit wenigen VerschleiBkomponenten in einer geschlossenen, geschweiBten Geriistrahmenkonstruktion unterzubringen, fur Module mit vielen VerschleiRkomponenten jedoch nach hin- ten gestufte Gerustrahmenkonstruktionen vorzusehen, so daB alle zu wechselnden Komponenten auf der Mittelgangseite des Moduls angeordnet und vom Manipulatorsystem erreicht werden konnen. Der Betrieb des Funktionsmodells eines Manipulatortrager- systems mit Kraftmanipulator (max. Tragfahigkeit 1,2 kN in der Zange) seit Anfang 1983 bestatigt, daB die gewahlten Fahrgeschwindigkeiten und das Eigenschwingverhalten des Systems ein gezieltes Arbeiten und Wechseln von Komponen- ten in angemessenen Zeitintervallen erlaubt. Die Erprobung fernhantierter Trenn- und Fugetechniken zeigt, daB konventionelle Sagen und OrbitalschweiBgerate nach entsprechenden Anpassungen zum Trennen, SchweiR- nahtvorbereiten und SchweiRen an horizontalen und vertika- len Rohrleitungen geeignet sind.

Eingegangen am 4. November 1985 [B 52791

Literatur

[l] Mischke, J.: Atomwirtschaft (1984) Nr. 8/9, S. 434. [2] Mischke, J.: Chem.-1ng.-Tech. 57 (1985) Nr. 2, S. 102. [ 3 ] Mischke, J.; Leisfer, P.: DWK Test Facility for Remote Mainte-

nance, Proc. of the 1984 National Topical Meeting on Robotics and Remote Handling in Hostile Environments, Gatlinburg/ Tenessee, April 23 - 27, 1984.

deren Reihen kann man durch den Einbau von Turbulenzerzeugern auf der Anstromseite des Biindels erhohen [l]. Da in den Handbii- chern [2 - 41 zur Auslegung von Warmeaustauschern der Turbulenz- einfluB nicht explizit enthalten ist, wurden Messungen ausgefiihrt, um den EinfluB einer erhohten Turbulenz auf den Warmeiibergang und Druckabfall am kompakten Warmeaustauscher zu bestimmen.

1 Versuchsanordnung

Die zu untersuchenden Rohrbiindel wurden in die MeBstrecke eines offenen Windkanals eingebaut. In den senkrecht stehenden Rohren des Biindels kondensierte gesattigter Wasserdampf, wahrend Luft als warmeaufnehmendes Fluid im Querstrom auBen um die Rohre gefiihrt wurde. Durch den Einbau von verschiedenen Turbulenzer- zeugern auf der Luftseite vor dem Biindel konnte der Turbulenzgrad zwischen O,8% (Grundturbulenz des Kanals ohne eingebautes Gitter) und 25% variiert werden. Die Rohrbiindel bestanden aus hochstens fiinf Reihen glatter Rohre in fluchtender oder versetzter Anordnung. Verwendet wurden Glattrohre rnit 28 mm AuBen- und 25 mm Innen- durchmesser.

124 Chem.-1ng.-Tech. 58 (1986) Nr. 2, S. 124-126 0 VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-6940 Weinheim, 1986 0009-286X186/0202-0124 $ 02.5010