DE1192334B - Beschickungs- und Entladeanlage fuer einen gas-gekuehlten Kernreaktor - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4lffl9Wl· PATENTAMT Int. CL:

G 21

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 21 g - 21/20

Nummer: 1192334

Aktenzeichen: S 71374 VIII c/21 g

Anmeldetag: 23. November 1960

Auslegetag: 6. Mai 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Beschickungsund Entladeanlage für einen gasgekühlten Kernreaktor.

Es ist erwünscht, daß die Beschickung und Entladung der Brennelemente in einem gasgekühlten Kernreaktor ausgeführt wird, während der Reaktor unter Last arbeitet. Konstruktionen, mit denen dies erreicht werden kann, bestehen aus einem außerhalb des Reaktordruckgefäßes anzuordnenden Beschikkungsbehälter, der ein Magazin zur Stapelung von Brennelementen enthält, und aus einem Beschikkungsrohr, das mit dem Druckgefäß des Reaktors verbunden werden kann, um Brennelemente vom Beschickungsbehälter in die Reaktorkanäle bzw. vom Reaktor in den Beschickungsbehälter überzuführen.

Bei solchen Anlagen besteht jedoch der Nachteil, daß sich der Widerstand gegen die Gasströmung durch irgendeinen bestimmten Reaktorbrennelementenkanal mit der Anzahl der Brennelemente in dem Kanal ändert, und die sich daraus ergebende Veränderung des auf die Brennelemente wirkenden Schubes während der Beschickung und Entladung kann sehr behindernd sein und z. B. ein Anheben der Brennelemente verursachen, was unerwünscht ist.

In der Erfindung wird nunmehr eine Beschickungsund Entladeanlage vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß am Beschickungsbehälter ein zusätzliches Rohr vorgesehen ist, das mit dem Reaktordruckgefäß verbunden werden kann und somit einen Rückströmweg für das gasförmige Reaktorkühlmittel bilden kann, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Brennelemente während des Beschickungs- und Entladevorganges in einem geschlossenen Gasströmungsweg verbleiben, der von dem Beschickungsbehälter, dem Beschickungsrohr, dem Reaktordruckgefäß und dem zusätzlichen Rohr gebildet wird, und der Gasströmung einen im wesentlichen konstanten Widerstand bieten.

Gegenüber dem Bestehenden wird damit ein Beschickungs- und Entladesystem geschaffen, in dem der Schub konstant bleibt, wodurch der oben angedeutete Nachteil überwunden wird.

Zwei Ausführungsformen einer Beschickungs- und Entladeanlage nach der Erfindung werden als Beispiele im Zusammenhang mit der schematischen Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Beschickungs- und Entladeanlage,

F i g. 2 einen Grundriß einer Einzelheit der Anlage nach der F i g. 1,

Fig. 3a 3b und 3c schematische Darstellungen Beschickungs- und Entladeanlage für einen gasgekühlten Kernreaktor

Anmelder:

Simon-Carves Limited, Stockport, Cheshire;
The General Electric Comany Limited,
London (Großbritannien)

Vertreter;

Dr.-Ing. H. Ruschke und Dipl.-Ing. H. Agular,

Patentanwälte, München 27, Pienzenauer Str, 2

Als Erfinder benannt:

James Lewis Ayre,

Peter Raymond Gledhill, Erith, Kent

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 25. November 1959 (40 037)

zur Erläuterung des Arbeitsprinzips der Anlage nach der Fig. 1,
F i g. 4 und 5 Einzelheiten einer anderen Ausführungsform einer Beschickungs- und Entladeanlage nach der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 umfaßt ein gasgekühlter Kernreaktor einen mit einer großen Anzahl senkrechter Durchgänge 2 ausgebildeten Moderatorkern 1, wobei nur ein Durchgang dargestellt ist. Diese Durchgänge sind so eingerichtet, daß sie Brennelemente, wie z.B. die Brennelemente 3, aufnehmen können. Der Keml ist in einem Druckgefäß 4 eingeschlossen, das durch Rohre 5 und 6 mit dem oberen bzw. unteren Ende eines Wärmeaustauschers 7 in Verbindung steht. Im Wärmetauscher 7 befindet sich ein Gebläse (nicht gezeigt) zum Umwälzen von Kühlgas, das nach oben durch die Kanäle 2 strömt, um den Brennelementen Wärme zu entziehen.

Um einen Brennelementwechsel während des Betriebszustandes des Reaktors vornehmen zu können, ist eine oberhalb des Druckgefäßes 4 angeordnete Beschickungs- und Entlademaschine vorgesehen; diese umfaßt im wesentlichen einen Beschickungsbehälter 10, in dem ein Magazin 11 für die Stapelung oder Lagerung von Brennelementen 3 vorgesehen ist, einen Brennelementgreifer 12 und ein Beschickungs-

509 568/313

rohr 13, das mit dem Beschickungsbehälter 10 gasdicht verbunden ist und an das obere Ende jedes Kanals 2 der Reihe nach ebenfalls in gasdichter Weise angeschlossen werden kann. Im allgemeinen verläuft das Beschickungsrohr 13 durch ein Standrohr, welches das Rohr 13 umgibt, und an einem Ende mit dem Beschickungsbehälter 10 und an dem anderen Ende mit dem Druckgefäß 4 jeweils gasdicht verbunden ist. Das drehbare Magazin 11 hat zylindrische Form, und das Beschickungsrohr 13 verläuft durch dieses längs seiner Achse nach oben. Um die Achse des Magazins herum ist eine Anzahl Rohre 14 angeordnet, in denen die Brennelemente gestapelt werden können. Ein zusätzliches Rohr 15 verbindet den Beschickungsbehälter 10 und das Druckgefäß 8. Das obere Ende dieses Rohres 15 ist so ausgebildet, daß es mit jedem der Rohre 14 der Reihe nach zusammenarbeiten kann, wenn das Magazin gedreht wird, und das untere Ende ist mit dem Gefäß 4 über eine öffnung 16 gasdicht verbunden.

Fig. 2 zeigt einen Grundriß des Magazins 11, wobei vier Stapelungsrohre 14 rings um das mittlere Beschickungsrohr 13 angeordnet sind.

Beim Beschicken und Entladen des unter Last stehenden Reaktors strömt Kühlgas weiterhin durch den Kern 1 und durch den Wärmeaustauscher 7. Das in dem Kanal 2 strömende Kühlgas, an den das Beschickungsrohr 13 angeschlossen ist, gelangt jedoch nicht direkt zu dem Rohr 5, sondern fließt durch das Rohr 13 in den Beschickungsbehälter 10. Dieses Gas strömt durch die Rohre 14 und 15 in den oberen Teil des Druckgefäßes 4 zurück und strömt dann durch das Rohr 5 zum Wärmeaustauscher 7. Auf diese Weise unterliegen die Brennelemente im Kanal 2, im Beschickungsrohr 13 und im Stapelungsrohr 14 einem konstanten Schub. Das Rohr 15 kann weggelassen werden, wobei dann die Rückströmung des Gases durch das Rohr 14 in den Raum zwischen dem Magazin 11 und den Innenwänden des Beschikkungsbehälters 10 und zurück in den oberen Teil des Druckgefäßes 4 durch den Raum zwischen dem Beschickungsrohr 13 und einem umgebenden Standrohr erfolgen würde.

Das Erfindungsprinzip ist in der Fig. 3 veranschaulicht. Fig. 3a zeigt einen Brennstoffkanal 2 des Reaktorkerns, in den acht Brennelemente 3, die in einem Rohr 14 in dem Magazin gestapelt sind, eingesetzt werden sollen. Alle Elemente befinden sich in dem Zweig des Kühlmittelkreises mit abwärts gerichteter Strömung. Fig. 3b zeigt die Anordnung, wenn drei Elemente 3 in den Kanal eingesetzt worden und fünf in dem Magazin geblieben sind. F i g. 3 c zeigt die Anordnung, wenn alle Elemente in den Kanal eingesetzt worden sind, die sich nun insgesamt in dem Zweig des Kühlmittelkreises mit aufwärts gerichter Strömung befinden. F i g. 3 ist eine schematische Darstellung, in der das Druckgefäß 4, der Wärmeaustauscher 7 und der Beschickungsbehälter 10 nicht dargestellt sind; der bei 17 eingezeichnete Kühlmittelzweig mit abwärts gerichteter Strömung umfaßt demnach das Rohr 15, das Druckgefäß 4, den Wärmeaustauscher 7 und die Rohre 5 und 6.

In der Anordnung nach den F i g. 4 und 5 liegt das Beschickungsrohr 13 außerhalb des Magazins 11, und das Kühlgas strömt zu dem Druckgefäß 4 über ein Standrohr 18, das den unteren Teil des Beschickungsrohres 13 umgibt, zurück.

Außerdem wird zusätzlich ein Magazinkühlkreis verwendet, der ein Gebläse 20 enthält, das bei Betätigung einen Teil des Kühlgases durch die Rohre in eine Belastungs- oder Vorerwärmungslage zieht. Das Gas in diesem Strömungskreis fließt durch ein Rohr 21, das durch eine Sammelleitung 22 mit den oberen Enden der entsprechenden Rohre 14 verbunden und von einem Gas-Luft-Wärmeaustauscher 23 umgeben ist, wobei irgendwelche Zerfallswärme von

ίο ausgestoßenem Brennstoff in dem Magazin abgeleitet wird, und strömt zurück in den Beschickungsbehälter 10. Es wird bemerkt, daß während des Beschickens und Entladens die Temperatur des durch das Magazin fließenden Kühlgases sich gemäß der Anzahl Brennelemente ändert, die im angekuppelten Kanal des Reaktorkerns bleiben. Während des Beschickens steigt die Temperatur an, und während des Entladens fällt sie ab.

Weiterhin ist ein Kanalschleifenkreis 24 vorhanden, durch den das Kühlgas beim Auftauchen aus dem Rohr 14 strömt, aus dem Brennelemente 3 zu dem speziellen Zeitpunkt entnommen werden. Dieser Kreis 24 enthält ein Rohr 25, ein Gebläse 26 und einen Verdampfungskühler 27. Durch Regelung des Gebläses 20 kann der zusätzliche Widerstand gegen Gasströmung, der von dem Brennelementgreifer 12 und anderen Bauelementen der Beschickungs- und Entlademaschine dargeboten wird, kompensiert werden, und mit dem Kanalschleifenkreis 24 kann die Temperatur des Kühlgases geregelt werden.

Zum Vorerwärmen oder Kühlen der Brennelemente 3 in dem Rohr 14 ist ein Vorerwärmungskreis 28 vorhanden, der ein Gebläse 29, eine Heizvorrichtung 30 und einen Kühler 31 enthält, wobei ein Rohr 32 des Kreises 28 zum Anschluß an das spezielle Rohr 14 eingerichtet ist, wenn das Magazin gedreht wird.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Beschickungs- und Entladeanlage für einen gasgekühlten Kernreaktor, bestehend aus einem außerhalb des Reaktordruckgefäßes anzuordnenden Beschickungsbehälter, der ein Magazin zur Stapelung von Brennelementen enthält, und aus einem Beschickungsrohr, das mit dem Druckgefäß des Reaktors verbunden werden kann, um Brennelemente vom Beschickungsbehälter in die Reaktorkanäle bzw. vom Reaktor in den Beschickungsbehälter überzuführen,dadurch gekennzeichnet, daß am Beschickungsbehälter ein zusätzliches Rohr vorgesehen ist, das mit dem Reaktordruckgefäß verbunden werden kann und somit einen Rückströmweg für das gasförmige Reaktorkühlmittel bilden kann, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Brennelemente während des Beschickungs- und Entladevorganges in einem geschlossenen Gasströmungsweg verbleiben, der von dem Beschickungsbehälter, dem Beschickungsrohr, dem Reaktordruckgefäß und dem zusätzlichen Rohr gebildet wird, und der Gasströmung einen im wesentlichen konstanten Widerstand bieten.

2. Beschickungs- und Entladeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Rohr den zwischen dem Beschickungsbehälter und dem Reaktorgefäß liegenden Teil des Beschickungsrohres konzentrisch umgibt, wo-

durch ein ringförmiger Raum für den Rückströmweg entsteht.

3. Beschickungs- und Entladeanlage nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zusätzliche Einrichtungen zum Erwärmen oder Abkühlen der im Beschickungsbehälter befindlichen Brennelemente mittels eines strömenden Gases.

4. Beschickungs- und Entladeanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückströmweg einen Kühler enthält.

5. Beschickungs- und Entladeanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler ein Verdampfungskühler ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1045 003,
985;

»The British Nuclear Energy Conference«, Vol. 2, ίο Nr. 2, April 1957, S. 146 bis 152.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 568/313 4.65 © Bundesdruckerei Berlin