DE1194991B - Sicherheitsvorrichtung zur Vermeidung des Aus-stossens von Brennstoffkartuschen bei der Ent-leerung vertikaler Kanaele eines Atomreaktors - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

G 21

Deutsche Kl.: 21 g - 21/20

Nummer: 1194 991

Aktenzeichen: E 23723 VIII c/21 g

Anmeldetag: 22. Oktober 1962

Auslegetag: 16. Juni 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsvorrichtung zur Vermeidung des Ausstoßens von Brennstoffkartuschen bei der Entleerung vertikal angeordneter Reaktorkanäle, in denen ein Kühlgas unter Druck strömt.

Bekanntlich weisen heterogene Leistungsreaktoren, insbesondere diejenigen, die mit thermischen Neutronen arbeiten, eine große Zahl von in den· Moderator eingearbeiteten vertikalen Kanälen auf, in denen die Brennstoffelemente gestapelt sind und in denen ein unter hohem Druck stehendes Gas zirkuliert, das die Abführung der durch die Spaltreaktion erzeugten Wärme gewährleistet.

Das obere und das untere Ende dieser Kanäle ist bei der normalen Betriebsweise des Reaktors durch kräftige Organe verschlossen, die im allgemeinen als »Verschlußstücke« bezeichnet werden und dazu bestimmt sind, die Gesamtheit der Brennstoffelemente eines jeden Kanals an Ort und Stelle zu halten, ohne den Durchgang des Kühlgases zu hindern. Um unter diesen Bedingungen die Entleerung eines Reaktorkanales durchführen und die verbrauchten Brennstoffelemente durch neue ersetzen zu können, ist es vor allem notwendig, an der Seite des Reaktors, an der die Brennstoffelemente entnommen werden sollen, das Verschlußstück zurückzuziehen. Dabei kann es nun leicht geschehen, daß die Brennstoffelemente unter dem Einfluß der zwischen den Kanalenden herrschenden Druckdifferenz in unkontrollierter Weise aus dem Kanal ausgeworfen werden und dabei entweder selbst Schäden erleiden oder solche an der Kanalwand hervorrufen. Besonders groß sind diese Schäden naturgemäß dann, wenn sich in einem teilweise entleerten Kanal nur noch einige wenige Brennstoffelemente befinden, deren geringes Eigengewicht dem Gasdruck nicht das Gleichgewicht halten kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, den in dem zu entleerenden Kanal in Richtung auf seinen Ausgang hin wirkenden Gasdruck auf einen solchen Wert während des Entleerungsvorganges zu begrenzen, daß er keine ungewollte Verschiebung auch nur einzelner Brennstoffelemente mehr heraufzubeschwören vermag. Als Nebenforderung wird dabei noch verlangt, daß diese Druckbegrenzung automatisch und ohne die Verwendung beweglicher und damit Verschleiß unterworfener Teile vorgenommen werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jede Kanalwand an ihrem der Zuführungsseite für das Kühlgas gegenüberliegendem Ende Öff- nungen bestimmter Größe aufweist, die mit einem Nebenkanal in Verbindung stehen, durch den zur Sicherheitsvorrichtung zur Vermeidung des Ausstoßens von Brennstoffkartuschen bei der Entleerung vertikaler Kanäle eines Atomreaktors

Anmelder:

Electricite de France (Service National), Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lamprecht, Patentanwälte, München 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:

Pierre Dequenes,

La Celle Saint Cloud, Seine-et-Oise (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 15. November 1961 (879 076) --

Verminderung des Druckabfalles längs der Brennstoffelemente dem Reaktorkanal ein vom Hauptkühlkreis abgezweigter Gasanteil zugeführt wird.

Im Falle eines Reaktors mit vertikalen Kanälen, bei dem die Entnahme der Brennstoffelemente von der Oberseite her vor sich geht und der Hauptstrom des Kühlgases von unten nach oben durch die Kanäle gerichtet ist, wird der abgezweigte Kühlgasanteil von der Unterseite des Reaktors her den Nebenkanälen durch einen horizontalen Spalt zugeführt, der beispielsweise in der Wärmeabschirmung liegt, die die obere Abdeckung des Moderatorstapels des Reaktors bildet. Dieser abgezweigte Kühlgasanteil wird außerdem in das Innere des Kanals erst eingeleitet, nachdem die Brennstoffelemente, die im oberen Teil liegen, herausgezogen sind.

Bei einer ersten Ausführungsform ist der Spalt, in den der abgeleitete Kühlgasanteil von den Seitenwänden des Reaktors hereingeleitet wird, allen Kanälen gemeinsam zugeordnet.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform sind die Kanäle in aneinanderliegende Gruppen aufgeteilt, wobei jede Gruppe einen zentralen Kanal aufweist, in dem sich gegebenenfalls eine Steuerstange verschiebt; der abgezweigte Kühlgasanteil, der jeder Gruppe zugeleitet werden kann, wird dabei durch einen um den zentralen Kanal für den Kontrollstab angeordneten, im Querschnitt ringförmigen Durchlaß zugeführt.

Man erhält auf diese Weise eine Sicherheitsvorrichtung, die die Entleerung und die Beschickung eines Kanals bei in Betrieb befindlichem Reaktor er-

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Claims (1)

1. 3 4

   möglicht, wobei das Ausstoßen von Brennstofflemen- noch vorhandene Brennstoffelement nicht aus dem

   ten ohne irgendwelche außerhalb der Kanäle ange- Kanal herausgestoßen werden können. In der F i g. 2

   ordnete Organe vermieden wird. ist angenommen, daß der Kanal 3 vollständig mit

   Weitere Vorteile und Einzelheiten einer Sicher- Brennstoffelementen gefüllt ist, die aufeinandergesta-

   heitsvorrichrung nach der Erfindung ergeben sich aus 5 pelt sind. Am oberen Ende des Brennstoffelement-

   der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungs- stapeis, in der Höhe des Durchtritts des Kanals

   beispiels. durch den Reflektor, befindet sich eine Scheinkar-

   Fig. 1 zeigt schematisch einen Reaktor mit einer tusche 19; diese Kartusche 19 hat dieselbe Form und

   Sicherheitsvorrichtung gemäß einem ersten Aus- Abmessung wie die Brennstoffelemente, enthält je-

   führungsbeispiel nach, der Erfindung; io doch kein spaltbares Material. Das obere Ende des

   F i g. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab den oberen Kanals 3 ist mit einem Verschlußstück 18 versehen,

   Teil eines Reaktorkanals gemäß der Fig. 1; wobei die Dichtung zwischen dem Kanal und der

   F i g. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Außenfläche des Verschlußstückes beispielsweise

   Sicherheitsvorrichtung nach der Erfindung. mittels der Dichtungsringe 20 erfolgt.

   In der F i g. 1 ist schematisch ein Atomreaktor mit 15 Beim normalen Reaktorbetrieb deckt das Vereinem aktiven Kern 1 dargestellt, der am Umfang mit schlußstück 18 die Zuführungsöffnungen 12 für das einer Abdeckung oder mit einem Reflektor 2 ver- Gas ab. Der Hauptstrom des Kühlgases verläuft um sehen ist. Der aktive Kern besteht aus einem Mode- die Brennstoffelemente in dem Kanal 3 von unten ratoraufbau (beispielsweise aus Graphit), in dessen nach oben und tritt am oberen Teil nach Durchvertikalen Kanälen die Brennstoffelemente unterge- ao strömen des Verschlußstückes aus.
   bracht sind. Von diesen Kanälen ist nur ein einziger Wenn Brennstoffelemente entladen werden sollen, dargestellt und mit der Bezugszahl 3 bezeichnet. wird das Verschlußstück herausgezogen, wodurch die Oberhalb und unterhalb des aktiven Kernes sind Eintrittsöffnungen 12 freigegeben werden. Der abgezwei Platten 4 und 5 vorgesehen, die eine Wärme- zweigte Kühlgasanteil tritt dadurch in den Kanal ein abschirmung für die Moderatorstruktur bilden. Der 35 und bewirkt einen verminderten Druckabfall längs Reaktorkern befindet sich im Inneren eines gasdich- der Brennstoffelemente im Kanal 3. In dem Maße, ten Gehäuses 6. Das Kühlgas, beispielsweise Kohlen- wie die Entnahme vor sich geht, wächst der Hauptsäure, wird unter Druck ins Innere des Gehäuses 6 gasstrom, der die Brennstoffelemente umströmt und über eine Leitung 7 eingeführt und über eine Lei- sie nach oben zu heben sucht, wieder mehr und mehr rung 8 nach dem Durchlauf durch die Kanäle 3 in 30 an, bis er einen Durchsatzwert erreicht, der selbst im dem durch die Pfeile 9 angegebenen Richtungssinn Augenblick der Entnahme des letzten Brennstoffwieder entnommen. Eine entlang dem Umfang der elementes dem ein Ausstoßen bewirkenden Wert zwar Abdeckung 2 verlaufende Membran 10 zwingt das nahekommt, jedoch immer leicht unter diesem Wert Kühlgas zum Durchströmen der Kanäle. Im unteren bleibt.

   Teil des Kanals 3, der leer und ohne Brennstoff- 35 Fig. 3 stellt eine abgewandelte Ausführungsform

   elemente dargestellt ist, ist ein Verschlußstück 11 zur dar, bei welcher der horizontale Spalt 13 nicht vom

   Einregelung des Kühlmitteldurchsatzes vorgesehen. Umfang des Reaktors her mit Kühlgas versorgt wird,

   Am oberen Teil des Kanals 3 wird ein bestimmter sondern durch im Querschnitt ringförmige Durch-Druckverlust dadurch hervorgerufen, daß erfindungs- lasse 21, die mit Vorteil um die die Kontrollstäbe 23 gemäß ein abgezweigter Kühlgasstrom durch öffnun- 40 des Reaktors führenden Rohre 22 herum vorgesehen gen 12 in den Kanal geleitet wird. Dieser Kühlgas- sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Reakanteil wird auf die einzelnen Reaktorkanäle durch torkanäle nach Art eines regelmäßigen Netzes verteilt, einen horizontalen Spalt 13 verteilt, der in der oberen derart, daß jedem für die Aufnahme eines Kontroll-Abschirmung angeordnet ist; der abgezweigte Kühl- Stabes vorbehaltenen Kanal oder Rohr eine Gruppe gasanteil strömt dabei durch seitliche Zuleitungen 14 45 von Kanälen zugeordnet ist, die Brennstoffelemente entlang dem durch die Pfeile 15 angedeuteten Weg enthalten. Die obige Lösung gestattet dann eine zu dem Spalt 13. leichtere Abdichtung der oberen thermischen Ab-

   F i g. 2 zeigt im einzelnen die Bauweise der Vor- schirmung gegenüber dem Kühlgas. Es genügt, den richtung zur Vermeidung des Ausstoßens der Brenn- Zwischenraum 13, der einer der Gruppen von Kanästoffelemente. In dieser Figur ist das obere Ende 50 len zugeordnet ist und in den einer der ringförmigen eines Kanals 3 dargestellt, der nach Durchdringen des Durchlässe zentral mündet, durch ein am Umfang Reflektors 2 und der oberen thermischen Abschir- verlaufendes Blech 24 seitlich abzuschließen; hiermung4 über dieser ausmündet. Diese letztere ist durch werden benachbarte Gruppen untereinander durch Zwischenwände 16 unterteilt, wodurch ein ge- strömungstechnisch getrennt,
   eigneter Durchlaß 17 für verschiedene Leitungen oder 55 Im Rahmen der Erfindung sind weitere AusRohre freigehalten ist, die nicht dargestellt sind, da führungsbeispiele möglich,
   sie nicht für die Erfindung wichtig sind; diese Leitun- ...
   gen sind nur für die Überwachung des Reaktors von Patentansprüche:
   Kanal zu Kanal wichtig. Unter dem Durchlaß 17 ist 1. Sicherheitsvorrichtung zur Vermeidung des gemäß der Erfindung ein horizontaler Spalt 13 zur 60 Ausstoßens von Brennstoffelementen beim EntZuführung einer abgezweigten Kühlgasmenge vorge- leeren von vertikal angeordneten Reaktorkanälen, sehen. Die öffnungen 12, durch welche der abge- in denen ein Kühlags unter Druck strömt, d a zweigte Kühlgasanteil in den Kanal einströmt, sind durch gekennzeichnet, daß jede Kanalin die Kanalwand gebohrt und um deren Umfang wand an ihrem der Zuführungsseite für das Kühlregelmäßig verteilt. Außerdem ist ihr Durchmesser 65 gas gegenüberliegendem Ende Öffnungen bederart bemessen, daß d«r Druckabfall längs des stimmter Größe aufweist, die mit einem Neben-Brennstoffelementes so weit vermindert wird, daß die kanal in Verbindung stehen, durch den zur VerBrennstoffelemente oder das einzige in dem Kanal minderung des Druckabfalles längs der Brenn-

   Stoffelemente dem Reaktorkanal ein vom Hauptkühlkreis abgezeigter Gasanteil zugeführt wird.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Kanalwand vorgesehenen Öffnungen beim normalen Betrieb durch ein herausnehmbares Verschlußstück abgeschlossen sind.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenkanäle in einem horizontalen Verteilerspalt münden, der in der oberen thermischen Abschirmung des Reaktors in der Höhe der öffnungen der Kanalwand angeordnet ist.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenkanäle seitlich am Umfang des Reaktors angeordnet sind.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenkanäle von im Querschnitt ringförmigen Durchlässen gebildet werden, welche die für die Aufnahme der Kontrollstäbe des Reaktors vorgesehenen Rohre umgeben.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder ringförmige Durchlaß im Zentrum einer Kanalgruppe angeordnet ist, wobei die Abdichtung zwischen benachbarten Gruppen in dem horizontalen Verteilerspalt mittels eines entlang dem Umfang der Gruppe verlaufenden Bleches erfolgt, das jede Gruppe von den benachbarten Gruppen trennt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 075 231.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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