DE1119423B - Tragrost fuer den Kern von Schwimmbeckenreaktoren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

C 21655 Vfflc/21g

ANMBLDBTAG: 11. JUNI 1960

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER

AUSLEGESCHBIFT: 14. DEZEMBER 1961

Schwimmbeckenreaktoren umfassen im allgemeinen einen dichten, mit Wasser gefüllten Behälter, in den der Kern des Reaktors Mneingetaueht ist. Das Wasser spielt zugleich die Rolle eines Moderators, eines Kühlmittels, eines Reflektors und eines Strahlen-Schutzes. Der Kern, der den aktiven Teil bildet und der eine gewisse Anzahl von Brennstoffelementen enthält, ist mit Hilfe einer fahrbaren, über den Behälter gespannten Brücke betätigbar.

Es ist oft erforderlich, die Arbeitsbedingungen solcher Schwimmbeckenreaktoren zu verändern.

Dies kann z. B. in an sich bekannter Weise dadurch geschehen, daß man die Anzahl und die Verteilung der Brennstoffelemente des Kernes verändert. Diese können etwa vertikal durch einen Tragrost unterstützt sein, der horizontal in einer gewissen Höhe über dem Boden des Behälters angeordnet ist, wobei sich die unteren Enden in entsprechenden Sitzen des Rostes befinden. Durch Verändern der Entfernung der Brennstoffelemente kann man den Aufbau des Kernes ao verändern und dadurch auf die Wirkungsweise des Reaktors einwirken. Man kann auf diese Weise die Abmessungen des Kernes variieren, indem man die Brennstoffelemente einander nähert oder voneinander entfernt oder indem man gewisse Brennstoffelemente aus dem Roste herauszieht und sie in geeigneten Zellen des Reaktors aufbewahrt. Dieses Vorgehen weist jedoch Nachteile auf. Es erfordert praktisch heikle und langwierige Handhabungen. Anderseits weist der Kern während dieser Handhabungen einen unsymmetrischen Aufbau mit variabler Unsymmetrie auf, was z. B. im Verlaufe von Versuchen bei Bestrahlungen inmitten des Reaktors unerwünscht sein kann.

Bei einer weiteren bekannten Anordnung wird der Betriebszustand des Reaktors durch Änderung der Verteilung der Brennstoffelemente des Kernes beeinflußt. Zu dem Zweck sind die einzelnen Brennstoffelemente auf parallel zueinander liegenden Stangen verschiebbar angeordnet, wobei diese Stangen mit den Kreuzungspunkten von Parallelogrammscheren verbunden sind und mit ihren Enden auf einer oder zwei quer dazu verlaufenden Stangen verschiebbar sind. Durch Beeinflussen der Parallelogrammscheren läßt sich also der Abstand der einzelnen Stangen, an denen die Brennstoffelemente gehalten sind, verändern. Anderseits sind die einzelnen, auf jeder Stange befindlichen Brennstoffelemente wiederum mit den Knotenpunkten von Parallelogrammlenkern verbunden, und die Bewegung der den einzelnen Stangen zugeordneten Parallelogrammscheren ist koordiniert. Mit einer solchen Vorrichtung läßt sich der Abstand Tragrost für den Kern von Schwimmbeckenreaktoren

Anmelder: Commissariat ä l'Energie Atomique, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt, München 22, Steinsdorfstr. 10

Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 11. Juni 1959 (Nr. PV 797 162)

Jean Bourgeois, Paris,

Denis Breton, Montrouge, Seme,

und Rene Vidal, Antony, Seine (Frankreich), sind als Erfinder genannt worden

der Brennstoffelemente in zwei linear unabhängigen Richtungen einzeln verändern. In einem Sonderfall, nämlich, wenn die den einzelnen Stangen zugeordneten Parallelogrammscheren und die für die Bewegung der Stangen vorgesehenen Scheren im gleichen Verhältnis bewegt werden, läßt sich eine flächensymmetrische Änderung erreichen.

Diese Vorrichtung weist jedoch wesentliche Nachteile auf. Sie ist insbesondere sehr kompliziert gebaut, da eine Vielzahl von Gelenken zum Verbinden der einzelnen Arme der Parallelogrammscheren vorgesehen sein muß sowie eine Vielzahl von Gleitstellen zum Bewegen der Brennstoffelemente auf den dazugehörigen Stangen und zum Bewegen der einzelnen Stangen auf den diese haltenden quer dazu verlaufenden Stangen. Diese Teile befinden sich unter Wasser und sind daher einer hohen Beanspruchung ausgesetzt. Eine Wartung hingegen ist mit großen Unbequemlichkeiten verbunden.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei dieser bekannten Brennstoffelementstruktur kein zentraler freier Raum von beliebigen Abmessungen vorhanden ist, in den zu untersuchende Proben gesetzt werden können. Lediglich die Gitterweite der Brennstoffelementverteilung läßt sich verändern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tragrost für den Kern von Schwimmbeckenreaktoren zu schaffen, der die obenerwähnten Nachteile der bekannten Anordnungen vermeidet und die Möglichkeit

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bietet, den Aufbau des Kernes des Reaktors ohne . Kern hinab, die zum Halten von irgendwelchen Tei-

langwierige und mehrfache Handhabungen und unter len, z. B. von Probestücken, dient. Der Reaktorkern

Vermeidung von Unsymmetrien des Kernes zu ver- umfaßt Brennstoffelemente und Reflektorblöcke, die

ändern. von einem -Tragrost getragen sind, das in vier EIe-

Erfindungsgemäß wird dies bei dem aus mehreren 5 mente 7, 8, 9 und 10 geteilt ist, deren Anordnung am Teilrosten zusammengesetzten Tragrost für den Kern besten in Fig. 2 ersichtlich ist. Die Teilroste des von Schwimmbeckenreaktoren erreicht durch vier Rostes können auf einem Tisch 11 verschoben werflache, in einer Ebene liegende, in sich starre Teil- den, auf dem sie mit Hilfe von Schlitten und Gleitroste von rechteckiger Form, die mit ihren Seiten teil- bahnen ruhen. Jeder Teilrost des Rostes weist eine weise aneinanderliegen. und einen Raum von qua- ίο gewisse Anzahl Bohrungen 12 auf, die zum Aufdratischem Querschnitt begrenzen, dessen Größe nehmen der unteren Enden der Brennstoffelemente 13 durch Verschieben der Teilroste in ihrer Ebene längs oder der Reflektorelemente dienen. In dem dargegerader Bahnen in um^:45° gegen die Seiten der qua- stellten Beispiel weist jeder Teilrost drei Reihen mit dratischen Querschnittsfläche des freien Raumes ge- je zehn Bohrungen auf. Jeder Teilrost des Rostes neigten Richtungen veränderbar ist. Bei dieser An- 15 trägt außerdem einen Reflektorblock 14, der hinter Ordnung ergibt sich der Vorteil, daß ein verhältnis- den Brennstoffelementen liegt,
mäßig großer zentraler Raum für Versuche zur Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, begrenzen die Teil-Verfügung steht, wobei der Abstand der einzelnen roste des Tragrostes einen zentralen Hohlraum mit Brennstoffelemente in den Klötzen unverändert bleibt. quadratischer Querschnittsfläche 15, so daß sich Diese Vorrichtung weist auch nur wenige zu ver- 20 irgendwelche Teile, z. B. Probestücke, in den stellende Teile auf, die gegebenenfalls robust gebaut Schwimmbeckenreaktor und selbst auf den Boden des sein können, so daß sie keiner Wartung bedürfen. Kernes hinabsenken lassen. Um die Arbeitsweise des

Man kann die Teilroste des Tragrostes Vorzugs- Reaktors bequem verändern zu können, z. B. um die

weise auf Gleitschuhen und Schienen lagern. Sodann Neutronenflußdichte zu verändern oder einfach, um

sind nur geringe Kräfte zum Verschieben der ein- 25 die Größe des Raumes an die beabsichtigten Experi-

zelnen Teilroste erforderlich. mente od. dgl. anpassen zu können, reicht es aus, die

Zum Verschieben der Teilroste können Stangen Teilroste des Rostes zu verschieben, indem man den vorgesehen sein, die Hebel bilden und von der Ober- quadratischen Querschnitt des Hohlraumes 15 versehe des Behälters aus bedienbar sind. kleinert oder vergrößert. Zu dem Zweck sind die

Die einzelnen Teilroste sind vorzugsweise mit einer 30 Teilroste mit Gleitschienen versehen, die mit an dem

mechanischen Betätigungsvorrichtung verbunden mit Tisch 11 befestigten Gleitschienen zusammenwirken,

vier horizontalen, in einer Ebene paarweise recht- Die Richtung der Verschiebungen der Teilroste ist

winklig zueinander verlaufenden Wellen, die in Dreh- durch die Pfeile F gekennzeichnet, wobei die in Fig. 2

richtung durch Kegelräder miteinander gekuppelt dargestellte Pfeilrichtung einer Verringerung des zen-

sind und Schraubenbereiche aufweisen, die mit ent- 35 tralen Hohlraumes 15 entspricht. Die Bewegungsrich-

sprechenden, an jedem Teilrost fest angebrachten tung jedes Teilrostes ist um einen Winkel von 45°

Muttergewindeteilen im Eingriff stehen. Eine solche gegen die Seiten der horizontalen Querschnittsfläche

Antriebsvorrichtung erfordert nur eine Antriebswelle der Teilroste gedreht,

und ist besonders betriebssicher. Bei der Anordnung nach einer ersten Ausführungs-

Unabhängig von der Ausführungsart trägt jeder 4° art wird die Stellung der Teilroste für jedes Teilrost Teilrost des Rostes vertikale Brennstoffelemente, ins- einzeln von Hand festgelegt. Hierzu ist zwischen anbesondere in dem an den freien Raum angrenzenden einandergrenzenden Teilrosten ein freier Raum von Bereich, und zugleich Reflektorblöcke und andere etwa 1 cm gelassen, wodurch sich diese gegeneinander Teile, die üblicherweise im Kern eines Schwimm- verschieben lassen. Wenn z. B. der Querschnitt des beckenreaktors angeordnet sind. Durch maximale 45 Hohlraumes 15 verkleinert werden soll, verschiebt Annäherung der vier Teilroste des Rostes erhält man man den Teilrost 7 in Richtung des Pfeiles F₁, was einen kompakten Kern. Die Veränderung des Ab- wegen des Spielraumes von etwa 1 cm, der jedoch in Standes der Teilroste ermöglicht es, nach Belieben die Fig. 2 nicht dargestellt ist, möglich ist, und bringt Eigenschaften des Kernes zu verändern und einen diesen Teilrost in Berührung mit dem Teilrost 10. freien zentralen Raum von gewünschten Abmessun- 50 Man verschiebt sodann den Teilrost 8 in Richtung gen zu bilden, z. B., um in diesen Probestücke einzu- des Pfeiles F₂, den Teürost 9 in Richtung des Pfeiles bringen, die in dem Reaktor untersucht werden sollen. F₃, den Teilrost 10 in Richtung des Pfeiles F₄ usw.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schema- Um den Querschnitt des Hohlraumes 15 zu vertischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel größern, führt man die Verschiebungen im umgekehrnäher erläutert. 55 ten Sinne der Pfeile F und in umgekehrter Reihen-

Fig. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt eines Schwimm- folge aus. Die Stellung der Teilroste des Rostes auf

beckenreaktors mit einem Tragrost gemäß der Erfin- dem Tisch kann mit Hilfe von Nonien gekennzeichnet

dung; sein, deren Teilstriche von der Oberseite des Be-

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht des Reaktors, aus der die hälters aus mit Hilfe eines Vergrößerungsglases abWirkungsweise der Vorrichtung zu erkennen ist; 60 gelesen werden. Sie kann jedoch auch durch jede

Fig. 3 zeigt eine Aufsicht, die die mechanische Be- andere Einrichtung gekennzeichnet sein. Das Ver-

tätigungsvorrichtung für die Teilroste des Rostes schieben der Teilroste auf dem Tisch geschieht mit

zeigt. Hilfe von Hebern der ersten Art in Form von vier

Der in Fig. 1 dargestellte Schwimmbeckenreaktor Stangen, die von der Oberseite des Behälters aus

umfaßt einen Behälter 1, dessen Boden 2 ein Gestell 3 65 betätigt werden. Es ist jedoch auch auf andere Weise

trägt, auf dem der Kern 4 des Reaktors aufgebaut ist. möglich.

Die Höhe des Wasserspiegels ist durch die Bezugs- Bei der Anordnung nach einer zweiten Ausfüh-

ziffer 5 angegeben. Ferner ragt eine Stange 6 in den rungsart geschieht die Justierung der Teilroste mecha-

nisch mit Hilfe einer einzigen Betätigungsvorrichtung, die von der Oberseite des Behälters aus betätigt wird und gleichzeitig auf alle vier Teilroste einwirkt. Bei der Abbildung dieser Ausführung in Fig. 3 sind die in gestrichelten Linien gezeichneten vier Teilroste 7 bis 10 des Tragrostes in der weitesten Öffnungsstellung. In der maximalen Schließstellung nach Verschieben der Teilroste in Richtung der Pfeile F ist der zentrale Hohlraum 15 praktisch verschwunden.

Von der Oberseite des Behälters 1 des Reaktors aus erstreckt sich eine senkrechte Welle 16 bis in die Höhe des Tisches 11. Diese Welle wird an ihrem oberen Ende mit Hilfe eines Steuerrades 17 über ein Umlenkgetriebe gedreht. Am unteren Ende wird die Bewegung ebenfalls über Zahnräder auf eine horizontale Welle 18 übertragen, die ein erstes Kegelrad 19 und ein zweites Kegelrad 20 aufweist. Die Welle 18 hat einen mit einem Schraubengang 21 versehenen Bereich, der mit einem fest mit dem Teilrost 9 verbundenen Muttergewindeteil 22 im Eingriff steht. Daher hat jede Drehung des mit einem Schraubengang versehenen Abschnittes 21, d. h. also auch der Welle 18, eine geradlinige Verschiebung des Teilrostes 9 über das Gewindeteil 22 in Richtung des Pfeiles F₅ zur Folge. Das Kegelrad 20 steht mit einem Kegelrad 23 im Eingriff, das an einem Ende einer Welle 24 angebracht ist, die normal zur Welle 18 verläuft und mit einem Gewindebereich 25 versehen ist, das mit dem fest mit dem Teilrost 8 verbundenen Muttergewindeteil 26 im Eingriff steht. Die Welle 24 ist an dem dem Kegelrad 23 gegenüberliegenden Ende durch ein Lager 27 unterstützt. Das Kegelrad 19 auf der Welle 18 steht mit einem Kegelrad 28 auf der Welle 29 im Eingriff, welche normal zur Welle 18 verläuft und einen Gewindebereich 30 aufweist, der mit dem fest mit dem Teilrost 10 verbundenen Muttergewindeteil 31 im Eingriff steht. Die Drehung der Welle 29 wird durch Kegelräder 33 und 34 auf die Welle 32 übertragen. Diese verläuft parallel zur WeUe 18 und hat einen Gewindebereich 35, der mit einem fest mit dem Teilrost 7 verbundenen Muttergewindeteil 36 zusammenwirkt. Das Ende der WeUe 32 ist in einem Lager 37 abgestützt. Der mechanische Aufbau des Ganzen ist durch die üblichen Teile, z. B. Lager usw., die nicht dargestellt sind, vervoüständigt.

Aus der Beschreibung und der Fig. 3 ist ersichtlich, daß eine Drehbewegung des Steuerrades 17 auf die WeUen 18, 24, 29 und 32 weitergeleitet wird. Daher ergibt sich eine geradlinige Verschiebung der Muttergewindeteile 22, 26, 31 und 36 und folglich der Teilroste 9, 8, 10 und 7, die jeweils an den entsprechenden Muttergewindeteilen befestigt sind. Durch eine solche Bewegung wird der Querschnitt des zentralen Hohlraumes 15 also verändert. Die SteUung der Teilroste des Tragrostes, d. h. die Abmessungen des zentralen Hohlraumes, können direkt an einem Nonius abgelesen werden, dessen Anzeiger mit der WinkelsteUung des Steuerrades 17 gekuppelt ist.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist außer einer leichten VersteUbarkeit der Anordnung des Kernes noch die Vorzüge auf, daß sie sich leicht, sicher und schnell betätigen läßt. Diese Eigenschaften zusammen mit der einfachen Ausführungsart und Anpassungsfähigkeit eröffnen der Vorrichtung große Anwendungsmöglichkeiten.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Aus mehreren Teilrosten zusammengesetzter Tragrost für den Kern von Schwimmbeckenreaktoren, gekennzeichnet durch vier flache, in einer Ebene Hegende, in sich starre Teilroste von rechteckiger Form, die mit ihren Seiten teilweise aneinanderliegen und einen freien Raum von quadratischem Querschnitt begrenzen, dessen Größe durch Verschieben der Teilroste in ihrer Ebene längs gerader Bahnen in um 45° gegen die Seiten der quadratischen Querschnittsfläche des freien Raumes geneigten Richtungen veränderbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilroste des Tragrostes auf Gleitschuhen und Schienen gelagert sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschieben der Teilroste Stangen vorgesehen sind, die Hebel bilden und von der Oberseite des Behälters aus bedienbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine mechanische Betätigungsvorrichtung mit vier horizontalen, in einer Ebene paarweise rechtwinküg zueinander verlaufenden WeUen, die in Drehrichtung durch Kegelräder miteinander gekuppelt sind und Schraubenbereiche aufweisen, die mit entsprechenden, an jedem Teilrost des Tragrostes fest angebrachten Muttergewindeteilen im Eingriff stehen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1166 762.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

109 749/459 12.61