DE1220047B - Regelstab fuer einen Kernreaktor - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

G21d

Deutsche Kl.: 21 g - 21/31

Nummer: 1 220 047

Aktenzeichen: U 7862 VIII c/21 g

Anmeldetag: 9. März 1961

Auslegetag: 30. Juni 1966

Die Erfindung betrifft einen Regelstab für einen Kernreaktor mit einem in einem Druckbehälter angeordneten Moderatorblock, einer Neutronenabschirmung innerhalb des Druckbehälters zwischen dem Moderatorblock und der Druckbehälterwand und weiteren Neutronenabschirmungen innerhalb der von außen durch die erstgenannte Neutronenabschirmung führenden Regelstabkanäle, bestehend aus einem Rohr aus neutronenabsorbierendem Material.

Bei Kernreaktoren, welche durch eine Flüssigkeit gekühlt und mit einem Feststoff (beispielsweise Graphit) moderiert werden, können hohe Betriebstemperaturen und starker Neutronenfluß die Moderatorstruktur so stark beschädigen oder zerstören, daß ein Ausbessern oder Auswechseln notwendig wird. Um dies zu ermöglichen, werden Zugangszonen oder -abschnitte des Druckbehälters, welcher die Moderatorstruktur enthält, mittels einer Neutronenabschirmung in dem Druckbehälter und in unmittelbarer Nähe der Moderatorstruktur vor bzw. gegen Aktivierung und vor Schäden, die durch aus dem Moderator entweichende Neutronen entstehen, in der Weise geschützt, daß die Reaktorregel- oder Steuerstäbe, wenn herausgezogen, in Zugangsbohrungen oder -durchlässe durch die Neutronenabschirmung gelangen.

Die Neutronenabschirmung ist außerdem mit Bohrungen bzw. Durchlässen versehen, welche Zugang zu den Brennstoffelementkanälen der Moderatorstruktur geben, und hier entsteht insofern ein Problem, als die aus dem Moderator entweichenden Neutronen durch die Zugangsbohrungen der Brennstoffelemente und Kontrollstäbe strömen können, was eine örtliche Aktivierung und Beschädigung des Druckbehälters zur Folge hat. Ein Neutronenfluß durch die Zugangsbohrungen der Brennstoffelemente kann durch eine Streuschutzeinrichtung in jeder Bohrung verhindert werden, wobei dieser Streuschutz eine Mehrzahl von Oberflächen hat, derart, daß er die Neutronen in der Neutronenabschirmung absorbiert sowie einen Kühlmittelstrom durch die Bohrung bewirkt, ohne daß dadurch ein erhebliches Absinken des Druckes über die Neutronenabschirmung erfolgt. Diese Abschirmungsvorrichtungen können ausgebaut werden, um die Beschickung des Reaktors zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß ist ein Regelstab daher dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr an dem dem Antrieb zugewandten Ende bis zu zwei Drittel sowohl mit neutronenabsorbierendem als auch mit neutronenmoderierendem Material angefüllt ist.

Eine Ausführungsform wird an Hand der sie bei-Regelstab für einen Kernreaktor

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority,

London

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,

Siegen, Eiserner Str. 227

Als Erfinder benannt:

Thomas Standen,

Laurence Hack,

Ronald Hugh Campbell, London

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 11. März 1960 (8636),
vom 2. März 1961

as spielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigen die F i g. 1A und 1B die Regelstabvorrichtung im Schnitt.

In der Zeichnung ist ein Teil eines Kernreaktors mit einer Graphitmoderatorstruktur 2 dargestellt, welche sich in einem Druckbehälter 3 befindet, ferner mit einer Neutronenabschirmung 4 im Behälter 3 in unmittelbarer Nähe des Moderators 2, mit Regelstäben 51 für den Reaktor (von denen nur einer gezeigt ist) sowie mit lotrecht ausgerichteten, durch die Abschirmung 4 führenden Zugangsbohrungen 6 zu den Regelstäben. Der Druckbehälter 3 ist durch eine Verschalung 39 isoliert und befindet sich in einer festen biologischen Abschirmung 40.

Die Moderatorstruktur 2 hat einen oberen, neutronenreflektierenden Abschnitt 8 (Fig. IB) und ist von Regelstabkanälen 9 durchsetzt. Die Neutronenabschirmung 4 wird von miteinander abwechselnden Schichten aus Graphitblöcken 10 und Borstahlplatten 11 gebildet. Die Abschirmung 4 wird durch die Moderatorstruktur 2 abgestützt und von dieser mittels rohrförmiger Stützbauteile 12 im Abstand gehalten, welche auch die Kanäle 9 mit den Bohrungen 6 verbinden. In ähnlicher Weise wird eine Kühlmittelendkammer 13 von der Abschirmung getragen und von dieser im Abstand gehalten, und zwar mittels rohrförmiger Stützbauteile 14, welche außerdem die Bohrungen 6 mit der Endkammer 13 verbinden.

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Kühlmittel tritt in den Behälter 3 über eine äußere koaxiale Leitung (nicht dargestellt) ein und strömt aufwärts durch den Moderator 2, um sich in der Endkammer 13 zu sammeln, von wo aus es den Behälter 3 über eine innere Koaxialleitung verläßt. Der Hauptzweck des Kühhnittels besteht darin, Wärme aus den Kernbrennstoffelementen in den Brennstoffelementkanälen im Reaktor abzuziehen, jedoch werden auch die Regelstäbe 51 gekühlt.

Jeder Regelstab 51 hängt von einem Elektromotor 26 an einer Kette 52 herab, die von einem Befestigungs- oder Ankerpunkt 53 neben einem durch den Motor 26 betriebenen Kettenrad 54 in einer Schleife hinunterführt, um über das Kettenrad 54 und von dort zu einem Kopfstück 55 des Regelstabes 51 über ein Führungskettenrad 56 zu laufen. Der Motor 26 befindet sich in einer rohrförmigen Verlängerung 25 a aus Schmiedeeisen oder Flußstahl, die an der Unterseite des Stopfens 36 befestigt ist und durch Ringe 33 abgedichtet wird. Das untere Endstück der Verlängerung 25 a weist einen verdickten Abschnitt 57 mit einem Außendurchmesser auf, der größer ist als der Außendurchmesser des Regelstabes 51, so daß er den Regelstab 51 »überlappt«. Jeder Regelstab 51 besteht aus einem Borstahlrohr 58, dessen obere zwei Drittel eine Abschirmung 50 in Form von Graphitstopfen 59 aufnehmen, welch letztere durch Borstahlplatten 60 an ihren Enden im Abstand voneinander gehalten werden. Eine energieabsorbierende Vorrichtung 62 ist am unteren Endstück des Regelstabes 51 vorgesehen.

Die Mehrzahl der Neutronen, die vom Kanal 9 in der Moderatorstruktur 2 aufwärts strömen, werden von der Abschirmung 50 absorbiert, die durch die Regelstäbe 51 getragen wird, und die restlichen Neutronen fließen weiter entlang den Ringräumen zwischen dem Regelstab 51 und Führungsrohren 34, um dann durch die verdickten Endstücke 57 der Verlängerung 25 a gestreut zu werden. Vagabundierende oder Streuneutronen in der Nähe der oberen Endstücke der Führungsrohre 34 werden durch Borstahlhülsen 61 eingefangen oder absorbiert, welche an der Innenwandung des Druckbehälters 3 angebracht sind ίο und die Führungsrohre 34 umgeben.

Claims (2)

1. Patentanspruch:

   Regelstab für einen Kernreaktor mit einem in einem Druckbehälter angeordneten Moderatorblock, einer Neutronenabschirmung innerhalb des Druckbehälters zwischen dem Moderatorblock und der Druckbehälterwand und weiteren Neutronenabchirmungen innerhalb der von außen durch die erstgenannte Neutronenabschirmung führenden Regelstabkanäle, bestehend aus einem Rohr aus neutronenabsorbierendem Material, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr an dem dem Antrieb zugewandten Ende bis zu zwei Dritteln sowohl mit neutronenabsorbierendem als auch mit neutronenmoderierendem Material angefüllt ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Britische Patentschrift Nr. 817 756;
   belgische Patentschrift Nr. 568 855;
   französische Patentschriften Nr. 1219 534,
   249;
   Nudeonics, Vol. 13, 1955, Nr.
2. 2, S. 18.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   609 587/342 6.66 © Bundesdruckerei Berlin