DE2200581A1

DE2200581A1 - Reactor test loop - with main,auxiliary and emergency cooling

Info

Publication number: DE2200581A1
Application number: DE19722200581
Authority: DE
Inventors: Hans Deckers; Herbert Dipl-Ing Reiser
Original assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Current assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Priority date: 1972-01-07
Filing date: 1972-01-07
Publication date: 1973-07-12

Abstract

A reactor test loop for gaseous or liquid metal cooled reactors comprising an outer pressure tube, double walled and cooled at its lower end, and an inner removable facility tube with attaching test element. Gaseous or liq. metal coolant is circulated through the pressure tube and facility during in core operations and an emergency reverse flow is provided in the event of main coolant failure. Auxiliary cooling to the test loop is also maintained during removal from the core by the transfer machine. The machine grab ball-locks on the inner removable facility and simultaneously releases the facility and pressure tube ball-lock, opens the auxiliary coolant valves and closes the main coolant supply. Internal springs reinstate the ball-lock and aux-cooling valves following insertion of a facility in the pressure tube and release of the transfer grab.

Description

Testloop für Kernreaktoren Die Erfindung betrifft ein Testloop fiir Kernreaktoren0 bestehend aus einem äußeren, vertikalen Druckrohr und einem mit Abstand koaxial darin gelegenen und nach oben herausnehmbaren, rohrförmigen Bestrahlungseinsatz, an dessen unterem Ende ein zu kühlendes Testelement hangt und der zur Führung des Kühlmittels diente sowie aus übereinanderliegenden Kühlmittel Zu- bzw.- Ableitungen, welche in das Druckrohr von der Seite her führen einen neuartigen und besonderen Testreaktor sind außergewöhnlich aufwendige Bestrahlung5einrichtungeIl vorgesehen. Es handelt sich im wesentlichen um geschlossene Testloops großer Leistungsfähigkeit, in denen Bestrahlungsexperimente auch an kompletten Brutreaktorbrennstabbündeln durchgeführt werden können. Der hohe schnelle Neutronenfluß, die sehr großcn thermischen Leistungen in.Test loop for nuclear reactors The invention relates to a test loop for Nuclear reactors0 consisting of an outer, vertical pressure pipe and one with a spacing tubular irradiation insert located coaxially in it and removable at the top, a test element to be cooled hangs at its lower end and the one for guiding the Coolant was used as well as from superimposed coolant supply and discharge lines, which lead into the pressure pipe from the side is a new and special one Exceptionally complex irradiation devices are provided for the test reactor. These are essentially closed test loops with great performance, in which irradiation experiments also on complete breeder reactor fuel rod bundles can be carried out. The high fast neutron flux, the very large thermal one Services in.

den einzelnen Loops, sowie die ungewöhnlichen Di.mensionen der Bestrablungseinsätze führen zu besonderen Auslegungsproblemen.the individual loops, as well as the unusual dimensions of the irrigation missions lead to special problems of interpretation.

Als allgemeine Anforderungen an die Bestrahlungseinrichtungen sind zu stellen: Die Bestrahlungspositionen im Reaktorcoxe sollen -innerhalb gewisser Grenzen- in der Größe variabel sein und mit verschiedenartigen Bestrahlungseinrichtungen wie e auch ganz oder teilweise mit Treiberbrennelementen besetzt werden können.As general requirements for the irradiation facilities are to ask: The irradiation positions in the reactor cox should be within certain limits Limits - be variable in size and with different types of irradiation facilities how e can also be completely or partially occupied with driver fuel elements.

Es müssen geschlossene Testloops mit verschiedenen Kühlmitteln, insbesondere Natrium und Helium, vorgesehen werden. Sie müssen für die Erprobung von großen Brennstabbundeln sowie auch für Einzeluntersuchungen an Brennstoff- und Strukturmaterialproben unter variablen, einstellbaren Kühlbedingungen geeignet sein. There must be closed test loops with different coolants, in particular Sodium and helium, can be provided. You need to test large bundles of fuel rods as well as for individual investigations on fuel and structural material samples under be suitable for variable, adjustable cooling conditions.

Alle Bestrahlungseinsätze der Testloops sollen, abgesehen won der Erfassung der Kühlmittelparameter, eine umfangreiche di rekte Instrumentierung der Testobj ekte etmoglichen. Apart from the Acquisition of the coolant parameters, extensive direct instrumentation of the Test objects are possible.

Das Auswechseln der Testobjekte sowie der kompletten Reaktoreinsätze muß, auch nach einer größeren Beschädigung, schnell und sicher, und zwar unter Kühlung und Abschirmung möglich sein. The exchange of the test objects as well as the complete reactor inserts must, even after major damage, quickly and safely, with cooling and shielding be possible.

Bei Testloops für die Bestrahlung von Brennstäben oder Brennst.bbündeln mit Gas oder Flüsigkeiten als Kühlmittel, muß einerseits beim Auswechseln und Transport des Bestrahlungseinsatzes und andererseits bei Ausfall der Kühlung während des Betriebs - z.B. auch durch Bruch einer Hauptkühlmittelleij-ung - die Nachwärme des Brennstoffes mit größtmöglicher Sicherheit abgeführt werden.With test loops for the irradiation of fuel rods or fuel bundles with gas or liquids as coolant, must on the one hand when replacing and transporting the use of irradiation and, on the other hand, if the cooling fails during operation - e.g. also due to a break in a main coolant line - the residual heat of the fuel be discharged with the greatest possible security.

Zur Nachwärmeabführ muß in diesen Fällen im allgemeinen unabhängig von den Hauptkühlmittelleitungen durch einen gesonderten Anschluß Kühlmittel dem Brennstab bzw. Brennstabbündel zugeführt werden, und zwar so sicher, daß jeder anzunehmende Störfall (wie Bruch von Kiihlmittelleitungen oder Klemmen des Testeinsatzes während des Ausbaues) abgedeckt ist.In these cases, the residual heat removal must generally be independent from the main coolant lines through a separate coolant connection Fuel rod or fuel rod bundle are supplied, and so safely that each to be accepted Incident (such as breakage of coolant lines or jamming of the test insert during of expansion) is covered.

Jeder zusätzliche Leitungsanschluß am Bestrahil,ngseinsatz muß jedoch so ausgeführt sein, daß ein Bruch während des Betriebes ausgcschlossen werden kann, oder daß eine Störung in dieser Leitung nicht ihrerseits zu einer Unterbrechung der Brennstabkühlung führt.Any additional line connection on the Bestrahil, ngs insert must, however be designed in such a way that breakage can be ruled out during operation, or that a fault in this line does not in turn lead to an interruption the fuel rod cooling leads.

Aus sicherheitsgründen und im allgemeinen aus Platzgründen sollen also möglichst enig -Anschlüsse in den Bestrahlungseinsatz münden, und es ist anzustreben, für Notkühlung bei Ausfall des Hauptkühlsystems und für die Abfuhr der Nachwärme beim Auswechseln einen gemeinsamen Anschluß zu erhalten.For safety reasons and in general for reasons of space So as few connections as possible lead into the irradiation insert, and the aim is to for emergency cooling in the event of failure of the main cooling system and for the removal of residual heat to get a common connection when changing.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun0 ein Testloop so auszustatten, daß in den genannten Bedarfsfällen, - dh. einerseits beim Auswechseln und Transport des Bestrahlungseinsatzes, andererseits bei Ausfall der Kühlung während des Betriebes - unabhängig von der Hauptkühlung schnell und sicher Kühlmittel zur Abfuhr der Nachwärme zu dem Testbrennstabbündel geleitet und wieder abgeführt werden kann.The object of the present invention is now to equip a test loop in such a way that that in the cases mentioned, - ie. on the one hand during replacement and transport the use of irradiation, on the other hand, if the cooling fails during operation - Regardless of the main cooling, coolant to dissipate residual heat quickly and safely can be passed to the test fuel bundle and removed again.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Testloop der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß der zum Testelement führende Innenraum des Bestrahlungseinsatzes nach oben gegenüber einem Hilfskühlmittel durch ein von außen betätigbares Ventil verschlossen ist, daß an der rohrförmigen Verlängerung des dazugehörigen Ventilkörpers ein in Bestrahlungseinsatz gleitender Kolben sitzt, der beim Öffnen des Ventils die Verbindungsöffnung vom Innenraum zur Kühlmittelableitung schließt und daß der Hohlraum der Verlängerung durch Öffnungen an der unteren Stirnseite des Kolbens und am oberen Ende im Innenraum mit diesem in Verbindung steht Vorteilhafterweise ist dabei in dem Kolben ein weiteres den Innenraum vom Hohlraum trennendes Ventil angeordnet0 dessen Betätigen gleichzeitig mit dem oberen Ventil erfolgte indem. der den Kolben abschließende Ventilkörper beim Bewegen des Kolbens gegen einen Stift anläuft und von diesem aus seinem Sitz abhebbar ist Auf diese Art kann das oben in den Bestrahlungseinsatz eindringende Kühlmittel nach Durchströmen des Testeinsatzes durch die seitlich gelegenen Kühlmittelöffnungen abgefüllt werden, ohne daß der instrumentierte Oberteil des Loops mit dem heißen Küiil9as in Beruhrung kommt Dazu weist weiterhin der Bestrahlungseinsatz in vorteilhafter Weise oberhalb der unteren Sühlmittelöffnung eine kolbenartige Verdickung auf 0 die an der Innenwand des Druckrohres abgedichtet gleitet und im eingebauten Zustand die Öffnungen voneinander trennt oberhalb der oberen öffnung ist eine weitere kolbenartige Verdickung des Bestrahlungseinsatzes angebracht, die ebenfalls abgedichtet im Druckrohr gleitet und die obere Kühlmittelöffnung gegen den Kopfteil des Loops abdichtet. Um das Kühlmittel nach dem weiteren Herausziehen des Bestrahlungseinsatzes aus dem Druckrohr günstig ab führen zu können, ist zwischen der Erweiterung des Druckrohres und dem Bestrahlungocinsatz oberhalb der Verdickung ein Ringspalt vorhanden, durch welchen das Hilfskühlmittel nach Durchströmen des Testeinsatzes durch Anheben des Bestralllungseinsatzes im Druckrohr bis die Verdickung oberhalb der Erweiterung steht, in oberer Richtung aus dem Druckrohr in den umgebenden Raum abströmt.According to the invention, this task becomes the initially mentioned in the case of a test loop described type solved in that the interior leading to the test element of the Irradiation insert upwards against an auxiliary coolant through an from the outside actuatable valve is closed that on the tubular extension of the associated Valve body sits a piston that slides into the irradiation insert and that when opened of the valve closes the connection opening from the interior to the coolant discharge and that the cavity of the extension through openings on the lower end face of the piston and at the upper end in the interior with this is advantageously connected is a further valve separating the interior space from the cavity in the piston arranged0 whose actuation took place simultaneously with the upper valve by. the valve body closing the piston when the piston is moved against a pin starts up and can be lifted out of its seat in this way coolant penetrating into the irradiation insert after flowing through the test insert be filled through the laterally located coolant openings without the The instrumented upper part of the loop comes into contact with the hot cooler furthermore, the irradiation insert advantageously has above the lower one The coolant opening is a piston-like thickening on the inner wall of the pressure pipe Sealed slides and separates the openings from each other when installed Above the upper opening is a further piston-like thickening of the irradiation insert appropriate, which also slides sealed in the pressure pipe and the seals the upper coolant opening against the head part of the loop. To the coolant after further pulling out the irradiation insert from the pressure tube to be able to lead is between the expansion of the pressure pipe and the irradiationocinsatz Above the thickening there is an annular gap through which the auxiliary coolant after flowing through the test insert by lifting the irradiation insert in Pressure pipe until the thickening is above the extension, in the upper direction flows out of the pressure pipe into the surrounding space.

Eine weitere rweckmaßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darj.n, daß das Druckrohr und der Bestrahlungseinsatz durch eine horizontal bewegliche Kugel verriegelbar sind, welche durch den an der Verlängerung angebrachten Verriegelungsring beim Öffnen des Ventils durch den Betätigungsstift nach außen in die Verriegelungsnut des Druckrohres gedrückt wird.A further embodiment of the invention consists darj.n, that the pressure tube and the irradiation insert by a horizontally movable ball are lockable, which by the locking ring attached to the extension when opening the valve through the actuating pin to the outside into the locking groove of the pressure pipe is pressed.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nm folgenden anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert.Further details of the invention are shown below with reference to FIG Figures 1 to 3 explained in more detail.

Es zeigen: Figur 1 einen Schnitt durch ein Heliumtestloop mit angekuppltem 1:ubwerksgreifer zu Beginn des Auswechselvorganges Figur 2 den Kopf des Loops mit aufgesetzter Wechselmaschine und geöffnetem Einlaßventil.The figures show: FIG. 1 a section through a helium test loop with a connected helium test loop 1: ubwerkgripper at the beginning of the replacement process Figure 2 with the head of the loop attached change machine and opened inlet valve.

Figur 3 den Kopf des Loops im Betriebszustand mit angeschlossener Notkühlleitung und Notkühlungsbetätigung.Figure 3 the head of the loop in the operating state with connected Emergency cooling line and emergency cooling actuation.

Der gesamte Testloopeinsatz ist fingerbutförmig ausgebildet und besteht im wesentlichen aus dem vertikalen Druckrohr 22-und drm in das Druckrohr eingeschobenen Bestrahlungseinsatz 3, wie aus der Figur 1 ersichtlich. Der Loopeinsatz wird auf dem nicht naher danjestellten Roaktordeckel befestigt und in der ebenfalls nicht dargestellten Core-Tragplatte durch den unteren Zentrierzapfen 33 geführt. Das Kopf teil 21 des Loops durchdringt die über den' Reaktordeckel gelegenen hbschirmdecken bis in die Reaktorhalle und ist von dieser her zugänglich. Im oberen Bereich des Reaktors @ --in einem Zwischendeck-, etwa im Bereich der Kühlmittelöffnungen 9 und 19 bzw. der Öffnungen 34 und 35 für die Druckrohrkühlung ist das Loop von einer Sicherheitshülle 36 umgeben, die in der Figur 2 schema tisch dargestellt ist und stich an die Decke 37 von unten her dicht anschließt. Druckrohr 22 und Bestrahlungseinsatz 3 des Loops sind im Betrieb durch Kupplungen 38 druckdicht miteinander verbunden.The entire test loop insert is designed and made in the shape of a fingerboard essentially pushed out of the vertical pressure pipe 22 and drm into the pressure pipe Irradiation insert 3, as can be seen from FIG. The loop insert is on attached to the roaktor lid, which is not near, and also not in it The core support plate shown is guided through the lower centering pin 33. The head Part 21 of the loop penetrates the shielding ceilings above the reactor cover up to the reactor hall and is accessible from there. In the upper area of the Reaktors @ --in one Between decks, for example in the area of the coolant openings 9 and 19 or the openings 34 and 35 for the pressure pipe cooling is the loop of a safety sheath 36, which is shown schematically in FIG and stick tightly to the ceiling 37 from below. Pressure tube 22 and irradiation insert 3 of the loop are connected to one another in a pressure-tight manner during operation by means of couplings 38.

Wegen der großen Baulänge des Loopeinsatzes wird das Druckrohr 22 zweiteilig ausgeführt. Das obere, ca. sechs Meter lange Teilstück wird nicht aktiviert und kann deshalb aufgrund seiner Teilung mehrfach verwendet werden.Because of the great overall length of the loop insert, the pressure pipe 22 executed in two parts. The upper section, about six meters long, is not activated and can therefore be used several times due to its division.

Kühlmittelleitungen 9, 19, 34, 35 der Loops sind in einer Höhe von ca. drei Meter über dem nicht dargestellten Reaktordeckel seitlich an Druckrohren angeflanscht. Alle Druckrohr werden innerhalb des' Reaktors zwangsgekühlt. Die Doppelwand 39 des Druckrohres 22 wird durch einen speziellen Kühlkreislauf, dessen Kühlmittelanschlüsse 34 und 35 sich etwa ein Meter über dem Reaktordeckel befinden,.gekühlt. Die Zufuhr des Kühlmittels 31 im Loop zu dem Testelement 1 erfolgt über Ringkanäle zwischen dem Bestrahlalng.seinsatz 3 und dem Druckrohr 22. Das Testloop ist voll instrumentierte d.h, die einzelnen Brennstäbe des Testelementes 1 sind mit Meßertgebern versehen, deren Meßwerte mittels Leitungen 40e die im zentralen Rohr 41 nach oben geführt sind und in Steckanschlüssen 42 mündend nach außen übertragen werden.Coolant lines 9, 19, 34, 35 of the loops are at a height of about three meters above the reactor cover, not shown, on the side of the pressure pipes flanged. All pressure pipes are forcibly cooled inside the reactor. The double wall 39 of the pressure pipe 22 is through a special cooling circuit, its coolant connections 34 and 35 are about one meter above the reactor lid, cooled. The feed of the coolant 31 in the loop to the test element 1 takes place via ring channels between the irradiation device 3 and the pressure tube 22. The test loop is fully instrumented i.e. the individual fuel rods of the test element 1 are provided with transducers, their measured values by means of lines 40e which are conducted upward in the central tube 41 are and are transferred to the outside opening in plug connections 42.

Die Figur 1 zeit einen Querschnitt durch einen heliumgekühlten Testioopeinsatz, und zwar mit angekuppeltem IIubwerksgreifer 43.Figure 1 shows a cross section through a helium-cooled testioop insert, namely with the coupling gripper 43 coupled.

Links ist der untere Teil und rechts der obere Teil des Loops dargese<.ellt. Die Konzeption des Loops ist auch für Natriumkühlung geeignet. Dahei muß jedoch darauf geachtet werden0 daß das Bestrahliingseinsatz-Obertei 1 21 (oberhalb der Kühlmittelaustrittsöffnung) nicht mit dem Kühlmittel Natrium in Berührung kommen kann. Es muß nämlich verhindert werden, daß dip Dichtungen und außerdem die bejeglichen Teile der Verriegelung zwischen Testeinsatz 3 und Druckrohr 22 und eventuelle Verschlußschieber durch das Kühlmittel in ihrer Funktion beeinträchtigt werden. Im folgenden soll jedoch nur die heliumgekühlte Variante des Loops betrachtet werden.The lower part is shown on the left and the upper part of the loop on the right. The design of the loop is also suitable for sodium cooling. Dahei must, however care must be taken that the irradiation insert upper part 1 21 (above the Coolant outlet opening) do not come into contact with the sodium coolant can. It must namely be prevented that dip seals and also the each Parts of the lock between test insert 3 and pressure tube 22 and any locking slide may be impaired in their function by the coolant. The following is intended however, only the helium-cooled variant of the loop can be considered.

Wie schon erwähnt, besteht der Loopeinsatz aus Druckrohr 22 und Bestrahlungseinsatz 3. Beide sind im Betriebszustand durch eine Kupplung 38 miteinander verbunden und durch eine zusätzliche Vorrichtung im Inneren des Loopkopfes 21 miteinander verriegelt. Die zusätzliche Verriegelung besteht aus einer Kugel 27, die horizontal beweglich ist und die i.n eine Verriegelungsnut 29 des Druckrohres 22 gedrückt werden kann. Diese Bewegung der Kugel 27 wird durch den Verriegelungsring 28 verursacht, der beim Öffnen des im Oberteil gelegenen Ventiles 4 nach unten gedriickt wird und somit die Kugel 27 aus der Nut 29 freigibt. Die Verriegelung erfolgt in umgekehrter weise, in dem der Verriegelungsring 28 beim Schließen des Ventiles 4 durch die Feder 44 die Kugel 27 wieder nach außen drückt. Die Betätigung des Ventiles 4 erfolgt von oben her durch Druck auf den Betätigungsstift 30, der auf die Verlängerung 5 und damit auch auf den Verriegelungsring 28 übertragen wird.As already mentioned, the loop insert consists of a pressure pipe 22 and an irradiation insert 3. Both are connected to one another in the operating state by a coupling 38 and locked together by an additional device inside the loop head 21. The additional lock consists of a ball 27 that can move horizontally is and the i.n a locking groove 29 of the pressure tube 22 can be pressed. This movement of the ball 27 is caused by the locking ring 28, the when opening the valve 4 located in the upper part is pressed downwards and thus releases the ball 27 from the groove 29. The locking is done in the opposite way, in which the locking ring 28 when the valve 4 is closed by the spring 44 the ball 27 pushes outwards again. The actuation of the valve 4 takes place from above by pressure on the actuating pin 30, which is on the extension 5 and so that it is also transferred to the locking ring 28.

Das Betriebskühlmittel 20. -in diesem Fall Helium-, tritt durch die Kühlmittelöffnung 19 in das Loop Ci strömt in dem Ringraum zwischen Strahlungseinsatz 3 und Druckrohr 22 nach unten, wird am unteren Ende des Loops umgeleitet, strömt nach oben zur Kühlung durch das Testelemeiit 1 und gelangt durch den .Inr.ellraum 2 es Bestrahlungseinsatzes nach oben, wo es über die Verbindungsöffnungen 8 in den Kühlmittelaustrittsstutzen 9 abströmen kann. Dabei muß sich der Kolben 7 in seiner oberen Endstellung befinden. Die Abströmung in diesem Bereich wird durch den Ringraum 45 erleichtert. Die beiden Öffnungen 9 und 19 sind durch die Verdichung 23 des Bestrahlungseinsatzes 3 voneinander gasdicht getrennt.The operating coolant 20. - in this case helium - passes through the Coolant opening 19 in the loop Ci flows in the annular space between the radiation insert 3 and pressure pipe 22 down, is diverted at the lower end of the loop, flows upwards for cooling through the test element 1 and passes through the internal room 2 it irradiation insert upwards, where it via the connection openings 8 in the Coolant outlet nozzle 9 can flow out. The piston 7 must be in his are in the upper end position. The outflow in this area is through the annulus 45 relieved. The two openings 9 and 19 are through the compression 23 of the irradiation insert 3 separated from each other in a gastight manner.

Die kolbenartige Verdickung 23 des Bestrahlungseinsatzes 3 gleitet mit Dichtungen an der Innenwand 24 des Druckrohres 22, wcnn der Einsatz 3 aus dem Druckrohr 22 nach oben herausgezogen wird. Die Verdickung 23 gleitet dahei an der Innenwand 24 bis oberhalb der Erweiterung 46, so dafl der Ringspalt 26 vom Loopkopf 21 bis zum Testelement 1 durchgehend geworden ist und ein Abströmen des Kühlimittels, bzw. des Hilfskühlmittels 31 nach obn aus dem Dkruckrohr 22 in den Raum 32 außerhalb des Druekrohres ermöglicht. Eine weitere kolbenartige Verdickung 25 befindet sich oberhalb der Kühlmittelaustrittsöffnung 9 zwischen Einsatz 3 und Druckrohr 22. Diese Verdickung 25 trägt eine Dichtung, die das Kopfteil des Loops gegenüber dem heißen Kühlgas abdichtet.The piston-like thickening 23 of the irradiation insert 3 slides with seals on the inner wall 24 of the pressure pipe 22, if the insert 3 from the Pressure tube 22 is pulled out upwards. The thickening 23 slides on the Inner wall 24 to above the extension 46, so that the annular gap 26 from the loop head 21 has become continuous up to the test element 1 and an outflow of the cooling agent, or the auxiliary coolant 31 to obn from the pressure pipe 22 in the space 32 allows outside of the pressure tube. Another piston-like thickening 25 is located above the coolant outlet opening 9 between insert 3 and pressure pipe 22. This thickening 25 carries a seal that faces the head part of the loop the hot cooling gas seals.

Im Kopfteil 21 des Doops befindet sich das federbelastete obere Rückschlagventil 4. Das Ventil 4 besteht aus dem Ventilkörper 6, der durch die Feder 44 in den oberen Ventilsitz 47 gepreßt wird. Die Betätigung des Ventiles 4 erfolgt durch den Betätigungsstift 30, der auf dem Ventilkörper 6 aufgesetzt ist Bei Druck auf den Stift 30 wird'somit das Ventil geöffnet. Am unteren Ende des Ventilkörpers 6 ist das rohrförmige verlängerungsstück. 5 angebracht, welches sich in einer zentralen Bohrung des BEstrahlungseinsatzes 3 bewegen kann.The spring-loaded upper non-return valve is located in the head part 21 of the doop 4. The valve 4 consists of the valve body 6, which by the spring 44 in the upper Valve seat 47 is pressed. The valve 4 is actuated by the actuating pin 30, which is placed on the valve body 6. When the pin 30 is pressed, it becomes the valve opened. At the lower end of the valve body 6 is the tubular extension piece. 5 attached, which is located in a central bore of the radiation insert 3 can move.

Am unteren Ende des Verlängerungsstückes5 ist ein Kolben 7 ange bracht, der im Innenraum 2 des Bestrablungseinsatzes 3 gleitet. Bei Druck auf den Betätigungsstift 30 werden somit Ventilkörper 6,Verlängerung 5 und. Kolben 7 nach unten bzw. oben bewegt. Der Kolben 7 verschließt in seiner unteren Endstellung die Verbindungsöffnungen 8, die vom Innenraum 2 zur Kühlmittelauslaßöffnung 9 führen. Ventil körper 6, Verlängerung 5 und Kolben 7 weisen in ihrem Inneren den gemeinsamen Hohlraum 10 auf 0 der oben im Ventilkörper 6 durch Öffnungen 14 mit der Außenseite des Ventilkörpers in Verbindung steht.At the lower end of the extension piece 5, a piston 7 is attached, which slides in the interior 2 of the irrigation insert 3. When the actuation pin is pressed 30 are thus valve body 6, extension 5 and. Piston 7 down or up emotional. The piston 7 closes the connection openings in its lower end position 8, which lead from the interior 2 to the coolant outlet opening 9. Valve body 6, extension 5 and piston 7 have in their interior the common cavity 10 on 0 of the above in the valve body 6 through openings 14 with the outside of the valve body in connection stands.

An der unteren Seite ist der Hohlraum 10 im Kolben 7 durch die Öffnung 11 gegen den Innenraum des Bestrahlungseinsatzes 2 geöffnete Die Öffnung ist im Betriebszustand durch das untere Ventil 15 geschlossen, welches aus dem Ventilkörper 16 bestehe der in den Ventilsitz 18 gedrückt wird Bewegt sich der Kolben 7 durch Druck auf den Betatigungsstift 30 nach unten, so läuft der Ventilkörper l6 gegen den Stift 17 an und wird aus dem Ventilsitz 18 abgehoben, so daß die Öffnung 11 in der unteren Stirnseite 12 des Kolbens 7 freigegeben wird. Damit ist der Innenraum 2 mit dem Hohlraum 11 in Verbindung gebracht0 wodurch das Hilfskühl'mittel 31 über die Bohrungen 14 im Oberteil 13 des Hohlraumes 10 und den Raum 2 zum Testelement 1 gelangen kanne Das Abströmen des Hilfskühlmittels 3l erfolgt dann umgekehre zur Richtung des normalen Kühlimittels 20 im Ringraum zwischein Bestrahlungseinsatz 3 und Druckrohr 22 nach oben durch den Stutzen 19 bzw. beim Herausziehen des Bestrahlungseinsatzes 3 dann nach einem gewissen Hub über den Ringraum 26.On the lower side, the cavity 10 in the piston 7 is through the opening The opening is open towards the interior of the irradiation insert 2 Operating state closed by the lower valve 15, which from the valve body 16 consists of being pressed into the valve seat 18, the piston 7 moves through Pressure on the actuating pin 30 downwards, so the valve body l6 runs counter to the pin 17 and is lifted from the valve seat 18, so that the opening 11 is released in the lower end face 12 of the piston 7. That’s the interior 2 brought into connection with the cavity 11, whereby the auxiliary coolant 31 over the bores 14 in the upper part 13 of the cavity 10 and the space 2 to the test element 1 can get The outflow of the auxiliary coolant 3l then takes place in reverse to Direction of the normal cooling means 20 in the annulus between an irradiation insert 3 and pressure pipe 22 up through the Nozzle 19 or when pulling out of the irradiation insert 3 then after a certain stroke over the annular space 26.

Diese Konstruktion ermöglicht nun in vorteilhafter Weise einerseits das alleinige Betätigen der Ventile 4 und 15 für den reinen Notkühlbetrieb mit Abströmen durch den Stutzen 19 sowie eine Kühlung während des Ausbaues auf dem selben Weg, bis nach einem bestimmten Hub der Ringraum 26 freigegeben wird und das I!ilfskühlmittel aus dem Druckrohr in den Zwischenraum 32 zwischen dem Druckrohr 22 und dem Schutzrohr 36 abströmen kann.This construction now enables on the one hand in an advantageous manner the sole actuation of the valves 4 and 15 for the pure emergency cooling operation with outflows through the nozzle 19 as well as cooling during the expansion on the same route, until the annular space 26 and the auxiliary coolant are released after a certain stroke from the pressure tube into the space 32 between the pressure tube 22 and the protective tube 36 can flow off.

Das obere Ventil 4 bildet das Hauptventil des Bestrahlungseinsatzes, das untere Ventil 15 verhindert die Konvektion von heißem Kiinlmltt-.el 20 in das Kopfteil 21 oberhalb der Hauptkühlmittelanschlüsse. Dadurch wird der Einbau konventioneller Weichdichtungen, Federn und Steckverbindungen im Kopfteil 21 des Bestrahlungseinsatzes 3 möglich.The upper valve 4 forms the main valve of the irradiation insert, the lower valve 15 prevents the convection of hot Kiinlmltt-.el 20 into the Head part 21 above the main coolant connections. This makes the installation more conventional Soft seals, springs and plug connections in the head part 21 of the irradiation insert 3 possible.

Durch Druck auf den Betatigungsstift 30 werden nun folgende gemeinsame Funktionen ausgelöst: Öffnen des Ventiles 4 Öffnen des Ventiles 15 Verschließen der Verbindungsöffnungen 8 Aufheben der Verriegelung 27, 28, 29.By pressing on the actuating pin 30, the following are now common Functions triggered: opening the valve 4 opening the valve 15 closing of the connection openings 8 release of the lock 27, 28, 29.

Wird der Stift 30 wieder freigegeben so erfolgen die Funktionen mittels der Feder 44 in ungekehrterer Reihenfolge.If the pin 30 is released again, the functions are carried out by means of the spring 44 in reverse order.

In der Figur 2 ist das Kopfstück 21 des Loops mit aufgesetzter Wech-Die selmaschine 48 dargestellt. Wechselmaschine 48 befindet sich in einer abgeschirmten Flasche 49 die zum Auswechseln des Bestrahlungseinsatzes 3 dicht auf die Abschirmdecke 37 gesetzt wird. Die Wechselmaschine 48 greift mittels des Hubwerksgreifers 43 und einer xv.-gelverriegelung 50 am oberen Ende 51 des Einsatzes 3 an. Die VErriegelung 50 wird dabei durch das obere Verriegelungsrohr 52 betätig. welches im Hubwerksgreifer 43 axial beweglich gleitet.In FIG. 2, the head piece 21 of the loop is shown with the exchangeable die attached selmaschine 48 shown. Change machine 48 is located in a shielded Bottle 49 for replacing the irradiation insert 3 tightly on the shielding cover 37 is set. The changing machine 48 grips by means of the hoisting gear gripper 43 and an xv. gel lock 50 at the upper end 51 of the insert 3. The lock 50 is actuated by the upper locking tube 52. which in the hoist gripper 43 slides axially movable.

Gleichzeitig mit der Verriegelung 50 wird der Betätgungsstift 30 des Ventiles 4 durch di.e am Verriegelungsrohi 52 angebrachte PJa;te 53 betätigt. Bei nach unten ausgefahrenem Hubwerksgreifer 43 und Verriegelungsrohr 52 kann somit der Bestrahlungseinsatz 3 nach oben gezogen werden, wobei gleichzeitig die Verriegelung 27, 28, 29 und das Ventil 4 offen bleibt.Simultaneously with the lock 50, the actuating pin 30 of the Valve 4 is actuated by the PJa; te 53 attached to the locking tube 52. at hoist gripper 43 extended downwards and Locking tube 52, the irradiation insert 3 can thus be pulled upwards, at the same time the lock 27, 28, 29 and the valve 4 remains open.

In der Figur 3 ist letztlich der Kopf 21 des Loops im normalen Betriebszustand dargestellt. Auf dem Loopkopf ist ein hohler Hut 54 gasdicht aufgesetzt, an den die Zuführleitung 55 für das Notkühlmittel 31 angeschlossen ist. über dem Hut 54 ist ein Zylinder 57 angesetzt, in welchem ein Kolben 56 gleitet, dessen Kolbenstange 58 in den Innenraum des Hutes 54 hineinragt und auf dem Betätigungsstift 30 des Ventiles 4 aufliegt. Wird nun über die Steuerleitung 59 Druck in den Raum 60 oberhalb des Kolbens 56 gegeben, so wird durch die Kolbenstange 58 und den Stift 30 das Ventil 4 betätigt.In FIG. 3, the head 21 of the loop is ultimately in the normal operating state shown. A hollow hat 54 is placed on the loop head in a gas-tight manner, to which the supply line 55 for the emergency coolant 31 is connected. over the hat 54 a cylinder 57 is attached, in which a piston 56 slides, the piston rod 58 protrudes into the interior of the hat 54 and on the actuating pin 30 of the Valve 4 rests. If now pressure is in the space 60 above via the control line 59 of the piston 56 is given, the valve is opened by the piston rod 58 and the pin 30 4 actuated.

Diese Betätigung wird z.B. bei abfallendem Druck im Hauptkühlmittelsystem des Loops über entsprechende Geber eingeleitet. Die Kühlung des eigentlichen Testelements erfolgt dann in der eingangs bereits beschriebenen Weise.This actuation is e.g. when the pressure in the main coolant system drops of the loop initiated via the appropriate encoder. The cooling of the actual test element then takes place in the manner already described at the beginning.

Zusammengefaßt sind die wesentlichen Punkte der Erfindung: Die Sicherstellung der Notkühlung bei Ausfall sowohl der Hauptkühlmittel-Zuleitung als auch -Ableitung, ebenso wie die Sicherstellung der Nachwärmeabfuhr während des-Auswechselvorganges über einen yemeinsamen Kühlmittelanschluß am Kopf des Bestrahlungseinsatzes in Testloop. Diese Funktionen werden durch die Anordnung der Rückschlagventile sichergestellt, die bei Bedarf durch eine einzige Hubbewegung entweder über den Steuerkolben bei Notkühlung oder durch Aufsetzen des Wechsellnaschinenhubwerks beim Auswechseln zwangsweise geöffnet werden. Darüber hinaus kann durch die gleiche Hubbewegung eine Zwangsverriegelung zwischen auswechselbarem Bestrahlungseinsatz und fest eingebautem Druckrohr gelöst werden, was für fernbediente Auswechselvorgänge sehr vorteilhaft ist.In summary, the essential points of the invention are: The security emergency cooling in the event of failure of both the main coolant supply and discharge, as well as ensuring the removal of residual heat during the replacement process via a common coolant connection at the head of the irradiation insert in test loop. These functions are ensured by the arrangement of the check valves, if necessary, by a single stroke movement either via the control piston Emergency cooling or forced by putting on the interchangeable machine hoist when replacing be opened. In addition, the same lifting movement can be used for a forced locking solved between exchangeable irradiation insert and permanently installed pressure tube which is very advantageous for remote replacement processes.

Mit der Erfindung sind folgende Vorteile verbunden: Es kann bei allen Störungen, d.h. auch bei Ausfall beider Hauptkühlmittelleitungen oder bei Undichtheiten am äußeren Druckrohr des Bestrahlungseinsatzes Notkühlmittel zum Brennstabbündel gebracht werden. Bei der Einleitung der Notkühlmaßnahmen ist durch das Sicherheitssystem nicht nach der Art der Störung zu unterscheiden.The invention has the following advantages: It can be used by everyone Malfunctions, i.e. also if both main coolant lines fail or if there are leaks on the outer pressure pipe of the irradiation insert, emergency coolant to the fuel rod bundle to be brought. When initiating the emergency cooling measures is through the safety system not differentiate according to the type of disorder.

Die Anordnung eines einzigen zusätzlichen Anschlusses zusätzlich zu den Kiihlmittelleitungen ist sehr platzsparend. Bei anderen Lösungsmöglichkeiten, z.B. bei druckfester UmhUllung von Leitungen würde dagegen, speziell bei hohen Kühlmitteldrücken, sehr viel Raum beansprucht.The arrangement of a single additional connector in addition to the coolant lines is very space-saving. For other possible solutions, E.g. in the case of pressure-tight casing of lines, on the other hand, especially at high coolant pressures, takes up a lot of space.

Die zusätzliche Kühlmittelzuführleitung muß während des Betriebes nicht unter vollem Kühlmitteldruck stehen. Die Leitung ist während des Betriebes gegen den Bestrahlungseinsatz hin abgesperrt. Sie kann damit nicht Ursache von Störungen sein, die die Kühlung des Teststabbündels beeinflussen können.The additional coolant supply line must be used during operation not under full coolant pressure. The line is during operation locked against the use of radiation. It cannot cause malfunctions which can influence the cooling of the test stick bundle.

Der Kühlmittelanschluß mit seinen Steuerorganen befindet sich in thermisch nicht beanspruchten Oberteil des Bestrahlungseinsatzes.The coolant connection with its controls is in thermal Unused upper part of the irradiation insert.

Die Funktion der Ventile und Schieber ist daher sehr sicher. Für jedes Kühlmittel können geeignete Werkstoffpaarungen ausgewählt wer den..Für die Betätigung stehen gegebenenfalls großc Kräfte zur Verfügung.The function of the valves and slides is therefore very safe. For each Suitable material pairings can be selected for coolants. For operation if necessary, large forces are available.

Durch die Anordnung des unteren Rückschlagventiles kann im Betrieb auch bei hohen Kühlmitteltemperaturen der Einsatzkopf so kalt gehalten werden, daß z.B. der Einsatz konventioneller Weichdichtungen ermöglicht wird. Ebenfalls kann das Vordringen von radioaktivem Kühlmittel bis zum Einsatzkopf verhindert werden. Bei Bedarf steht aber ein genügend großer Querschnitt für den Kühlmitteldurdigang zur Verfügung.The arrangement of the lower check valve means that during operation even at high coolant temperatures, the insert head can be kept so cold that e.g. the use of conventional soft seals is made possible. Also can the penetration of radioactive coolant to the insert head can be prevented. If necessary, however, there is a sufficiently large cross-section for the coolant drain to disposal.

Eine Zwangicühlung zwischen Testeinsatz und Druckrohr ist bis zum Aufsetzen des Wechselmaschinenhubwerkes auf dem Bestrahlungseinsatz möglich. Dadurch ist es z.B. außerdem möglich, vor dem Aufsetzen der Auswechselmaschine von Hand die Hauptkupplung zwischen Testeinsatz und Druckrohr zu entfernen.Forced cooling between the test insert and the pressure pipe is possible up to It is possible to place the interchangeable machine hoist on the irradiation insert. Through this it is also possible, for example, to do this manually before putting on the changing machine remove the main coupling between the test insert and the pressure pipe.

Claims

Patent claims:

(1.) Test loop for nuclear reactors, consisting of an outer, vertical one Pressure pipe and a coaxially spaced apart in it and removable upwards, tubular irradiation insert, at the lower end of which a test element to be cooled depends and which is used to guide the coolant as well as from one above the other Coolant supply and discharge lines, which lead into the pressure pipe from the side, characterized in that the interior (2) of the irradiation insert leading to the test element (1) (3) upwards towards an auxiliary coolant (31) through an externally actuated valve (4) is locked that. on the tubular extension (5) of the associated Valve body (6) a piston (7) which slides in the irradiation insert (3) and which When the valve (4) opens, the connection opening (8) from the interior (2) to the coolant discharge (9) closes and that the cavity (10) of the extension (5) through openings (11, 14) on the lower side (12) of the piston (7) and on the upper end (13) in the interior (2) is related to this.

2. Test loop according to claim 1, characterized in that in the piston (7) another valve (15) separating the interior space (2) from the cavity (10) is arranged is actuated at the same time as the upper valve (4) by the the piston (7) closing the valve body (16) against movement of the piston (7) a pin (17) runs up and can be lifted from this from a seat (18)

3. Test loop according to claim 1 or claim 2, characterized in that the irradiation insert (3) above the lower coolant opening (19) a piston-like thickening (23) which slides on the inner wall (24) of the pressure tube (22) in a sealed manner and i.m installed state the openings (9, 19) separates from each other and that above the upper opening (9) a further piston-like thickening (25) of the irradiation insert (3) is attached, which also slides sealed in the pressure pipe (22) and the The upper cooling opening (9) is sealed against the head part (21j- of the loop

4th Test loop according to claim 3, characterized in that between the extension (27) of the pressure tube (22) and the irradiation insert (3) above the thickening (25) there is an annular gap (26) through which the auxiliary coolant (31) flows after Alrchström of the test insert (1) by lifting the irradiation insert (3) in the pressure tube (22) until the thickening (23) above the extension (46) protrudes in the upper direction the pressure pipe (22) flows into the surrounding space (32).

5. Test loop according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the pressure tube (22) and the irradiation insert (3) by a horizontally movable Ball (27) can be locked, which is attached to the extension (5) by the Vez: locking ring (28) when the valve (4) is opened by the actuating pin (30) is pressed outwards into the locking groove (7.5) of the pressure tube (22).