DE3117350C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Lager ist aus der DE-OS 27 30 729 be­ kannt. Dort wird der strukturelle Aufbau eines Brennele­ mentlagers angegeben, bei dem die kugelförmigen Brennelemente in Kannen angeordnet sind, die ihrerseits in Schächten gestapelt sind. Über den Einsatz von Absor­ bereinrichtungen ist dort nichts erwähnt.

Bisher ist lediglich in Erwägung gezogen worden, sowohl im Normalbetrieb als auch im Störfall ein solches Lager mit Absorberstäben auszurüsten, die zwischen den Brenn­ elementen positioniert werden. Dies ist besonders dann wichtig, wenn beispielsweise aufgrund einer Schnellab­ schaltung alle im Kern des Kernkraftwerkes enthaltenen kugelförmigen Brennelemente aufzunehmen sind. Die Absor­ berstäbe sind auch dann erforderlich, wenn das Lager durch einen Wassereinbruch teilweise oder vollständig überflutet wird. Besonders wichtig sind diese Absorber­ stäbe für den Fall, daß eine Kernentladung mit maximal möglicher Abzugsrate und ein gleichzeitiger Wasserein­ bruch im Lagerschacht vorliegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lager für kugelförmige Brennelemente so zu schaffen, daß innerhalb des Lagers Absorberelemente eingesetzt werden können, deren Verteilung zur Aufrechterhaltung der Unterkritika­ lität auch beim Auftreten von Erschütterungen und son­ stigen Störfällen erhalten bleibt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Lager nach Anspruch 1 gelöst.

Mit der homogenen Verteilung der Absorberkugeln wird eine gleichmäßige Absorberwirkung erzielt. Ein vorgebba­ res Verhältnis zwischen Absorberkugel- und Brennelemen­ tedurchmesser verhindert, daß die Absorberkugeln beim Auftreten von Erschütterungen zwischen den Brennelemen­ tekugeln hindurchfallen und die Homogenität stören.

Bei einem Durchmesser der Brennelementkugel von 6 cm. wären Absorberkugeln mit einem Durchmesser von 3 bis 5 cm einzusetzen.

Um ein kontinuierliches Füllen eines Schachtes unter Wahrung der homogenen Verteilung zu gewährleisten, ist an jeden Schacht eine Beschickungseinrichtung für das gemeinsame Einfüllen von Brennelementen und Absorberku­ geln anschließbar.

Jeder Schacht ist vorzugsweise mit einer getrennten Ent­ nahmeeinrichtung für die Brennelemente und die Absorber­ kugeln versehen. Damit wird sichergestellt, daß bei der Weiterleitung der Brennelemente zur Wiederaufarbeitung die Absorberkugeln einer mehrmaligen Verwendung zuge­ führt werden können.

Dazu ist zwischen den Entnahmeeinrichtungen eine siebar­ tig ausgebildete Trenneinrichtung vorgesehen.

Ein Vorteil der Erfindung ist auch darin zu sehen, daß die Verwendung der dem gewählten Durchmesserverhältnis entsprechenden Absorberkugeln gegenüber den bekannten Absorberstäben eine große Flexibilität gewährleisten, da die Absorbermenge abhängig vom Abbrand der zu lagernden Brennelemente dosiert werden kann. Die Absorberkugeln sind weitaus unempfindlicher gegenüber hohen Temperatu­ ren als die bekannten Absorberstäbe. Sie können daher über einen viel längeren Zeitraum zum Einsatz gebracht werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der einen Verti­ kalschnitt durch einen Schacht des Lagers darstellenden Zeichnung erläutert.

In der Zeichnung ist ein Schacht 1 eines aus mehreren Schächten bestehenden Lagers im Detail dargestellt. Die Einfüllöffnung 2 dieses Schachtes ist geöffnet. In sie ist eine Beschickungs­ einrichtung 3 eingesetzt. Im einfachsten Fall besteht diese Beschickungseinrichtung 3 aus einem zylindrischen Rohr 3 A, dessen Außendurchmesser geringfügig kleiner ist als der Innen­ durchmesser der Einfüllöffnung 2. An seinem oberen Ende ist das zylindrische Rohr 3 A mit zwei Zuführungen 4 und 5 ver­ bunden.

Die beiden Zuführungen 4 und 5 sind vorzugsweise wiederum als zylindrische Rohre ausgebildet und mit je einer Verriegelungs­ einrichtung 4 A bzw. 5 A versehen. Über die Zuführung 4 werden die aus dem Reaktorkern entnommenen kugelförmigen Brennelemen­ te 6 über die Beschickungseinrichtung 3 in den Schacht 1 ein­ gefüllt. Die Zuführung 5 ist an einen Vorratsbehälter 7 ange­ schlossen. Dieser ist mit Absorberkugeln 8 gefüllt. Der Schacht ist etwa 11 mm hoch und besitzt einen Innendurchmesser von 1,50 m. Alle Schächte 1 sind so angeordnet, daß ihre Längsach­ sen in vertikaler Richtung verlaufen. Der Mindestabstand zwi­ schen den Längsachsen zweier benachbarter Schächte muß minde­ stens 2 m betragen. Damit der erforderliche Mindestabstand zwi­ schen den Längsachsen zweier benachbarter Schächte eingehalten wird, ist der zwischen den Schächten verbleibende Raum bewehrt und mit Beton ausgefüllt. Um das gesamte Lager nach außen hin genügend abzuschirmen, kann eine zusätzliche Betonummantelung vorgesehen sein. Jeder Schacht 1 besitzt an seinen nach oben weisenden Stirnflächen eine verschließbare Öffnung 2. Diese Öffnung dient zum Einfüllen der zu lagernden Brennelemente und der dafür erforderlichen Absorberelemente. Diese Einfüllöff­ nung 2 kann auch durch dicht schließende Stopfen verschlossen werden.

Wie der Figur zu entnehmen ist, ist der Schacht 1 innen mit einer zusätzlichen Stahlauskleidung 9 von etwa 1 cm Dicke ver­ sehen. Im unteren Bereich des Schachtes 1 ist eine Trennungs­ einrichtung 10 eingebaut. Mit deren Hilfe können die über die Einfüllöffnung 2 in den Schacht 1 eingebrachten kugelförmigen Brennelemente 6 und die Absorberkugeln 8 wieder voneinander getrennt werden. Am unteren Ende ist der Schacht 1 mit zwei Entnahmeeinrichtungen 11 und 12 versehen. In jede der beiden Entnahmeeinrichtungen ist ein Abschlußorgan 11 A und 12 A ein­ gebaut. Insbesondere können über die Entnameeinrichtung 11 die von den Absorberkugeln 8 getrennten kugelförmigen Brenn­ elemente 6 dem Schacht 1 wieder entnommen werden. Über die Entnahmeeinrichtung 12 werden die Absorberkugeln 8 dem Schacht entnommen und dem Vorratsbehälter 7 für einen weiteren Einsatz zugeführt.

Wie bereits erwähnt, ist der Schacht zur Aufnahme von kugel­ förmigen Brennelementen 6 vorgesehen. Diese kugelförmigen Brennelemente weisen einen Durchmesser von 0,06 m auf. Ein Schacht mit einer Höhe von 11 m und einem Durchmesser von 1,5 m kann 100 000 kugelförmige Brennelemente mit dem oben angegebenen Durchmesser aufnehmen. Damit innerhalb eines solchen mit kugel­ förmigen Brennelementen 6 gefüllten Schachtes 1 immer eine aus­ reichende Unterkritikalität gewährleistet ist, werden den Brennelementen 6 die bereits erwähnten Absorberkugeln 8 beige­ fügt. Bei der Auslegung eines Lagers sind ein Wassereinbruch, bei dem die Schächte teilweise oder ganz überflutet werden, sowie eine Kernentleerung mit maximal möglicher Abzugsrate an­ zunehmen, weshalb eine kontinuierliche Zugabe der Absorber­ kugeln erforderlich ist. Die Absorberkugeln 8 weisen einen Durchmesser von 0,03 bis 0,05 m auf. Das Verhältnis des Durch­ messers der Brennelemente 6 zu dem Durchmesser der Absorber­ kugeln 8 ist so gewählt, daß es immer einen Wert annimmt, der zwischen 1,2 und 2 liegt. Die Anzahl der Absorberkugeln 8, die beispielsweise jeweils 100 in den Schacht 1 eingefüllten Brenn­ elementen 6 beigemischt werden, richtet sich nach dem Abbrand dieser Brennelemente.

Als Absorbermaterial für die Absorberkugeln 8 wird bei dieser Ausführungsform des Lagers vorzugsweise Bor, Hafnium oder Europium verwendet.

Wie bereits oben erwähnt, wird in Abhängigkeit vom Abbrand der Brennelemente 6 das Mischungsverhältnis zwischen den Brennelementen und den Absorberkugeln festgelegt. Über die Verriegelungseinrichtungen 4 A und 5 A, die in den Zuführungen 4 und 5 der Beschickungseinrichtung 3 eingebaut sind, läßt sich dieses Verhältnis einstellen. Mittels Zähleinrichtungen (hier nicht dargestellt), die mit den Verriegelungseinrichtun­ gen in Verbindung stehen, und einer weiteren hier nicht dar­ gestellten Steuerungseinrichtung können die beiden Verriege­ lungseinrichtungen 4 A und 5 A so geöffnet und geschlossen werden, daß das vorgesehene Mischungsverhältnis eingehalten wird.

Um die in dem Schacht 1 gelagerten Brennelemente 6 diesem wieder entnehmen zu können, ist die Entnahmevorrichtung 11 vorgesehen. Um die Brennelemente und Absorberkugeln innerhalb des Schachtes 1 voneinander zu trennen, ist, wie schematisch dargestellt, im unteren Bereich des Schachtes die Trennungs­ einrichtung 10 angeordnet. Es handelt sich hierbei um eine siebähnliche Anordnung. Da die Brennelemente 6 und die Ab­ sorberkugeln 8 unterschiedliche Durchmesser aufweisen, ist die Trennung der beiden auf relativ einfache Weise möglich. Am unteren Ende des Schachtes 1 können über die Entnahmeeinrich­ tungen 11 die Brennelemente 6 und über die Entnahmeeinrichtung 12 die Absorberkugeln 8 entnommen werden. Die Absorberkugeln 8 können, da sie sehr temperaturbeständig sind, mehrere Male zum Einsatz kommen. Sie werden daher von der Entnahmeeinrich­ tung 12 aus wieder dem Vorratsbehälter 7 zugeführt.

Claims (4)

1. Lager zur Aufnahme von abgebrannten kugelförmi­ gen Kernreaktorbrennelementen, die unter Wahrung der Unterkritikalität in wenigstens einem Schacht angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß den eingefüllten Brennelementkugeln (6) in homogener Verteilung Absorber­ kugeln (8) beigefügt sind und daß das Verhältnis der Brennelementekugeldurchmesser zu den Absorberkugeldurchmessern 1,2 bis 2 beträgt.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an jeden Schacht (1) eine Beschickungsein­ richtung (3) für das gemeinsame Einfüllen von Brennele­ menten (6) und Absorberkugeln (8) anschließbar ist.

3. Lager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schacht (1) mit einer getrenn­ ten Entnahmeeinrichtung (11 und 12) für die Brennelemen­ te (6) und die Absorberkugeln (8) versehen ist.

4. Lager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Entnahmeeinrichtungen (11, 12) eine siebartig ausgebildete Trenneinrichtung (10) vorgesehen ist.