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Vorrichtung zum Wiederbeschicken von gasgekühlten
Kernreaktoren mit Brennstoff
Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zur Wiederbeschickung von gasgekühlten Kernreaktoren mit Brennstoff. Beim Beschicken und Entleeren von Brennstoffelementen aus Energie erzeugenden, gasgekühlten Kernreaktoren, in welchen ein gasförmiges Kühlmittel unter Druck in geschlossenem Kreis zirkuliert, war es bisher notwendig, den Reaktor abzuschalten und den Kühlmittelkreis vom Druck zu entlasten, bevor die Wiederbeschickung mit Brennstoff durchgeführt werden konnte. Da dieser Vorgang zeitraubend sowie mühevoll ist und die Energielieferung des Reaktors unterbricht, muss angestrebt werden, dass zukUnftige Reaktoren, insbesondere solche, die unter Grundlastverhältnissen arbeiten sollen, ohne Abschaltung und Druckentlastung wieder mit Brennstoff beschickbar sind.
Die Brennstoffwiederbeschickung unter Vollast wirft Probleme auf, von denen eines die Tatsache bildet, dass ein der Bestrahlung unterworfenes Brennstoffelement wegen der Bildung von Spaltprodukten auch nach seinem Abziehen aus dem Reaktorkern sich weiterhin erhitzt. Ein anderes Problem ist die Notwendigkeit, den Kühlmittelkreis auch während der Wiederbeschickung ungestört aufrechtzuerhalten, was aber das Öffnen eines mit einem Brennstoffelementkanal im Reaktorkern in Verbindung stehenden Kanals durch Abziehen des gebräuchlichen Abschirmstopfens notwendig macht, der normalerweise den Kanal dicht abschliesst.
Erfindungsgemäss enthält eine Brennstoffwiederbeschickungsvorrichtung für einen gasgekühlten Kernreaktor, in welchem das gasförmige Kühlmittel unter Druck in einem geschlossenen Kreis zirkuliert, einen normalerweise abgeschlossenen Kreis, in welchem dasselbe gasförmige Kühlmittel, wie im Reaktor unter Druck, in Umlauf gebracht werden kann, wobei der Kühlmittelkreis der Vorrichtung geöffnet werden kann, um in Verbindung mit dem Reaktorkühlkreis zu treten und dabei einen Teil desselben zu bilden, so dass der unveränderte Bestand des Reaktorkühlkreises erhalten bleibt und ein aus dem Reaktor durch die Wie-
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beschickungsvorrichtung gekühlt werden kann, und dies auch während der Zeit, in der es vorübergehend in der Vorrichtung eingeschlossen ist.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun an Hand der teilweise schematischen Zeichnungen erläutert, in denen Fig. lA, 1B und IC Teile sind, die nach den Linien X-X und Y-Y zusammengesetzt, eine Wiederbeschickungsvorrichtung eines Kernreaktors nach der Erfindung, teilweise im mittigen Schnitt darstellen ; Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines in der Vorrichtung nach den Fig. lA, IB, 1C eingebauten Kühlmittelkreises : die Fig. 3-7 sind schematische Schnitte und zeigen die Stufen beim Entleeren eines Brennstoffelementaggregates aus einem Brennstoffelementkanal eines Kernreaktors mittels der Vorrichtung nach den erstgenannten Figuren ; Fig. 8 ist ein Mittelschnitt durch eine Kernreaktoranlage ;
Fig. 9 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt und in grösserem Massstab, auf den Oberteil der Vorrichtung ; Fig. l0 ein Teilschnitt nach der Linie X-X der Fig. 9 ; Fig. ll eine Seitenansicht im Schnitt nach der Linie XI-XI der Fig. 9 und zeigt eine Einzelheit ; Fig. 12 eine Teilseitenansicht, teilweise im Schnitt, und zeigt ein Brennstoffelementaggregat In grösserem Massstabe, eingebracht in die Anlage nach Fig. 8 ; Fig. 13 eine Ansicht, teils im Schnitt und in grösserem Massstabe als jene nach Fig. 12, einer Einzelheit des Aggregates der Fig. 12 ; Fig. 14, eine gleiche Ansicht wie Fig. 13, zeigt eine andere Einzelheit und ist ferner in grö- sserem Massstab als Fig. 13 gezeichnet ;
Fig. 15 eine Teilseitenansicht in mittigem Schnitt des Bodenteiles
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der Wiederbeschickungsvorrichtung nach den erstgenannten Figuren und ist in einem grösseren Massstab als letztere dargestellt ; Fig. 16 ist eine Draufsicht nach der Linie XVI-XVI der Fig. 15.
Bei der in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführung einer Brennstoffwiederbeschickungsvorrieh- tung (späterhin kurz mit Beschickungsvorrichtung bezeichnet) für einen gasgekühlten Kernreaktor ist ein
Druckgefäss vorgesehen, dessen unteres Ende ein Mundstück 3 enthält, welches nach abwärts verschiebbar ist, um dicht in ein lotrechtes Standrohr 4 des Reaktors (Fig. 1C und 3-7) auf dem Nachfüll-Niveau ein- zugreifen. Dieses Niveau ist in den Fig. 1C. 3-7, 8, 12 und 15 mit 5 bezeichnet. Das Druckgefäss 2 ent- hält einen lotrechten Magazinzylinder 6 mit 3 lotrechten Magazinrohren, von denen zwei in den Fig. 1B, 1C. 3-7 und 9 dargestellt und mit 7 bzw. 8 bezeichnet sind. Der Zylinder 6 ist in bezug auf das Druckge- fäss 2 drehbar, damit die Magazinrohre der Reihe nach in die axiale Verlängerung des Mundstückes 3 kommen.
Jedes Rohr enthält eine Hebekette, u. zw. ist jene im Rohr 7 in den Fig. lB, IC sowie 3-7 dar- gestellt und mit 9 bezeichnet, wogegen die Kette im Rohr 8 in den Fig. 3-7 veranschaulicht und mit 10 bezeichnet ist. Die Kette 9 trägt einen Abschlusspfropfen 11, die Kette 10 einen Abschlusspfropfen 12.
Die Ketten werden wahlweise von einem einzigen Antrieb 60 (Fig. lA und 10) betätigt ; die beiden Ketten, beispielsweise die Kette 10 in den Fig. 3-6 und die Kette 9 in Fig. 7, die nicht angetrieben sind, werden an einer Auf- oder Abwärtsbewegung durch einen Mechanismus gehindert, der in den Fig. 9-11 dargestellt ist und später beschrieben werden soll ; dieser Mechanismus ist in einem Gehäuse 61 (Fig. lA, 9 und 10) enthalten.
Das Mundstück 3 besitzt einen äusseren, im allgemeinen zylindrischen Teil 13 (Fig. 1C und 3-7) mit einer inneren Ringdichtung14 (Fig. 3-7), die mit der Aussenwand des oberen Endes eines Standrohres 4 abdichtend in Kontakt steht, welches mit einem lotrechten Brennstoffelementkanal 15 (Fig. 3-7 und 8) im
Reaktorkern in Verbindung steht. Das Mundstück 3 hat auch einen inneren, im allgemeinen zylindrischen
Teil 16 (Fig. 1C und 3-7), der koaxial zum äusseren zylindrischen Teil 13 ist und innerhalb desStandroh- res 4 zu liegen kommt, mit dem der äussere Teil 13 in Kontakt steht.
Der innere Teil 16 reicht im Stand- rohr bis nahezu zur Ringdichtung 14, wobei ein Zwischenraum von der Innenwand des Standrohres 4 weg freibleibt, so dass zwischen dem Innern des Standrohres 4 und dem Innenteil 16 ein ringförmiger Durch- gang 37 verbleibt. Das Innere des Teiles 16 kommuniziert mit dem Zylinder 6 über ein feststehendes
Rohr 17 (Fig. 1C und 3-7), welches nach aufwärts zum Zylinder 6 reicht und an welchem der Innenteil 16 des Mundstückes 3 bei seiner Bewegung unter Dichtung gleiten kann. Das feststehende Rohr 17 hat einen ringförmigen Sitz zum abdichtenden Kontakt mit dem Abschlusspfropfen, beispielsweise 11 oder 12, der an jene Kette 9 bzw. 10 angehängt ist, die durch jenes Rohr 7 oder 8 hindurchreicht, das in der Verlänge- rung des Mundstückes liegt.
Der betreffende Pfropfen ist mit einer teleskopischen Verbindungskupplung zum Anschluss, mittels einer ausschaltbaren Kugel-Riegelkupplung. an einem biologischen Schutz bieten- den Pfropfen 18 versehen, welcher das obere Ende eines Brennstoffelementaggregates 19 bildet. Dieser
Pfropfen 18 ist während des normalen Abbrennens mechanisch mit dem zugehörigen Standrohr 4 dicht ver- bunden. Das Rohr 7 besitzt nächst seinem unteren Ende einen Restriktor 20 (s. insbesonders Fig. 3-7), des- sen Bau und Wirkungsweise später beschrieben wird.
Die Wiederbeschickungsvorrichtung besitzt ein, insbesonders in Fig. 2 dargestelltes Zirkulationssystem für ein Kühlmittel ; dieses System besteht aus einem (in Fig. 1C nicht dargestellten) Kanal 21, der mit dem Innern des unteren Bereiches, aber oberhalb des Restriktors 20 jenes Rohres 7 im Zylinder 6 kommuni- ziert, das ein entleertes Brennstoffelementaggregat 19 aufnehmen soll. Dieser Kanal 21 kommuniziert über ein Hilfsventil 22, ein auf Druck ansprechendes Ventil 23 und ein zur Entfernung fester Verunreinigungen im Kühlmittel bestimmtes Filter mit einem Zirkulatorsystem 25, das aus dem Hauptzirkulator 26 und einem Reservezirkulator 27 in Parallelschaltung sowie einem Umschaltventil 28 besteht.
Ein Kanal 29 des
Systems 25 reicht zu einem Kühler 30 (s. auch Fig. 1B) mit Nebenweg 31, und einem Mischventil 32, wobei ein Kanal 33 vom Kühler 30 über ein Drosselventil 34, ein Ventil 35 zur normalen Trennung von der
Steuerung der Vorrichtung und ein Nottrennventil 36 zu demringförmigenDurchgang 37 (Fig. lC und 3-7) zwischen Standrohr4 und dem Innenteil 16 des Mundstückes führt. Vom Mischventil 32 führt ein Kanal 38 über ein Trennventil 39 (Fig. lC und 3-7) zum Innern des feststehenden Rohres 17 (Fig, lC und 3-7) im
Druckgefäss 2, um mit diesem zu kommunizieren. Der Kühler 30 kann luftgekühlt und mit einem Venti- lator 76 sowie einem Reserveventilator 77 versehen sein.
Zusätzlich kann das Kühlsystem ferner mit einem
Luftabzug 40, mit einem Ventil 41 für den Kanal 33 ausgestattet sein, der zum Mundstück 3 zum Kühlen des Abschlusses reicht, ferner einen Kanal 42 aufweisen, der au den Kanal 33 angeschlossen ist und über
Ventile 43,44 zu einer Einrichtung 45 zum Abblasen, Entlüften, Reinigen und Zuführen führt, die aus
Vakuumpumpen 46, Tanks 47, Kompressoren 48, sämtliche in Parallelschaltung, und einem Vorratskessel 49 besteht, der über einen Kanal 50 mit der chemischen Absorbieranlage in Verbindung steht.
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Das Kühlsystem hat auch Anschlüsse an eine Noteinrichtung der Beschickungsvorrichtung 1. Diese Noteinrichtung ist im allgemeinen gleich der üblichen Beschik- un Entleeranlage der Vorrichtung 1, mit der Ausnahme jedoch, dass ihr Magazinzylinder kürzer als jener der normalen Anlage (Fig. lA und 1B) ist, da die Noteinrichtung nur Teile eines Brennstoffelementaggregates 19 oder Fragmente der Brennstoffelemente in Fällen aufnehmen soll, wo letztere im Reaktor gebrochen sind.
Zu diesem Behufe kann jedes der drei Magazinrohre der Noteinrichtung 69 (von denen zwei in den Fig. lB dargestellt und mit 80 bzw. 81 bezeichnet sind) mit einem Durchgangsrohr 82 in Übereinstimmung gebracht werden, welches mit einem Ventil 83, einer entfembaren Abschirmung 84 und einem Greifer 85 für Bestandteile oder Fragmente versehen ist, welch letzterer mit einer Fernsehkamera ausgestattet und durch das Rohr 82 hindurch sowie durch eines der Magazinrohre und durch ein Mundstück 86 (Fig. 1C) der Noteinrichtung in den Reaktor absenkbar ist ; das Mundstück 86 kann in der für das Mundstück 3 erläuterten Weise unter Abdichtung mit dem Reaktorstandrohr 4 zum Eingriff gebracht werden.
Der Greifer 85 wird durch eine Haspel 87 (Fig. 1A) betätigt ; das Durchgangsrohr 82 hat eine Tür 88 zur Überwachung und Wartung des Greifers, sowie zum Entfernen von Bestandteilen der Brennstoffelementaggregate oder der Brennstoffelementfragmente, die durch den Greifer in einen Behälter in einem der Magazinrohre abgegeben wurden ; der Behälter selbst wird samt seinem Inhalt durch die Tür 88 abgeführt. Unterhalb des Magazins der Noteinrichtung und zwischen letzterer und dem Kanal des Mundstückes 86 ist ein Ventil 89 vorgesehen, wodurch der unveränderte Bestand des Kühlmittelkreises der Beschickungsvorrichtung, wenn dieser in der Noteinrichtung benötigt wird und nicht mit dem Reaktorkühlkreis angeschlossen ist, durch Schliessen der Ventile 83 und 89 aufrechterhalten wird.
Unter Bezug auf Fig. 2 soll folgende Einrichtung erläutert werden : Der Auslasskanal 21 hat eine (in Fig. 2) strichliert gezeichnete Abzweigung 67 mit einem Ventil 68 und kommuniziert mit irgend einer der drei Kammern der Noteinrichtung, die in Fig. 2 schematisch durch die Bezugsziffer 69 angedeutet sind.
Der Einlasskanal 38 besitzt einen Zweig 70 mit Ventil 71 und der Einlasskanal 33 weist einen Zweig 72 auf, der mit einem Ventil 73 ausgestattet ist ; die Zweige 70 und 72 kommunizieren mit der Noteinrichtung 69 und, wenn sie an diese angeschlossen sind, üben sie die gleichen Funktionen aus, wie die normalen Arbeitsteile der Beschickungsvorrichtung. Der Zweig 72 hat auch einen Entlüftungskanal 74 mit Ventil 75 und entspricht dem Luftabzug 40 mit Ventil 41. Kühlmittel kann sohin in der gleichen Weise wie der Haupteinrichtung der Noteinrichtung zugeführt und darin in Umlauf gesetzt werden, um die Mundstückdichtung der Noteinrichtung, sowie die Brennstoffelementaggregate und die Brennstoffelemente oder Teile derselben zu kühlen, die in der Noteinrichtung behandelt oder aufbewahrt werden.
Zur Beschreibung der Wirkungsweise des Kühlsystems der Beschickungsvorrichtung, die schematisch in den Fig. 3-7 dargestellt ist, sowie zur Klarlegung des Vorganges für das Zusammenarbeiten mit dem Reaktorkühlsystem, erscheint es notwendig, ein Brennstoffelementaggregat 19 kurz zu beschreiben, desgleichen soviel vom Reaktorkühlsystem als zum Verständnis des Beschickungsvorganges und der zugeordneten Kühleinrichtungen wichtig ist. Fig. 8 zeigt schematisch eine geeignete Kernreaktoranlage, mit welcher die Beschickungsvorrichtung arbeiten kann.
Nach den Fig. 3 und 8 erhalten die Brennstoffelementkanäle 15 im Reaktorkern 54 (es sind in Fig. 8 der Klarheit wegen nur zwei solcher Kanäle dargestellt, deren zweckmässige Anzahl beispielsweise 250 sein kann) an ihren unteren Enden unter Druck zirkulierendes Kühlmittel, dessen Strom durch die Kanäle emporsteigt, wie dies die Pfeile am unteren Ende der Fig. 3 andeuten. Zunächst sei ein Kanal 15, in welchem eine Anzahl von, - zusammenfassend mit der Bezugsziffer 51 in Fig. 3 bezeichnet, - Brennstoffelementen in ihrer normalen Stellung für die Bestrahlung angeordnet sind, betrachtet. Diese Brennstoffelemente 51 sind untereinander verbunden und an ihrem oberen Ende an einen Neutronen-Abschirmpfropfen 52 (Fig. 12) angeschlossen, der seinerseits über ein Zwischenglied 53 (Fig. 3) mit einem biologischen Abschirmpfropfen 18 verbunden ist.
Die Brennstoffelemente 51, der Neutronenabschirmpfropfen 52 und der biologische Abschirmpfropfen 18 bilden zusammen ein Brennstoffelementaggregat 19, auf das später unter Bezugnahme auf Fig. 12 hingewiesen werden wird. Der biologische Abschirmpfropfen 18 dichtet normalerweise infolge einer mechanischen, nur durch Druckausgleich über den Pfropfen hinweg, lösbaren Verriegelung das obere Ende eines Standrohres 4 ab, das über einen Kanal 55 im Neutronenschirm 56 (der oberhalb des Reaktorkernes 54 angeordnet ist und zusammen mit dem Reflektor 110 und Moderator 108 in einem Wärmeschirm 112 den Kern 54 bildet) mit dem Brennstoffelementkanal im Kern 54 kommuniziert. Die Durchmesser der Standrohre 4 sind, der Klarheit wegen, in Fig. 8 aussermassstäblich gross gezeichnet.
Oberhalb des Neutronenschirmes 56 ist im Reaktordruckraum (dessen oberes Ende in den Fig. 3-7 schematisch dargestellt und mit 57 bezeichnet ist) eine Heisskammer 58 angeordnet, deren normale Funktion darin besteht, Kühlmittel zu sammeln, welches den Kernkanal 15, die Brennstoffelemente 51 nach aufwärts sowie den Neutronenabschirmpfropfen 52 durchfliesst und
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der Brennstoffelemente 51 über die Heisskammer 58 hinaus und die beiden Kühlmittelkreise trennen sich, wobei das Reaktorkühlmittel dann unbehinderten Weg zur Heisskammer 58 hat. Der Restriktor 20 dient dazu, den Eintrittskanal 21 zum Zirkulator 26 von den beiden Auslasskanälen 38, 33 zu trennen und so zwei Kühlmittelfraktionen zu bilden.
Kühlmittel aus dem System der Wiederbeschickungsvorrichtung strömt, wie aus Fig. 5 ersichtlich, von den beiden Austrittskanälen 38,33 des Zirkulators nach abwärts durch den Ringraum an der Aussenseite des Brennstoffaggregates 19 und in dieses Aggregat 19 am unteren Ende desselben ein, steigt in diesem auf, kühlt die Brennstoffelemente 51, tritt über das Drosselventil 59 aus und gelangt von dort zum Einlasskanal 21 des Zirkulators 26. Wenn das untere Ende des Brennstoffaggregates 19 das Mundstück passiert und die Stellung nach Fig. 6 erreicht hat, gelangt die abgetrennte Kühlmittelfraktion über den Kanal 33, unter Kühlung des Sitzes 14 des Mundstückes, zum Standrohr 4, tritt von dort nach aufwärts strömend in das Aggregat 19 ein und vereinigt sich mit der andern Fraktion des Kühlmittelstromes über den Kanal 38.
Ist das Aggregat 19 zur Gänze im Magazinrohr, Fig. 6, sind die Brennstoffelemente 51 dem konstanten Kühlmittelfluss unterworfen und, wie leicht erkenntlich, arbeitet alsdann das Kühlsystem der Wiederbeschickungsvorrichtung unabhängig vom Reaktorkühlsystem. Der Magazinzylinder 6 kann nun gedreht werden, um die Achsen des Magazins 8, welches ein neues Brennstoffaggregat 19a enthält, des Mundstückes 3 und des Standrohres 4 (s.
Fig. 7) in eine Linie zu bringen, und das neue Aggregat kann nun in die Brennstellung abgesenkt werden, wobei der Abschlusspfropfen 12 an der Kette 10 im frisch herangebrachten Magazinrohr 8 einen Abschluss bewirkt, um das Kühlsystem der Beschickungsvorrichtung zu isolieren, nachdem der Abschluss zwischen dem biologischen Abschirmpfropfen 18a des neuen Aggregates 19a und dem Standrohr 4 bewerkstelligt, die mechanische Verbindung des biologischen Abschirmpfropfens 18a mit dem Standrohr 4 durchgeführt, der genannte Zwischenraum über die Luftkanäle 42 und 43 bzw. die Kanäle 40 bzw. 33 entlüftet und gereinigt, das Mundstück 3 freigegeben und gehoben, das Anhebegetriebe der Kette von Hand aus ausser Verbindung gebracht und die Vorrichtung wegbewegt ist.
Die verbrauchten, ausgetragenen Brennstoffelemente 51 werden durch das Kühlsystem der Vorrichtung weiter gekühlt, da der Austrittskanal 21 mit dem Rohr 7 in dessen neuer Stellung durch einen Kanal 65 verbunden ist und der Auslasskanal 38 über einen Kanal 66 (Fig. 7) mit ihm kommuniziert, wobei die Aufgabe des neuen Aggregates 19a bewerkstelligt wird und das Aggregat 19 mit verbrauchten Brennstoffelementen in eine Aufnahmeeinrichtung übergeführt werden kann, u. zw. durch ein (nicht dargestelltes) Ableitrohr, das von der Ebene 5 aus durch die Reaktoraussenhülle reicht und wobei dieses Aggregat bei seiner Überführung gekühlt wird, da das Kühlsystem der Beschickungsvorrichtung mit einem Kühlsystem in Verbindung steht, das der Aufnahmeeinrichtung zugeordnet ist.
Um unzulässige Verwindungen des Magazinzylinders 6 hintanzuhalten, die deswegen entstehen könnten, weil eines seiner Rohre 7 ein heisses Element aus dem Reaktor enthält, wogegen die beiden andern Rohre (eines derselben ist das Rohr 8) kühl verbleiben, ist der Zylinder 6 zwischen den Rohren entlang radialer Ebenen geschlitzt, die sich von der Zylinderachse nach auswärts erstrecken und den Zylinder 6 zwischen den Rohren unterteilen, benachbarte Ebenen also unter einem Winkel von 120 zueinander stehen.
Um auch Beanspruchungen im Druckkessel 2 zu vermeiden, die durch die Längsausdehnung des Magazinzylinders 6 verursacht werden könnten, besteht letzterer in seiner Längsrichtung aus einer Anzahl von Abschnitten, die zueinander verschiebbar sind, so dass Längsdehnungen und Zusammenziehungen vor sich gehen können. Weiters kann der Zylinder 6 solche Stellungsänderungen seiner Abstützungen aufnehmen, die durch verschiedene Expansion oder Kontraktion des Druckkessels 2 hervorgerufen werden können, der den Magazinzylinder 6 an seinen Enden trägt. Der Klarheit wegen ist keine dieser Konstruktionen in der Zeichnung veranschaulicht.
Um Schäden hintanzuhalten, die durch das Herabfallen von Abschlusspfropfen, infolge Bruches einer Hebekette oder Versagens der Bremse des Kettenantriebes, verursacht werden könnten, ist jeder Abschlusspfropfen mit einer Arretiereinrichtung versehen, die bei Verlust der Kettenspannung wirksam wird. Diese (nicht dargestellte) Einrichtung kann beliebiger Art sein, etwa wie die Fangeinrichtungen von Personenaufzügen und auf die Wandungen des Rohres wirken, welches den Abschlusspfropfen enthält.
Ein seitliches Schauloch 63 (Fig. IC) mit einer Fernsehkamera 64 ist zweckmässig unterhalb des Restriktors eingebaut, damit das Wandern eines in die Vorrichtung gehobenen oder aus ihr abgesenkten Brennstoffaggregates 19 bzw. 19a von der Bedienungsperson beobachtet werden kann, so dass die annähernde Stellung eines Aggregates in der Maschine in jedem beliebigen Zeitpunkt beobachtet und festgestellt werden kann, wodurch die richtige Arbeitsweise der Maschine überwacht und geregelt werden kann. Der dem Gehäuse 61 zugeordnete Antrieb 60 soll nun an Hand der Fig. 9,10 und 11 beschrieben werden.
Der Magazinzylinder 6 mit den drei Magazinrohren, von denen die mit7 und 8 bezeichneten zwei Rohre auch in den Fig. lB, 1C und 3-7 veranschaulicht sind und deren drittes (in letzteren Figurennichtdargestelltes)
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Rohr in den Fig. 9 und 10 mit 204 bezeichnet ist, besitzt Endplatten 205 bzw. 206 und liegt innerhalb eines zylindrischen Gehäuses 203 mit einem Innenflansch 207, auf dem das Magazin 6 mittels eines Rollenlagers 208 drehbar aufruht. Eine Drehung des Magazins 6 wird durch einen Elektromotor 202 (Fig. 1A) bewerkstelligt, der auch mit einem von Hand aus betätigbaren Notantrieb 201 (Fig. lA) versehen ist und eine Welle 212 über ein Kegelrad 211 und ein ringförmiges Kegelrad 213 am Magazin 6 antreibt.
Zu jedem Magazinrohr gehört ein Sprossenrad 235, das auf einer in Lagern 237, 238 der Endplatte 205 montierten Welle 234 angeordnet ist. Jede Welle besitzt einen Nocken 262 von elliptischem Querschnitt, welcher mit seiner mehr oder weniger horizontalen Hauptachse mit einer ringförmigen Führungsbahn 263 in Eingriff steht, die in einem Teil 232 des Gehäuses 61 vorgesehen ist und die eine Drehung der Wellen 234 verhindert, wohl aber eine Drehung des Magazinzylinders 6 zulässt. Das Gehäuse 61 besitzt einen Hals 264 mit Flansch 265, der mit einem Gehäuse 287 verbunden ist, das den Antrieb 60 einschliesst. Im Hals ist eine Welle 266 gelagert, die in einem Kupplungsteil 267 endigt, der mit einem Querschlitz 268 ausgestattet ist, welcher, wenn horizontal, eine Verlängerung der Führungsbahn 263 bildet.
Die Welle 266 wird über ein Reduktionsgetriebe 286, eine elektromagnetische Bremse sowie eine Abschalt- und Drehmomentbegrenzereinrichtung von einem Elektromotor 295 angetrieben, welch letztgenannte Organe zusammen mit der Bezugsziffer 299 bezeichnet sind. Der Elektromotor ist mit einem Hilfshandantrieb 200 (s. auch Fig. lA) ausgestattet. Diese Organe bilden zusammen den Antrieb 60 und sind im Gehäuse 287 (mit Ausnahme des Handantriebes 200) untergebracht. Über jedes Sprossenrad 235 läuft eine Anhebkette, von welcher ein Trum im zugehörigen Magazinrohr liegt und einen Abschlusspfropfen trägt.
Die das Rohr 7 durchsetzende Kette ist die Kette 9 und trägt den Pfropfen 11 ; die Kette im Rohr 8 ist mit 10 bezeichnet, trägt den Abschlusspfropfen 12 (s. auch Fig. 1B, 1C und 3-7) und jene im Rohr 204 ist mit 236 bezeichnet und trägt den Abschlusspfropfen 261 (Fig. 11). Das andere Trum jeder Kette bildet eine Schleife 253 in einem Kanal 254 von rechteckigem Querschnitt, der zwischen den Platten 205 und 206 angeordnet ist ; für jedes Magazinrohr ist ein Kanal 254 vorgesehen ; die Schleife 253 trägt ein Gegengewicht 255 mit einem Sprossenrad 256 und das freie Ende der Kette ist an einem Arm 258 der Platte 205 befestigt.
Es ist leicht erkenntlich, dass bei Betrieb des Motors 295 irgendeine der Wellen 234 mit dem Antrieb 60 in Verbindung gesetzt werden kann und dass ein Heben und Senken entlang des Magazinrohres bewerkstelligt werden kann. Der Motor 295 ist mit (nicht dargestellten) Grenzschaltem ausgestattet, um den Magazinzylinder 6 der Reihe nach in der richtigen Stellung für jedes Magazinrohr festzulegen. Man erkennt ferner, dass die beiden Wellen 234, die vom Antrieb 60 abgekuppelt sind, gegen Drehung durch den Eingriff der zugehörigen Nocken 262 in der Führungsbahn 263 festgelegt sind und dadurch eine Drehung des betreffenden Sprossenrades 235 sowie eine Bewegung der zugehörigen Ketten verhindern.
Das Drosselventil und sein Betätigungsmechanismus sollen nun an Hand der Fig. 12,13 und 14 beschrieben werden. Das Brennstoffaggregat 19 der Fig. 12, von dem das Ventil 59 einen Teil bildet, besteht aus einem Strang von Brennstoffelementen 51, die über ein Distanzstück 315 mit dem Neutronenabschirmpfropfen 52 verbunden sind, der selbst über ein Distanzstück 317 an eine Einrichtung 318 angeschlossen ist, die im Wesen aus einem rohrförmigen Tragstück 319 besteht, das an seinem unteren Ende das Ventil 59 aufweist und an seinem oberen Ende mit dem biologischen Schirmpfropfen 18 verbunden ist. In der Normalstellung desBrennstoffaggregatesl9 imReaktor befindet sich das Ventil 59 nächst der oberen Querwand der Heisskammer 58, sohin innerhalb der Heisskammer. Im Inneren der Brennstoffelemente 51 (ein entsprechendes Brennstoffelement ist z.
B. die zweite Ausführung eines solchen, die in der belgischen Patentschrift Nr. 575083 dargestellt und beschrieben ist) strömt Kühlmittel in Kontakt mit den Brennstoffstangen nach aufwärts, zieht nach aufwärts zu den Neutronenpfropfen 52, gelangt zum Ventil 59, von dort nach aussen zur Heisskammer 58. Das Ventil 59 ist in Fig. 13 in seinen Einzelheiten veranschaulicht und besteht aus einer Büchse 321 mit Öffnungen 322 und einem mit Gewinden versehenen Hals 323, in den das Aussengewinde eines Rohres 324 eingreift, das innerhalb des Trägers 319 entlang dessen Achse nach aufwärts reicht.
Die Wand des rohrförmigen Trägers 319 ist an ihrem unteren Ende ebenfalls mit Öffnungen 325 ausgestattet ; eine Drehung des Rohres 324 dient dazu, die Büchse 321 axial zu verschieben, so dass deren Öffnungen 322 ihre Lage zu den Öffnungen 325 im Träger verändern und so den nach auswärts ziehenden Kühlmittelstrom steuern. Calandriarohre 311 der Heisskammer 58, in denen die Ventile 59 angeordnet sind, besitzen je in Übereinstimmung bringbare Öffnungen, damit Kühlmittel vom betreffenden Ventil 59 in die Heisskammer 58 strömen kann. Das Betätigungsrohr 324 (Fig. 14) reicht nach aufwärts zum biologischen Abschirmpfropfen 18 (der in Betriebsstellung gegenüber dem Standrohr 4 durch
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rippen 326.
Unterhalb dieser Rippen weist das Rohr 324 einen ringförmigen Teil 327 von grösserem Durchmesser auf, der in einer ringförmigen Ausnehmung 328 des Pfropfens 18 liegt. Der Teil 327 besitzt ringförmige Dichtungen 329, die in der Wand der Ausnehmung 328 liegen und dadurch eine Drehung des
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Rohres 324 zulassen, ohne den Bestand des Reaktorkühlmittelkreises zu unterbrechen. Eine mit Innenrippen versehene Büchse 330 greift in die Rippen 326 des Rohres 324 ein. Diese Büchse 330 besitzt Aussenrippen 331 und steht unter der Belastung einer Feder 332, die eine Abwärtsbewegung in der ringförmigen Ausnehmung 333 des Pfropfens 18 verhindert. Die Ausnehmung 333 hat Innenrippen 334 von geringerer Länge.
Eine Drehung des Betätigungsrohres 324 kann durch den Eingriff eines (nicht dargestellten) Schlüssels mit seinem oberen mit Rippen versehenen Ende bewirkt werden ; der Schlüssel ist auf der Oberseite der Büchse 330 gelagert, und drückt diese gegen die Kraft der Feder 332 soweit nach abwärts, dass die Rippen 331 der Büchse mit den Rippen 334 in der ringförmigen Ausnehmung 333 des Pfropfens 18 ausser Eingriff kommen und dadurch das Rohr 334 freigegeben wird, so dass es durch den Schlüssel in Drehung versetzt werden kann. Wenn die gewünschte Winkelstellung des Rohres 324 erreicht wurde, ermöglicht die Entlastung des Schlüssels von dem nach abwärts wirkenden Druck ein Ansteigen der Büchse 330 und eine Verriegelung des Rohres in seiner eingestellten Stellung durch den Eingriff der Rippen 331 und 334.
Das Betätigungsrohr 324 für das Ventil 59 kann statt in Eingriff mit dem Gewindehals der Ventilbüchse 321 zu stehen, fallweise mit dieser Büchse 321 verkeilt sein, wodurch an Stelle eines Hebens oder Senkens der Ventilbüchse 321 bei Drehung des Rohres 324 diese Büchse gedreht wird, so dass die Öffnungen 322,325 in der Ventilbüchse 321 bzw. im Träger 315 gegeneinander verdreht werden.
Das Betätigungsrohr 324 bildet zweckmässig eine Führung für die Thermoelement-Leitungen, von denen beispielsweise in Fig. 14 zwei dargestellt und mit 342 bezeichnet sind.
Die unterste Abschirmung der Beschickungsvorrichtung, welche beweglich ist, um den Zutritt zu dem teleskopartigen Kupplungsglied für das Ein- und Ausrücken in und aus dem Abschirmpfropfen 18 des Brennstoffaggregates 19 zu gestatten, wird nun an Hand der Fig. 15 und 16 beschrieben. Der Bodenteil 410 der Vorrichtung 1 enthält die Mundstücke 3,86 und schliesst sich an das Beschickungsniveau 5 des Reaktors an. Dieser Teil 410 besitzt einen Mantel 412 mit einem Absatz 413 an seiner Basis, um eine zusätzliche Abschirmung 414 zu bewirken, welche in lotrechter Richtung auf einer Welle 514 beweglich ist, um die Lücke zwischen dem Bodenteil 410 und der Fläche 5 zu schliessen. In Fig. 15 ist das Mundstück 3 in dem Zwischenraum 438 abgesenkt dargestellt und greift in das Standrohr 4 ein (welches in Fig. 15 nicht, wohl aber in Fig. 1C dargestellt ist).
Der Mantel 412 besteht aus einer Anzahl von Blöcken 439a, b, c, d, die gestuft sind, um eine freie Ausstrahlung aus der Vorrichtung zu verhindern. Die Blöcke 439a und 439b sind so gestuft, dass sie dem Rest des Mantels 412 gegenüber bewegt und geöffnet werden können, um den Zutritt zum Anhebgetriebe zu ermöglichen. Die beweglichen Blöcke 439a, 439b sind in Fig. 16 an den Hauptmantel412 um den Drehzapfen 440 angelenkt. Unterhalb der Blöcke 439a, 439b und in einer Ausnehmung 413'derselben befindet sich eine zusätzliche Abschirmung 441, die der zusätzlichen Abschirmung 414 entspricht, welche mit dem Hauptmantel 412 verbunden ist. Die zusätzliche Abschirmung 441 ist mit dem Block 439a durch Wellen 442 verbunden und kann mittels eines durch den Handgriff 444 betätigbaren Getriebes 443 gehoben und gesenkt werden.
Die zusätzlichen Schirme 414,442 sind mit Kissen 445 ausgestattet, welche nur lose mit ihnen verbolzt sind, so dass sie Unregelmässigkeiten der Oberfläche 5 beim Absenken auszugleichen vermögen.
Der innere Schirm besteht vorzugsweise aus Gusseisen, der äussere vorzugsweise aus einem vor Kernstrahlung schützenden Material, welches aus dünnen, eng gefaserten Holzblättern aufgebaut ist, die mittels eines Kunststoffes verbunden sind, um Dimensionsänderungen und Änderungen des Feuchtigkeitsgehaltes zu verhindern (ein solches Material ist unter dem Namen"Hydrobord"im Handel). Die genau kontrollierte Feuchtigkeitsmenge wirkt dabei als Neutronenschirm und-reflektor. Die Verwendung dieses Mate- riales in Verbindung mit Gusseisen spart Gewicht und Kosten.
Die Beschickungsvorrichtung kann derart angeordnet werden, dass eines ihrer beidenMundstücke 3. 86 mit einem Standrohr 4 oder mit einem Transitrohr zu einer Ablageeinrichtung in Übereinstimmung steht.
Zu diesem Zwecke besitzt die Vorrichtung Räder 450 (Fig. 1C), die von einem Elektromotor 451 über Reduktionsgetriebe angetrieben werden. Die Räder 450 laufen auf (nicht dargestellten) Schienen im Beschikkungsniveau, die sich ausserhalb der Standrohrfläche befinden, und diese zwischen sich enthalten. Dadurch kann die Vorrichtung in der Längsrichtung bewegt werden. Um eine seitliche Bewegung zu ermöglichen, sind der Druckkessel 2 und die ihm zugeordneten Mundstücke, Schirme, Magazine, Kühlmittelkreis usw. auf einem Gestell 452 mit Rädern 53 montiert, die über Reduktionsgetriebe von Motoren 454 (Fig. 1B) angetrieben werden und auf Schienen 455 laufen, die unter rechtem Winkel zu jenen stehen, auf welchen die Räder 450 beweglich sind.