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Speichereinrichtung zur Aufnahme und Speicherung von
Brennstoffelementen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Speichereinrichtung zur Aufnahme und Speicherung von Brenn- stoffelementen, die durch eine Entleermaschine aus dem Kern eines mit einem Mantel umgebenen Kern- reaktors entnommen werden, bestehend aus einem abgeschirmten Raum, einem Entleerkanal. der mit diesem Raum in Verbindung steht und aus einem beweglichen Wagen.
Zur Zeit entworfene und gebaute, energieerzeugende Kernreaktoren müssen ununterbrochen in Be- trieb stehen und müssen daher bei unter Druck zirkulierendem gasförmigem Kühlmittel beschickt und entleert werden können. Weiters erfordern höhere Betriebstemperaturen und höherwertige Brennstoffe ein Kühlen dieser Brennstoffelemente während ihrer Entnahme aus dem Reaktorkern sowie während einer
Zeit nachher. Der Reaktor und die ihm zugeordneten Wärmeaustauscher, Leitungen, Zirkul1el, einrich- tungen usw. erfordern ebenfalls eine ausgedehnte Ummantelung.
Die Entleermaschine muss daher ihre eigene Kühlmittelzirkulation unter Druck aufweisen, die während der tatsächlich vorsichgehenden Ent- leerung sowie auch in der Zeit betrieben werden muss, während welcher die Brennstoffelemente eine
Zeitlang in der Entleermaschine festgehalten werden, es ist deshalb erwünscht, dass auch die Entleer- maschine innerhalb des Mantels untergebracht ist. Die Entleermaschine ist deshalb schon notwendiger- weise gross und massiv und es wäre nicht angängig, sie noch so ausreichend weiter zu vergrösseren, dass sie als permanente Speichereinrichtung verwendet werden könnte.
Weiters kann infolge ihrer Grösse und des Umstandes, dass der für sie innerhalb der Umschliessung verfügbare Raum wegen der Notwendigkeit der Anordnung von Wärmeaustauschern, Zirkulatoren usw. in möglichster Nähe des Druckkessels beengt ist, die Entleermaschine nicht weit von den Rohren wegbewegt werden, die zum Kern führen und durch welche hindurch die Brennstoffelemente eingebracht und entleert werden.
Es ist daher erwünscht, eine Speichereinrichtung für Brennstoffelemente zu schaffen, die von der Entleermaschine bei der beschränkten Bewegung der letzteren erreicht und gleichzeitig auch so knapp beim Reaktor untergebracht werden kann, dass Brennstoffelemente von der Entleermaschine unmittelbar in den Reaktor eingebracht werden können. Einen Gegenstand der Erfindung bildet eine Speichervorrichtung für Brennstoffelemente, welche diese erwünschten Merkmale zeigt.
Bisher war es üblich, unbestrahlte Brennstoffelemente neben dem Reaktor zu lagern. Sobald diese benötigt wurden, hat man sie in einem Magazinsbehälter auf die Beschickungsbühne des Reaktors geho ben. Sodann wurden die gefüllten Magazine jener Maschine zugeführt, welche die Brennstoffelemente in den Reaktorkern einführt. Bestrahlte Brennstoffelemente wurden aus dem Reaktorkern heraus in ein Magazin in der Beschickungsmaschine angehoben, aus welcher das Magazin durch einen Schacht in einen"Sarg" (einen sehr stark abgeschirmten Behälter) abgesenkt wurde. Dieser wurde dann zusammen mit seinem Inhalt zu einem Kühlteich transportiert. Nähere Einzelheiten sind in "Nuclear Power", Band 1 [1956], S. 248-250 beschrieben.
Eine bereits ausgeführte Speichereinrichtung zeigt die Abbildung 116 auf Seite 130 des Buches "Atom- kraft"von F. Münzinger, Springer Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg 1957.
Die erfindungsgemässe Speichereinrichtung der eingangs genannten Art unterscheidet sich bekannten gegenüber dadurch, dass der Entleerkanal von der Beschickungsfläche des Reaktors nach aussen durch den äusseren Reaktormantel hindurch in den abgeschirmten Raum der Speichereinrichtung, welcher ausserhalb
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des äusseren, druckdichten Mantels liegt, hineinführt, wobei der Wagen in dem abgeschirmten Raum angeordnet ist und in an sich bekannter Weise mehrere Einzelspeicherräume enthält, welche wechsel- weise mit dem in den Raum hineinragenden Ende des Entleerkanals unmittelbar zum Fluchten gebracht werden können.
Zweckmässig ist dieser Wagen innerhalb des abgeschirmten Raumes um eine feststehende Achse drehbar, und die Speicherräume für die Brennstoffelemente sind ringförmig um diese Achse herum ver- legt.
Der genannte Raum ist vorzugsweise flüssigkeitsdicht, wobei durch die Speicherräume dieses Wagens eine-Zirkulation von Kühlmittel erfolgt.
Obgleich in erster Linie beabsichtigt ist, dass die Speichereinrichtung in dem Sinne eine permanen- te sei, dass teilweise bestrahlte Brennstoffelemente, die im Reaktorkern bei geeigneter Gelegenheit zu ersetzen sind, so lange gespeichert werden, bis sie gebraucht werden, ist es notwendig, zur Beobachtung teilweise bestrahlter Brennstoffelemente, ferner zur Abfuhr von beschädigten Brennstoffelementen usw., fern vom Entleerkanal einen Entladekanal zu schaffen, von dem ein Ende zu einem Beobachtungs-und Abkuppelraum führt, dessen anderes Ende jedoch in den genannten abgeschirmten Raum an solcher Stelle hineinragt, dass die Speicherkanäle der Reihe nach durch Bewegung des Wagens mit ihm zum Fluchten gebracht werden können.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht, in der Fig. 1 ein schematischer Schnitt durch die allgemeine Anordnung einiger der hauptsächlichsten Bestandteile eines energieliefernden Kernreaktors ist und die relative Stellung einer Speichereinrichtung nach der Erfindung veranschaulicht. Fig. 2 ist eine Seitenansicht im Mittelschnitt durch die Speichereinrichtung nach Fig. l. jedoch in grösserem Massstabe.
Fig. 1 zeigt die Anordnung einiger der Hauptbestandteile eines gasgekühlten Kernreaktors mit einem Druckkessel l, welcher den Reaktorkern 2 enthält und von einem inneren Mantel 3 umgeben ist, dessen Oberseite die Beschickungsfläche 4 bildet, entlang welcher eine Füllmaschine 6 verschiebbar ist, welche die Aufgabe sowohl des Beschicken als auch des Entleerens auszuführen hat ; sämtliche genannte Bestandteile sind innerhalb einer Aussenumschliessung oder eines Aussenmantels 7 angeordnet. Eine Speichereinrichtung 8 liegt unterhalb der schrägen Wand 9 dieses Aussenmantels 7 und entleerte Brennstoffelemente werden zur Speichervorrichtung 8 nach abwärts und durch die Wandung 9 hindurch geschafft.
Die Speichereinrichtung 8 ist in Fig. 2 detaillierter dargestellt. Entleerkanäle aus Rohren 10 reichen von der Beschickungsfläche 4 nach abwärts durch einen Mantelteil 11 und durch die Wand 9 des Aussenmantels 7. Die unteren Enden 12 dieser Rohre ragen in einen abgeschirmten,, gasdichten Raum 13 mit zylindrischen Wandungen hinein. Die Scheitelwandung 14 und die Seitenwandung 15 bestehen aus eine Ummauerung 16 auskleidenden Stahlplatten, sowie aus Stahlplatten, die eine mit der Mauerung 16 aus einem Stück bestehende Säule 18 umkleiden.
Ein drehbarer Wagen 19, dessen Drehachse durch die strichpunktierte Linie 20 angedeutet ist, besitzt Ausleger 21 auf einer Büchse 22, welche eine Anzahl von untereinander abstehende, in konzentrischen Sätzen angeordnete Speicherrohre 23 besitzt, so dass die Rohre 23 eines Satzes durch Drehung des Wagens 19 der Reihe nach mit dem Entleerkanal oder -rohr 10 zum Fluchten gebracht werden können. Eine Deckplatte 24, eine Seitenwand 25 und ein Unterteil 26 sind ebenfalls an der Büchse 22 befestigt und machen den Wagen bis auf die Rohre 23 gasdicht, deren untere Enden ins Innere des Wagens 19 einmünden und deren obere Enden zum Raum 13 offen sind.
Die Büchse 22 ist an ihrem oberen Ende mittels Bolzen an einem Ständer 27 befestigt, mit dem ihre Drehung erfolgt ; dieser Ständer ist im Lager 28 einer Kappe 29 drehbar, welche auf der Ummauerung 16 abgestützt ist, während das untere Ständerende auf einem von der Säule 18 getragenen Fuss 31 mit Zwischenschaltung eines Schublagers 30 ruht.
Das obere Ende der Büchse 22 hat Durchbrechungen 32, die mit einer Zuleitung 33 eines gasförmi- gen Kühlmittels in Verbindung stehen. Die Büchse 22 ist innen mit einer Muffe 34 ausgestattet, welche einen Ringraum 35 bildet, entlang dessen Kühlmittel, z. B. Kohlensäure, unter einem Druck'strömen kann, der nur wenig über dem atmosphärischen liegt. Der Austritt aus der Büchse 22 erfolgt durch Durchbrechungen 36, welche in das Innere des Wagens 19 führen, von wo aus das Kühlmittel in die Speicherrohre 23 übertreten kann. Nach Durchströmen dieser Rohre nach aufwärts tritt das Kühlmittel in den Raum 13 ein und verlässt diesen durch Austrittsrohre 38, um, wenn notwendig, filtriert und abgekühlt zu werden, bevor es zur Zuleitung 33 für eine neuerliche Zirkulation zurückgeführt wird.
Die Entleerrohre 10 sind mit Ventilen 39 ausgestattet, die von einer Plattform 40 aus. steuerbar sind, die ihrerseits durch ein Schild 41 abgeschirmt ist. Das Kühlmittel aus dem Inneren des Wagens 19 kann in die unteren Enden 12 der Entleerrohre 10 einfliessen und durch letztere nach aufwärts steigen, soferne die Ventile 39 offen sind.
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