Claims (5)
PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS
1. Kernreaktor mit einem Reaktordruckbehälter, der einen aus Brennelementen zusammengesetzten Reaktorkern mit einem Kerngitter zur Festlegung der Brennelementposition enthält, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Reaktorkern (19) in dem Reaktordruckbehälter (12) Gestelle (24) für die Lagerung von Brennelementen angeordnet sind.1. Nuclear reactor with a reactor pressure vessel, which contains a reactor core composed of fuel elements with a core lattice for fixing the fuel element position, characterized in that frames (24) for the storage of fuel elements are arranged next to the reactor core (19) in the reactor pressure vessel (12).
2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestelle (24) etwa die doppelte Höhe (H2) des Reaktorkerns (19) haben.2. Nuclear reactor according to claim 1, characterized in that the frames (24) are approximately twice the height (H2) of the reactor core (19).
3. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmekapazität der Gestelle (24) so gross wie die Zahl der Brennelemente des Reaktorkerns (19) ist.3. Nuclear reactor according to claim 1 or 2, characterized in that the capacity of the frames (24) is as large as the number of fuel assemblies of the reactor core (19).
4. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestelle (24) von Randpositionen des Kerngitters (20) gebiltet werden.4. Nuclear reactor according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the frames (24) are formed from edge positions of the core lattice (20).
5. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit Wärmetauschern im Reaktordruckbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscher (25) am Aussen-rand des Reaktordruckbehälters (12) mit Abstand voneinander angeordnet sind und dass der Zwischenraum (28,29) mit Einrichtungen zur Aufbewahrung und/oder Reparatur von Brennelementen versehen ist.5. Nuclear reactor according to one of Claims 1 to 4 with heat exchangers in the reactor pressure vessel, characterized in that the heat exchangers (25) are arranged at a distance from one another on the outer edge of the reactor pressure vessel (12) and that the intermediate space (28, 29) is equipped with devices for storage and/or repair of fuel assemblies.
BESCHREIBUNGDESCRIPTION
Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor mit einem Reaktordruckbehälter, der einen aus Brennelementen zusammengesetzten Reaktorkern mit einem Kerngitter zur Festlegung der Brennelementpositionen enthält.The invention relates to a nuclear reactor with a reactor pressure vessel which contains a reactor core made up of fuel elements with a core grid for defining the fuel element positions.
Die Brennelemente solcher Kernreaktoren werden nach einem sogenannten Brennelementzyklus ausgewechselt oder umgesetzt. Die Auswechslung betrifft bei modernen Leistungsreaktoren etwa ein Drittel der Brennelemente des Reaktorkerns, so dass nach drei Brennelementzyklen, die jeweils durchschnittlich ein Jahr dauern, die Brennelemente des gesamten Reaktorkern ausserhalb des Reaktordruckbehälters zu lagern oder zu bearbeiten sind.The fuel elements of such nuclear reactors are exchanged or converted after a so-called fuel element cycle. In modern power reactors, the replacement affects about a third of the fuel elements in the reactor core, so that after three fuel element cycles, each lasting an average of one year, the fuel elements in the entire reactor core have to be stored or processed outside the reactor pressure vessel.
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, der für verbrauchte Brennelemente erforderlichen Aufwand zu verringern, weil dieser Aufwand besonders bei Kernreaktoren kleiner Leistung gross ist im Verhältnis zur Gesamtlage. Er umfasst nämlich auch den Einsatz von qualifiziertem Personal, das vor allem in Entwicklungsländern nicht zur Verfügung steht, besonders dann, wenn solche kleinen Kernreaktoren zu Heizzwecken eingesetzt werden sollen.The invention is based on the task of reducing the expenditure required for spent fuel elements, because this expenditure is particularly high in the case of nuclear reactors of low power in relation to the overall situation. It also includes the use of qualified personnel, which is not available in developing countries, especially when such small nuclear reactors are to be used for heating purposes.
Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass neben dem Reaktorkern in dem Reaktordruckbehälter Gestelle für die Lagerung von Brennelementen angeordnet sind.According to the invention, racks for storing fuel elements are arranged next to the reactor core in the reactor pressure vessel.
Wie gefunden wurde, sind insbesondere in den Reaktordruckbehältern kleiner Leistungen noch freie Volumina vorhanden, die bei der Erfindung ausgenutzt werden. Damit gelingt es, den ausserhalb des Reaktordruckbehälters erforderlichen Aufwand für die Unterbringung und den Abtransport verbrauchter Brennelemente wesentlich zu verringern. Bemisst man die Nutzung der Brennelemente bei den geringen Literleistungen, die bei kleinen Reaktoren, z.B. Heizreaktoren, üblich sind, genügend gross, z.B. auf einige Jahre, so kann der neue Reaktor alle während seiner Lebensdauer erforderlichen Brennelemente im Reaktordruckbehälter aufnehmen. Damit entfallen die sonst erforderlichen Lager- und Behandlungsmöglichkeiten ausserhalb des Reaktordruckbehälters praktisch vollständig.As has been found, there are still free volumes, which are utilized in the invention, particularly in the reactor pressure vessels of low power. This makes it possible to significantly reduce the outlay required outside the reactor pressure vessel for accommodating and transporting spent fuel elements. If the use of the fuel elements is measured sufficiently large, e.g. over a few years, at the low liter capacities that are usual in small reactors, e.g. heating reactors, then the new reactor can accommodate all the fuel elements required during its service life in the reactor pressure vessel. This means that the storage and treatment options that would otherwise be required outside the reactor pressure vessel are practically completely eliminated.
Die Gestelle haben vorteilhaft etwa die doppelte Höhe des Reaktorkerns. Dies bedeutet, dass die Grundfläche der Gestelle für die Aufbewahrung einer Kernladung nur gleich dem halben Kernquerschnitt zu sein braucht. Alternativ können auch mehr Brennelemente als die eines Kerns aufgenommen werden. Die Gestelle können auch von Randpositionen des Kerngitters für den Reaktorkern gebildet werden. Die Gestelle stimmen dann baulich mit der Gestaltung des Kerngitters überein, und die verbrauchten Brennelemente bilden dann eine Abschirmung des aktiven Kerns.The frames are advantageously about twice the height of the reactor core. This means that the base area of the racks for storing a core charge need only be equal to half the cross-section of the core. Alternatively, more fuel elements than those of a core can be accommodated. The frames can also be formed from edge positions of the core grid for the reactor core. The racks then conform structurally to the core lattice design and the spent fuel bundles then form a shield of the active core.
Eine andere Möglichkeit bei einem Kernreaktor mit Wärmetauschern im Reaktordruckbehälter besteht darin, dass die Wärmetauscher am Aussenrand des Reaktordruckbehälters mit Abstand voneinander angeordnet sind und dass der Zwischenraum mit Einrichtungen zur Aufbewahrung und/ oder Reparatur von Brennelementen versehen ist.Another possibility in a nuclear reactor with heat exchangers in the reactor pressure vessel is that the heat exchangers are arranged at a distance from one another on the outer edge of the reactor pressure vessel and that the intermediate space is provided with facilities for storing and/or repairing fuel assemblies.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei ist ein Heizreaktor für z.B. 200 M Wih in einem Längsschnitt und einem Querschnitt dargestellt.To explain the invention in more detail, an exemplary embodiment will be described with reference to the accompanying drawing. A heating reactor for e.g. 200 M Wih is shown in a longitudinal section and a cross section.
Der Heizreaktor sitzt in einer Betonabschirmung I in der sogenannten Reaktorgrube 2, die auf der Ebene des Ladeflurs 3 mit einem Betondeckel 4 verschlossen werden kann. In der Reaktorgrube 2 ist als Sicherheitshülle ein Stahlbehälter 6 untergebracht, der mit einem Deckel 7 verschlossen ist. Die Deckelbefestigung erfolgt mit Schrauben 8 an Flanschen 9. Der Zwischenraum 10 zwischen dem Sicherheitsbehälter 6 und der Wand der Reaktorgrube 2 enthält eine thermische Isolierung 11.The heating reactor sits in a concrete shielding I in the so-called reactor pit 2, which can be closed with a concrete cover 4 at the level of the loading floor 3. A steel container 6 , which is closed with a cover 7 , is housed in the reactor pit 2 as a containment shell. The lid is fastened with screws 8 on flanges 9. The space 10 between the containment vessel 6 and the wall of the reactor pit 2 contains thermal insulation 11.
In dem Sicherheitsbehälter 6 ist zentrisch der metallische Reaktordruckbehälter 12 untergebracht, der mit Pratzen 13 auf einem Träger 14 abgestützt ist. Der Reaktordruckbehälter 12 ist mit einem Deckel 15 verschlossen, der mit Schrauben 16 und Flanschen 17 befestigt ist.The metal reactor pressure vessel 12 is housed centrally in the containment vessel 6 and is supported on a carrier 14 with claws 13 . The reactor pressure vessel 12 is closed with a cover 15 which is fastened with screws 16 and 17 flanges.
Im Reaktordruckbehälter 12 ist eine Tragstruktur 18 im unteren Teil vorgesehen, auf der der Reaktorkern 19 abgestützt ist. Der Reaktorkern 19 ist aus 180 Brennelementen zusammengesetzt, wie der Querschnitt der Fig. 2 zeigt. Die Brennelementpositionen sind durch eine als Kerngitter 20 bezeichnete Führung bestimmt, mit der die Brennelemente in Vierergruppen, sogenannten Kernzellen 21, zusammenge-fasst sind. Das Kerngitter besteht im wesentlichen aus einer unteren Gitterplatte 22 mit einem bis auf die eingezogenen Ecken quadratischen Querschnitt und aus Blechschächten 23, die an der Gitterplatte 22 und aneinander abgestützt sind.In the reactor pressure vessel 12, a supporting structure 18 is provided in the lower part, on which the reactor core 19 is supported. The reactor core 19 is composed of 180 fuel assemblies, as shown in the cross section of FIG. The fuel assembly positions are determined by a guide referred to as a core grid 20, with which the fuel assemblies are grouped into groups of four, so-called core cells 21. The core lattice consists essentially of a lower tie plate 22 with a square cross-section except for the drawn-in corners and sheet metal shafts 23 which are supported on the tie plate 22 and on one another.
Neben dem Reaktorkern 19 sind am Rand des Kerngitters 20 weitere 184 Brennelementpositionen als Stellplätze für verbrauchte Brennelemente in Gestellen 24 vorgesehen. Die Gestelle 24 bestehen wie das Kerngitter aus miteinander verbundenen Blechschächten, entsprechend den Vierergruppen der Kernzellen 21, die parallel zu den vertikalen Randflächen des Reaktorkerns 19 auf der Abstützung 18 angeordnet sind. Die Höhe Hi der Gestelle 24 ist jedoch doppelt so gross wie die Kernhöhe H2. Deshalb ist der Querschnittsbedarf der Gestelle 24 für die Brennelemente des Reaktorkerns 19 nur halb so gross wie die Querschnittsfläche des Kernreaktorkerns 19.In addition to the reactor core 19, a further 184 fuel assembly positions are provided on the edge of the core lattice 20 as storage locations for spent fuel assemblies in racks 24. Like the core lattice, the frames 24 consist of sheet metal shafts connected to one another, corresponding to the groups of four of the core cells 21, which are arranged parallel to the vertical edge surfaces of the reactor core 19 on the support 18. However, the height Hi of the frames 24 is twice the core height H2. Therefore, the cross-sectional requirement of the frames 24 for the fuel elements of the reactor core 19 is only half as large as the cross-sectional area of the nuclear reactor core 19.
Im oberen Teil des Reaktordruckbehälters 12 sind am Rand der Gestelle 24 zwölf Wärmetauscher 25 um den Reaktorkern 19 gruppiert, die mit radial verlaufenden konzentrischen Zu- und Ableitungen 26 eines Heizungsnetzes verbunden sind. Zwischen den Wärmetauschern 25 ist auf gegenüberliegenden Seiten des Reaktorkerns noch ein Freiraum 28 und 29 von jeweils etwa der Fläche von zehn bis zwölf Brennelementpositionen vorhanden. Dieser Freiraum 28,29 kann zur Unterbringung weiterer Gestelle 24 für verbrauchte Brennelemente genutzt werden. Man kann dort aber auch Inspektions- und Reparaturarbeiten an Brennelementen ausführen, so dass die sonst dafür ausserhalb des Reaktordruckbehälters 12 erforderlichen Räumlichkeiten ebenfalls eingespart werden können.In the upper part of the reactor pressure vessel 12, twelve heat exchangers 25 are grouped around the reactor core 19 at the edge of the frames 24, which are connected to radially running concentric inlet and outlet lines 26 of a heating network. Between the heat exchangers 25 there is still a free space 28 and 29 of approximately the area of ten to twelve fuel element positions on opposite sides of the reactor core. This space 28,29 can be used to accommodate additional racks 24 for spent fuel. However, inspection and repair work on fuel assemblies can also be carried out there, so that the space otherwise required for this outside of the reactor pressure vessel 12 can also be saved.
ss
1010
1515
2020
2525
3030
3535
4040
4545
5050
5555
6060
6565
BB
1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings