DE1021513B - Vorrichtung zum Herausfuehren der Brennstoffstaebe aus Kernreaktoren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Herausführen der Brennstoffstäbe aus Kernreaktoren.

Sie bezweckt insbesondere das leichte Austragen dieser Stäbe ohne Beschädigung nach ihrer Verwendung als Brennelemente aus den Reaktoren; ferner soll verhindert werden, daß das Personal dabei gefährlicher Strahlung ausgesetzt wird.

Die Erfindung betrifft im besondieren Vorrichtungen, bei denen die Herausführung der Stäbe durch ihr Eigengewicht erfolgt, wobei sie erfindungsgemäß jedoch nicht frei fallen, sondern eine stetig gelenkte Bewegung ausführen, deren Bremsung von ihrer Geschwindigkeit abhängt, wobei das Anhalten vorzugsweise mit Hilfe eines unelastischen dämpfenden Mittels erfolgt und die Bewegung bei einer besonderen Ausführungsform wenigstens auf einem Teil des Weges schraubenförmig ist.

Bekanntlich weisen die industriellen Kernreaktoren mehrere tausend Kanäle auf, dienen jeder zehn oder mehr Stäbe enthält. Die Erneuerung dieser Stäbe nach ihrer Verwendung erfolgt in einem solchen Rhythmus, daß im allgemeinen die gesamte Brennstoff-Füllung eines Reaktors während eines Jahres erneuert wird. Die Aufgabe der Entleerung eines Reaktors besteht also darin, aus diesem mehrere verbrauchte Stäbe in der Stunde abzuführen, ohne diese zu beschädigen oder das Personal gefährlicher Strahlung auszusetzen.

Gegenwärtig werden hierfür zwei Verfahren benutzt. Hierbei werden die Stäbe entweder einzeln vom Reaktor in verbleite Kästen übergeführt, oder sie werden frei fallen gelassen und dann in einem Behälter an der tiefsten Stelle der Hülle des Reaktors innerhalb dieser Hülle aufgefangen.

Das erste dieser Verfahren weist den Nachteil auf, daß es die Verwendung einer Brücke erfordert, welche gestattet, den Kasten zur Aufnahme der Stäbe vor jede Öffnung des zu entleerenden Kanals zu bringen, wobei außerdem die Aufgabe der Abdichtung beim Übergang des Stabes in den Kasten auftritt. Die ganze Ausführungsvorrichtung muß nämlich in diesem Fall außerhalb der Hülle des Reaktors arbeiten. Hierdurch treten Schwierigkeiten hinsichtlich der Anbringung des Kastens vor dem Kanal und hinsichtlich des Schutzes des Personals auf. Das Gesamtgewicht der erforderlichen mechanischen Einrichtungen und des Bleikasten's beträgt mehrere Tonnen.

Das zweite dieser Verfahren setzt voraus, daß die Wirkung der Schwerkraft gemildet wird, damit ein Zerbrechen der Stäbe durch Stöße verhindert wird. Man hat daran gedacht, diese Aufgabe daidurch zu lösen, daß man den Aufnahmebehälter mit einer viskosen Flüssigkeit oder einem pulverförmigen Stoff füllt, oder indem man die Stäbe mit einer Metallfederung auffängt.

Vorrichtung zum Herausführen
der Brennstoffstäbe aus Kernreaktoren

Anmelder:
Commissariat a l'Energie Atomique, Paris

Vertreter: Dr. phil. W. P. Radt, Patentanwalt,
Bochum, Heinrich-König-Str. 12

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 30. Juni 1955

Sebastien Foglia,

Verrieres-le-Buisson, Seine-et-Oise (Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

Eine Flüssigkeit o>der ein Pulver bringen jedoch die Gefahr einer Verschmutzung des Reaktors mit sich, während andererseits eine Metallfederung gerade infolge ihrer Elastizität keine ausreichende Dämpfung des Aufschlags des Stabes bewirken kann.

Gewisse Vorrichtungen mit schachbrettartig angeordneten schiefen Ebenen können ebenfalls die Gefahr des Bruchs der radioaktiven Stäbe durch Stöße nicht vermeiden.

Erfindungsgemäß werden diese verschiedenen Nachteile dadurch vermieden, daß die Herausführung der Stäbe aus dem Reaktor durch ihr Eigengewicht in einer stetig gelenkten Bewegung stoßfrei erfolgt, was insbesondere durch gleitende Bewegung auf glatten Flächen (schiefen Ebenen, Rinnen, Rutschen usw.) mit geeigneten Profilen, Neigungen und Krümmungen bewirkt wird.

Die Einfachheit der erfindungsgemäß verbesserten Vorrichtung ist besonders für Kernreaktoren mit strengen Betriebsbedingungen und für ununterbrochenen Betrieb geeignet, wie dies bei Kraftwerken der Fall ist. Die Vorrichtung ist für jeden Reaktor verwendbar, dessen radioaktive,Füllung aus stoßempfindlichen festen Körpern besteht, welche aus dem aktiven Teil des Reaktors abgeführt werden müssen.

So wird insbesondere die Aufgabe der Entleerung eines Graphitreaktors mit lotrechten, schrägen oder waagerechten Kanälen leicht mittels einer derartigen Vorrichtung gelöst.

709 846/408

Dk Erfindung ist unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshaliber erläutert.

Fig. 1 zeigt sehematisch in einer lotrechten Projektion eine erfindungsgemäße Vorrichtung für das Herausführen der im Betrieb brüchig gewordenen Uranstäbe aus einem Grapfaitreaktor, von dem nur eine Hälfte dargestellt ist;

Fig. 2 zeigt die waagerechte Projektion des Meilers der Fig. 1, bei welcher der über der Ebene H-II der Fig. 1 liegende Abschnitt des Schutzteils entfernt ge- ίο dacht ist;

Fig. 3 zeigt in einem lotrechten Schnitt längs der Linie HI-III der Fig. 1 eine erfindungsgemäß innerhalb eines Zylinders aufgewickelte schraubenförmige Rinne; !5

Fig. 4 zeigt in ähnlicher Weise eine in gleicher Weise außerhalb eines Zylinders aufgewickelte schraubenförmige Rinne;

Fig. S zeigt schaubildlich den Beginn der in Fig. 1 und 2 sichtbaren Austragbahn am Ausgang der Kanäle des Meilers.

Der Atommeiler enthält einen Graphitstapel mit einer aktiven Zone 1, welcher Kanäle zur Aufnahme der Stäbe enthält, von denen ein einziger, nämlich der Kanal 2, gekennzeichnet ist, sowie den Reflektor 3. Die ganze Anordnung liegt in einer z. B. aus Beton bestehenden Schutzhülle 4.

Die Vorrichtung zum Austragen der Stäbe weist die Gleitbahn 5 auf, welche in einer Ebene des Reaktors, der »Austragebene«, geneigt ist. Der Kanal 2 des Reakto,rs ist an die Gleitbahn 5 durch den Anschlußkanal 6 (s. insbesondere Fig. 5) angeschlossen, welcher den Kanal 2 verlängert und in die Gleitbahn 5 mündet.

Die Vorrichtung weist noch eine Rinne 7 auf, welche schraubenförmig vorzugsweise längs eines Rotationszylinders 8 aufgewickelt ist, der eine lotrechte Achse hat und innerhalb der Hülle 4 liegt (s. insbesondere Fig. 3 und 4). Diese Rinne ist in Fig. 1 gestrichelt dargestellt. Die Gleitbahn 5 ist an die Rinne7 durch eine Abbremswindüng 9 angeschlossen, deren veränderlicher Krümmungshalbmesser einem Gesetz folgt, welches von den allgemeinen Abmessungen der Hülle 4 des Reaktors und den mechanischen Eigenschaften des zur Umhüllung der Stäbe benutzten Werkstoffs abhängt.

Die Vorrichtung kann mehrere Gleitbahnen 5 aufweisen, deren jede mit einem oder mehreren Kanälen 2 des Reaktors durch Anschlußkanäle 6 verbunden ist. Bei dem Beispiel der Fig. 1 sind zwei parallele Gleitbahnen 5 dargestellt, deren j ede eine Reihe von in 5« einer Flucht liegenden Kanälen bedient, wobei jedoch die VerlangsamoingS'windung 9 nur von einer dieser beiden Gleitbahnen dargestellt ist.

Die Steigung der Gleitbahn 7 hängt von dem Reibungskoeffizienten des Hüllmaterials der .Stäbe und des Materials der Rinne ab.

Am Ausgang des Zylinders 8 wird die schraubenförmige Gleitbahn durch eine geradlinige schräge Gleitbahn 10 verlängert, welche die Schutzhülle 4 durchdringt und mittels einer der Windung 9 entsprechenden Abbrems windung 11 an die Rinne 12 angeschlossen ist, welche wiederum schraubenförmig innerhalb des Zylinders 13 aufgewickelt ist.

Die Steigung der Gleitbahn 10 ist vorzugsweise so klein, wie dies bei Berücksichtigung des Platzbedarfs möglich ist. Die Steigung der Schraubenbahn 2 kann gleich der der Bahn 7 sein.

Die durch die Verlangsamungswindung 11, die Gleitbahn 12 und den Zylinder 13 gebildete Anordnung liegt in einer Kammer 14, welche gegebenenfalls den in der Hülle 4 herrschenden höheren Druck aushalten kann, wenn z. B. als Kühlmittel unter Druck stehendes Kohlensäuregas verwendet wird.

Die Abfuhr der bestrahlten Stäbe erfolgt am Ausgang der Gleitbahn 12 durch einen Fall aus sehr geringer Höhe in einen Wagen 15, welcher auf dem Abfuhrgleis 16 verfahrbar ist und ein Polster aus einem unelastischen dämpfenden Stoff enthält, z. B. Sand.

Die Vorrichtung weist gegebenenfalls eine nicht dargestellte Schleuse auf, in welcher entweder die Wagen oder nur die Stäbe selbst bleiben können. In diesem letzteren Fall wird die Schleuse ebenfalls mit einem Polster aus einem unelastischen dämpfenden Stoff versehen.

Die obige Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Der z. B. durch einen Stempel aus dem Brennstoffkanal herausgedrückte radioaktive Stab wird aus der Reaktionszone 1 des Graphitstapels abgeführt und durch den Anschlußkanal 6 in die geradlinige Gleitbahn 5 gebracht. Er gleitet mit zunehmender Geschwindigkeit abwärts und gelangt dann in die Verlangsamungswindung 9, welche er mit geringer Geschwindigkeit verläßt. Er gelangt dann in die innerhalb des Reaktors liegende Rutsche und wird auf der Sehraubenbahn abwärts geführt. Seine Geschwindigkeit nimmt zunächst schnell bis zu einem Grenzwert ab, worauf sie bis zum Ausgang des Zylinders 8 konstant bleibt, wo er die innerhalb des Reaktors liegende Rutsche verläßt und durch die Reaktorhülle 4 in die Gleitbahn 10 gelangt. Die längs der Gleitbahn 10 angewachsene Geschwindigkeit wird zunächst in der Abbremswindung 11 verringert und hierauf längs des Weges der Sehraubenbahn 12 zunichte gemacht. Schließlich verläßt der Staib die außerhalb des Reaktors liegende Rutsche und fällt in den mit Sand gefüllten Wagen 15, welcher anschließend auf dem Gleis 16 abgefahren wird.

Der Querschnitt der Füh rungs rampe kann so ausgebildet sein, daß die durch sie erzeugte Oberfläche abwickelbar ist, so daß sie auf einer gewöhnlichen Werkzeugmaschine hergestellt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung löst somit in sehr einfacher Weise vollständig die Aufgabe der Herausführung der Stäbe aus Kernreaktoren durch ihr Eigengewicht. Sk gestattet, den größten Teil der Apparate innerhalb der Schutzhülle unterzubringen. Es wäre natürlich auch möglich, zunächst die bestrahlten Stäbe aus der Hülle herauszuführen und sie anschließend die Verlangsamungswindungen und die Schrauben durchlaufen zu lassen. Die erforderlichen Vorrichtungen würden dann zum größten Teil außerhalb der Hülle liegen.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herausführen der Brennstoffstäbe aus einem Kernreaktor durch ihr Eigengewicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe nicht frei fallen, sondern eine stetig gelenkte Bewegung ausführen, deren Bremsung von der Geschwindigkeit abhängt, wobei die Stillsetzung der Bewegung vorzugsweise mittels eines unelastischen, dämpfenden Mittels erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diie stetig gelenkte stoßfreie Bewegung dadurch erhalten wird, daß die Stäbe auf glatten Flächen (schiefen Ebenen, Rutschen, Rinnen usw.) mit geeigneten Profilen, Steigungen und Krümmungen gleiten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die glatten Flächen wenigstens eine in der Austragebene des Reaktors schräg liegende Gleitbahn (5) aufweisen, welche eine Reihe von mehreren Kanälen (2) des Meilers bedienen kann, welche an sie durch geeignete Anschlußstücke (6) angeschlossen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die glatten Flächen wenigstens eine schräge Gleitbahn (10) aufweisen, welche die Schutzhülle (4) des Reaktors durchdringt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die glatten Flächen wenigstens eine schraubenförmig aufgewickelte Rinne (7,12) aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (7,12) schraubenförmig längs eines Zylinders (8,13) aufgewickelt ist, welcher insbesondere ein Umdrehungszylinder mit lotrechter Achse ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die schräge Gleitbahn (5,10) an die schraubenförmig aufgewickelte Rinne (7,12 J durch eine Abbremswindung (9,11) mit veränderlichem Krümmungshalbmesser angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß alle außerhalb der Schutzhülle (4) liegenden Gleitflächen in einer Kammer (14) liegen, welche dem in der Hülle (4) herrschenden Druck standhält.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schleuse vorgesehen ist, die einen Abtransport der Stäbe aus der Kammer (14) während des Betriebes des Reaktors gestattet.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe am Ausgang der Gleitflächen aus sehr geringer Höhe auf einen unelastischen, dämpfenden Stoff fallen, z. B. Sand.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich der dämpfende Stoff in Wagen (15) befindet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Rinnen oder Gleitbahnen so ausgebildet ist, daß die durch dieses erzeugte Fläche abwickelbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 708 656.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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