DE1026451B

DE1026451B - Atomkernreaktor

Info

Publication number: DE1026451B
Application number: DED24648A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wolfgang Junkermann
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority date: 1957-01-09
Filing date: 1957-01-09
Publication date: 1958-03-20

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Atomkernreaktor, dessen Brennstoff sich in Gestalt kleiner Formkörper, beispielsweise von kugel- oder tonnenförmiger Form, in senkrechten Kanälen eines festen Moderators befindet. Die Erfindung besteht darin, daß unter dem Reaktorkern zwei Roste übereinander angeordnet sind, die Bohrungen aufweisen, welche hinsichtlich ihrer Anordnung und ihrer Größe den Brennstoffkanälen entsprechen. Dabei liegt der untere Rost unbeweglich auf einer Tragkonstruktion in der Weise, daß seine Bohrungen gegenüber den Brennstoffkanälen versetzt sind, und der obere Rost ist zwischen dem Reaktorkern und dem unteren Rost so verschiebbar angeordnet, daß er mit seinen Bohrungen unter die Brennstoffkanäle geschoben werden kann. Durch die einmalige Betätigung der Vorrichtung kann gleichzeitig aus allen oder nur aus einer Gruppe von Brennstoffkanälen je eine bestimmte Anzahl von Brennstoffelementen abgezogen werden. Die Stärke des oberen beweglichen Rostes kann so gewählt werden, daß die Hohlräume seiner Bohrungen eine bestimmte vorgegebene Anzahl von Brennstoffkörpern aufnehmen können.

Bekannt sind Kernreaktoren zur Leistungserzeugung·, die im Innern eines Druckbehälters den Reaktorkern enthalten, der aus einem festen Moderator, bei spiel.·-weise aus Graphit, besteht, und mit festem Kernbrennstoff beschickt werden. Der Erfindungsgedanke bezieht sich auf solche Reaktoren, deren Kern ein Block aus der Moderatorsubstanz ist mit durchgehenden vertikalen Bohrungen, die zur Aufnahme des Kernbrennstoffes und zum Durchleiten eines gasförmigen Kühlmittels dienen.

Die Wirtschaftlichkeit der Energieerzeugung in derartigen Reaktoren hängt von den erreichbaren Betriebstemperaturen ab. Es ist bekannt, daß sich höhere Temperaturen erreichen lassen, wenn als Brennstoff kein Metall, sondern hochschmelzende Verbindungen, wie Urankarbid oder -oxyd. in Form keramischer Körper verwendet werden. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, als Kernbrennstoff Kugeln aus einer keramischen Uranverbindung ohne Umhüllung zu verwenden und durch die besondere Form der Brennstoffkanäle, beispielsweise quadratische Bohrungen mit nach innen vorspringenden Zentrierleisten, eine ausreichende Kühlung zu gewährleisten.

Eine wesentliche Schwierigkeit, die in den bisher bekanntgewordenen Vorschlägen zur Verwendung von Kugeln aus keramischen Uranverbindungen als Brennstoff in derartigen Reaktoren nicht berücksichtigt wurde, besteht darin, die verbrauchten Brennstoffkugeln aus den Brennstoffkanälen zu entnehmen. Die Schwierigkeiten ergeben sich insbesondere daraus, daß es im allgemeinen nötig ist, nur einen Teil des

Anmelder:

Deutsche Babcock & Wilcox-

Dampf kessel -Werke Aktien-Gesellschaft,

Oberhausen (RhId.), Duisburger Str. 375

Dr.-Ing. Wolfgang Junkermann, Mülheim-Speldorf,
ist als Erfinder genannt worden

in einem Kanal vorhandenen Brennstoffes zu erneuern.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und vereinfacht dargestellt.

Die Abb. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Der Reaktorkern 1 ruht auf einer Stützkonstruktion 2, in der die Brennstoffkanäle 3 fortgesetzt sind. Unterhalb der Stützkonstruktion 2 befinden sich zwei übereinanderliegende Roste 4 und 5 mit Bohrungen in gleicher Anordnung und annähernd gleicher Größe wie die Brennstoffkanäle. Zwischen dem Rost 4 und der Stützkonstruktion 2 ist ein Zwischenraum, so daß während des Reaktorbetriebes der Kühlgasstrom durch die Bohrungen in den Rosten und den erwähnten Zwischenraum in die Brennstoffkanäle eintreten kann. Der Rost 5 ist so angeordnet, daß seine Bohrungen gegen die Brennstoffkanäle im Reaktorkern um etwa einen Brennstoffkanaldurchmesser seitlich versetzt sind. Der obere Rost 4 ist mit einer durch den Reaktordruckbehälter 6 geführten Schieberstange 7 seitlich zu verschieben und liegt im Normalfall so, daß die Bohrungen beider Roste übereinanderliegen.

Zum Abziehen von Brennstoffkugeln wird der Rost 4 einmal so bewegt, daß seine Bohrungen in die Verlängerung der Brennstoffkanäle fallen; danach wird er in die Ausgangsstellung zurückgezogen. In der Abb. 1 ist die Dicke des Rostes 4 und der Zwischenraum zwischen dem Rost 4 und der Stützkonstruktion 2 so gewählt, daß die Bohrungen im Rost 4 bei dieser Bewegung gerade eine Kugel aufnehmen. Durch passende Wahl der Dicke des Rostes 4 läßt sich jedoch erreichen, daß gleichzeitig zwei oder eine andere vorgegebene Zahl von Brennstoffkugeln aus jedem Kanal entnommen werden. Ebenso kann man durch Anbringen zweier oder mehrerer beweglicher Roste übereinander, die wahlweise einzeln oder

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Claims

zusammen bewegt werden, erreichen, daß wahlweise die eine oder andere Zahl von Brennstoffkugeln abgezogen wird. Bedingung ist, daß dabei jeder Rost so dick gewählt wird, daß die Hohlräume seiner Bohrungen je einen, zwei oder eine andere vorgegebene Zahl an Brennstoffkörpern aufnehmen können. Wenn der Rost 4 ganz in die Ruhelage zurückgezogen ist, fallen die den Brennstoffkanälen entnommenen Kugeln durch die Bohrungen des Rostes 5 nach unten. Um zu verhindern, daß die Kugeln zu tief fallen und dadurch beim Aufprall zerstört werden, kann unter dem Rost 5 eine Anzahl von leicht zur Waagerechten geneigten Blechen 8 angeordnet werden, welche die fallenden Kugeln oder sonstigen Formkörper abbremsen und umleiten und die Fallhöhe in eine größere Anzahl kurzer Fallstrecken unterteilen.

Eine Verbesserung der beschriebenen Ausführungsform besteht darin, die Einrichtung in radialer Richtung zu unterteilen, um die Entladung der zentralen Brennstoffkanäle unabhängig von den Brennstoffkanälen der Randzone vornehmen zu können. Eine solche Ausführungsform der Erfindung ist in Abb. 2 dargestellt. Der feste und der bewegliche Rost sind je in einen ringförmigen Rost 4 a und 5 a und einen kreisförmigen Rost 4 b und 5 b unterteilt. Eine gegenseitige Behinderung der Bewegungen der beweglichen Roste 4a und 4£> besteht nicht, da die Roste nur um etwa einen Brennstoffkanaldurchmesser zu verschieben sind, während der Abstand zwischen benachbarten Brennstoffkanälen wesentlich größer ist.

Es ist selbstverständlich, daß die Bewegung des oberen Rostes nicht nur geradlinig sein muß; sie kann auch als Drehbewegung oder auf irgendeine andere Weise durchgeführt werden, nur muß darauf geachtet werden, daß die Löcher des beweglichen Rostes wahlweise unter den Brennstoffkanälen des Reaktorkerns oder über den Bohrungen des untersten Rostes Stellung nehmen können.

Der Kernbrennstoff wird vorzugsweise in Kugelform verwendet, kann aber auch irgendeine andere Form haben, die geeignet ist, auf diese Weise aus dem Reaktorkern entladen zu werden. Voraussetzung dafür ist lediglich, daß die Brennstoffkörper bzw. Brennstoffelemente hinreichend leicht aufeinander gleiten, damit man die untersten Körper unter den darauf lastenden seitlich fortziehen kann.

Die Unterteilung der Roste kann auch nach Segmenten des Reaktorkerns vorgenommen werden, wodurch die Entladevorrichtung den Anforderungen weitgehend angepaßt werden kann.

Patentanspruch η ΕΙ. Atomkernreaktor, dessen Brennstoff sich in Gestalt kleiner Formkörper, z. B. Kugeln, in senkrechten Kanälen eines festen Moderators befindet, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Reaktorkern zwei Roste übereinander angeordnet sind mit Bohrungen, die hinsichtlich ihrer Anordnung und ihrer Größe den Brennstoffkanälen entsprechen, wobei der untere Rost unbeweglich auf einer Tragkonstruktion derart liegt, daß seine Bohrungen gegenüber den Brennstoffkanälen versetzt sind, und der obere Rost zwischen dem Reaktorkern und dem unteren Rost so verschiebbar angeordnet ist, daß er mit seinen Bohrungen unter die Brennstoffkanäle oder über die Bohrungen des unteren Rostes geschoben werden kann, so daß durch einmalige Betätigung der Vorrichtung gleichzeitig aus allen Brennstoffkanälen oder aus einer Gruppe von ihnen je eine bestimmte Anzahl von Brennstoffelementen abgezogen werden kann.
2. Atomkernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere bewegliche Rost so dick gewählt ist, daß die Hohlräume seiner Bohrungen je einen, zwei oder eine andere vorgegebene Zahl von Brennstoffkörpern aufnehmen können.
3. Atomkernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere bewegliche Rost aus zwei oder mehr Rosten bestellt, die übereinander angeordnet sind und wahlweise einzeln oder zusammen bewegt werden können, wobei jeder so dick gewählt ist, daß die Hohlräume seiner Bohrungen je einen, zwei oder eine andere vorgegebene Zahl von Brennstoffkörpern aufnehmen können.
4. Atomkernreaktor nach Anspruch 1, 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Rostes eine Anzahl leicht zur Waagerechten geneigter Bleche angeordnet ist, welche die Fallhöhe der Brennstoffelemente in eine größere Anzahl kürzerer Fallstrecken unterteilt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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