DE1028705B

DE1028705B - Heterogener Kernreaktor mit Kuehlmittel-Filtereinrichtung

Info

Publication number: DE1028705B
Application number: DEU4426A
Authority: DE
Inventors: Richard Valentine Moore
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1956-03-15
Filing date: 1957-03-14
Publication date: 1958-04-24
Also published as: BE555736A; ES234173A1; FR1169479A; GB806460A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf heterogen aufgebaute Kernreaktoren, und sie befaßt sich mit dem Filtern des Kühlmittels, welches über die Kern.-brennstoffelemente im Reaktor hinweggeleitet worden ist.

Beim Entwurf eines Kernreaktors muß darauf Rücksicht genommen werden, daß im Verlauf des Reaktorbetriebes Vorgänge auftreten, welche zum Versagen eines gewissen Teiles des Schutzmantels führen, der die Kernbrennstoffelemente im Reaktor umhüllt. Dieses Versagen kann in seinem Ausmaß unterschiedlich sein, und zwar von einem mikroskopisch winzigen Leckaustreten der Spaltprodukte bis zu einem Zustand reichen, der als Explosion gewertet werden kann, wenn Verbindungen des Kern- brennstofres, welche durch Reaktion zwischen Brennstoff und Kühlmittel entstehen, in den Kühlmittelstrom hinein entweichen.

Typischerweise ist es bei einem mit Kohlendioxyd gekühlten Graphitmoderatorreaktor möglich, daß Uranoxyd im Kühlmittel auftritt. Dieses Oxyd ergibt dann eine Vergiftung bzw. Verunreinigung, welche nicht nur das Arbeiten am Reaktor und die Aufrechterhaltung des Betriebes des Reaktors und seiner Hilfseinrichtungen schwieriger und vielleicht sogar gefahrlieh macht, sondern auch die Tendenz hat, die Ansprechempfindlichkeit von Geräten zu verringern, die dazu vorgesehen sind, das Versagen anderer Schutzhüllen aufzudecken bzw. festzustellen. Wenn das Kühlmittel in einem geschlossenen Umlaufkreis zirkuliert, wird im Laufe der Zeit der ganze Umlaufkreis verunreinigt, während dann, wenn das Kühlmittel nur ein einziges Mal durchgeleitet und daraufhin abgeführt wird, um vernichtet zu werden, im Abfallmaterial ein gefährlicher Zustand geschaffen wird. Daher ist es üblich geworden, Filter im Kühlstrom der Kernreaktoren vorzusehen. Diese Filter haben den Nachteil, daß sie sperrig im Aufbau sind (um den Druckabfall darin auf ein Mindestmaß zu beschränken), daß sie innerhalb sperriger Schutzschirme untergebracht sind und daß sie eine Spezialhandhabung bei ihrer Auswechslung erforderlich machen.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Filtereinrichtung für einen heterogenen Kernreaktor, welche die vorerwähnten Nachteile vermeidet. 4-5

Erfindungsgemäß wird ein heterogener Kernreaktor mit einem Filterbauteil im Ausgangsendstück eines jeden geladenen bzw. bestückten Brennstoffelementkanals ausgestattet, durch welchen das Kühlmittel geleitet wird.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung ausführlicher beschrieben werden, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Ansicht im Längsschnitt, während

Heterogener Kernreaktor
mit Kühlmittel-Filtereinricritung

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority, London

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen (Westf.), Oranienstr. 14

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 15. März 1956

Richard Valentine Moore, London,
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 2 eine Einzelteildarstellung in isometrischperspektivischer Form wiedergibt.

Zunächst werde Fig. 1 behandelt, welche ein Teilstück eines Graphitkerns 1 eines gasgekühlten heterogenen Kernreakto-rs darstellt. Der Kern 1 wird durch einen Stapel von Graphitblöcken 2 gebildet, die ausgebohrt sind, wodurch eine Mehrzahl lotrechter Kernbrennstoffelementkanäle 3 geschaffen wird. Eine Brennstoffelement-Zuführungsleitung 30, die jedem der Kanäle 3 zugeordnet ist, ist mit einem Gasprobeentnahmerohr 31 ausgestattet. Am Ausgangsende eines jeden Kanals 3 ist ein individuelles Kühlgasfilter 5 untergebracht, welches ein zylindrisches Filterelement 6 aufweist, das auf einem perforierten bzw. siebartig durchlöcherten Rohr 7 zwischen einem unteren Auflageschenkelstück 8 und einem oberen Verschluß- und Haltebauteil 9 sitzt. Das Schenkelstück 8 hat einen rohrförmigen Körper 10 mit einem Mundstück 11 von innen konischem Verlauf und drei mit gleichem Abstand voneinander angeordnete radiale Schenkel 12. Der Bauteil 9 weist einen abgestuften rohrförmigen Körper 13 auf, der eine äußere Abstufung 14 hat, auf welcher ein GrapWtverschlußring 15 ruht, der durch ein rohrförmiges Schulterstück 16 gehalten wird, welches auf den Körper 13 aufgeschraubt ist. Das Schenkelstück 8 und der Bauteil 9 sind jeweils vermittels kontinuierlich überlappter Schweißnähte an die Enden eines perforierten Rohres 17 angeschweißt, welches das Filterelement 6 mit Abstand umgibt.

Fig. 2 veranschaulicht einen Teil des Filterelementes 6, welches die Form einer geschlossen gewundenen

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Schraubenwendel 18 aus Nickeldraht hat. Die Wendel 18 ist um das perforierte bzw. siebartig durchlöcherte Rohr 7 gewickelt und an dessen Enden mit Flanschbuchsen 19 und 20 (Fig. 1) befestigt. Der die Wendel 18 bildende Nickeldraht hat trapezförmigen Querschnitt, und jede Windung wird von der benachbarten durch in einem Stück ausgeführte, bzw. aus dem Vollen herausgearbeitete Abstandsstege 21 auf Abstand gehalten.

Die Flanschbuchsen 19 und 20 halten das Filterelement 6 und das Rohr 7 zwischen dem Schenkelstück 8 und dem Endbauteil 9. Die Buchse 19 hat ein äußeres Endflanschenstück 22, welches zwischen einer inneren Abstufung 23 'im Körper 13 und einem Ring 24, der in den Körper 13 hineingeschraubt ist, gehalten wird. Die Buchse 20 hat ein äußeres Endflanschenstück 25, welches mit Feinpassung in dem rohrförmigen Körper 10 sitzt. Dieser enthält eine Kugel 26, welche normalerweise das Mundstück 11 verschließt, und ihre Bewegung wird durch eine Stange 27 begrenzt, welche den Körper 10 im Inneren überspannt. Das Kühlgas, welches aufwärts entlang dem Kanal 3, wie durch die Pfeile 28 angedeutet, fließt, wird, gezwungen, zuerst durch das Rohr 17 und dann durch das Element 6 in das perforierte bzw. siebartig durchlöcherte Rohr 7 hineinzuströmen und von da aus durch den Bauteil 9, wie durch den Pfeil 29 in Fig. 1 angedeutet, auszuströmen. Feste Teilchen, welche durch das Filterelement 6 aus dem Kühlgas herausgefiltert werden, werden auf der Außenseite des Elementes 6 festgehalten. Sollte das Element 6 blockiert werden, so wird die Kugel 26 durch den Druck des Kühlgases angehoben, welches nunmehr unmittelbar durch das perforierte bzw. siebartig durchlöcherte Rohr 7 strömt. Der Graphitring 15 sitzt lose im Bauteil 9, um einer Wärmeausdehnung des Körpers 13 im Bauteil 9 Rechnung zu tragen.

Die Vorteile, die sich aus der Erfindung ergeben, sind die, daß eine Filtereinrichtung für das Kühlmittel geschaffen wird, welche eine große, effektive Querschnittsfläche aufweist (z. B. bei einem mit Kohlendioxyd gekühlten Kernreaktor eine Fläche von etwa 14 m²) bei einem entsprechend geringen Druckabfall und einem geringen Verbrauch an Pumpleistung, daß das Filter ohne zusätzliche unerwünschte Aufbaueinrichtungen, beispielsweise Filterkammern, in der Kühlmittelrohranlage untergebracht werden kann, daß das Filter dadurch, daß es sich innerhalb der Reaktorabschirmung befindet, keiner besonderen zusätzlichen Abschirmung bedarf und daß die Entleerung bzw. Säuberung des Filters mit der Ab scha rmvorrichtung vorgenommen werden kann, die bereits für das Entladen der Brennstoffelemente vorgesehen ist. Das Filter konzentriert außerdem die Stoffe, welche aus dem Uranbrennstoff entweichen, an einer Stelle kräftigen Neutronenflusses. Im Filter aufgefangener Spaltstoff reagiert daher und gibt Spaltprodukte ab. Die Probeentnahmestelle der Vorrichtung für das Feststellen von Hülsenrissen (die z. B. auf gasförmige Spaltprodukte oder verzögerte Neutronen anspricht), welche das Gasprobeentnahmerohr aufweist, welches mit der Kernbrennstoffelement-Zuführungsleitung 30 verbunden ist, befindet sich in der Nähe der stromabwärts gelegenen. Seite des Filters, so· daß eine rasche und empfindliche Warnung, daß in dem in Betracht kommenden Kanal ein Hülsenriß vorhanden ist, erhalten wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Heterogener Kernreaktor mit Kühlmittel-Filtereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filterbauteil im Ausgangsendstück eines jeden geladenen bzw. bestückten Kernbrennstoffelementkanals, durch welchen das Reaktorkühlmittel hindurchgeleitet wird, vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Filterbauteil eine auf Druck ansprechende Umgehungsweg-Freigabevorrichtung aufweist, derart, daß das Kühlmittel entlang dem Reaktorkühlmittelkanal, ungehindert durch das Filter bei dessen Blockierung oder Verstopfung, hindurchzuströmen vermag.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel für das Abziehen des Kühlgases zwecks Probeentnahme dicht bei jedem Filterbauteil und an der stromabwärts gelegenen Seite desselben vorgesehen sind.

4. Filterbauteil zur Verwendung in einem Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einen rohrförmigen Teil aufweist, welcher an einem Ende mit einem hohlen Haltekopfstück versehen ist, das einen Außenverschlußring trägt, um den Umfang des Kopfstückes in einen konisch zulaufenden Teil des Brennstoffkanals einzupressen, und welcher an dem anderen Ende ein Schenkelstück hat, um den Filterbauteil axial in einem Kanal zu lagern, der mit dem konisch zulaufenden Kanal verbunden ist, so daß das Kühlmittel durch das Schenkelstück und dann innen durch das Filter strömen kann, um durch das hohle Haltekopfstück abgeleitet zu werden.

5. Filterbauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das hohle Haltekopfstück einen Innenflansch für den Angriff eines Hebegreifers aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen