DE1041179B

DE1041179B - Heterogener Reaktor

Info

Publication number: DE1041179B
Application number: DES53653A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hermann Kumpf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-05-28
Filing date: 1957-05-28
Publication date: 1958-10-16

Description

Bekannte flüssigkeitsmoderierte heterogene Reaktoren besitzen einen aktiven Kern, Core genannt, der aus einer gitterartigen Anordnung achsparalleler Brennstoffelemente, dem sogenannten Stabgitter, besteht. Das Stabgitter ist zumeist im unteren Teil des zylindrischen Reaktorbehälters angeordnet, welcher zugleich den Moderator, z. B. schweres Wasser, enthält und welcher neben den üblichen Armaturen für die Überwachung und Regelung auch die erforderlichen Zu- und Ableitungsrohre für das Kühl- bzw. Arbeitsmittel aufweist.

Soll der Reaktor als Druckwasserreaktor betrieben werden, so muß der Reaktorbehälter entsprechend dickwandig ausgeführt sein. Bezüglich der Druckfestigkeit ist die Kugelgestalt als Druckbehälterform am vorteilhaftesten. Führt man auch den aktiven Kern in kugliger Geometrie aus, so ergeben sich auch hinsichtlich des Neutronenhaushaltes Vorteile, so z. B. eine auf die Gesamtoberfläche bezogene geringste Neutronendiffusion.

Gegenstand der Erfindung ist ein heterogener Reaktor für vorzugsweise hohen Betriebsdruck, dessen Reaktorbehälter annähernd Kugelgestalt aufweist und bei dem die Brennstoffelemente in besonderen Kühlmittelrohren angeordnet sind. Bei diesem Reaktor ist durch eine bestimmte Anordnungsweise der Kühlmittelrohre und eine vorteilhafte Verteilung des Brennstoffes sowohl die an sich erwünschte Kugelgeometrie des aktiven Kerns weitgehend angenähert als auch in einfacher Weise ein Auswechseln von Brennstoffelementen und Kühlmittelrohren möglich.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Kühlmittelrohre im Reaktorbehälter strahlenförmig um einen zentralen Punkt verteilt sind, der durch den gemeinsamen Schnittpunkt aller Kühlrohrachsen bestimmt ist und der zugleich als Aufhängepunkt für eine ferngesteuerte Lademaschine benutzt ist. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Kühlmittelrohre unterhalb einer durch den genannten Achsenschnittpunkt gelegten Waagrechtebene in einer Art kegelförmigen Strahlenbündel angeordnet.

Die Zeichnung veranschaulicht hierzu schematisch im Lotrechtschnitt ein Ausführungsbeispiel.

Die Kühlmittelrohre, von denen der Einfachheit halber nur ein Rohr 1 dargestellt ist, sind im Reaktorbehälter 2 in einer Art kegelförmigem Strahlenbündel unterhalb derjenigen Waagrechtebene angeordnet, die durch den zentralen Punkt 3 gelegt werden kann. Der zentrale Punkt ist durch den gemeinsamen Schnittpunkt aller Kühlrohrachsen bestimmt und zugleich als Aufhängepunkt für die ferngesteuerte Lademaschine 4 benutzt.

Die Kühlmittelrohre sind mit den Kernbrennstoffelementen 5 besetzt, jedoch nur insoweit, als dies zur Heterogener Reaktor

Anmelder:

Siemens -S chuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Hermann Kumpf, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden

Annäherung an die Kugelgeometrie des aktiven Kerns und die optimalen Gitterabmessungen vorteilhaft ist.

as Der aktive Kern erstreckt sich innerhalb des gestrichelt umrandeten Feldes 5 a. An sich ist der ungleichmäßige Abstand der Brennstoffelemente, über die Kühlmittelrohrlänge gesehen, unerwünscht. Doch läßt sich konstruktiv erreichen, daß im volummäßig größten Teil des Reaktorbehälters ein günstiger Gitterabstand erhalten bleibt. Im oberen Teil lassen sich alsdann durch teilweises Leerlassen der Kühlmittelrohre wieder vorteilhafte Verhältnisse erreichen. Alle Kühlmittelrohre sind auswechselbar innerhalb des kegelstumpfartigen Mantelgehäuses 6 eingebaut, welches den Moderator, z. B. D₂ O, enthält und unter Belassung des Zwischenraumes 7 in den Reaktorbehälter eingebaut ist. Dieser Zwischenraum 7 steht über die Kühlmittelrohre in Verbindung mit dem oberhalb des kegeligen Mantelgehäuses 6 vorgesehenen domartig erweiterten Aktionsraum 8 für die Be- und Entlademaschine 4. Zur Durchleitung des Kühlmittels, z. B. Wasser, weisen der Aktionsraum 8 und der Zwischenraum 7 je einen Aus- und Eintrittsstutzen 9, 10 auf. Ferner besitzt der Aktionsraum 8 noch eine durch den Deckel 11 verschließbare Öffnung, durch die die Lademaschine 4 und die Kühlmittel rohre ein- und ausgebracht werden können.

Von den Kühlmittelrohren ist aber eines, hier das zentrale Rohr 12, nicht mit Kernbrennstoffelementen besetzt, sondern als Zu- bzw. Abführungskanal für frische bzw. ausgebrannte Brennstoffelemente benutzt. Zu diesem Zweck ist dem Zu- und Abführungskanal 12 die Schleuse 13 im Kanal 14 zugeordnet.

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Ein mit Hilfe der Lademaschine durchzuführender Brennstoffwechsel geht wie folgt vor sich:

Zur Entnahme von Brennstoffelementen wird die Lademaschine zunächst in die Achsrichtung des jeweiligen Kühlmittelrohres geschwenkt. Alsdann wird mit Hilfe des nicht näher dargestellten Greifers der Lademaschine das jeweilige Brennstoffelement erfaßt und aus dem Rohr herausgezogen. Nun wird die Lademaschine in die lotrechte Stellung über den Zu- und Ableitungskanal geschwenkt und der obere Verschluß der Schleuse 13 geöffnet. Der Lademaschinengreifer befördert sodann das Brennstoffelement durch den Kanal in die Schleuse und fährt in die Ausgangsstellung zurück. Nach dem Schließen des oberen Schleusenverschlusses kann der untere geöffnet und das Brennstoffelement entfernt werden.

Der Ladevorgang wird in umgekehrter Weise vollzogen. Das einzubringende Brennstoffelement wird zunächst in die Schleuse gebracht und alsdann \^τοη dort mit Hilfe der Lademaschine in das entsprechende Kühlmittelrohr befördert. Während des Reaktorbetriebes ist der Zu- und Abführungskanal 12 zweckmäliig zu schließen, um die Verteilung des Kühlmittelstromes nicht zu stören.

Will man alle verfügbaren Kühlmittelrohre mit Kernbrennstoff besetzen, so sieht man als Be- und Entladungskanal an Stelle eines Kühlmittelrohres zweckmäßig ein besonderes, etwa auf der Oberfläche des Mantelgehäuses oder in der Randzone des aktiven Kerns liegendes Rohr vor, dem alsdann die genannte Schleuse zuzuordnen ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Heterogener Kernreaktor für vorzugsweise hohen Betriebsdruck, dessen Reaktorbehälter annähernd Kugelgestalt aufweist und bei dem die Brennstoffelemente in besonderen Kühlmittelrohren angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelrohre im Reaktorbehälter strahlenförmig um einen zentralen Punkt verteilt sind, der durch den gemeinsamen Schnittpunkt aller Kühlrohrachsen bestimmt und der zugleich als Aufhängepunkt für eine ferngesteuerte Lademaschine benutzt ist.

2. Heterogener Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelrohre unterhalb einer durch ihren Achsenschnittpunkt gelegten Waagrechtebene in einer Art kegelförmigem Strahlenbündel angeordnet sind.

3. Heterogener Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelrohre nur insoweit mit Kernbrennstoffelementen besetzt sind, als dies zur Annäherung an die Kugelgeometrie des aktiven Kerns und die optimalen Gitterabmessungen vorteilhaft ist.

4. Heterogener Kernreaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den Kühlmittelrohren eines, vorzugsweise das zentrale Rohr, nicht mit Kernbrennstoff besetzt, sondern als Zu- und Abführungskanal für den Kernbrennstoff benutzt ist.

5. Heterogener Kernreaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zu- und Abführungskanal eine vorzugsweise gegenüberliegende Schleuse zugeordnet ist, die in einem entsprechenden, in den Reaktorbehälter einmündenden Kanal angeordnet ist.

6. Heterogener Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelrohre auswechselbar innerhalb eines kegel stumpf artigen Mantelgehäuses angeordnet sind, welches den Moderator enthält und unter Belassung eines Zwischenraumes in den kegelförmigen Reaktorbehälter eingebaut ist.

7. Heterogener Kernreaktor nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktorbehälterraum oberhalb des kegeligen Mantelgehäuses als Aktionsraum für die Lademaschine benutzt und gegebenenfalls für diesen Zweck domartig erweitert ist.

8. Heterogener Kernreaktor nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktionsraum und der Zwischenraum zwischen Mantelgehäuse und Reaktorbehälter nur über die Kühlrohre miteinander in Verbindung stehen und daß sie ferner Rohrstutzen für die Durchleitung des Kühl- bzw. Arbeitsmittels aufweisen.

9. Heterogener Kernreaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktionsraum eine mit einem Deckel verschließbare öffnung besitzt, durch die die Lademaschine und die Kühlmittelrohre ausgewechselt werden können.

10. Heterogener Kernreaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Zu- und Abführungskanal für den Kernbrennstoff an Stelle eines Kühlmittelrohres ein eigenes, auf der Oberfläche des Mantelgehäuses liegendes Rohr mit entsprechend zugeordneter Schleuse vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen