DE1045003B - Device for changing fuel elements - Google Patents
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Description
Bekanntlich fällt die Neutronenfluß dichte bei Kernreaktoren sowohl in axialer als auch in radialer Richtung etwa von der Mitte des Reaktorkernes aus gesehen allmählich zu kleineren Werten ab. Das hat zur Folge, daß die im Brennstoffgitter verteilten Brenn-Stoffelemente in den Randzonen des Gitters und ferner im oberen und unteren Teil des Gitters weniger stark ausbrennen. Um den Kernbrennstoff möglichst wirtschaftlich auszunutzen, ist man daher von Zeit zu Zeit genötigt, die in den genannten Zonen angeordneten Brennstoffelemente gegen diejenigen der zentralen Zone auszuwechseln. Weiter ist ein Auswechseln von Brennstoffelementen natürlich bei jeder Neubeschickung des Reaktors erforderlich. In beiden Fällen soll der Reaktor nach Möglichkeit mit voller oder etwas verminderter Leistung weitergefahren werden können.It is known that the density of neutron flux in nuclear reactors falls in both the axial and radial directions seen from about the middle of the reactor core gradually to lower values. That has to Result that the fuel elements distributed in the fuel grid in the edge zones of the grid and further Burn out less in the upper and lower part of the grille. To make nuclear fuel as economical as possible Therefore, from time to time it is necessary to take advantage of the areas in the named zones Replace fuel elements with those in the central zone. Next is a substitution of fuel elements is of course required every time the reactor is recharged. In both In cases where possible, the reactor should continue to operate with full or slightly reduced output can be.
Man bedient sich hierzu üblicherweise mechanischer Vorrichtungen, meist sogenannter Greifermaschinen,
die im allgemeinen über dem Reaktor bzw. dem Reaktorgefäß angeordnet sind. Es ist aber auch
schon vorgeschlagen worden, eine fernsteuerbare Greifermaschine in das Reaktorgefäß, und zwar in
dessen obere Zone, einzubauen. Auf diese Weise er-Vorrichtung zum Auswechseln
von BrennstoffelementenFor this purpose, mechanical devices are usually used, mostly so-called gripper machines, which are generally arranged above the reactor or the reactor vessel. However, it has also been proposed to install a remotely controllable gripper machine in the reactor vessel, specifically in its upper zone. In this way he device for replacement
of fuel elements
Anmelder:Applicant:
Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke
Aktiengesellschaft,Corporation,
Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Dipl.-Ing. Hermann Kumpf, Erlangen,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Hermann Kumpf, Erlangen,
has been named as the inventor
Fig. 3 eine Fangglocke mit hydraulischem Spindelantrieb. 3 shows a catch bell with a hydraulic spindle drive.
Bei der Anordnung nach Fig. 1 ist am vorderen Ende der in den drei Koordinatenrichtungen steuerspart man eine ganze Reihe der sonst notwendigen 25 baren vereinfacht dargestellten Lademaschine 1 die Durchbrechungen im Reaktorgefäß deckel für das Ein- Fangglocke 2 angeordnet, die einen über den Glocken-In the arrangement according to FIG. 1, the control in the three coordinate directions is saved at the front end you have a whole range of the otherwise necessary 25 bar loading machine 1 shown in simplified form Openings in the reactor vessel cover for the one-catch bell 2 arranged, which one over the bell
~ " mund hinaus ausfahrbaren inneren Fangschirm 3 be~ "mouth out extendable inner catch screen 3 be
sitzt. Sie ist über das Gelenkrohr 4 an den ebenfalls im Reaktorgefäß 5 angeordneten Steuer- und Druckerzeugungsapparat 6, 7sits. It is connected to the control and pressure generating apparatus 6, 7, which is also arranged in the reactor vessel 5, via the articulated pipe 4
und Ausbringen der Brennstoffelemente. Ferner kann man den Be- und Entladevorgang während des Reaktorbetriebes vornehmen und weiter beschädigte Brennstoffelemente rasch und ohne den sonst üblichen Aufwand auswechseln.and deploying the fuel elements. You can also load and unload while the reactor is in operation make and further damaged fuel elements quickly and without the usual effort replace.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Auswechseln von Brennstoffelementen für Kernreaktoren mit Reaktorgefäß und Flüssigkeitskühlung, bei angeschlossen, welcher zumThe invention relates to a device for replacing fuel elements for nuclear reactors with reactor vessel and liquid cooling, connected to which for
Entladen der Kühlmittelführungsrohre 8 mit den Kernbrennstoffelementen 9 zwischen Rohreintritt und aufsitzender Fangglocke eine entsprechend von unten nach oben gerichtete zusätzliche Druckdifferenz er-Unloading of the coolant guide tubes 8 with the nuclear fuel elements 9 between tube inlet and seated catch bell creates an additional pressure difference directed from bottom to top.
denen ebenfalls eine im Inneren des Reaktorgefäßes 35 zeugt. Die so verstärkte Kühlmittelströmung ist in angeordnete Lademaschine vorgesehen ist. der Lage, ein in den Rohren 8 befindliches Brennstoffwhich one inside the reactor vessel 35 also testifies. The coolant flow thus intensified is in arranged loading machine is provided. capable of a fuel located in the tubes 8
element hydraulisch nach oben zu treiben, d. h., das Kühlmittel dient zugleich als Transportmittel für die Brennstoffelemente bei deren Aufwärtsbewegung. Somit erübrigt sich ein mechanischer Greifarm für diesen Zweck. Das nach oben gleitende Brennstoffelement gelangt unter den Fangschirm und damit in die Fangglocke.to drive the element upwards hydraulically, d. That is, the coolant also serves as a means of transport for the Fuel elements as they move upwards. A mechanical gripper arm for this is thus unnecessary Purpose. The fuel element, which slides upwards, gets under the protective screen and thus in the catch bell.
Die Kühlmittelführungsrohre, von denen der Überren Fangschirm auf und arbeitet mit einem Steuer- 45 sichtlichkeit halber nur zwei Rohre dargestellt sind, und Druckerzeugungsorgan derart zusammen, daß das sind allseitig von der Moderator-Wanne 10 umgebenThe coolant ducts, of which the guard is on and working with a control- 45 only two pipes are shown for the sake of clarity, and pressure generating element together in such a way that they are surrounded on all sides by the moderator tub 10
und in den durch den Einlaßstutzen H eintretenden und den Auslaß stutzen 12 austretenden Kühlmittel-and in the inlet port H entering and the outlet port 12 exiting coolant
Während nach dem älteren Vorschlag die Lademaschine das Auswechseln der Brennstoffelemente auf mechanischem Wege bewerkstelligt und dementsprechend Greiforgane besitzt, ist hierfür im vorliegenden Falle ein besonderes, vorzugsweise am vorderen Ende des Lademaschinengestänges befestigtes Organ vorgesehen. Dieses weist gemäß der Erfindung die Gestalt einer Fangglocke mit ausfahrbarem inne-While according to the older proposal the loading machine replacing the fuel elements accomplished by mechanical means and accordingly has gripping organs, is for this purpose in the present Trap a special one, preferably attached to the front end of the loading machine linkage Organ provided. According to the invention, this has the shape of a collecting bell with an extendable interior
Kühlmittel zugleich als Transportmittel für die Brennstoffelemente benutzt ist.Coolant at the same time as a means of transport for the fuel elements is used.
Die Zeichnung . veranschaulicht schematisch im Längsschnitt zwei Ausführungsbeispiele, es zeigtThe drawing . illustrates schematically in longitudinal section two exemplary embodiments, it shows
Fig. 1 die Auswechselvorrichtung in einem Reaktor mit Druckgefäß in Gesamtansicht,1 shows the replacement device in a reactor with a pressure vessel in an overall view,
Fig. 2 eine Fangglocke mit Teleskop und Steuer- und Druckerzeugungsorgan undFig. 2 a catch bell with telescope and control and pressure generating element and
strom eingeschaltet. Das gestrichelt umrandete Feld 13 bezeichnet die Zone des aktiven Reaktorkernes. Der Steuer- »und Druckerzeugungsapparat 64 7 mit dem ständig in das Kühlmittel eingetauchten Ansaugstutzen 14 ist in dem domartigen Aufsatz 15 des Reaktorgefäßes angeordnet.power switched on. The field 13 bordered by dashed lines denotes the zone of the active reactor core. The control "and pressure generating apparatus 6 4 7 with the constantly immersed in the coolant intake 14 is arranged of the reactor vessel in the dome-like attachment 15th
«0Φ 680/451«0Φ 680/451
Im folgenden seien an Hand der Fig. 2 und 3 Aufbau und Wirkungsweise einer Fangglocke mit dem zugehörigen Steuer- und Druckerzeugungsapparat näher beschrieben.In the following, with reference to FIGS. 2 and 3, the structure and mode of operation of a catch bell with the associated one Control and pressure generating apparatus described in more detail.
Gemäß Fig. 2 besteht die Fangglocke aus dem rohrartigen Gehäuse 16, das etwa die gleiche Weite wie das Kühlmittelführungsrohr 8 besitzt, auf dessen Kragen 17 es in der Arbeitsstellung von oben aufgesetzt ist. Der Fangschirm 3 ist am untersten Glied des in der Glocke befindlichen Teleskops 18 angeordnet und weist in seiner Randzone Durchbrechungen 19 für das Kühlmittel auf. Das Teleskop ist in der rechten Hälfte der Fangglocke im ausgefahrenen und in der linken Hälfte im eingefahrenen Zustand dargestellt. Die Pfeile bezeichnen die möglichen Strömungsrichtungen des Kühlmittels.According to Fig. 2, the catch bell consists of the tubular housing 16, which is about the same width as that Has coolant guide tube 8, on whose collar 17 it is placed in the working position from above. The catch screen 3 is arranged on the lowest link of the telescope 18 located in the bell and has in its edge zone perforations 19 for the coolant. The telescope is in the right half of the Catch bell shown in the extended position and in the left half in the retracted position. The arrows denote the possible flow directions of the coolant.
Im mittleren Teil besitzt die Fangglocke einen Ringkanal 20, der zum Rückschlagventil 21 führt. Das Rückschlagventil gestattet beim Einsetzen eines Brennstoffelementes der von unten durch das Kühlmittelführungsrohr 8 kommenden Kühlströmung freien Austritt. Es schließt sich jedoch, sobald in der Fangglocke ein Unterdruck besteht, also beim Entladen von Kühlmittelführungsrohren. Der durch den Unterdruck verstärkte Kühlstrom tritt in diesem Falle durch den von dem Rückschlagventil 22 des Teleskops freigegebenen Ringspalt (siehe links oben) in das an die Fangglocke angeschlossene Gelenkrohr 4 ein. Die Klinkensperre 23 verhindert ein Entweichen der Brennstoffelemente bei abgezogener Glocke.In the middle part, the catch bell has an annular channel 20 which leads to the check valve 21. When a fuel element is inserted, the non-return valve allows the flow from below through the coolant guide tube 8 coming cooling flow free outlet. However, it closes as soon as it is in the catch bell there is a negative pressure, i.e. when the coolant ducts are being discharged. The one through the negative pressure In this case, the increased cooling flow occurs through the one released by the check valve 22 of the telescope Annular gap (see top left) in the articulated pipe 4 connected to the catch bell. The latch lock 23 prevents the fuel elements from escaping when the bell is removed.
Im vorliegenden Falle stößt das Brennstoffelement 9 gerade von unten gegen den Fangschirm 3 an, d. h., es ist angenommen, daß in der Glocke Unterdruck herrscht. Dieser wird über das Gelenkrohr 5 mit Hilfe der im Steuer- und Druckerzeugungsapparat angeordneten Kreiselpumpe 6 mit Elektroantrieb 24 erzeugt, und zwar bei der in Fig. 2 eingezeichneten Stellung des schraffiert dargestellten drehbaren Steuerapparates 7. Die Kreiselpumpe 6 fördert also das Kühlmittel in Richtung der voll ausgezogenen Pfeile durch den Ansaugstutzen 14 in das diesen umgebende Kühlmittel zurück. Infolge des Unterdruckes fährt das Teleskop mit dem Fangschirm in den oberen Teil der Glocke ein. (s, links oben), während das Brennstoffelement in der Glocke durch den Kühlmittelanpreßdruck gehalten wird (nicht eingezeichnet).In the present case, the fuel element 9 is just abutting against the protective screen 3 from below, i. h., it it is assumed that there is negative pressure in the bell. This is about the joint tube 5 with the help the centrifugal pump 6 with electric drive 24 arranged in the control and pressure generating apparatus, namely in the position of the rotatable shown hatched shown in FIG. 2 Control apparatus 7. The centrifugal pump 6 thus promotes the coolant in the direction of the fully extended Arrows through the intake port 14 back into the surrounding coolant. As a result of the negative pressure moves the telescope with the catch screen into the upper part of the bell. (s, top left), while the Fuel element is held in the bell by the coolant contact pressure (not shown).
Nunmehr kann das Brennstoffelement in einen etwa im Reaktorgefäß aufgestellten Aufnahmebehälter oder in ein leeres Führungsrohr eingesetzt werden. Hierzu muß, nachdem die Fangglocke auf den Behälter bzw. das Rohr aufgesetzt ist, der Steuerapparat 7 verdreht werden, damit sich die Förderrichtung in der Pumpe 6 und im Gelenkrohr 4 umkehrt. Sobald der nötige Druck aufgebaut ist, stülpt sich das Teleskop aus und schiebt das Brennstoffelement vor sich her in den Behälter. Nachdem es darin verriegelt worden ist, schaltet man den Steuerapparat wieder um und fährt die Fangglocke bei eingefahrenem Teleskop auf das nächste Kühlmittelführungsrohr.The fuel element can now be placed in a receptacle or receptacle set up in the reactor vessel, for example can be inserted into an empty guide tube. To do this, after the catching bell has been placed on the container or the pipe is in place, the control device 7 can be rotated so that the conveying direction in the pump 6 and reverses in the joint tube 4. As soon as the necessary pressure is built up, the telescope everts and pushes the fuel element forward into the container. After it has been locked in, it switches the control apparatus is turned around again and the catching bell moves onto the with the telescope retracted next coolant duct.
Bemerkenswert ist, daß die Kühlmittelströmung im betroffenen Rohr auch während des Einsetzens eines Elementes nach wie vor bestehen bleibt, da sie durch die Durchbrechungen 19 im Fangschirm hindurchtreten und sich über den Ringkanal 20 und- das Ventil 21 wieder mit dem übrigen Kühlmittel vereinigen kann.It is noteworthy that the coolant flow in the affected pipe remains in place even while an element is being inserted, since it is through pass through the openings 19 in the safety screen and via the annular channel 20 and the valve 21 can reunite with the rest of the coolant.
An Stelle eines Teleskopes kann der Fangschirm gemäß Fig. 3 auch einen Spindelantrieb besitzen. Die Spindel 25 steht in Antriebsverbindung mit dem auf der Glocke aufgesetzten Turbinenantrieb 26 für beide Drehrichtungen. Der Antrieb weist entsprechend zwei getrennte Lauf räder 27, 28 auf, von denen jedes entsprechend den eingezeichneten Pfeilen in ein Druckgefälle einschaltbar ist, das zwischen dem umgebenden Reaktorgefäß und einem (nicht dargestellten) Niederdruckbehälter erzeugt werden kann, und zwar über die Auslaßstutzen 29, 30. Das durch die Einlaßstutzen 31, 32 eintretende Reaktorkühlmittel dient somit als Treibmittel der Laufräder. Im übrigen ist die Fang-Instead of a telescope, the catch screen according to FIG. 3 can also have a spindle drive. The spindle 25 is in drive connection with the turbine drive 26 placed on the bell for both directions of rotation. The drive accordingly has two separate running wheels 27, 28, each of which can be switched into a pressure gradient according to the arrows drawn, which can be generated between the surrounding reactor vessel and a low-pressure vessel (not shown) via the outlet ports 29, 30 The reactor coolant entering through the inlet connections 31, 32 thus serves as the propellant for the impellers. In addition, the catch is
glocke gemäß Fig. 3 mit dem Stutzen 33 an das Gelenkrohr 4 gemäß Fig. 1 und 2 und damit an den Steuer- und Druckerzeugungsapparat 6j 7 gemäß Fig. 2 anschließbar.bell according to FIG. 3 with the connecting piece 33 on the joint pipe 4 according to FIGS. 1 and 2 and thus to the control and pressure generating apparatus 6j 7 according to FIG. 2 connectable.
Obwohl die Vorrichtungen gemäß Fig. 2 und 3 fürAlthough the devices according to FIGS. 2 and 3 for
Reaktoren mit Flüssigkeitskühlung vorgesehen sind, können sie ohne prinzipielle Änderung auch bei Reaktoren mit Gaskühlung verwendet werden. Ferner können bei genügender Bauhöhe des Reaktorgefäßes und der Glocke auch sämtliche in einem Kühlmittelführungsrohr vorhandenen Brennstoffelemente auf einmal ausgewechselt werden.If reactors with liquid cooling are provided, they can also be used with reactors without any fundamental change can be used with gas cooling. Furthermore, if the height of the reactor vessel and the bell also includes all of the fuel elements present in a coolant guide tube at once be replaced.
Während bei den Anordnungen nach den Fig. 1 bis 3 das Kühlmittel nur während der Aufwärtsbewegung der Brennstoffelemente als Transportmittel mit-While in the arrangements according to FIGS. 1 to 3, the coolant only during the upward movement the fuel elements as a means of transport
a5 benutzt ist, gibt es auch Fälle, in denen eine Umkehrung der Kühlmittelströmung in den Kühlmittelführungsrohren vorübergehend zugelassen werden kann. In diesem Falle, z. B. bei abgeschaltetem Reaktor, kann das Kühlmittel auch für die Abwärtsbewegung der Brennstoffelemente als Transportmittel benutzt werden. Es ergeben sich dann erhebliche Vereinfachungen bezüglich des konstruktiven Aufbaues der Fangglocke, z. B. Fortfall des Fangschirmes und seiner Antriebsorgane.a5 is used, there are also cases where an inversion the coolant flow in the coolant guide tubes can be temporarily permitted can. In this case, e.g. B. with the reactor switched off, the coolant can also be used for the downward movement the fuel elements are used as a means of transport. There are then considerable simplifications with regard to the structural design of the catch bell, e.g. B. Elimination of the catch screen and its Driving organs.
Claims (9)
. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß .der Fangschirtn (3)6. Device according to claims 2 to 4, characterized in that the catch screen (3) is attached to the lowest member of a telescope (18) arranged in the bell.
. 7. Device according to claims 2 to 4, characterized in that .the safety belt (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES56236A DE1045003B (en) | 1957-12-13 | 1957-12-13 | Device for changing fuel elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES56236A DE1045003B (en) | 1957-12-13 | 1957-12-13 | Device for changing fuel elements |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1045003B true DE1045003B (en) | 1958-11-27 |
Family
ID=7490959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DES56236A Pending DE1045003B (en) | 1957-12-13 | 1957-12-13 | Device for changing fuel elements |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1045003B (en) |
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