DE1067537B - Beschickungsvorrichtung fuer einen Kernreaktor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Beschickungsvorrichtung für einen Kernreaktor, dessen fester Moderatorblock eine Reihe von Brennstoffkanälen aufweist.

Um die Zahl der Zugangslöcher zwischen der Außenseite eines Kernreaktors und seines Moderatorblocks herabzusetzen, werden beim Entwurf des Reaktors gewöhnlich Mittel vorgesehen, durch welche die Brennstoffkanäle im Moderatorblock zu Gruppen zusammengefaßt und von einem Füllgerät erreicht werden können, welches durch einzelne, jeder Gruppe zugeordnete Zugangslöcher geführt wird. Dabei ist jedes Zugangsloch symmetrisch zu seiner jeweiligen Gruppe von Brennstoffkanälen zugeordnet. Da der Moderatorblock immer thermischen Belastungen ausgesetzt ist, sind Mittel erforderlich, welche die Brennstoffelemente beim Füllen und Entleeren während der Gesamtlebensdauer des Reaktors so führen, daß sie leicht aus den Brennstoffkanälen im Moderatorblock nach dem Füllgerät gelangen und umgekehrt.

Es sind Beschickungsvorrichtungen für Kernreaktoren bekannt, bei denen eine unbewegliche bzw. fixierte oder ortsfeste Einfüllführung für jeden Brennstoffelementkanal vorgesehen ist.

Die Nachteile dieser bekannten Einfüllführungen bestehen darin, daß für jeden Brennstoffkanal eine lange Führung benötigt wird und jede Führung eine öffnung in der Reaktorkammer erforderlich macht. Die Brennstoffkanäle sind üblicherweise in einem Abstand von etwa 20 cm voneinander angeordnet, so daß die öffnungen im Reaktorbehälter mit gleichem Abstand voneinander angeordnet sein müssen. Ein solcher Behälter mit einer großen Anzahl von öffnungen, die mit einem Abstand von 20 cm voneinander angeordnet sind, ist sehr schwierig herzustellen, insbesondere, wenn der Behälter einem hohen Druck ausgesetzt ist.

Die große Anzahl von Führungen engen den Raum zwischen dem Reaktorbehälter und dem Moderator jedoch ein. Bei einem lotrecht ausgerichteten Reaktor wird jedoch Raum für Steuer- und Sicherheitsstäbe sowie für Rohrleitungen zwecks Gasprobeentnahmen von den Kanälen her benötigt. Je größer die Anzahl der öffnungen in der Kammer ist, um so komplizierter werden die Lade- und Entladevorgänge.

Die vorerwähnten Nachteile sind dadurch überwunden worden, daß

a) eine Öffnung in der Kammer für jeweils sechzehn Brennstoffelementkanäle vorgesehen wird;

b) eine zu entfernende bzw. auszubauende Führung verwendet wird, welche in die in der Kammer befindliche öffnung eingebracht und so bewegt bzw. geleitet werden kann, daß jede der sechzehn öffnungen zu erreichen ist. Wenn die Führung nicht Beschickungsvorrichtung
für einen Kernreaktor

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority, London

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

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 9. Juni 1955

Everett Long, Culcheth₁ Warrington, Lancashire
(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

mehr benötigt wird, kann sie aus dem Reaktor heraus entfernt werden;
c) eine fixierte bzw. unveränderliche oder ortsfeste Führung von kurzer Länge verwendet wird, wie dies gemäß der vorliegenden Erfindung der Fall ist.

Durch die Verwendung einer fixierten bzw. ortsfesten Führung treten jedoch gewisse Probleme auf:

a) Die Führung muß mit der auszubauenden Einfüllführung zusammenwirken.

b) Sie darf die Bewegung der Steuerstäbe nicht behindern, welche sich in den Kanälen, die sich zwischen den Brennstoffkanälen befinden, bewegen.

c) Sie muß das Vorsehen von Gasprobeentnahmerohren nach den Brennstoffkanälen gestatten.

d) Sie muß die Kontinuität der Brennstoffkanäle trotz Bewegungen im Moderatoraufbau gewährleisten.

e) Sie muß vorzugsweise die Aufgabe erfüllen, eine übermäßige Wirbelung des Gases hintanzuhalten, welche dann auftritt, wenn das Gas aus den engen Brennstoffkanälen in den verhältnismäßig großen Raum oberhalb des Moderators strömt.

f) Sie soll vorzugsweise so viel Belastgewicht schaffen, daß die oberste Schicht des Moderatoraufbaus nach unten gehalten wird und daß jeder Versuch der obersten Schicht, sich auf Grund der elastischen Halterung rund um ihren Umfang zu wölben, vereitelt wird.

g) Sie soll vorzugsweise eine Öffnung bilden, in welcher das Ende des Steuerstabes dann, wenn er

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Claims (1)

völlig aus der Anlage herausgezogen ist, ruhen kann, so daß der Steuerstab stets in seine ihm zugeordnete öffnung im Moderator hineinfällt. Sie soll außerdem einen Halt bzw. eine Lagerung für den Steuerstab schaffen, wenn dieser völlig in die Anlage eingeführt ist, und sie soll den Stoß eines fallenden Steuerstabes aufzunehmen vermögen. Bei der Beschickungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist eine Einfüll- oder Beschickungsführung vorgesehen, in welche eine Mittelsäule mit einer schwenk- bzw. drehbaren und außerdem radial verstellbaren Schütte oder Rinne gelagert wird, so daß jeweils eine Gruppe von Brennstoffkanälen mit Brennstoffelementen versorgt werden kann. In Weiterentwicklung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Beschickungsvorrichtung über ein Dreipunktlager gegen die oder auf den Stirnflächen des Moderatorblocks abzustützen und ein Zentrierlager für das Ausrichten der Beschickungsführung am Moderatorblock sowie Gleitführungen vorzusehen, die sich in radialer Richtung relativ zum Zentrierlager erstrecken. Dabei kann die Beschickungsvorrichtung eine symmetrische Anordnung von sechzehn Durchgängen in Form eines Gitterquadrates aufweisen. Außerdem sind gemäß der Erfindung die Führungsdurchlässe verjüngt, wobei deren kleinerer Durchmesser dem Moderatorblock zugewandt ist. Schließlich wird erfindungsgemäß in Vorschlag gebracht, daß jeder Führungsdurchlaß ein Loch in seiner Wand aufweist, in welches ein Gasabzweigrohr mündet. Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden, und zwar zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf die Beschickungsvorrichtung, von unten gesehen, Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1, Fig. 3 in räumlicher Darstellung einen Halter oder ein Lager für die Beschickungsführung und Fig. 4 eine Draufsicht auf den Oberteil eines Moderatorblocks, der für die Aufnahme der Beschickungsführung eingerichtet ist. In den Fig. 1 und 2 ist ein Körper 10 aus Gußeisen mit sechzehn symmetrisch angeordneten Kanälen 11 versehen. Die Seite 12 ist so ausgebildet, daß sie sich gegen einen Moderatorblock 20 (Fig. 4) anzulegen vermag, und sie weist einen runden Vorsprung oder Kragen 14 und eine Schiene 15 auf. Der Kragen 14 dient dem Körper 10 als Einpunktlagermittel oder Zentrierung und paßt in ein zugehöriges Loch 19 (Fig. 4) im Moderatorblock 20. Die Schiene 15, welche sich in radialer Richtung vom Mittelpunkt des Vorsprunges 14 weg erstreckt, ist mittels Bolzen 16 so befestigt, daß sie in einer Feder- oder Keilnut 21 (Fig. 4) gleiten kann, die in den Moderatorblock 20 eingearbeitet ist. Drei Stege oder Rippen 17 weisen Dellen 18 auf, um dadurch eine Dreipunktlagerung des Körpers 10 auf der Oberfläche des Moderatorblocks über Lagerkugeln 33, wie in Fig. 3 gezeigt, zu ermögliehen. Auf der Seite 13 des Körpers 10 ist ein Vorsprung oder eine Nabe 23 und ein zugehöriger Kanal 24 vorgesehen, um für das Mundstück des Beschikkungsgerätes eine Führung abzugeben. Jeder Kanal 11 weist ein Loch 25 auf, in das ein Gasrohr 38 mündet. Die Ecken des Körpers 10 sind bei 26 weggeschnitten, so daß die Rohre 38 von der Unterseite nach der Oberseite des Körpers 10 geführt werden können. Die Kanäle 11 weisen ausgeschnittene Teilstücke 28 auf, welche Vorsprünge 29 bilden, die dafür vorgesehen sind, mit Spiel in den halbrunden offenen Enden 30 (Fig. 3) der Halter bzw. Lager 22 zu liegen. In Fig. 2 wird die räumliche Zuordnung des Moderatorblocks 20 zum Körper 10 gezeigt. Ebenfalls ist ein Schnitt des Kanals 24 angedeutet. Dieser Schnitt weist eine geneigte Fläche 27 auf, um das Mundstück des Brennstoffelement-Beschickungsgerätes zu lagern oder zu führen, sowie eine geeignete Fläche 32 zum Abstützen eines Kontroll- oder Steuerstabes (welcher sich normalerweise im Kanal 24 bewegt), wenn dieser von seiner Winde gelöst ist, um dadurch das obenerwähnte Mundstück einführen zu können, und außerdem zum Abfangen eines Stoßes, der einen Scherbolzen im Prüfstab brechen soll, wenn der Steuerstab versehentlich oder aus Unachtsamkeit frei fällt. Die Kanäle 11 laufen konisch zu, und zwar von 127 mm an der Fläche 12 bis zu 134,4 mm an der Fläche 13. Sie sind 279,4 mm lang. Die Entfernung von Mittelpunkt zu Mittelpunkt der Kanäle beträgt zweckmäßigerweise 203,2 mm und richtet sich natürlich nach den Abständen der Brennstoffkanäle des Reaktors. In Fig. 3 ist der Halter 22 mit den halbkreisförmig offenen Enden an ihrer Grundfläche 39 dargestellt. Diese offenen Enden stimmen mit den Vorsprüngen 29, die den Kanälen 11 zugeordnet sind, räumlich überein. Eine Kugel 33 ist auf einem erhöhten Teilstück 34 aufgeschweißt, welches seinerseits an die Grundfläche 39 angeschweißt ist. Die Kugel 33 wirkt mit den Dellen 18 (Fig. 2) zwecks räumlicher Ausrichtung zusammen. Der Halter 22 weist Füße 40 auf und ruht auf Ringen 31, die auf der oberen Fläche 37 des Moderatorblocks 20 in einer in Fig. 4 gezeigten Weise aufgesteckt sind. Fig. 4 zeigt eine Gruppe von sechzehn Graphitblöcken 36, welche einen Teil des Moderatorblocks 20 bilden. Jeder Block 36 weist einen Brennstoffkanal 35 auf. In der Mitte jeder Blockgruppe befindet sich ein Loch 19. Die Aussparung 19 dient als Loch für den Steuerstab und nimmt außerdem den Kragen 14 des Körpers 10 auf. Drei Halter bzw. Lager 22 sind für jeden Körper 10 vorgesehen, dessen Gewicht (welches ungefähr 272 kg betragen kann) über die Ringe 31 auf sechs senkrechte Graphitsäulen verteilt wird. Da unterschiedliche thermische Bewegungen zwischen den Graphitblöcken 36 und den Lagern 22 auftreten, wird der Körper 10 auf Grund seiner Dreipunktlagerung stabil bzw. unverändert bleiben. Der Körper 10 wird mittels der Keilnut 21 am Drehen gehindert, während eine unterschiedliche Ausdehnung zwischen dem Moderatorblock 20 und dem Körper 10 von der Schiene 15 aufgenommen wird, welche am Körper 10 befestigt ist, jedoch in der Keilnut gleiten kann. Das Vorsehen der sechzehn Kanäle gestattet die Anordnung eines zentralen Lagerloches 19, in welchem eine Mittelsäule gelagert ist. Diese Mittelsäule weist eine schwenkbare bzw. drehbare Schütte oder Rinne auf, welche durch Drehung mit drei festliegenden Halbmessern die sechzehn Kanäle 35 überqueren kann, und zwar erstens dem Halbmesser, der von den vier Mittelkanälen bestimmt wird, zweitens dem Halbmesser, der von den acht seitlich der Mitte liegenden Kanälen bestimmt wird, und drittens dem Halbmesser, der durch die vier Eckkanäle festgelegt ist. Patentansprüche:

1. Beschickungsvorrichtung für einen Kernreaktor, dessen fester Moderatorblock eine Reihe von Brennstoffkanälen aufweist, dadurch gekenn-