DE1068390B

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Publication number: DE1068390B
Application number: DENDAT1068390D
Authority: DE
Priority date: 1958-05-22
Publication date: 1959-11-05
Also published as: GB874282A; FR1225237A

Description

Aus einem Kernenergiereaktor, der mit Brennstoffelementen vornehmlich keramischer Art in Form geometrischer Körper, z. B. Zylinder, Prismen oder Kugeln, von etwa 1 bis 200 mm mit einheitlicher Größe oder als Mischung verschiedener Größen gefüllt ist, werden die Brennstoffelemente nach einer gewissen Ausbrandzeit abgelassen.

Die Brennstoffelemente, die einem Reaktor entnommen werden, enthalten größere Mengen an radioaktiven Spaltprodukten. Bevor sie weiterbearbeitet werden, sei es in einer chemischen Aufbereitung, sei es zur Wiederverwendung in einem Reaktor, werden sie gewöhnlich vor dem Abtransport einige Zeit außerhalb des Reaktors gelagert, um der kurzlebigen Aktivität Gelegenheit zum Abklingen, d. h. zur radioaktiven Abkühlung, zu geben. Diese Lagerung hochaktiven Materials vor dem Abtransport zur Weiterverarbeitung erfordert einen beträchtlichen Aufwand an Einrichtungen zur Abschirmung der Strahlung und zur Kühlung der sich durch die Strahlung erwärmenden Brennstoffelemente sowie an Transportvorrichtungen vom Reaktor zum Auskühlort.

Diese Nachteile werden bei dem erfindungsgemäßen Kernenergiereaktor mit einer Auskühlvorrichtung zur radioaktiven Auskühlung von abgebrannten oder zu entfernenden Brennstoffelementen dadurch behoben, daß innerhalb des Reaktors eine Auskühlwanne vorgesehen ist, die mit dem Reaktorherz, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Ablaßvorrichtung für die Brennstoffelemente, in Verbindung steht.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Kernenergiereaktor schematisch dargestellt.

Fig. 1 stellt eine Ausführungsform dar, bei der eine Ablaßvorrichtung zwischen Reaktorherz und Auskühlwanne vorgesehen ist, in Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, bei der die sogenannte Ablaßvorrichtung fehlt.

In Fig. 1 umgibt das Reaktorgefäß 1 das Reaktorherz 2, welches mit einer großen Zahl von Brennstoffelementen 3 gefüllt ist. Um das Reaktorherz 2 ist eine Neutronen absorbierende Wand 4 gelegt.

Das Reaktorherz 2 läuft am unteren Ende in einen Trichter 5, 6 aus, der eine Ablaßvorrichtung 7 aufweist. Innerhalb des Reaktors, aber außerhalb des Reaktorherzens ist eine Auskühlwanne 8 vorgesehen, die ihrerseits wieder eine Ablaßvorrichtung 9 aufweist. Diese mündet in einen Auslauf IO_j der außerhalb des Reaktors endet.

Zwischen Auskühlwanne 8 und Reaktorherz 2 ist zweckmäßig eine Wand 11 aus einem geeigneten Abschirmmaterial, z. B.aus einem Werkstoff mit hoher Neutronenabsorption, angeordnet.

Die Ablaßvorrichtungen 7 und 9 sind bei dem dar-

Kernenergiereaktor
mit Auskühlvorrichtung
für abgebrannte oder zu entfernende
Brennstoffelemente

Anmelder:

Aktiengesellschaft für Unternehmungen
der Eisen- und Stahlindustrie,
Essen, Altendorfer Str. 103,
und Brown, Boveri & Cie.
Aktiengesellschaft,
Mannheim-Käfertal, Boveristr. 22

Dipl.-Ing. Werner Bellermann, Rheinhausen, und Hermann Dingerdissen, Mannheim-Käfertal, sind als Erfinder genannt worden

gestellten Ausführungsbeispiel so ausgebildet, daß der untere Trichterauslauf in einem Rohrkrümmer endet, an dem sich ein zweiter Rohrkrümmer anschließt, der um eine Achse drehbar ist, die senkrecht und zentrisch auf der öffnung des ersten Rohrkrümmers steht.

Durch Drehen des zweiten Rohrkrümmers, wobei die Drehung auch in fortlaufendem Rotieren bestehen kann, läßt sich das aus den Brennstoffelementen bestehende Schüttgut in die Auskühlwanne 8 bringen.

In gleicher Weise erfolgt ein Herausführen des Schüttgutes aus der Auskühlwanne durch Betätigen der Ablaßvorrichtung 9.

Der Reaktor nach Fig. 2 entspricht im Grundaufbau demjenigen nach Fig. 1. Eine Ablaß vorrichtung 7 nach Fig. 1 fehlt hierbei zwischen Reaktorherz und Auskühlwanne. Es ist nämlich unter Umständen sehr wichtig, innerhalb des Reaktorgefäßes keinerlei mechanisch bewegte Teile zu haben, da eventuell während des Betriebs notwendige Reparaturen außerordentlich schwierig, wenn überhaupt, durchzuführen sind.

Die Auskühlwanne 12 in Fig. 2 steht über ein Rohrstück 13 mit dem Reaktorherz in Verbindung. Die Regulierung des Ablassens von Brennstoffelementen geschieht mittels des in dem Auslauf 14 angeorneten Schiebers 15. Um den Ablauf von Brennstoffelementen möglichst störungsfrei zu gestalten, ist über der unteren Öffnung der Auskühlwanne ein nach unten offe-

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Claims

tier Blechkegel 16 vorgesehen. Dieser Kegel verhindert, daß ein Zuströmen von Brennstoffelementen zu dieser unteren öffnung durch den Druck der unmittelbar darüber lagernden Elemente behindert wird. Unterhalb des Kegels bildet sich also ein Hohlraum, und die Brennstoffelemente strömen im wesentlichen entlang der schrägen Wandung der Auskühlwanne auf die untere öffnung der Auskühlwanne zu. Um beim Inbetriebsetzen eines Reaktors mit neuen Brennstoffelementen einen besseren Abbrand zu erreichen, ist es zweckmäßig, den Reaktor zunächst so weit mit Brennstoffattrappen zu füllen, daß der untere Teil des Reaktors, die Auskühlwanne und der Ablauf mit diesen Attrappen gefüllt ist. Das in der Zeichnung nicht dargestellte Kühlsystem des Reaktors kann vorteilhaft mit der Auskühlwanne verbunden werden, so daß das Kühlmittel des Reaktorsystems zur Kühlung der in die Auskühlwanne abgelassenen Brennstoffelemente herangezogen wird. Damit erübrigt sich die Errichtung einer besonderen Abschirmvorrichtung und Auskühlanlage. Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung nach der Erfindung liegt darin, daß die Auskühlwanne, die vom Reaktorherz durch eine Wand 11 getrennt ist, die Möglichkeit bietet, durch einen Schnellablaß die Brennstoffelemente oder einen Teil von ihnen aus dem Reaktorherz aufzunehmen. Damit wird die kritische Masse im Reaktorherz auf einen unterkritischen Zustand gebracht, so daß die Kettenreaktion im Reaktorherz zum Erliegen kommt. Hierdurch ergibt sich also, zusätzlich zu den bereits im Reaktor vorhandenen Sicherheitsvorrichtungen, eine weitere Sicherheitsvorkehrung. Man hat bereits bisher bei Kernenergiereaktoren mit Flüssigkeit als Moderator auch schon außerhalb des Reaktors angeordnete Behälter verwendet, die vor oder nach Abschalten des Reaktors die Brennstoffelemente im unkritischen Zustande aufnehmen. Während des Betriebs darf bei den bekannten Reaktoren keine Verbindung des Behälters mit dem Reaktor bestehen, weil sonst durch die Flüssigkeit immer mehr Brennstoff in das Reaktorherz transportiert und dadurch der Reaktor überkritisch werden würde und durchginge. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist hingegen ein Abziehen der ausgebrannten Brennstoffelemente im Betrieb des Reaktors möglich, andererseits ίο wird aber verhindert, daß ausgebrannter Brennstoff wieder aus der Abifühlwanne auf direktem Wege in das Reaktorherz gelängen kann. Patentansprüche:

1. Kernenergiereaktor mit einer Vorrichtung zur radioaktiven Auskühlung von abgebrannten oder zu entfernenden Brennstoffelementen, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Reaktors eine Auskühlwanne (8) vorgesehen ist, die mit dem Reaktorherz (2), gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Ablaßvorrichtung (7) für die Brennstoffelemente, in Verbindung steht.

2. Kernenergiereaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Auskühlwanne (8) und Reaktorherz (2) eine Wand (11) aus geeignetem Abschirmmaterial -vorgesehen ist.

3. Kernenergiereaktor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskühlwanne mit einer Ablaßvorrichtung (9) und einem außerhalb des Reaktors endenden Auslauf (10) versehen ist.

4. Kernenergiereaktor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Auskühlwanne direkt durch das Kühlsystem des Reaktors geschieht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 113 339.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen