DE1075755B

DE1075755B - Beschickungsvorrichtung für Kernreaktoren

Info

Publication number: DE1075755B
Application number: DENDAT1075755D
Authority: DE
Inventors: Burton-on-Trent Staffordshire John Jeffrey Stubbs (Großbritannien)
Original assignee: The English Electric Company Limited, London
Priority date: 1957-12-18
Publication date: 1960-02-18
Also published as: BE583538A; FR1218487A; GB883901A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Beschickungsvorrichtung für Kernreaktoren solcher Art, bei denen Brennstoffelemente in Büchsenform verwendet werden, d. h. bei denen das spaltbare Material in einer Büchse eingeschlossen ist. Brennstoffelemente dieser Art werden beispielsweise in gasgekühlten Reaktoren mit Graphitmoderator, in Druckwasserreaktoren und in heterogenen Dampfreaktoren verwendet.

Es sind bereits Beschickungsvorrichtungen, für derartige Kernreaktoren mit Brennstoffelementen inBüchsenform bekannt, bei denen in einem Druckbehälter ein Brennstoffelement-Magazin angeordnet ist, das eine Mehrzahl von Brennstoffelementen aufnehmen kann und aus welchem der Kernreaktor mitBrennstoffelementen be- bzw. entladen werden kann.

Bei solchen Reaktoren werden die Brennstoffelemente einer plötzlichen Änderung der Umgebungstemperatur ausgesetzt, beispielsweise wenn neue Brennstoffelemente in einen in Betrieb befindlichen Reaktor eingeführt oder wenn teilweise verbrauchte Brennstoffelemente aus einem verhältnismäßig heißen Teil in einen verhältnismäßig kalten Teil des Reaktors übergeführt werden; der von den Brennstoffelementen dabei erfahrene thermische Schock kann zu einer Beschädigung führen.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung von Vorrichtungen, mittels deren der thermische Schock auf einen zulässigen Wert vermindert werden kann.

Zu diesem Zweck wird eine Beschickungsvorrichtung der genannten Art gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß dieser Druckbehälter mit einer Vorrichtung verbunden ist, mittels welcher die im Magazin gelagerten Brennstoffelemente in ihrer Lage innerhalb des Druckbehälters erwärmt werden können.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorrichtung zum Erwärmen der Brennstoffelemente eine Heizvorrichtung und ein Gebläse aufweist, mittels der ein gasförmiges Medium zum Umlauf in einem die Heizvorrichtung und das Behälterinnere einschließenden geschlossenen Kreislauf gebracht werden kann.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß innerhalb des Behälters ein Träger für die Brennstoffelemente vorgesehen ist, mittels dessen die Brennstoffelemente nacheinander auf eine in dem Behälter vorgesehene Austrittsöffnung ausgerichtet werden können.

Nach einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Beschickungsvorrichtung eine Kühlvorrichtung zugeordnet, mittels welcher die Brennstoffelemente in ihrer Lage innerhalb des Behälters abgekühlt werden können.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung Beschickungsvorrichtung
für Kernreaktoren

Anmelder:

The English Electric Company Limited,
London

Vertreter: Dipl.-Ing. C. Wallach, Patentanwalt,
München 2, Kaufmgerstr. 8

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 18. Dezember 1957

John Jeffrey Stubbs, Burton-on-Trent, Staffordshire

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. In dieser zeigt

Fig. 1 in etwas schematisierter Schnittdarstellung eine gemäß der Erfindung ausgebildete Beschickungsmaschine zur Verwendung in Verbindung mit einem gasgekühlten Kernreaktor mit Graphitmoderator,

Fig. 2 eine Darstellung der mit dem Reaktor in einer der Beschickungsstellungen verbundenen Maschine.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist die Beschickungsmaschine eine biologische Abschirmung 10 auf, welche ein inneres Druckgefäß 11 umgibt, in welchem ein drehbares Brennstoffelement-Magazin angeordnet ist, das allgemein mit 12 bezeichnet ist. Die Brennstoffelemente, von denen eines strichliert bei 13 angedeutet ist, sind in axial verlaufenden Röhren 14 untergebracht, die in dem Magazin längs dessen Umfang mit Abständen angeordnet sind.

In einer biologischen Abschirmung 15 an der Oberseite der Abschirmung 10 ist eine Winde 16 mit einem Greifer 17 angeordnet, die zürn Herablassen derBrennstoffelemente des Magazins durch eine Röhre 18 an der Bodenseite in den Reaktor und zum Aufziehen der Brennstoffelemente aus dem Reaktor in. das Magazin dient. Eine einziehbare Kupplung 19 dient zur Verbindung der Röhre 18 mit einer Beschickungsröhre, wobei ein Ventil 20 vorgesehen ist, welches das Innere des Druckkessels 1 abdichtet, falls die Beschickungsmaschine nicht mit der Beschickungsröhre gekuppelt ist.

Weiter sind nicht dargestellte Antriebsmittel zur Drehung des Magazins vorgesehen, derart, daß jedes beliebige Brennstoffelement auf die Röhre 18 und die Windenvorrichtung ausgerichtet werden kann.

909 730/392

Ein mit Motor angetriebenes Gebläse 21 an der Oberseite der Abschirmung 10 dient zur Zirkulation eines gasförmigen Mediums unter Druck in einem in sich geschlossenen Kreis, welcher das Brennstoffelement-Magazin 12, einen Wärmeaustauscher 22 und eine in dem Kreis vorgesehene, schematisch mit 23 angedeutete elektrische Heizvorrichtung aufweist. Dem Wärmeaustauscher ist ein mit Motor angetriebener Kühlventilator 24 zugeordnet.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist der Reaktor ein kugelförmiges Druckgefäß 30 auf, welches einen auf einem Traggitter 32 angeordneten Graphitkern 31 enthält. Das Traggitter und das Druckgefäß ruhen mittels eines schweren zylindrischen Sockels 34 auf den Reaktorfundamenten 33 auf. Das Druckgefäß ist von einer biologischen Abschirmung 35 umgeben, wobei in dem unteren Teil des Druckgefäßes durch Zuleitungen 36 ein Kühlgas eingeleitet wird. NachDurchtritt durch eine große Anzahl vertikaler Brennstoffkanäle, von denen einige mit 37 angedeutet sind, wird das Gas durch Austrittsleitungen 38 aus dem Druckgefäß abgesaugt. Eine querliegende Stauscheibe 39 verhindert eine direkte Gasströmung von den Zuführungs- zu den Austrittsleitungen. Die Brennstoffelemente stecken vertikal in den Brennstoff kanal en, welche, im horizontalen Querschnitt, nach einem rechteckigen Flächengitter angeordnet sind.

Der Zutritt zu den Brennstoffkanälen wirdmitHilfe einer Anzahl von normalerweise mittels Deckplatten 25 verschlossenen Zuführungsröhren bewerkstelligt, von denen einige bei 26 dargestellt sind. Jede Zuführungsröhre gewährleistet Zutritt zu einer Reihe von Brennstoffkanälen; während der Beschickung wird die Deckplatte 25 der entsprechenden Zuführungsröhre abgenommen und eine allgemein mit 40 angedeutete Beschickungsröhre in die Zuführungsröhre eingeführt. Die Beschickungsröhre weist einen beweglichen unteren Teil 41 auf, der aus einer Stellung in Längsausrichtung mit der Beschickungsröhre heraus so verstellt werden kann, daß er auf einen von einer Reihe von Brennstoffkanälen ausgerichtet ist. Die Beschickungsröhre kann auch um ihre eigene Achse gedreht werden. Wenn der Reaktor mit einer neuen Füllung von Brennstoffelementen beschickt werden soll, füllt man die Elemente zunächst in das Magazin 12 und setzt das Innere der Beschickungsmaschine unter einen Druck, der etwa dem in dem Reaktor herrschenden Druck gleich ist, indem man das Innere der Beschickungsmaschine mit einer Quelle eines unter Druck stehenden gasförmigen Mediums verbindet. Nach Beendigung der Kompression wird die Heizvorrichtung 23 eingeschaltet und das Gebläse 21 in Tätigkeit gesetzt, um die Temperatur der Brennstoffelemente langsam und regelmäßig angenähert auf die Temperatur zu bringen, welche in dem Teil des Reaktors, in den die Elemente eingefüllt werden sollen, herrscht.

Die Beschickungsmaschine wird sodann über der Beschickungsröhre in Stellung gebracht und mit dieser mit Hilfe der einziehbaren Kupplung 19 gekuppelt; durch Öffnen des Ventils 20 wird das Innere der Beschickungsmachine mit dem Reaktorinneren verbunden. Sodann werden die Brennstoffelemente, jeweils eines nach dem anderen, mittels der Winde 16 in den Reaktor eingeführt, wobei das Magazin 12 zum Einführen eines Elementes jeweils um einen Schritt weitergedreht wird, bis der Beschickungsvorgang beendet ist.

Das Ventil 20 wird wieder verschlossen, bevor die Beschickungsmaschine von der Beschickungsröhre abgekuppelt wird.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß durch die Vorheizung der Brennstoffelemente ungefähr auf die in dem Reaktor herrschende Temperatur der von den Elementen beim Einfüllen in den Reaktor auszuhaltende thermische Schock und damit die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Elemente im Vergleich zu dem Fall, wo die Brennstoffelemente kalt in den Reaktor eingefüllt werden, wesentlich verringert wird.

Zum Herausnehmen von Brennstoffelementen aus dem Reaktor wird das komprimierte Gas in der Beschickungsmaschine zunächst angenähert auf die Temperatur des Gases im Reaktor gebracht und die Beschickungsmaschine sodann mit der Beschickungsröhre gekuppelt. Nach dem Aufziehen der Brennstoffelemente in das Magazin wird die Temperatur in der Beschickungsmaschine mit einer bestimmten Geschwindigkeit herabgesetzt, indem man das Gas in einem geschlossenen Kreislauf zirkulieren läßt, wobei der Kühlventilator 24 läuft.

Falls Brennstoffelemente von einem Teil des Reaktors in einen anderen, auf einer verschiedenen Temperatur befindlichen Teil gebracht werden sollen, kann die Abkühlung oder Erwärmung der Elemente in der Beschickungsmaschine ausgeführt werden, indem man das Gebläse 21 in Tätigkeit setzt und je nachdem entweder die Heizvorrichtung 23 oder den Kühlventilator 24 einschaltet.

Falls die neuen Brennstoffelemente vor dem Einfüllen in die Beschickungsmaschine in eine Zwischenvorrichtung eingebracht werden, kann die Erwärmung der Brennstoffelemente mittels einer Heizvorrichtung erfolgen, die entweder in der Zwischenvorrichtung oder in der Beschickungsmaschine oder in beiden vorgesehen ist.

Claims

Patentansprüche;

1. Beschickungsvorrichtung mit einem in einem Druckbehälter angeordneten Brennstoffelement-Magazin zum Be- und Entladen von Kernreaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Druckbehälter (11, Fig. 1) mit einer Vorrichtung (21-24) verbunden ist, mittels welcher die im Magazin (12) gelagerten Brennstoffelemente (13) in ihrer Lage innerhalb des Druckbehälters erwärmt werden können.

2. Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Erwärmen der Brennstoffelemente eine Heizvorrichtung (23, Fig. 1) und ein Gebläse (21) aufweist, mittels deren ein gasförmiges Medium zum Umlauf in einem die Heizvorrichtung und das Behälterinnere einschließenden geschlossenen Kreislauf gebracht werden kann.

3. Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Behälters (11) ein Träger für die Brennstoffelemente (13) vorgesehen ist, mittels dessen die Brennstoffelemente nacheinander auf eine am Behälterboden vorgesehene Austrittsröhre (18) ausgerichtet werden· können.

4. Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (11) aus einem Material zur biologischen Abschirmung besteht oder von solchem Material umgeben ist (10).

5. Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Behälter (11) eine Kühlvorrichtung zugeordnet ist, mittels welcher die BrennstofFelemente (13) in ihrer Lage

innerhalb des Behälters (11) abgekühlt werden können.

6. Beschickungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung einen in dem geschlossenen Kreislauf liegenden Wärmeaustauscher (22) sowie einen Ventilator (24) zur Kühlung des in dem geschlossenen Kreislauf zirkulierenden gasförmigen Mediums aufweist.

7. Beschickungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Winde (16) zur Übertragung der Brennstoffelemente aus dem Behälter (11) in den Reaktor, und umgekehrt, vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 725 993.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen