DE1081579B

DE1081579B - Abschalteinrichtung fuer fluessigkeits-gekuehlte Kernreaktoren

Info

Publication number: DE1081579B
Application number: DES60882A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hermann Kumpf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-12-13
Filing date: 1958-12-09
Publication date: 1960-05-12

Description

Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung der Abschalteeinrichtung nach Patent 1 052 000 bezüglich des dort vorgesehenen Umsteuerteiles (17).

Gegenstand des Hauptpatents ist eine Abschalteinrichtung für flüssigkeitsgekühlte Kernreaktoren mit Reaktorgefäß, bei der zum Stillsetzen des Reaktionsprozesses von einer schüttfähigen, in Abschaltgefäßen hydraulisch gespeicherten, in der Reaktarkernzone durch Umsteuerung des Kühlmittels auf einen Niederdruckbehälter zur Wirkung gebrachten Neutronenabsorbersubstanz Gebrauch gemacht wird. Zur Erläuterung sei Bezug auf Fig, I genommen.

Gemäß Fig. 1 ist die Absorbersubstanz 1 innerhalb des Reaktorgefäßes 2 in einem unten offenen Sammeltopf 3, welcher am oberen Ende des brennstofffreien Kühlmittelführungsrohres 4 (Abschaltrohr) angeordnet ist, mit Hilfe der Kühlmittelströmung (voll ausgezogene Pfeile) hydraulisch aufgespeichert. Die Absorbersubstanz besitzt die Gestalt einer Kugelschüttung. Sie verteilt sich an sich auf mehrere Sammeltöpfe, von denen jedoch der Übersichtlichkeit halber nur der Sammeltopf 3 dargestellt ist. Er besitzt oben die Kühlmittelaustrittsöffnung 5, das bei Strömungsrichtungsumkehr selbsttätig öffnende Ventil 6 und das die Absorberkugeln davor zurückhaltende Schutzsieb 7. Von unten drückt der kolbenartig ausgebildete Gleitkörper 8 unter der Einwirkung des Kühlmittels gegen die Absorberkugeln an.

Am Kühlmitteleintrittsende besitzt das zugehörige Abschaltrohr 4 die als Stoßdämpfer wirkende Fangvorrichtung 9, die bei Strömungsrichtungsumkehr ein Entweichen der Absorberkugeln 1 aus der Reaktorkernzone verhindert. Sie ist so geschaltet, daß auch bei gefangenem Gleitkörper 8 der Kühlmittelstrom teilweise aufrechterhalten bleibt (Überbrückungskanäle 10). Die Reaktorkernzone ist im übrigen gebildet durch die mit den Brennstoffelementen 11 beladenen und von der Wanne 12 umgebenen übrigen Kühlmittelführungsrohren 13. Als Kühlmittelein- und -auslasse für das Reaktorgefäß dienen die Stutzen 14 und 15.

Die Abschaltrohre sind zwar in den Kühlmittelstrom eingeschaltet, doch münden sie mit dem Eintrittsende zunächst in die Sammelleitung 16, die aus dem Reaktorgefäß 2 herausgeführt und erst unter Zwischenschaltung der im gestrichelt umrandeten Feld 17 dargestellten Steuereinrichtung an den Kühlmitteleinlaßstutzen 14 angeschlossen ist. Die Steuereinrichtung 17 besitzt den Schieber 18, der in der (eingezeichneten) Betriebsstellung durch den Elektromagneten 19 unter Zusammendrückung der Spiralfeder 20 in seiner oberen Endlage gehalten wird. Beim Übergang in die Abschaltstellung schaltet er die Kühlmittelströmung in den Abschaltrohren über die Abstelleinrichtung für flüssigkeitsgekühlte Kernreaktoren

Zusatz zum Patent 1 052 000

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

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

Leitung 21 auf den Niederdruckbehätler 22 um und bewirkt so die erwähnte Strömungsrichtungsumkehr (gestrichelt eingezeichnete Pfeile).

Die Wirkungsweise der Abschalteinrichtung ist folgende: Die Neutronenabsorberkugeln strömen in dem Augenblick schlagartig in die im Inneren des Reaktorkernes befindliche Zone der Abschaltrohre ein, wenn der Elektromagnet 19 entregt wird (Netzausfall) und dadurch der Schieber 18 durch die sich ausdehnende Feder 20 nach unten bewegt wird. Es entsteht ein Druckgefälle zwischen dem Reaktorgefäßraum und dem Niederdruckbehälter 22, demzufolge die Ventile 6 an jedem Sammeltopf öffnen und das Kühlmittel von oben in die Abschaltrohre 4 einströmt. Die dabei nach unten getriebenen Gleitkörper 8 werden in den Fangvorrichtungen 9 aufgefangen und verhindern ein Ausströmen der Absorberkugeln aus den Abschaltrohren. Über die Überbrückungskanäle 10 wird eine Notkühlung der Absorberkugeln aufrechterhalten.

Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Vervollkommnung dieses Abschaltvorganges mit dem Ziel, eine bessere Dämpfung der Absorberkugeln und des Strömungsstoßes bei der Abwärtsbewegung zu erzielen und demgemäß im Bereich des Reaktorkernes zu große Druckunterschiede im Kühlmittelsystem bei der Abschaltung zu vermeiden. Die Lösung besteht erfindungsgemäß darin, daß zwischen Umsteuereinrichtung 17 und Niederdruckbehälter 22 ein Pufferbehälter mit Drosselorgan eingeschaltet ist. Der Pufferbehälter und der Drosselquerschnitt sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung so zu bemessen, daß sich im Pufferbehälter bei in Öffnungsstellung

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gehendem Steuerschieber 18.. ein Druck aufbaut (Dampf bzw. Druckwasser), welcher nur wenig niedriger als der Druck im Reaktorgefäß liegt. Da dies der Fall ist, ehe die Absorberkugeln ihre tiefste Lage erreicht haben, geht der späteren mechanischen Pufferung der Kugeln noch eine hydraulische voraus.

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch ein Ausführungsbeispiel, es zeigt

Fig. 1 die verbesserte Abschalteinrichtung nach der Erfindung und

Fig. 2 den Reaktor mit der bereits oben erläuterten Abschalteinrichtung nach dem Hauptpatent. Die Trennlinien 32 in beiden Figuren bezeichnen die Anschlußstellen- der- neuen Einrichtung an- die Abschalteinrichtung nach dem Hauptpatent.

Gemäß Fig. 1 ist zwischen die Umtseuereinrichtung 17 und den Niederdruckbehälter 22 nach Fig. 2 ein Pufferbehälter 24 mit Drosselorgan 25 eingeschaltet. Der Behälter 24 ist so dimensioniert, daß er sich nach dem Öffnen des Steuerorgans 17 wegen der engen Drossel 25 rasch mit Dampf bzw. Druckwasser auf einen Druck auffüllt, welcher nur wenig unter dem Druck im Reaktorgefäß liegt. Da dies, wie erwähnt, erreicht ist, noch bevor die Absorberkugeln ihre tiefste Lage erreicht haben, wird auf diese Weise eine sehr wirksame Dämpfung der Kugeln und der Flüssigkeitsbewegung erreicht.

Nach dem Schließen des Steuerschiebers 17 (Rückholung in die Ausgangslage) entleert sich der Behälter 25 relativ rasch durch die Drossel 25 auf den Druck des Niederdruckbehälters 22. Sie ist also in kurzer Zeit wieder betriebsbereit.

Der Pufferbehälter ist möglichst starkwandig mit beschränktem Rauminhalt auszulegen, während der Niederdruckbehälter unter Atmosphärendruck stehen kann. Sorgt man dafür, daß der Pufferbehälter wenigstens teilweise von Druckwasser umströmt und somit auf einer Temperatur von mehr als 100° C gehalten wird oder sonstwie geheizt wird, z. B. durch Einbau in das Reaktorgefäß, so bleibt in ihm nach dem Druckausgleich mit dem Niederdruckbehälter nur mehr Dampf vom Atmosphärendruck übrig.

Es sei noch erwähnt, daß die Rückführung der Absorberkugeln in die Sammeltöpfe in gleicher Weise wie bei der Einrichtung nach dem Hauptpatent bewerkstelligt wird.

Claims

Patentansprüche,·

1. Abschalteinrichtung für flüssigkeitsgekühlte Kernreaktoren mit Reaktorgefäß, bei der zum Stillsetzen des Reaktionsprozesses von einer schüttfähigen, in Abschaltgefäßen (3) hydraulisch gespeicherten, in der Reaktorkernzone durch Umsteuerung des Kühlmittels auf einen Niederdruckbehälter (22) zur Wirkung gebrachten Neutronenabsorbersubstanz (1) Gebrauch gemacht wird, nach Patent 1 052 000, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Umsteuereinrichtung (17) und Niederdruckbehälter (22) ein Pufferbehälter (24) mit Drosselorgan (25) eingeschaltet ist.

2. Abschalteinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung von Pufferbehälter (24) und Drosselquerschnitt, daß sich bei in Öffnungsstellung gehendem Steuerschieber (18) — noch bevor die Absorberkugeln (1) ihre tiefste Lage erreicht haben ·—· ein Druck aufbaut, der wenig unter dem Druck im Reaktorgefäß (2) liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen