DE1092572B - Steuereinrichtung fuer einen Kernreaktor - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Kernreaktoren mit einem in einem Druckgefäß angeordneten Moderatoraufbau und neutronenabsorbierenden, flexiblen Steuergliedern, die durch Zuführungsöffnungen in dem Druckgefäß in den Moderatoraufbau hinein- bzw. aus ihm herausbewegt werden können.

Die Verwendung von flexibel ausgebildeten Steuergliedern zur Steuerung der Reaktorreaktivität und/ oder zum Abschalten des Reaktors in Notfällen in Form eines nichtrostenden Stahldrahtes mit einer Silber-Cadmium-Seele ist an sich bekannt. Es ist ferner an sich bekannt, bei einem Kernreaktor die Brennstoffelemente kettenförmig auszubilden.

Zur Erzielung einer möglichst hohen Steuerfähigkeit und Betriebssicherheit ist es erwünscht, die Steuerglieder und die Betätigungsvorrichtung hierfür so auszubilden, daß die nach dem jeweiligen Betriebszustand erforderlichen Kontrollbewegungen der Steuerglieder möglichst schnell und mit möglichst großer Steuerwirkung ausgeführt werden können. Gleichzeitig soll die gesamte Steuer- und Kontrollapparatur möglichst einfach sein, um die Störanfälligkeit herabzusetzen. Ferner sollen die einzelnen Teile der Kontrollapparatur, und zwar sowohl die Steuerglieder als auch die Vorrichtungen zu ihrer Betätigung, in einfächer Weise auswechselbar sein, wobei eine hinreichende Abschirmung des Bedienungspersonals gegen die mit dem strahlenden Bereich des Reaktors in Berührung gekommenen Teile der Kontrollapparatur, insbesondere der Steuerglieder selbst, gegeben sein soll.

Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß jedes Steuerglied sich durch die Zuführungsöffnungen hindurch in eine außerhalb des Druckgefäßes angeordnete, mit biologischer Abschirmung versehene Kammer erstreckt und dort um eine in dem Gehäuse angeordnete Trommel geführt ist, welche durch einen Motor anzutreiben ist und dazu dient, das Steuerglied in den Moderatoraufbau hinein- bzw. aus ihm herauszubewegen.

Durch diese Maßnahme, die flexibel ausgebildeten Steuerglieder in eine außerhalb des Druckgefäßes angeordnete Trommelkammer um eine dort angeordnete, motorisch angetriebene Trommel zu führen, wird die genannte Aufgabe in vorteilhafter Weise gelöst. Die Steuerfähigkeit und damit die Betriebssicherheit des Kernreaktors werden wesentlich erhöht; die Handhabung und die Wartung der Kontrollapparatur werden erheblich vereinfacht.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Ventileinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher die Kammer gegenüber der Zuführungsöffnung dicht abgeschlossen ist, sobald das Steuerglied sich ganz in der Kammer befindet.

Steuereinrichtung für einen Kernreaktor

Anmelder:

The English Electric Company Limited,
London

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

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 8. Mai 1957

Brian Holmes, George William Ardley,

Thomas Cyril Greaves, Whetstone, Leicestershire,

und John Malcolm Alexander, London

(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß außer der die Trommel enthaltenden Kammer eine mit dieser verbundene Nebenkammer mit einer biologischen Abschirmung vorgesehen ist, in welche hinein bei Entfernung der Trommel aus der Kammer das Steuerglied von der Trommel abzuwickeln ist, und daß eine Ventileinrichtung zum Abschluß der Trommelkammer von der Nebenkammer vorgesehen ist.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß jedes der Steuerglieder in Form eines Kabels ausgebildet ist, an welchem einzelne getrennte Elemente befestigt sind, die aus neutronenabsorbierendem Material bestehen oder solches enthalten.

Alternativ kann nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, daß jedes der Steuerglieder in Form einer Kette mit im wesentlichen zylindrischen oder stabförmigen Gliedern ausgebildet ist, welche in axialer Richtung mittels sich leer verschiebender Gelenke miteinander verbunden sind, derart, daß die Glieder miteinander aufschließen, sobald die leer verschiebbaren Gelenke zwischen den Gliedern belastungsfrei sind, so daß das Steuerglied schließlich wie ein nicht unterbrochener zylinder- oder stabförmiger Teil ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung. In dieser zeigt

009 647/346

Fig. 1 schematisch eine Anordnung gemäß der Erfindung in Anwendung auf einen gasgekühlten Kernreaktor mit Graphitmoderator,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Teil des Steuergliedes,

Fig. 3 und 4 entsprechende Darstellungen anderer Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

In den Fig. 1 und 2 ist der mit 10 bezeichnete Graphitkern des Reaktors in einem Druckmantel 11 eingeschlossen, der seinerseits in einer biologischen Abschirmung 12 eingeschlossen ist, die von demDruckmantel durch eine Wärmeabschirmung 13 isoliert ist. Ein Steuerkanal ist bei 14 angedeutet.

Das als Ganzes mit 15 bezeichnete Steuerglied be- *5 steht aus einem Seil 16, an dessen unterem Ende eine Anzahl neutronenabsorbierender Perlen 17 befestigt ist, wobei der mit Perlen versehene Teil des Seiles etwa der Länge des Steuerkanals entspricht. Das Seil ist nach oben durch ein senkrecht stehendes Führungsrohr 18 über eine am unteren Ende eines herausnehmbaren Abschirmpfropfens 20 befestigte Scheibe 19, durch Rohre 21 und 22 sowie ein normalerweise offenes Ventil 23 zu der als Ganzes mit 24 bezeichneten Winde geführt. Die Winde ist in einer Aushöhlung 25 in der biologischen Abschirmung 12 angeordnet und besteht aus einem Gehäuse 26, das eine von einem nicht gezeigten Elektromotor angetriebene Trommel 27 enthält.

Das Seil 16 ist um die Trommel geführt und normalerweise dort aufgewickelt. Die Aushöhlung 25 ist mit einer abnehmbaren Betonabdeckung 28 verschlossen.

Unterhalb der Aushöhlung ist eine Aufbewahrungskammer 29 vorgesehen, die mit einem abnehmbaren Betondeckel 30 verschlossen ist. Die Kammer ist mit dem Inneren des Gehäuses 26 durch eine Röhre 31 und ein normalerweise geschlossenes Ventil 32 verbunden und dient zur Aufnahme des Steuergliedes 15, wenn die Aufwindvorrichtung zur Überholung usw. herausgenommen werden soll. Zum Herausnehmen der Aufwindvorrichtung verfährt man folgendermaßen:

Das Steuerglied wird zunächst vollständig auf die Trommel 27 aufgewickelt und das Ventil 23 sodann geschlossen. Hierauf wird das Ventil 32 geöffnet und das Steuerglied in die Aufbewahrungskammer 29 abgewickelt, worauf schließlich das Ventil 32 wieder geschlossen wird. Die Aufwindvorrichtung kann sodann zum Herausnehmen aus der Aushöhlung von den Ventilen abgekuppelt werden.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besteht jede Perle 17 aus einem Stahlgehäuse 17 a, das einen neutronenabsorbierenden Einsatz 176 aus gewirktem Glas oder Keramik enthält. Das Gehäuse paßt auf eine am Seil 16 befestigte eingeschnürte Klemme 33 und ist so geformt, daß es glatt über die Scheibe 19 und die Aufwindtrommel 27 läuft. Selbstverständlich ist für jeden Steuerkanal eine entsprechende Vorrichtung vorgesehen.

In Fig. 3, in welcher entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, besteht das als Ganzes mit 40 bezeichnete Steuerglied aus einer Anzahl von auf einem Seil 42 aufgereihten Gliedern 41. Das Seil ist nach oben durch ein senkrecht stehendes Führungsrohr 43 und ein normalerweise offenes Ventil 44 in einen Kettenkasten 45 geführt, in dem es auf eine durch einen nicht dargestellten Elektromotor angetriebene Trommel 46 aufgewickelt ist. Der Kettenkasten ist in einer Aushöhlung 47 der biologischen Abschirmung, die durch eine abnehmbare Betondecke 48 abgeschlossen ist, angeordnet. Das Ventil 44 dient zum Abschluß des Inneren des Druckgefäßes, falls die Aufwindvorrichtung aus der Aushöhlung 47 herausgenommen werden soll. Der Kettenkasten ist so groß, daß das Steuerglied 42 darin vollständig untergebracht werden kann.

Wie in Fig. 4 dargestellt, besteht jedes Glied 41 aus einem Stahlbehälter 41 a, der eine neutronenabsorbierende Patrone 41 b aus gewirkter Keramikfiber umschließt. Vorzugsweise sind die Durchmesser der Glieder 41 und des Steuerkanals 14 so aufeinander abgestimmt, daß bei einem Reißen des Seiles 42 das Steuerglied nicht ganz bis auf den Boden des Reaktors herabfällt, sondern in dem Steuerkanal von selbst gehalten wird.

Bei beiden Ausführungsformen kann das Führungsrohr auch zum Ein- und Ausfahren des Brennstoffs dienen, wobei das Steuerglied in die Aufwindvorrichtung bzw., bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform, in das Rohr 21 aufgewunden wird. Der Brennstoff kann in das Führungsrohr eingeführt werden, nachdem der Verschlußpfropfen 20 im Fall der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform entfernt wurde. Das Ein- bzw. Ausfahren des Brennstoffes kann jedoch auch von der Unterseite des Reaktors her vorgenommen werden.

Gemäß der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform besteht das Steuerglied wiederum aus einer Anzahl von auf einem Seil 51 aufgereihten Gliedern 50. Jedes der Glieder weist eine innere und eine äußere Stahlhülse 50 α bzw. 50 & auf, zwischen denen sich eine Kupferhülse 50 c befindet, die 20% Bohrkarbid enthält. An der Stirnseite sind die Glieder durch Endscheiben 50 d abgeschlossen.

Die Glieder 50 sind miteinander mittels leer verschiebbarer Gelenke gekuppelt, die aus zwei mittels eines Bolzens 54 drehbar miteinander verbundener hohlkugelförmiger Teile 52 und 53 bestehen. Jedes Halbhohlkugelteil liegt gegen eine abgeschrägte Sitzfläche 55 in der entsprechenden Endscheibe 50 d an und ist in dem Glied in axialer Richtung frei beweglich.

Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß die einzelnen Glieder 50, solange das Steuerglied an dem Seil 51 frei hängt, voneinander in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise entfernt und auf der in der Zeichnung nicht gezeigten Seiltrommel frei aufwickelbar sind. Wird das Steuerteil hingegen ganz in den Steuerkanal bis zu einer Stellung herabgelassen, bei der das unterste Glied gegen einen Anschlag am Boden des Kanales zum Anliegen kommt, so wird bei weiterer Drehung der Trommel in der Abwickelrichtung jedes Glied unter der Wirkung seines eigenen Gewichtes bis zum Aufsetzen auf das unmittelbar darunterliegende Glied herabfallen, wie dies in der Figur strichliert angedeutet ist. Das Steuerglied ist dann über seine ganze wirksame Länge hin nicht unterbrochen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Kernreaktor mit einem in einem Druckgefäß angeordneten Moderatoraufbau und neutronenabsorbierenden, flexiblen Steuergliedern, die durch Zuführungsöffnungen in dem Druckgefäß in den Moderatoraufbau hinein- bzw. aus ihm herauszubewegen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Steuerglied (15 bzw. 42) sich durch die Zuführungsöffnungen hindurch in eine außerhalb des Druckgefäßes angeordnete, mit biologischer Abschirmung (28 bzw. 48) versehene Kammer (25 bzw. 47) erstreckt und dort um eine in dem Ge-

häuse angeordnete Trommel geführt ist (27 bzw. 46), welche durch einen Motor anzutreiben ist und dazu dient, das Steuerglied in den Moderatoraufbau hinein bzw. aus ihm heraus zu bewegen.

2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventileinrichtung (23 bzw. 44) vorgesehen ist, mittels welcher die Kammer gegenüber der Zuführungsöffnung dicht abgeschlossen ist, sobald das Steuerglied sich ganz in der Kammer befindet.

3. Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß außer der die Trommel enthaltenden Kammer (25) eine mit dieser verbundene Nebenkammer (29) mit einer biologischen Abschirmung (30) vorgesehen ist, in welche hinein bei Entfernung der Trommel aus der Kammer das Steuerglied von der Trommel abzuwickeln ist, und daß eine Ventileinrichtung (32) zum Abschluß der Trommelkammer (25) von der Nebenkammer (29) vorgesehen ist.

4. Kernreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Steuerglieder in Form eines Kabels (16J ausgebildet ist, an welchem einzelne getrennte Elemente (17) befestigt sind, die aus neutronenabsorbierendem Material bestehen oder solches enthalten (17 b).

5. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Steuerglieder in Form eines Kabels ausgebildet ist, welches Glas oder Keramikfasern enthält.

6. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Steuerglieder in Form einer Kette mit im wesentlichen zylindrischen oder stabförmigen Gliedern (41 bzw. 50) ausgebildet ist, welche in axialer Richtung mittels sich leer verschiebender Gelenke (52, 53, 54) miteinander verbunden sind, derart, daß die Glieder auf Grund ihres Gewichtes miteinander aufschließen, sobald die leer verschiebbaren Gelenke zwischen den Gliedern belastungsfrei sind, so daß das Steuerglied schließlich wie ein nicht unterbrochener zylinder- oder stabförmiger Teil ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Belgische Patentschrift Nr. 526 793;
»Report SEP-49« der Firma Sylvania Electric Products Inc.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen