DE1095410B - Process and device for the continuous removal of radioactive fission products from a heterogeneous reactor - Google Patents

Process and device for the continuous removal of radioactive fission products from a heterogeneous reactor

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DE1095410B
DE1095410B DEA28519A DEA0028519A DE1095410B DE 1095410 B DE1095410 B DE 1095410B DE A28519 A DEA28519 A DE A28519A DE A0028519 A DEA0028519 A DE A0028519A DE 1095410 B DE1095410 B DE 1095410B
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Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum kontinuierlichen Entfernen radioaktiver Spaltprodukte aus den mit Spaltstoffelementen gefüllten Kanälen eines heterogenen Reaktors mit getrennten Kanälen im Moderator für das Kühlmittel und die festen Spaltstoffelemente. Die Wirtschaftlichkeit von Reaktoranlagen hängt neben den Anlagekosten und den Kosten für die Herstellung und Aufbereitung der Spaltstoffelemente wesentlich davon ab, daß das Kühlmittel und die Spaltstoff elemente während des Betriebes von Spaltprodukten möglichst frei gehalten werden. Aufgabe der Erfindung ist es, durch geeignete Führung des Kühlmittelstromes und durch geeigneten Aufbau des Reaktorkerns anfallende Spaltprodukte aus dem Kern und dem Kühlmittel laufend abzuführen und niederzuschlagen.The invention relates to a method and a device for the continuous removal of radioactive substances Fission products from the channels of a heterogeneous reactor filled with fissile material elements with separate Channels in the moderator for the coolant and the solid fuel elements. The economy of reactor plants depends next to the investment costs and the costs for the production and processing of the fissile material elements essentially depends on the fact that the coolant and the fissile material elements during the operation of fission products be kept as free as possible. The object of the invention is to guide the coolant flow in a suitable manner and fission products arising from the core and the coolant through a suitable structure of the reactor core to be carried away and knocked down on an ongoing basis.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß in bekannter Weise ein Teilstrom des Kühlmittels durch einen Reiniger geführt und daraufhin dem Hauptstrom des Kühlmittels wieder zugeführt wird und daß dieser abgezweigte Teilstrom vor dem Durchlaufen des Reinigers durch die Spaltstoffkanäle geleitet wird. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren der Abzweigung eines Teilstromes des Kühlmittels mit anschließender Zuführung zu einem Reiniger werden durch die eben genannte Leitung des Teilstromes durch die Spaltstoffkanäle vor dem Durchlaufen des Reinigers die aus den festen Brennstoffelementen mit geringem Diffusionswiderstand austretenden Spaltprodukte hohen Absorptionsquerschnitts gegen den Moderator und den Kühlrnittelstrom abgeschirmt und dabei kontinuierlich aus dem Reaktor entfernt, und zwar ohne den Kühlmittelhauptstrom zu belasten. Das Verfahren gemäß der Erfindung hat dabei weiter den Vorteil, daß neben der Entlastung des Kühlmittelstromes erheblich weniger Neutronen nutzlos verlorengehen.The object is achieved in that, according to the invention, a partial flow in a known manner of the coolant passed through a cleaner and then fed back into the main flow of the coolant and that this branched off partial flow before passing through the cleaner through the fissile material channels is directed. In contrast to the known method of branching off a partial flow of the coolant with subsequent supply to a cleaner are through the aforementioned line of the partial flow the fissile material channels before passing through the cleaner those from the solid fuel elements with little Diffusion resistance exiting fission products of high absorption cross-section against the moderator and the Coolant flow shielded and continuous removed from the reactor without burdening the main coolant flow. The method according to the invention has the further advantage that, in addition to relieving the coolant flow, considerably fewer neutrons uselessly lost.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dient eine Einrichtung, bei welcher der Querschnitt der Spaltstoffkanäle größer ist als derjenige der Spaltstoffelemente und bei der in die Spaltstoff kanäle Rohrleitungen münden, die zu einem Reiniger führen. Um die Menge der laufend aus dem Kühlmittelkreislauf abgespaltenen Teilmenge zur Entseuchung des Kerns einstellbar zu machen, sind in Weiterbildung der Erfindung vor den Zuleitungen zum Reiniger Abschlußkörper angeordnet, die einen um weniges kleineren Querschnitt als die Kanäle aufweisen, und es sind in der Sammelleitung zum Reiniger Ventile vorgesehen, die die Spaltstoffkanäle wahlweise entweder mit dem Reiniger oder mit einer Druckmittelquelle verbinden.To carry out the method according to the invention, a device is used in which the cross section of Fissile material ducts is larger than that of the fissile material elements and in the ducts in the fissile material pipelines lead to a cleaner. To the amount of continuously split off from the coolant circuit To make partial set for disinfecting the core adjustable, are in development of the invention before the Supply lines to the cleaner closing body arranged which have a slightly smaller cross section than the channels have, and valves are provided in the collecting line to the cleaner, which optionally channel the fissile material Connect either to the cleaner or to a pressure medium source.

Vor der offenen Seite der Spaltstoffkanäle werden weiterhin lösbare Sperren angeordnet. Läßt man nach Umschalten der Ventile das Druckmittel auf die Abschlußkörper einwirken, so geben diese den Druck an die Spaltstoffelemente weiter. Durch Lösen der entsprechenden Verfahren und Einrichtung
zum kontinuierlichen EntfernenIn front of the open side of the fissile material ducts, detachable barriers are still arranged. If, after switching over the valves, the pressure medium is allowed to act on the closing bodies, these pass the pressure on to the fissile material elements. By solving the appropriate procedures and setup
for continuous removal

radioaktiver Spaltprodukte
aus einem heterogenen Reaktorradioactive fission products
from a heterogeneous reactor

Anmelder:Applicant:

Aktien-Gesellschaft »Weser«,
Bremen, Werftstr. 160Aktien-Gesellschaft »Weser«,
Bremen, Werftstr. 160

Dipl.-Ing. Reinhard Mau, Bremen,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Reinhard Mau, Bremen,
has been named as the inventor

Sperre der jeweils auszutauschenden Elemente mit Hilfe eines Manipulators werden die verbrauchten oder beschädigten Elemente aus den Kanälen nach oben hinausgeschoben und einer Auffangvorrichtung zugeführt. Die neuen Elemente lassen sich jetzt, ebenfalls mit Hilfe des Manipulators, in die Kanäle einführen. Zur Verminderung von Wärmeverlusten durchströmt der Teilstrom des Kühlmittels durch die Spaltstoffkanäle vor seinem Zugang zum Reiniger einen Wärmeaustauscher, der von dem kalten Kühlmittel umflossen ist.Locking the elements to be replaced with the help of a manipulator will be used or damaged Elements pushed up out of the channels and fed to a collecting device. the new elements can now be introduced into the channels, also with the help of the manipulator. To reduce of heat losses flows through the partial flow of the coolant through the fissile material ducts before its access a heat exchanger for the cleaner around which the cold coolant flows.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar inThe drawing shows an embodiment of the invention, namely in

Fig. 1 den Aufbau des Reaktors im schematischen Schnitt, inFig. 1 shows the structure of the reactor in a schematic section, in

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt durch Fig. 1 und inFIG. 2 shows an enlarged partial section through FIG. 1 and in

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch die Kanäle, ebenfalls vergrößert.3 shows a vertical section through the channels, also enlarged.

Bei dem dargestellten Reaktor handelt es sich um einen gasgekühlten Reaktor. Das kalte Kühlgas strömt in bekannter Weise zunächst zur Kühlung des Druckgefäßes 1 um den Reaktorkern 2 herum (Fig. 1), nimmt dann im Reaktorkern in besonderen Kühlgaskanälen 3 die Spaltungswärme auf und wird zum Wärmeaustauscher oder direkt zur Gasturbine geführt. Die Spaltstoffelemente 7 lagern innerhalb des Moderators 4 in ebenfalls bekannter Weise in besonderen Kanälen 5, die entweder parallel oder senkrecht zu den Kühlkanälen geführt sein können.The reactor shown is a gas-cooled reactor. The cold cooling gas flows in known Way first to cool the pressure vessel 1 around the reactor core 2 (Fig. 1), then takes in Reactor core in special cooling gas channels 3 on the fission heat and becomes a heat exchanger or led directly to the gas turbine. The fissile material elements 7 are stored within the moderator 4 in a likewise known manner Way in special channels 5, which can be guided either parallel or perpendicular to the cooling channels.

In Fig. 2 ist die Parallelführung der Kühlkanäle 3 zu den Spaltstoffkanälen 5 gezeigt. Eine Teilmenge des Kühlgasstromes wird nach Durchströmen des Reaktorkerns umgelenkt und als Entseuchungsstrom 6 durch die Spaltstoffkanäle 5 gesaugt. Hier nimmt er die aus den Spaltstoffelementen 7 austretenden radioaktiven Spaltprodukte auf. Die Entseuchungsströme 6 der einzelnenIn Fig. 2, the parallel guidance of the cooling channels 3 to the fuel channels 5 is shown. A subset of the Cooling gas stream is deflected after flowing through the reactor core and as a disinfection stream 6 through the Fissile material channels 5 sucked. Here he takes the radioactive fission products emerging from the fissile material elements 7 on. The disinfection streams 6 of each

009 679/432009 679/432

Spaltstoffkanäle 5 werden zu einer gemeinsamen Leitung 8 vereinigt und zu einer Reinigungsanlage geführt, nachdem sie beim Durchtritt durch den ankommenden Kühlgasstrorn einen Teil ihrer Wärme abgegeben haben. Hat das Gas die Reinigungsanlage durchlaufen, so wird es dem Kühlkreislauf wieder zugesetzt. Durch diese Anordnung bleibt das Kühlgas wahrend des Betriebes auch bei irgendwelchen Störungen an den Spaltstoffelementen, die einen vermehrten Austritt von Sperrprodukten zur Folge haben, frei von dieser zusätzlichen Verseuchung.Fissile material channels 5 are combined into a common line 8 and led to a cleaning system after it as it passes through the incoming cooling gas stream have given off some of their heat. If the gas has passed through the cleaning system, it will be Cooling circuit added again. With this arrangement, the cooling gas remains with any during operation Faults in the fissile material elements, which result in an increased leakage of barrier products, free from this additional contamination.

Um die Herstellung und die Aufbereitung der Spaltstoffelemente 7 zu verbilligen und den Austritt radioaktiver Spaltprodukte im Betrieb zu ermöglichen, ist der Spaltstoff im Kanal in mehrere Längen unterteilt. Der eigentliche Spaltstoffzylinder 7 in der Mitte ist nur auf der Mantelfläche in geringem Abstand von einer Hülse 9 umgeben, die aus fremdem Material (nach Möglichkeit eine Moderatorsubstanz mit geringem Einfangquerschnitt) besteht. Spaltstoff 7 und Hülse 9 sind durch geeignete Abstandsstücke zu einer festen Einheit verbunden. Durch so den Zwischenraum streicht der Entseuchungsgasstrom 6. Die bei der Kernspaltung frei werdende Wärme wird durch Strahlung und Wärmeleitung über die Abstandsstücke und Hülse 9 an den Moderatorblock 4 übertragen, von wo sie der Kühlgasstrom aufnimmt. Die Hülse 9 um den Spaltstoffkern 7 bietet den Vorteil, daß aus dem Spaltstoffelement 9 austretende radioaktive Spaltprodukte sich gegebenenfalls an der Innenwand der Hülse, aber nicht am Moderatorblock niederschlagen können und deshalb nicht zu einer bleibenden Verseuchung des Moderators4 führen. Außerdem entlasten die Hülsen den Spaltstoff 7 vom Gewicht der darüberliegenden Elemente. Zum Austausch abgebrannter oder beschädigter Spaltstoffelemente 7 wird am Austrittsende des Entseuchungsstromes aus dem Spaltstoffkanal 5 ein Ventil 10 mit kugel- oder kolbenförmigem Abschlußorgan 11 eingebaut, das im normalen Reaktorbetrieb offen ist. Die Bewegung des Ventilkolbens 11 sowie der Säule der Spaltstoffelemente 7 entgegen dem Entseuchungsstrom 6 wird durch eine lösbare Sperre 12 am anderen Kanalende begrenzt. Soll ein Austausch von Spaltstoffelementen 7 erfolgen, so muß wegen des Zerfalls der radioaktiven Spaltprodukte der Kühlgasstrom aufrechterhalten werden. Das kann hier ohne Störung des Austauschvorganges geschehen. Nachdem der fernbediente Manipulator (nicht gezeichnet) in den Reaktor eingebracht ist, wird von der Seite der Reinigungsanlage her durch Umschalten des Hahnes 13 Gasdruck gemeinsam auf alle Abschlußorgane 10 gegeben. Dann schließen sich die Ventile 11 in den Spaltstoffkanälen 5 und drücken die Spaltstoffelemente 7 gegen die Sperre 12. Wird nun mit Hilfe des Manipulators eine Sperre 12 entfernt, so können die dahinterliegenden Spaltstoffelemente 7 in eine entsprechende Auffangvorrichtung des Manipulators gedrückt werden. Bei entsprechender Ausführung des Manipulators kann dann aus einem Speicher eine neue Spaltstoffüllung über den Ventilkörper 11 gebracht und in den Kanal geführt werden. Nach Verriegelung der Sperre 12 ist der Austausch beendet. Die gleiche Einrichtung dient zur Einstellung der Menge der durch die Spaltstoffkanäle 5 strömenden Teilströme des Kühlgases.In order to make the production and processing of the fissile material elements 7 cheaper and the leakage more radioactive To enable fission products in operation, the fissile material in the sewer is divided into several lengths. Of the actual fissile material cylinder 7 in the middle is only on the Surrounding surface at a small distance from a sleeve 9, which is made of foreign material (if possible a Moderator substance with a small capture cross-section). Fissile material 7 and sleeve 9 are through suitable Spacers connected to form a solid unit. The disinfecting gas stream 6 sweeps through the space in this way. The heat released during nuclear fission is generated by radiation and heat conduction via the spacers and sleeve 9 transferred to the moderator block 4, from where it receives the cooling gas flow. The sleeve 9 um the fission material core 7 offers the advantage that radioactive fission products emerging from the fission material element 9 may be reflected on the inner wall of the sleeve, but not on the moderator block, and therefore do not lead to permanent contamination of the moderator4. In addition, the sleeves relieve the Fissile material 7 from the weight of the overlying elements. To replace burnt or damaged fissile material elements 7, a valve 10 with spherical or built-in piston-shaped closing element 11 which is open during normal reactor operation. The movement of the Valve piston 11 as well as the column of the fissile material elements 7 against the disinfection flow 6 is released by a Lock 12 limited at the other end of the channel. If there is to be an exchange of fissile material elements 7, it must because of the decay of the radioactive fission products, the flow of cooling gas can be maintained. That can be done here happen without disrupting the exchange process. After the remote manipulator (not shown) in the reactor is introduced, from the side of the cleaning system by switching the tap 13 Gas pressure applied jointly to all closure organs 10. Then the valves 11 in the fuel ducts close 5 and press the fissile material elements 7 against the lock 12. Now, with the help of the manipulator, a Lock 12 is removed, so the fissile material elements 7 behind it can be placed in a corresponding collecting device of the manipulator. With an appropriate design of the manipulator can then from one Store a new fuel filling brought over the valve body 11 and guided into the channel. After locking the lock 12, the exchange is finished. The same facility is used to set the Amount of the partial streams of the cooling gas flowing through the fissile material channels 5.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Verfahren zum kontinuierlichen Entfernen radioaktiver Spaltprodukte aus den mit Spaltstoffelementen gefüllten Kanälen eines heterogenen Reaktors mit getrennten Kanälen im Moderator für das Kühlmittel und die festen Spaltstoffelemente, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise ein Teilstrom des Kühlmittels durch einen Reiniger geführt und daraufhin dem Hauptstrom des Kühlmittels wieder zugeführt wird und daß dieser abgezweigte Teilstrom vor dem Durchlaufen des Reinigers durch die Spaltstoffkanäle geleitet wird.1. Process for the continuous removal of radioactive Fission products from the channels of a heterogeneous reactor filled with fissile material elements with separate Channels in the moderator for the coolant and the solid fissile material elements, characterized in that that in a known manner a partial flow of the coolant passed through a cleaner and then the main flow of the coolant is fed back and that this branched off partial flow before passing through the cleaner through the fissile material channels. 2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Spaltstoffkanäle (5) größer ist als derjenige der Spaltstoffelemente und daß in die Spaltstoffkanäle (5) Rohrleitungen münden, die zu einem Reiniger führen.2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that the cross section the fissile material ducts (5) is larger than that of the fissile material elements and that in the fissile material ducts (5) Open pipes that lead to a cleaner. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Zuleitungen zum Reiniger Abschlußkörper (11) angeordnet sind, die einen um weniges kleineren Querschnitt als die Kanäle aufweisen, und daß in der Sammelleitung zum Reiniger Ventile (13) vorgesehen sind, die die Spaltstoffkanäle (5) wahlweise entweder mit dem Reiniger oder mit einer Druckmittelquelle verbinden.3. Device according to claim 2, characterized in that before the supply lines to the cleaner closing body (11) are arranged, which have a slightly smaller cross-section than the channels, and that valves (13) are provided in the collecting line to the cleaner, which the fissile material channels (5) connect either to the cleaner or to a pressure medium source. 4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor der offenen Seite der Spaltstoffkanäle (5) lösbare Sperren (12) angeordnet sind.4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that in front of the open side of the fission material channels (5) releasable locks (12) are arranged. 5. Einrichtung nach Anspruch 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zuleitungen zum Reiniger ein Wärmeaustauscher angeordnet ist.5. Device according to claim 2, 3 and 4, characterized in that in the supply lines to the cleaner a heat exchanger is arranged. In Betracht gezogene Druckschriften:Considered publications: Deutsche Patentschrift Nr. 948 000; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 006 084; britische Patentschriften Nr. 753 130, 754183;German Patent No. 948,000; German Auslegeschrift No. 1 006 084; British Patent Nos. 753 130, 754183; Band 3 der Reihe »Peaceful Uses of Atomic Energy«, New York 1955, S. 221 ;Volume 3 of the series "Peaceful Uses of Atomic Energy", New York 1955, p. 221; »Nuclear Engineering«, 1, S. 286.287, 1956; »Atomkernenergie«, 2, S. 132, 1957; »Atomics«, 8, Nr. 2, S. 55, 1955;"Nuclear Engineering", 1, pp. 286.287, 1956; "Atomkernenergie", 2, p. 132, 1957; "Atomics", 8, No. 2, p. 55, 1955; »Nucleonics«, 15, Nr. 5, S. 112/113, 1957; »Nuclear Power«, 1, S. 131, 1956;"Nucleonics", 15, No. 5, pp. 112/113, 1957; "Nuclear Power", 1, p. 131, 1956; »Nuclear Science Abstracts«, 11, Nr. 23 Supplement, Abstract 13 641, 1957;"Nuclear Science Abstracts", 11, No. 23 Supplement, Abstract 13 641, 1957; »Schweizerische Bauzeitung«, 74, Nr. 49 (1956), S. 751; »Zeitschrift für angewandte Physik«, VII, S. 601, 1955."Schweizerische Bauzeitung", 74, No. 49 (1956), p. 751; "Journal for Applied Physics", VII, p. 601, 1955. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 009 679/432 12.© 009 679/432 12.
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