DE1104627B

DE1104627B - Vorrichtung zum Beschicken von Bohrlochsystemen bei Anlagen wie Kernreaktoren

Info

Publication number: DE1104627B
Application number: DED24638A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wolfgang Junkermann
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority date: 1956-06-02
Filing date: 1957-01-08
Publication date: 1961-04-13

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschicken von Bohrlochsystemen bei Anlagen wie Kernreaktoren, die hochenergetische Strahlen aussenden und bei denen das Bohrlochsystem in kleinere Bohrlochgruppen unterteilt ist, wobei jeder Bohrlochgruppe ein gemeinsames Einsatzrohr zugeordnet ist, in welches von außen eine verschieb- und dreh- und gegebenenfalls radial ausschwenkbare Vorrichtung eingesetzt werden kann, gemäß Patent 1 084 391, und sie besteht darin, daß ein Einführungsrohr und ein Leitrohr vorgesehen sind, wobei das Einführungsrohr im Einsatzrohr um seine Achse drehbar angeordnet und das Leitrohr als Verlängerung des Einführungsrohres schwenkbar ausgeführt und mit einer Doppelsperre an seinem unteren Ende versehen ist, die die Einsatzstücke durch eine von außen zu betätigende Vorrichtung hält oder einzeln freigibt.

Im Hauptpatent 1 084 391 wird vorgeschlagen, daß die verschieb- und drehbare und gegebenenfalls radial ausschwenkbare Vorrichtung an dem in der Behälterwand befestigten Einsatzrohr aufgelagert ist. Hierdurch ergibt sich der nicht zu übersehende große Vorteil gegenüber der Vorrichtung gemäß dem im Hauptpatent erwähnten älteren Vorschlag, daß die eigentliche Beschickungsvorrichtung oben an der Behälterwand gehalten wird, so daß der durch das häufige Umsetzen dieser Beschickungsvorrichtung auftretende Verschleiß im Einsatzrohr jederzeit kontrolliert und gewartet werden kann, wobei dieses Einsatzrohr bzw. die Auflagerstellen für die Beschickungsvorrichtung ständig zugänglich sind und ohne große Schutzmaßnahmen noch in einfachster Weise repariert und korrigiert werden können. Die Gefahr von Wärmespannungen besteht bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht, wobei sie außerdem der Einwirkung von Strahlungsschäden und Korrosion entzogen ist. Auch ist die Verwendung von teuren Materialien deshalb nicht erforderlich, da bei dem ständig unter Kontrolle stehenden Einsatzrohr schon die geringsten Abänderungen vom Normquerschnitt kontrolliert werden können.

Diese Vorrichtungen eignen sich gut für Brennstoffelemente, die mit einer Metallumhüllung versehen sind und, an einem Seil od. dgl. befestigt, in die Bohrungen eines Kernreaktors eingeführt werden.

Da die Wirtschaftlichkeit der Energieerzeugung in einem Reaktor von den erreichbaren Betriebstemperaturen abhängt und die Metallumhüllungen eine höhere Betriebstemperatur nicht erlauben, muß auf Metallumhüllungen verzichtet werden. Die Kernbrennstoffe dürfen dann aber auch nicht in metallischer Form verwendet werden, sondern müssen als hochschmelzende Verbindungen, wie Urancarbid oder Uranoxyd, in Form von keramischen oder gesinterten Körpern aus-Vorrichtung

zum Beschicken von Bohrlochsystemen
bei Anlagen wie Kernreaktoren

Zusatz zum Patent 1 084 391

Anmelder:

Deutsche Babcock & Wilcox Dampfkessel-Werke Aktiengesellschaft,
Oberhausen (RhId.), Duisburger Str. 375

Dr.-Ing. Wolfgang Junkermann, Mülheim/Ruhr,
ist als Erfinder genannt worden

gebildet sein. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, als Kernbrennstoff Kugeln aus einer keramischen Uranverbindung zu verwenden, wobei durch eine besondere Form der Brennstoffkanäle, z. B. Schächte oder Stollen mit quadratischem Querschnitt und nach innen vorspringenden Zentrierleisten, eine ausreichende Kühlung gewährleistet wird.

Die bisher bekanntgewordenen Vorschläge zur Verwendung von Kugeln aus keramischen Uranverbindungen als Brennstoff in derartigen Reaktoren sehen vor, daß die Kugeln auf die obere Fläche des Reaktorkerns geschüttet werden und unter dem Einfluß der Schwerkraft und/oder getrieben durch eine Gasströmung Rollbewegungen ausführen, bis sie in freie Brennstoffkanäle fallen. Dieses Verfahren hält jedoch bei näherer Untersuchung bezüglich der mechanischen Beanspruchung des verhältnismäßig spröden Graphits einer Kritik nicht stand, da die Brennstoffkugeln auf Grund ihres hohen spezifischen Gewichtes von ungefähr 10 g/cm³ beim Rollen die oberen Kanten und etwaigen Zentrierleisten der Brennstoffkanäle zerstören werden. Überdies ist ein solches Verfahren nicht anwendbar, wenn die Brennstoffkörper statt Kugelform die Gestalt kurzer Hohlzylinder mit oder ohne Außenkühlrippen oder andere Formen besitzen, die wegen besserer Wärmeabfuhr, geringerer thermischer Spannungen oder aus fertigungstechnischen Gründen vorteilhaft sind.

109 540/354

Durch die vorliegende Zusatzerfindung wird die Haupterfindung auch für solche Brennstoffelemente anwendbar gemacht, indem die Brennstoffelemente in ein Einführungsrohr eingesetzt werden und durch dieses in ein Leitrohr rutschen. Das Einführungsrohr ist dabei im Einsatzrohr um seine Achse drehbar angeordnet und das Leitrohr als Verlängerung des Einführungsrohres schwenkbar ausgeführt und mit einer Doppelsperre an seinem unteren Ende versehen, die die Brennstoffelemente durch eine von außen zu betätigende Vorrichtung hält oder einzeln freigibt.

Die Brennstoffelemente können in Form von kurzen Zylindern, Tonnen oder Kugeln zur Verwendung kommen und nach Bedarf mit Löchern, Rippen, Rillen oder Warzen versehen werden.

Da der Moderator aus Graphit besteht, der spröde ist und sich durch eine geringe Festigkeit auszeichnet, werden die Bohrungen bzw. die Brennstoffkanäle durch die Brennstoffelemente mechanisch stark beeinflußt. Die Beanspruchung ist am oberen Brennstoffkanalende besonders stark, wo die Kanten dem Schlag der herabfallenden Brennstoffelemente ausgesetzt sind. Es wird deshalb vorgeschlagen, an dieser Stelle einen Schutzkörper aus hitzebeständigem Stahl, Metallkeramik oder Sintermaterial zu verwenden, wobei zu seiner Herstellung U²³⁸ oder Th²³² verwendet wird, um Plutonium oder Torium ²³³ zu erzeugen. Der Schutzkörper kann auch, falls an diesem Ende des Bohrloches die Gase austreten, konisch ausgeführt werden, um einen statischen Druckgewinn zu erzielen, oder, falls die Gase von oben eintreten, als gut abgerundete Düse ausgeführt werden.

Die Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und vereinfacht dargestellt.

Abb. 1 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung, die die kugelförmigen Brennstoffelemente durch den Reaktordruckbehälter 1 bis dicht über den zu füllenden Brennstoffkanal 2 führt. Die Vorrichtung besteht aus einem Einführungsrohr 3 und Leitrohr 4, wobei das Einführungsrohr 3 durch die Wandung des Reaktorbehälters 1, und zwar mittels Einsatzrohr 5, eingesetzt ist. Das Einsatzrohr 5 ist dabei als ein Stutzen an der Behälterwand angeschweißt und am anderen Ende mit Elementen versehen, die die Anbringung einer Dichtung nebst Magazinen und Hilfseinrichtungen für die Beschickungsvorrichtung ermöglichen. In der Zeichnung ist für die Anbringung dieser nicht dargestellten Einrichtungen ein Flansch dargestellt. Das Leitrohr 4, das auch als Magazin für die Einsatzstücke bzw. Brennstoffelemente 6 dient, ist am Einführungsrohr 3 schwenkbar angeordnet und mit einer Doppelsperre 7 am unteren Ende versehen, die in ihrer durch eine Feder 8 gegebenen Ruhelage mit der unteren von zwei Sperrnasen das Leitrohr 4 durchdringt und damit das Herausgleiten der untersten Kugel verhindert. Wird über einen Seilzug 9 die untere Sperrnase zurückgezogen und damit die unterste Kugel freigegeben, so verhindert die in das Rohr 4 eindringende obere Sperrnase das Nachgleiten der folgenden Brennstoffkugeln.

Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung zeigt die Abb. 2, die aus Doppelrohren besteht, zwischen denen durch Stutzen kühles Gas eingeführt werden kann, so daß die Vorrichtung gekühlt wird. Außerdem besteht der Unterschied gegenüber der Vorrichtung nach Abb. 1 darin, daß die Sperre statt durch einen Seilzug durch Verschieben des inneren Rohres 4' gegen das Außenrohr 4" bewegt wird.

ίο In der Abb. 3 ist der Schutzkörper 11 am oberen Brennstoffkanalende 2 dargestellt, der in den Brennstoffkanal 2 eingeschraubt oder einfach eingesetzt werden soll. Er kann aber, um das Auswechseln zu erleichtern, auch mit einer Angriffsmöglichkeit versehen werden, wie Außenrandschlitz od. dgl., die zum Anfassen bzw. Herausschrauben des Schutzkörpers 11 vorgesehen wird.

Claims

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zum Beschicken von Bohrlochsystemen bei Anlagen wie Kernreaktoren, die hochenergetische Strahlen aussenden und bei denen das Bohrlochsystem in kleinere Bohrlochgruppen unterteilt ist, wobei jeder Bohrlochgruppe ein gemeinsames Einsatzrohr zugeordnet ist, in welches von außen eine verschieb- und dreh- und gegebenenfalls radial ausschwenkbare Vorrichtung eingesetzt werden kann, nach Patent 1 084 391, gekennzeichnet durch ein Einführungsrohr (3) und ein Leitrohr (4), wobei das Einführungsrohr (3) im Einsatzrohr (5) um seine Achse drehbar angeordnet und das Leitrohr (4) als Verlängerung des Einführungsrohres (3) schwenkbar ausgeführt und mit einer Doppel sperre (7) an seinem unteren Ende versehen ist, die die Einsatzstücke (6) durch eine von außen zu betätigende Vorrichtung hält oder einzeln freigibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zylinder-, tonnen- oder kugelförmige Einsatzstücke (6), die gegebenenfalls mit Löchern, Rippen, Rillen oder Warzen versehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffelemente (Einsatzstücke) ohne Umhüllung und vorzugsweise aus gesintertem bzw. keramischem Material ausgeführt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrlöcher (2) am oberen Ende mit einem Schutzkörper (11) versehen sind, der aus hitzebeständigem Stahl, Metallkeramik oder Sintermaterial besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Schutzkörpers U²³⁸ oder Th²³² verwendet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzkörperbohrung nach oben konisch erweitert bzw. als gut abgerundete Düse ausgeführt und vorzugsweise auswechselbar angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen