DE1192334B - Loading and unloading system for a gas-cooled nuclear reactor - Google Patents
Loading and unloading system for a gas-cooled nuclear reactorInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4lffl9Wl· PATENTAMT Int. CL: FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN 4lffl9Wl · PATENT OFFICE Int. CL:
G 21 G 21
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Deutsche Kl.: 21 g - 21/20 German class: 21 g - 21/20
Nummer: 1192334Number: 1192334
Aktenzeichen: S 71374 VIII c/21 gFile number: S 71374 VIII c / 21 g
Anmeldetag: 23. November 1960Filing date: November 23, 1960
Auslegetag: 6. Mai 1965Opening day: May 6, 1965
Die Erfindung bezieht sich auf eine Beschickungsund Entladeanlage für einen gasgekühlten Kernreaktor. The invention relates to a loading and unloading system for a gas-cooled nuclear reactor.
Es ist erwünscht, daß die Beschickung und Entladung der Brennelemente in einem gasgekühlten Kernreaktor ausgeführt wird, während der Reaktor unter Last arbeitet. Konstruktionen, mit denen dies erreicht werden kann, bestehen aus einem außerhalb des Reaktordruckgefäßes anzuordnenden Beschikkungsbehälter, der ein Magazin zur Stapelung von Brennelementen enthält, und aus einem Beschikkungsrohr, das mit dem Druckgefäß des Reaktors verbunden werden kann, um Brennelemente vom Beschickungsbehälter in die Reaktorkanäle bzw. vom Reaktor in den Beschickungsbehälter überzuführen. It is desirable that the loading and unloading of the fuel assemblies in a gas-cooled Nuclear reactor is running while the reactor is operating under load. Constructions with which this can be achieved, consist of a charging container to be arranged outside the reactor pressure vessel, which contains a magazine for stacking fuel assemblies, and a loading tube, which can be connected to the pressure vessel of the reactor in order to remove fuel elements from Transfer the feed container into the reactor channels or from the reactor into the feed container.
Bei solchen Anlagen besteht jedoch der Nachteil, daß sich der Widerstand gegen die Gasströmung durch irgendeinen bestimmten Reaktorbrennelementenkanal mit der Anzahl der Brennelemente in dem Kanal ändert, und die sich daraus ergebende Veränderung des auf die Brennelemente wirkenden Schubes während der Beschickung und Entladung kann sehr behindernd sein und z. B. ein Anheben der Brennelemente verursachen, was unerwünscht ist.In such systems, however, there is the disadvantage that the resistance to the gas flow through any particular reactor fuel duct changes with the number of fuel assemblies in the channel, and the resulting change the thrust acting on the fuel assemblies during loading and unloading can be very disabling and z. B. cause a lifting of the fuel assemblies, which is undesirable.
In der Erfindung wird nunmehr eine Beschickungsund Entladeanlage vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß am Beschickungsbehälter ein zusätzliches Rohr vorgesehen ist, das mit dem Reaktordruckgefäß verbunden werden kann und somit einen Rückströmweg für das gasförmige Reaktorkühlmittel bilden kann, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Brennelemente während des Beschickungs- und Entladevorganges in einem geschlossenen Gasströmungsweg verbleiben, der von dem Beschickungsbehälter, dem Beschickungsrohr, dem Reaktordruckgefäß und dem zusätzlichen Rohr gebildet wird, und der Gasströmung einen im wesentlichen konstanten Widerstand bieten.In the invention, a loading and unloading system is now proposed, which is characterized is that an additional tube is provided on the feed container, which is connected to the reactor pressure vessel can be connected and thus a return flow path for the gaseous reactor coolant can form, the arrangement being made so that the fuel assemblies during the loading and discharge process remain in a closed gas flow path, which is of the Feed tank, the feed pipe, the reactor pressure vessel and the additional pipe are formed will, and offer a substantially constant resistance to the gas flow.
Gegenüber dem Bestehenden wird damit ein Beschickungs- und Entladesystem geschaffen, in dem der Schub konstant bleibt, wodurch der oben angedeutete Nachteil überwunden wird.Compared to the existing one, a loading and unloading system is created in which the thrust remains constant, which overcomes the disadvantage indicated above.
Zwei Ausführungsformen einer Beschickungs- und Entladeanlage nach der Erfindung werden als Beispiele im Zusammenhang mit der schematischen Zeichnung beschrieben. Es zeigtTwo embodiments of a loading and unloading system according to the invention are given as examples described in connection with the schematic drawing. It shows
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Beschickungs- und Entladeanlage,Fig. 1 is a schematic representation of a loading and unloading system,
F i g. 2 einen Grundriß einer Einzelheit der Anlage nach der F i g. 1,F i g. 2 is a plan view of a detail of the installation according to FIG. 1,
Fig. 3a 3b und 3c schematische Darstellungen Beschickungs- und Entladeanlage für einen gasgekühlten Kernreaktor3a, 3b and 3c are schematic representations Loading and unloading system for a gas-cooled nuclear reactor
Anmelder:Applicant:
Simon-Carves Limited, Stockport, Cheshire;
The General Electric Comany Limited,
London (Großbritannien)Simon-Carves Limited, Stockport, Cheshire;
The General Electric Company Limited,
London (Great Britain)
Vertreter;Representative;
Dr.-Ing. H. Ruschke und Dipl.-Ing. H. Agular,Dr.-Ing. H. Ruschke and Dipl.-Ing. H. Agular,
Patentanwälte, München 27, Pienzenauer Str, 2Patent Attorneys, Munich 27, Pienzenauer Str, 2
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
James Lewis Ayre,James Lewis Ayre,
Peter Raymond Gledhill, Erith, KentPeter Raymond Gledhill, Erith, Kent
(Großbritannien)(Great Britain)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Großbritannien vom 25. November 1959 (40 037)Great Britain dated November 25, 1959 (40 037)
zur Erläuterung des Arbeitsprinzips der Anlage nach der Fig. 1,
F i g. 4 und 5 Einzelheiten einer anderen Ausführungsform einer Beschickungs- und Entladeanlage
nach der Erfindung.to explain the working principle of the system according to FIG. 1,
F i g. 4 and 5 details of another embodiment of a loading and unloading installation according to the invention.
Gemäß Fig. 1 umfaßt ein gasgekühlter Kernreaktor einen mit einer großen Anzahl senkrechter Durchgänge 2 ausgebildeten Moderatorkern 1, wobei nur ein Durchgang dargestellt ist. Diese Durchgänge sind so eingerichtet, daß sie Brennelemente, wie z.B. die Brennelemente 3, aufnehmen können. Der Keml ist in einem Druckgefäß 4 eingeschlossen, das durch Rohre 5 und 6 mit dem oberen bzw. unteren Ende eines Wärmeaustauschers 7 in Verbindung steht. Im Wärmetauscher 7 befindet sich ein Gebläse (nicht gezeigt) zum Umwälzen von Kühlgas, das nach oben durch die Kanäle 2 strömt, um den Brennelementen Wärme zu entziehen.1 comprises a gas cooled nuclear reactor a moderator core 1 formed with a large number of vertical passages 2, wherein only one passage is shown. These passages are arranged to pass fuel assemblies such as e.g. the fuel assemblies 3 can accommodate. The Keml is enclosed in a pressure vessel 4 through which Pipes 5 and 6 are connected to the upper and lower ends of a heat exchanger 7, respectively. in the Heat exchanger 7 is a fan (not shown) for circulating cooling gas that goes up flows through the channels 2 to extract heat from the fuel assemblies.
Um einen Brennelementwechsel während des Betriebszustandes des Reaktors vornehmen zu können, ist eine oberhalb des Druckgefäßes 4 angeordnete Beschickungs- und Entlademaschine vorgesehen; diese umfaßt im wesentlichen einen Beschickungsbehälter 10, in dem ein Magazin 11 für die Stapelung oder Lagerung von Brennelementen 3 vorgesehen ist, einen Brennelementgreifer 12 und ein Beschickungs-In order to be able to change the fuel element while the reactor is in operation, a loading and unloading machine arranged above the pressure vessel 4 is provided; this essentially comprises a loading container 10 in which a magazine 11 is provided for the stacking or storage of fuel assemblies 3, a fuel assembly gripper 12 and a loading
509 568/313509 568/313
rohr 13, das mit dem Beschickungsbehälter 10 gasdicht verbunden ist und an das obere Ende jedes Kanals 2 der Reihe nach ebenfalls in gasdichter Weise angeschlossen werden kann. Im allgemeinen verläuft das Beschickungsrohr 13 durch ein Standrohr, welches das Rohr 13 umgibt, und an einem Ende mit dem Beschickungsbehälter 10 und an dem anderen Ende mit dem Druckgefäß 4 jeweils gasdicht verbunden ist. Das drehbare Magazin 11 hat zylindrische Form, und das Beschickungsrohr 13 verläuft durch dieses längs seiner Achse nach oben. Um die Achse des Magazins herum ist eine Anzahl Rohre 14 angeordnet, in denen die Brennelemente gestapelt werden können. Ein zusätzliches Rohr 15 verbindet den Beschickungsbehälter 10 und das Druckgefäß 8. Das obere Ende dieses Rohres 15 ist so ausgebildet, daß es mit jedem der Rohre 14 der Reihe nach zusammenarbeiten kann, wenn das Magazin gedreht wird, und das untere Ende ist mit dem Gefäß 4 über eine öffnung 16 gasdicht verbunden.tube 13, which is gas-tightly connected to the charging container 10 and to the upper end of each Channel 2 can also be connected in sequence in a gas-tight manner. In general runs the feed pipe 13 through a standpipe which surrounds the pipe 13, and at one End with the charging container 10 and at the other end with the pressure vessel 4 in each case gas-tight connected is. The rotatable magazine 11 has a cylindrical shape and the feed pipe 13 runs through this along its axis upwards. Around the axis of the magazine is a number Tubes 14 arranged in which the fuel assemblies can be stacked. An additional pipe 15 connects the feed container 10 and the pressure vessel 8. The upper end of this tube 15 is designed so that it can cooperate with each of the tubes 14 in turn when the magazine is rotated, and the lower end is connected to the vessel 4 via an opening 16 in a gas-tight manner.
Fig. 2 zeigt einen Grundriß des Magazins 11, wobei vier Stapelungsrohre 14 rings um das mittlere Beschickungsrohr 13 angeordnet sind.Fig. 2 shows a plan view of the magazine 11, four stacking tubes 14 being arranged around the central charging tube 13.
Beim Beschicken und Entladen des unter Last stehenden Reaktors strömt Kühlgas weiterhin durch den Kern 1 und durch den Wärmeaustauscher 7. Das in dem Kanal 2 strömende Kühlgas, an den das Beschickungsrohr 13 angeschlossen ist, gelangt jedoch nicht direkt zu dem Rohr 5, sondern fließt durch das Rohr 13 in den Beschickungsbehälter 10. Dieses Gas strömt durch die Rohre 14 und 15 in den oberen Teil des Druckgefäßes 4 zurück und strömt dann durch das Rohr 5 zum Wärmeaustauscher 7. Auf diese Weise unterliegen die Brennelemente im Kanal 2, im Beschickungsrohr 13 und im Stapelungsrohr 14 einem konstanten Schub. Das Rohr 15 kann weggelassen werden, wobei dann die Rückströmung des Gases durch das Rohr 14 in den Raum zwischen dem Magazin 11 und den Innenwänden des Beschikkungsbehälters 10 und zurück in den oberen Teil des Druckgefäßes 4 durch den Raum zwischen dem Beschickungsrohr 13 und einem umgebenden Standrohr erfolgen würde.When loading and unloading the reactor under load, cooling gas continues to flow through the core 1 and through the heat exchanger 7. The cooling gas flowing in the channel 2 to which the feed pipe 13 is connected, but does not go directly to the pipe 5, but flows through the Tube 13 into the feed tank 10. This gas flows through tubes 14 and 15 into the upper one Part of the pressure vessel 4 back and then flows through the pipe 5 to the heat exchanger 7 in this way, the fuel assemblies in the channel 2, in the feed pipe 13 and in the stacking pipe are defeated 14 a constant thrust. The tube 15 can be omitted, in which case the backflow of the gas through the tube 14 into the space between the magazine 11 and the inner walls of the loading container 10 and back into the upper part of the pressure vessel 4 through the space between the feed pipe 13 and a surrounding standpipe.
Das Erfindungsprinzip ist in der Fig. 3 veranschaulicht. Fig. 3a zeigt einen Brennstoffkanal 2 des Reaktorkerns, in den acht Brennelemente 3, die in einem Rohr 14 in dem Magazin gestapelt sind, eingesetzt werden sollen. Alle Elemente befinden sich in dem Zweig des Kühlmittelkreises mit abwärts gerichteter Strömung. Fig. 3b zeigt die Anordnung, wenn drei Elemente 3 in den Kanal eingesetzt worden und fünf in dem Magazin geblieben sind. F i g. 3 c zeigt die Anordnung, wenn alle Elemente in den Kanal eingesetzt worden sind, die sich nun insgesamt in dem Zweig des Kühlmittelkreises mit aufwärts gerichter Strömung befinden. F i g. 3 ist eine schematische Darstellung, in der das Druckgefäß 4, der Wärmeaustauscher 7 und der Beschickungsbehälter 10 nicht dargestellt sind; der bei 17 eingezeichnete Kühlmittelzweig mit abwärts gerichteter Strömung umfaßt demnach das Rohr 15, das Druckgefäß 4, den Wärmeaustauscher 7 und die Rohre 5 und 6.The principle of the invention is illustrated in FIG. 3. Fig. 3a shows a fuel channel 2 of the reactor core, in which eight fuel assemblies 3, the are stacked in a tube 14 in the magazine, are to be used. All elements are located in the branch of the coolant circuit with downward flow. Fig. 3b shows the arrangement when three elements 3 have been inserted into the channel and five have remained in the magazine. F i g. 3c shows the arrangement when all elements have been inserted into the channel, which are now a total are in the branch of the coolant circuit with an upward flow. F i g. 3 is a schematic representation in which the pressure vessel 4, the heat exchanger 7 and the charging container 10 are not shown; the one marked at 17 Coolant branch with a downward flow accordingly comprises the pipe 15, the pressure vessel 4, the heat exchanger 7 and the tubes 5 and 6.
In der Anordnung nach den F i g. 4 und 5 liegt das Beschickungsrohr 13 außerhalb des Magazins 11, und das Kühlgas strömt zu dem Druckgefäß 4 über ein Standrohr 18, das den unteren Teil des Beschickungsrohres 13 umgibt, zurück.In the arrangement according to FIGS. 4 and 5, the feed pipe 13 is outside the magazine 11, and the cooling gas flows to the pressure vessel 4 via a standpipe 18 which is the lower part of the feed pipe 13 surrounds, back.
Außerdem wird zusätzlich ein Magazinkühlkreis verwendet, der ein Gebläse 20 enthält, das bei Betätigung einen Teil des Kühlgases durch die Rohre in eine Belastungs- oder Vorerwärmungslage zieht. Das Gas in diesem Strömungskreis fließt durch ein Rohr 21, das durch eine Sammelleitung 22 mit den oberen Enden der entsprechenden Rohre 14 verbunden und von einem Gas-Luft-Wärmeaustauscher 23 umgeben ist, wobei irgendwelche Zerfallswärme vonIn addition, a magazine cooling circuit is used, which contains a fan 20, which at Actuation pulls part of the cooling gas through the tubes into a loading or preheating position. The gas in this flow circuit flows through a pipe 21 which is connected to the manifold 22 through a manifold upper ends of the respective tubes 14 and connected to a gas-air heat exchanger 23 is surrounded, with any heat of decay of
ίο ausgestoßenem Brennstoff in dem Magazin abgeleitet wird, und strömt zurück in den Beschickungsbehälter 10. Es wird bemerkt, daß während des Beschickens und Entladens die Temperatur des durch das Magazin fließenden Kühlgases sich gemäß der Anzahl Brennelemente ändert, die im angekuppelten Kanal des Reaktorkerns bleiben. Während des Beschickens steigt die Temperatur an, und während des Entladens fällt sie ab.ίο discharged fuel in the magazine diverted and flows back into the hopper 10. It will be noted that during the loading and discharging the temperature of the cooling gas flowing through the magazine increases according to the number Changes fuel elements that remain in the coupled channel of the reactor core. During loading the temperature rises, and during discharging it falls.
Weiterhin ist ein Kanalschleifenkreis 24 vorhanden, durch den das Kühlgas beim Auftauchen aus dem Rohr 14 strömt, aus dem Brennelemente 3 zu dem speziellen Zeitpunkt entnommen werden. Dieser Kreis 24 enthält ein Rohr 25, ein Gebläse 26 und einen Verdampfungskühler 27. Durch Regelung des Gebläses 20 kann der zusätzliche Widerstand gegen Gasströmung, der von dem Brennelementgreifer 12 und anderen Bauelementen der Beschickungs- und Entlademaschine dargeboten wird, kompensiert werden, und mit dem Kanalschleifenkreis 24 kann die Temperatur des Kühlgases geregelt werden.In addition, there is a channel loop circuit 24 through which the cooling gas exits when surfacing the tube 14 flows from which fuel assemblies 3 are removed at the specific time. This Circuit 24 includes a pipe 25, a fan 26 and an evaporative cooler 27. By controlling the Fan 20 can provide the additional resistance to gas flow provided by fuel assembly gripper 12 and other components of the loading and unloading machine are compensated, and the channel loop circuit 24 can be used to regulate the temperature of the cooling gas.
Zum Vorerwärmen oder Kühlen der Brennelemente 3 in dem Rohr 14 ist ein Vorerwärmungskreis 28 vorhanden, der ein Gebläse 29, eine Heizvorrichtung 30 und einen Kühler 31 enthält, wobei ein Rohr 32 des Kreises 28 zum Anschluß an das spezielle Rohr 14 eingerichtet ist, wenn das Magazin gedreht wird.A preheating circuit is used for preheating or cooling the fuel assemblies 3 in the tube 14 28 present, which contains a fan 29, a heater 30 and a cooler 31, wherein a tube 32 of the circle 28 is arranged for connection to the special tube 14 when the magazine is rotated.
Claims (5)
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1045 003,
985;Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1045 003,
985;
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