DE1201926B

DE1201926B - Device for loading and unloading a nuclear reactor moderated with a liquid

Info

Publication number: DE1201926B
Application number: DEC14519A
Authority: DE
Inventors: Pierre Rouge
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1956-03-15
Filing date: 1957-03-12
Publication date: 1965-09-30
Also published as: FR1145803A; LU34965A1; BE555139A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

G21cG21c

Deutsche Kl.: 21g-21/20 German class: 21g-21/20

Nummer: 1201926Number: 1201926

Aktenzeichen: C14519 VIII c/21 gFile number: C14519 VIII c / 21 g

Anmeldetag: 12. März 1957 Filing date: March 12, 1957

Auslegetag: 30. September 1965Opening day: September 30, 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Be- und Entladen eines mit einer Flüssigkeit moderierten Atomreaktors, bei dem die Brennstoffstäbe im Innern des Reaktors durch Drehen eines trommeiförmigen Halters in eine Flucht mit Öffnungen in der Schutzhülle des Reaktors gebracht werden können, die mehreren Stäben gemeinsam sind und durch die diese nacheinander eingeführt oder entnommen werden können.The invention relates to a device for loading and unloading a with a liquid moderated nuclear reactor, in which the fuel rods inside the reactor by turning a brought drum-shaped holder into alignment with openings in the protective shell of the reactor that are common to several rods and through which they are introduced one after the other or can be removed.

Bekanntlich ist der aktive Teil (Reaktorkern) ίο eines Reaktors in eine Hülle (Reaktorhülle) eingeschlossen, welche ihn von der umgebenden Atmosphäre isoliert, wobei in gewissen Fällen auch ein erheblicher Druckunterschied zwischen dem Innern der Hülle und der Atmosphäre besteht. Um Brennstoffstäbe während des Betriebes auswechseln zu können, müssen in der Hülle Öffnungen vorgesehen werden, die während des Arbeitens des Reaktors verschlossen sind und nur zum Be- und Entladen freigelegt werden.As is known, the active part (reactor core) is ίο a reactor enclosed in a shell (reactor shell), which isolates it from the surrounding atmosphere isolated, although in certain cases there is also a significant pressure difference between the interior the shell and the atmosphere. To change fuel rods during operation can, openings must be provided in the shell, which during operation of the reactor are closed and only exposed for loading and unloading.

So ist ein Reaktor mit geraden, in Rohren angeordneten Brennstoffstäben bekannt, bei dem jedem Stab eine Öffnung der Reaktorhülle entspricht. Es sind also ebenso viele, jede für sich verschließbare Öffnungen wie Rohre vorhanden.Thus, a reactor with straight fuel rods arranged in tubes is known in which each Rod corresponds to an opening of the reactor shell. So there are just as many, each one lockable for itself Openings like pipes available.

Das hat einen sehr komplizierten Aufbau der Reaktorhülle zur Folge; die Öffnungen bringen die Gefahr des Strahlungsaustritts mit sich, sie bedeuten eine mechanische Schwächung der Reaktorhülle, die unter Umständen einen beträchtlichen Druck aushalten muß.This results in a very complicated structure of the reactor shell; the openings bring the Risk of radiation leakage with them, they mean a mechanical weakening of the reactor shell, the may have to withstand considerable pressure.

Es ist weiterhin ein Reaktor bekannt, bei dem die von der Moderator-Flüssigkeit umspülten Uranstäbe in konzentrischen Ringen an einer um ihren Mittelpunkt rotierenden Platte aufgehängt und in einer Bleiabschirmung oberhalb der Platte abdeckbare Radialschlitze vorgesehen sind, die an einer Stelle jeweils oberhalb eines oder mehrerer der von den Stäben gebildeten Ringe liegen. Für jeden einzelnen Uranstab gibt es bei diesem Reaktor eine Stellung der rotierenden Platte, bei der er unter Anheben der Abdeckung des entsprechenden Schlitzes in der Abschirmung herausgezogen und wieder eingesetzt werden kann. Für das Auswechseln jedes einzelnen Stabes ist es bei diesem Reaktor erforderlieh, daß die Platte, an der sämtliche Stäbe aufgehängt sind, eine nach dem Schwenkwinkel genau festzulegende Rotationsbewegung ausführt. Das ist einerseits mit Rücksicht auf das große Gewicht der die Stäbe tragenden Platte, andererseits mit Rücksieht auf Justierschwierigkeiten mißlich.A reactor is also known in which the moderator liquid washes around them Uranium rods are suspended in concentric rings on a plate rotating around their center and Coverable radial slots are provided in a lead shield above the plate, which at a point in each case above one or more of the rings formed by the rods. For each single uranium rod, there is a position of the rotating plate in this reactor, in which it is lifted the cover of the corresponding slot in the shield and then reinserted can be. For the replacement of each individual rod it is necessary in this reactor, that the plate on which all the rods are suspended, one after the pivot angle exactly executes the rotational movement to be determined. That is on the one hand with consideration of the great weight of the the plate carrying the rods, on the other hand annoying with regard to adjustment difficulties.

Gemäß der Erfindung sind die Brennstoffstäbe Vorrichtung zum Be- und Entladen eines mit
einer Flüssigkeit moderierten AtomreaktorsAccording to the invention, the fuel rods are devices for loading and unloading one with
a liquid moderated nuclear reactor

Anmelder:Applicant:

Commissariat ä !'Energie Atomique, ParisCommissariat ä! 'Energie Atomique, Paris

Vertreter:Representative:

Dr. W. P. Radt, Patentanwalt,Dr. W. P. Radt, patent attorney,

Bochum, Heinrich-König-Str. 12Bochum, Heinrich-König-Str. 12th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Pierre Rouge,Pierre Rouge,

Gif-sur-Yvette, Seine-et-Oise (Frankreich)Gif-sur-Yvette, Seine-et-Oise (France)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Frankreich vom 15. März 1956 (710524, Seine)France of March 15, 1956 (710524, Seine)

in Rohre eingeführt, die von dem Moderator des Reaktors umspült sind, und die Mehrzahl der Rohre ist in Gruppen aufgeteilt, von denen jede an einem gemeinsamen Halter sitzt; dieser Halter besteht aus zwei Scheiben, die auf einer gemeinsamen drehbaren Welle angebracht und durch die Rohre versteift sind.introduced into tubes, which are bathed by the moderator of the reactor, and the majority of the tubes is divided into groups, each of which sits on a common holder; this holder consists of two discs mounted on a common rotatable shaft and stiffened by the tubes.

Durch die erfindungsgemäß ausgebildete Be- und Entladevorrichtung ist nur eine begrenzte Anzahl von Öffnungen in der Reaktorschutzhülle erforderlich, jedenfalls nur ein Bruchteil der Zahl der Brennstoffstäbe. Es tritt also weder eine empfindliche Schwächung der Reaktorhülle ein, noch besteht eine wesentliche Gefahr des Strahlungsaustritts. Es sind nur kleine Elemente, nämlich die aus zwei Scheiben mit zwischengefügten Rohren bestehenden Halter, in eine Rotationsbewegung zu versetzen, und beim Auswechseln je eines Brennstoffstabs braucht nur ein Halter bewegt zu werden.The inventive loading and unloading device is only a limited number of openings in the protective reactor cover required, at least only a fraction of the number of fuel rods. So there is neither a sensitive weakening of the reactor shell, nor does one exist significant risk of radiation leakage. There are only small elements, namely those made of two disks with interposed tubes existing holder to set in a rotational movement, and at Replacing a fuel rod only needs to be moved one holder.

Um eine möglichst gute Volumenausnutzung des Innenraumes der Reaktorhülle durch Brennstoffstäbe zu erreichen, kann die drehbare Welle bei den trommeiförmigen Haltern hohl ausgebildet sein und zur Aufnahme eines Brennstoffstabes dienen. Diesem Brennstoffstab ist dann allerdings eine besondere Öffnung für das Be- und Entladen zuzuordnen. Im Sinn einer guten Volumenausnutzung liegt auch der weitere Vorschlag, einige der trommeiförmigen Halter als Teiltrommeln auszubilden, die die Form von Zylindersektoren haben. Es können zwischen benachbarten Trommeln auch Einzelrohre fest angeordnet sein; das kann sich insbesondere mit Rücksicht auf den Einbau von Kontrollinstrumenten und Kadmiumstäben ergeben. Auch für diese EinzelrohreIn order to make the best possible use of the volume of the interior of the reactor shell by means of fuel rods To achieve, the rotatable shaft can be hollow in the drum-shaped holders and serve to accommodate a fuel rod. However, this fuel rod is then a special one Assign opening for loading and unloading. In the sense of a good volume utilization is also the further suggestion to design some of the drum-shaped holders as partial drums that form the of cylinder sectors have. It is also possible for individual pipes to be fixedly arranged between adjacent drums be; this can be particularly with regard to the installation of control instruments and Cadmium rods. Also for these single tubes

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muß dann eine besondere Öffnung in der Schutzhülle vorgesehen sein.a special opening must then be provided in the protective cover.

In der Ladestellung und während des Arbeitens des Reaktors werden die Trommeln durch geeignete Verriegelungssysteme festgehalten, die an ihrer Achse oder an der öffnung für den Brennstoff angebracht sind.In the loading position and while the reactor is in operation, the drums are driven by suitable Locking systems held, which are attached to their axis or to the opening for the fuel are.

An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden:The invention will be explained in more detail using the drawings:

Fig. 1, 2 und 3 zeigen schematisch die Bildung von Gruppen aus den Brennstoff stäben;Figures 1, 2 and 3 schematically show the formation of groups from the fuel rods;

Fig. 4 ist eine schaubildliche Ansicht einer dem Prinzipschema der Fig. 3 entsprechenden Trommel;Fig. 4 is a perspective view of a dem The basic diagram of the drum corresponding to FIG. 3;

F i g. 5 und 6 zeigen weitere bauliche Ausgestaltungen an einer derartigen Trommel;F i g. 5 and 6 show further structural configurations on such a drum;

F i g. 7 zeigt einen waagerechten Schnitt durch einen Reaktor, bei dem die Brennstoffstäbe teilweise zu Gruppen zusammengefaßt sind.F i g. 7 shows a horizontal section through a reactor in which the fuel rods are partially are grouped together.

Gemäß der F i g. 1 sind drei Rohre 1, 2 und 3 eines Reaktors, die mit der gleichen (nicht dargestellten) Trommel fest verbunden sind, deren Durchmesser sich bei 4 befindet, an den Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet.According to FIG. 1 are three tubes 1, 2 and 3 of a reactor, which are connected to the same (not shown) Are firmly connected to the drum, the diameter of which is located at 4, at the tips of a arranged equilateral triangle.

Bei der Anordnung nach der Fig. 2 sind vier Rohre 5, 6, 7 und 8, die ebenfalls mit einer Trommel fest verbunden vorzustellen sind, an den Spitzen eines Quadrates angeordnet; 4 ist wiederum die Achse der Trommel.In the arrangement of FIG. 2 there are four Pipes 5, 6, 7 and 8, which are also to be imagined firmly connected to a drum, at the tips arranged in a square; 4 is again the axis of the drum.

Bei der Anordnung nach der Fig. 6 sind die Rohre 9, 10, 11, 12, 13 und 14 an den Spitzen eines regelmäßigen Sechsecks angeordnet; 4 ist wiederum die Achse der Trommel.In the arrangement according to FIG. 6, the tubes 9, 10, 11, 12, 13 and 14 are at the tips of one arranged regular hexagon; 4 is again the axis of the drum.

Die Zahl der durch eine einzige Öffnung der Reaktorhülle bedienten Rohre — die Lage der Öffnung soll der durch einen schwarzen Punkt gekennzeichneten Rohre 1 bzw. 5 bzw. 9 entsprechen — beträgt bei dem Beispiel nach der Fig. 1 drei, bei dem Beispiel nach der F i g. 2 vier und bei dem Beispiel nach der Fig. 3 sechs. Wenn außerdem die Drehachse hohl ist und als Ladeöffnung für ein Rohr benutzt wird, gestatten die Anordnungen nach den Fig. 1, 2 und 3 die Bedienung von vier bzw. fünf bzw. sieben Stäben je Trommel mit Hilfe von nur zwei Öffnungen in der Reaktorschutzhülle.The number of tubes served by a single opening in the reactor shell - the location of the opening should correspond to pipes 1 or 5 or 9 marked by a black point - is three in the example of FIG. 1, and three in the example of FIG. 2 four and at that Example according to FIG. 3 six. In addition, if the axis of rotation is hollow and used as a loading opening for a Tube is used, the arrangements according to FIGS. 1, 2 and 3 allow the operation of four or five or seven rods per drum with the help of only two openings in the reactor protective cover.

Gemäß der Fig. 4 besteht die Trommel 15 aus zwei Scheiben 16 und 17. Die Scheiben können durch einen Mantel 49 verbunden sein, der durchbrochen ist. Die Scheiben halten die sechs Rohre 18, 19, 20, 21, 22 und 23, die nach der Fig. 3 an den Ecken eines regelmäßigen Sechsecks angeordnet sind. Die Drehachse 24 ist in den beiden Lagern 25 und 26 gelagert, die in dem Deckel 27 bzw. in dem Boden 28 der Hülle des Reaktors angeordnet sind. Bei dieser Ausbildung kann nach Belieben einer der in den Rohren 18, 19, 20, 21, 22 oder 23 enthaltenen sechs Stäbe vor die einzige Öffnung 29 gebracht werden, durch die das Einführen und das Herausziehen der in der Trommel 15 untergebrachten sechs aktiven Stäbe erfolgt, und zwar entweder unmittelbar oder durch die Handhabung der Rohre selbst. Die Achse 24 ist als Rohr ausgebildet, das ebenfalls die Einführung eines zusätzlichen Stabes 30 gestattet.According to FIG. 4, the drum 15 consists of two disks 16 and 17. The disks can be connected by a jacket 49 which is perforated. The discs hold the six tubes 18, 19, 20, 21, 22 and 23, which are arranged according to FIG. 3 at the corners of a regular hexagon are. The axis of rotation 24 is mounted in the two bearings 25 and 26, which are in the cover 27 and in the Bottom 28 of the shell of the reactor are arranged. In this training, one of the brought six rods contained in the tubes 18, 19, 20, 21, 22 or 23 in front of the single opening 29 through which the insertion and extraction of those housed in the drum 15 six active rods takes place, either directly or by manipulating the tubes itself. The axis 24 is designed as a tube, which also allows the introduction of an additional rod 30 allowed.

Bei einer Ausbildung der Trommel gemäß der Fig. 5 erfolgt der Umlauf des Kühlmittels des Reaktors durch Sammelrohre 31, die sich mit der Trommel drehen. Die Halterrohre stehen über die hohle Scheibe 16 und das Sammelrohr 31 mit einem Kasten 32 in Verbindung, an welchen der äußere Strömungskreis für das Kühlmittel angeschlossen ist.When the drum is designed according to FIG. 5, the coolant of the reactor is circulated through headers 31 which rotate with the drum. The holder tubes are on the hollow disc 16 and the manifold 31 with a box 32 in connection to which the outer Flow circuit for the coolant is connected.

Erforderlichenfalls kann die Abdichtung der drehbaren Sammelrohre nach der in der F i g. 6 dargestellten Weise durch reibende Metallringe 33 und erfolgen; diese Abdichtungsart bietet bei der geringen Drehgeschwindigkeit und dem zeitlichen Abstand zwischen den Arbeitsgängen keine Schwierigkeit. If necessary, the sealing of the rotatable header pipes can be carried out according to the method shown in FIG. 6 shown Way done by rubbing metal rings 33 and; this type of sealing offers the low Turning speed and the time interval between operations are no problem.

Fig. 7 zeigt schließlich schematisch in einem Querschnitt durch den Atomreaktor, wie die einzelnen Brennstoffstäbe teilweise zu Gruppen zusammengefaßt sind. Durch den Kreis 35 ist die Begrenzung des aktiven Teiles des Reaktors angedeutet. Mit 36, 37 und 38 sind die einzelnen Trommeln bezeichnet. Die schwarzen Punkte stellen die aktiven Stäbe dar, wobei je sieben in jeder Trommel gruppiert sind. Die Trommel 36 trägt z. B. die Stäbe 39, 40, 41, 42, 43, 44, die an den Ecken eines regelmäßigen Sechsecks liegen, sowie den in der Drehachse liegenden Stab 45. Der Reaktor enthält insgesamt einundzwanzig Trommeln mit je sieben Stäben und zweiunddreißig Einzelstäbe, wie z. B. 46, und 48. Die 179 Stäbe des Reaktors können so mit Hilfe von nur 74 Öffnungen in dem Deckel der Reaktorhülle eingeführt und herausgezogen werden.Finally, FIG. 7 shows schematically in a cross section through the atomic reactor, like the individual ones Fuel rods are partially combined into groups. The boundary is through the circle 35 of the active part of the reactor indicated. With 36, 37 and 38 the individual drums are designated. The black dots represent the active bars, with seven grouped in each drum are. The drum 36 carries z. B. the rods 39, 40, 41, 42, 43, 44, which are at the corners of a regular Lie hexagon, as well as the rod 45 lying in the axis of rotation. The reactor contains a total of twenty-one drums with seven bars each and thirty-two individual bars, such as B. 46, and 48. The 179 rods of the reactor can be closed with the help of only 74 openings in the cover of the Reactor shell are inserted and pulled out.

Claims

Patent claims:

1. Device for loading and unloading a liquid-moderated nuclear reactor, in which the fuel rods inside the reactor by rotating a drum-shaped holder can be brought into alignment with openings in the protective shell of the reactor, which several rods are common and through which these successively introduced or removed can be, characterized in that the fuel rods inserted into tubes are, which are washed by the moderator of the reactor, and that the majority of the tubes is divided into groups, each of which sits on a common holder made up of two Consists of discs, which are mounted on a common rotatable shaft and run through the tubes are stiffened.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the rotatable shaft of the drum-shaped holder is hollow and as a tube for receiving a fuel rod is formed.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that some of the drum-shaped holders are designed as partial drums which are in the form of cylinder sectors.

4. Apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that between adjacent Drums individual tubes (46, 47, 48) are fixedly arranged, each of which has an opening in is assigned to the protective cover.

Considered publications:
U.S. Patent No. 2,725,993;
"Proceedings of the International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy" 1955, Vol. 2, p. 331 and Vol. 3, pp. 106, 300, 332, 334 to 337, 341.

For this purpose 2 sheets of drawings