DE1202406B - Vorrichtung zum Abschalten von Kernreaktoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUDLIX DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G21d

Deutsche Kl.: 21g-21/31

Nummer: 1202 406

Aktenzeichen: U 7071 VIII c/21 g

Anmeldetag: 14. April 1960

Auslegetag: 7. Oktober 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abschalten eines Kernreaktors mit einem in einem lotrechten Kanal im Reaktorkern angeordneten Rohr, das an seinem unteren Ende in Betriebsstellung verschlossen ist und an dessen oberem Ende ein Vorratsbehälter für schüttfähiges Material aus neutronenabsorbierenden Teilchen wie Kugeln angeordnet ist, aus dem diese im Abschaltfall in das Rohr einfließen.

Derartige Vorrichtungen sind bekannt.

Es wurde auch bereits eine derartige Vorrichtung vorgeschlagen, bei der das Rohr aus dem Kern herausnehmbar ist und bei der die neutronenabsorbierenden Kugeln am Ausfließen aus dem Vorratsbehälter durch ein die Verbindungskanäle vom Behälter zum Rohr durchsetzendes Magnetfeld gehindert werden. Wenn das Magnetfeld verschwindet, können die Kugeln über die Verbindungskanäle in das Rohr fallen, das in den Reaktorkern führt. Jedoch sind die Kanäle etwas verengt und geneigt, so daß eine starke Richtungsänderung der Kugeln während des Hinabfallens stattfindet. Daher kann es eine beträchtliche Zeit dauern, bis genügend Kugeln zum Abschalten des Reaktors eingefallen sind.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Abschaltvorrichtung, die mit erheblich höherer Geschwindigkeit arbeitet als die dem älteren Vorschlag entsprechende und die auch gegenüber der bekannten Vorrichtung mit weniger Volumen an schüttfähigem Material auskommt.

Dazu ist nach der Erfindung im Rohr ein Prallkörper vorgesehen, der mit der Rohrwandung einen Ringraum bildet, welcher die bei Betätigung der Abschaltvorrichtung in das Rohr fallenden neutronenabsorbierenden Teilchen aufnimmt.

Die Kugeln können im Magazin durch ein fernbetätigtes Ventil zurückgehalten werden. Vorzugsweise wird das Ventil durch eine elektromagnetische Einrichtung betätigt, die bei Unterbrechung der Stromzufuhr das Ventil freigibt, das sich auf Grund seines Gewichtes zusammen mit dem Gewicht der Kugeln öffnet und die Kugeln freigibt. Der Schließkörper des Ventils kann an dem Anker eines Elektromagneten hängen. Zweckmäßig ist eine mechanische Einrichtung vorgesehen, die den Anker und infolgedessen den Ventilschließkörper in die Ventilschließstellung zurückstellt und während der Wiederauffüllung des Magazins dort hält. Dabei kann eine mechanische Verriegelung vorgesehen sein, die gewährleistet, daß die mechanische Einrichtung den Anker freigibt, bevor die Vorrichtung wieder in den Kern einsetzbar ist. Wenn eine Vorrichtung mit einem odei Vorrichtung zum Abschalten von Kernreaktoren

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority,

London

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,

Siegen, Eiserner Str. 227

Als Erfinder benannt:

William Joseph Sidebottom, Timperley,

Altrincham, Cheshire;

Leslie Maurice Fletcher, London

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 17. April 1959 (13 262) --

mehreren der vorstehend umrissenen Merkmale zum Abschalten eines Kernreaktors mit einer Neutronenabschirmung über dem Kern versehen ist, kann der Vorratsbehälter sich in einem Kanal der Neutronenabschirmung befinden, so daß die Kugeln in dem Vorratsbehälter einen Abschirmungsstopfen innerhalb des Kanals in der Abschirmung bilden.

Diese Vorrichtung hat den Vorteil, daß gegenüber den Vorrichtungen, bei denen das ganze Rohr mit Kugeln gefüllt wird, weniger Kugeln erforderlich sind, um die gleiche Abschaltwirkung zu erzielen. Daraus folgt, daß der Vorratsbehälter kleiner ausfallen kann und daß die Abschaltung schneller bewirkt wird. Sehr vorteilhaft ist es auch, daß die Kugeln einen Abschirmstopfen innerhalb des Kanals im Bereich der Abschirmung bilden können.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert, und zwar zeigen

Fig. IA, IB und IC Seitenansichten im Mittelschnitt einer Abschaltvorrichtung,

F■ i g. 2 eine Teilansicht im Mittelschnitt und im größeren Maßstab als die F i g. 1A bis 1C eines Teilstückes der in Fig. IA dargestellten Vorrichtung,

F i g. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. 2,

F i g. 4 eine ähnliche Ansicht wie F i g. 2, die Einzelheiten eines Teilstückes der in F i g. 1B gezeigten Vorrichtungen veranschaulicht, während

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F i g. 5 eine ähnliche Ansicht wie F i g. 2 und eines fluchtet, damit sie einen Abschirmungsstopfen in dem

Teilstückes der in F i g. 1C dargestellten Vorrich- Kanal in der Abschirmung ergibt,

tung wiedergibt. Wie aus F i g. 2 hervorgeht, die den Mechanismus

Die F i g. 3, 4 und 5 sind in größerem Maßstab als des oberen Teilstückes 1 der Vorrichtung näher dar-

F i g. 2 gezeichnet. 5 stellt, ist der Abschirmungsstopfen 7 der Vorrichtung

Wie aus den Fig. IA, IB und IC hervorgeht, lösbar an der Vorrichtung 8 eines Beschickungs-bzw. weist eine Notabschaltvorrichtung für einen gas- Laderohres 5 durch eine geeignete Verriegelungsvorgekühlten Kernreaktor ein oberes Teilstück 1, einen richtung 24 befestigt, und der Abschirmungsstopfen 7 Mittelteil 2 und einen Unterteil 3 auf. Die drei Teil- dichtet außerdem gegen den Reaktor-Kühlmittelstücke der Vorrichtung sind durch gleiche Knie- io druck mit Hilfe von Dichtungsringen 25 ab, die sich gelenkverbindungen 4 bekannter Art biegsam mitein- an dem Abschirmungsstopfen 7 befinden. Der Abander verbunden. Ein Reaktor dieser Art weist im schirmungsstopfen weist außerdem eine Rückholvorallgemeinen vierzehn symmetrisch angeordnete Ab- richtung auf, die mit dem Bezugszeichen 27 bezeichschaltvorrichtungen auf, die je ein Reaktor- net ist und aus einem Rohr 28 mit einer Antriebsbeschickungs- bzw. -laderohr 5 und einen Kanal 6 in 15 hülse 29 besteht, die in einer Buchse 30 sowie in der Neutronenabschirmung N und dem Kern C des einem Kugellager 31 gelagert ist, die sich beide in Reaktors durchdringen und von einem Abschir- dem Abschirmungsstopfen 7 befinden. Das Kugelmungsstopfen 7 gehalten werden, der lösbar mit dem lager 31 wird in dem Abschirmungsstopfen 7 durch oberen Ende 8 des entsprechenden Beschickungs- eine Halteplatte 32 gehalten und ergibt eine senk- oder Laderohres 5 verbunden ist. Eine Vielzahl von 30 rechte Lagerung durch Anlage an einem Ansatz 26 neutronenabsorbierenden Kugeln 9 (Schrotkugeln von des Rohres 28. Das Rohr 28 hat ein Außengewinde 8 mm Durchmesser aus rostfreiem Stahl, der etwa 33, das in ein mit Innengewinde versehenes Gewindel°/o Bor enthält) befinden sich in einem Magazin 10 rohr 34 eingreift, welches durch den Elektromagneten im Mittelteil 2, in welchem sie durch einen beweg- 13 und den Anker 14 hindurchreicht und durch baren Ventilschließkörper 11 und einen Ventilsitz 12 as Innenkeilnuten 35 gegen Drehung gesichert ist, die an zurückgehalten werden. Der Ventilkörper wird durch dem unteren Teilstück des Abschirmungsstopfens 7 einen Elektromagneten 13 gesteuert, der einen Anker vorgesehen sind. Das Gewinderohr 34 weist einen 14 von einem Befestigungsbauteil 16, an welchem der aufgeschraubten Bund 37 auf, der durch einen Ventilkörper mit einem Seil 15 hängt, aufweist. Ein Sprengring 38 gesichert ist. Die Antriebshülse 29 Ringraum 17 wird durch koaxiale Graphitrohre 18 3° kann in eine mechanische Antriebsvorrichtung (die und 19 gebildet, die aus lose aufgestapelten Ring- nicht dargestellt ist) mit Hilfe von Klauen 39 einziegeln bzw. Formstücken zusammengesetzt sind. Das greifen und ist mit dem Rohr 28 durch Klauen 40 verinnere Rohr 19, das eine Prellwand bildet, ist über bunden. Der Innenring des Kugellagers 31 ist an dem einen Kern 20 gesteckt, der durch zwei Endplatten 21 Rohr 28 mit Hilfe einer Mutter 41 und einer Konter- und 22 gehalten wird. Ein drehbares Abschaltventil 35 mutter 42 befestigt. Die Drehung der Hülse 29 in 23 (das näher in F i g. 5 dargestellt ist) befindet sich Uhrzeigerdrehrichtung (von oben gesehen) bewirkt am unteren Ende des Teilstückes 3. eine axiale Bewegung des Gewinderohres 34, so daß

Bei normalem Reaktorbetrieb befindet sich die Ab- der Bund 37 an den Anker 14 anschlägt und ihn hält, schaltvorrichtung in der angehobenen Stellung, in der Nachdem die Vorrichtung durch Unterbrechung der die neutronenabsorbierenden Kugeln über dem Re- 4° Stromzufuhr nach dem Magneten 13 mit nachfolaktorkern gespeichert werden. Der Magnet 13 wird gender Öffnung des Ventilkörpers 11 und Auslaufen durch Strom versorgt, der von einer äußeren Strom- des Kugelschrotes ausgelöst worden ist, kann die quelle entnommen wird. Bei Unterbrechung der elek- Rückholvorrichtung 27 dazu benutzt werden, den irischen Stromversorgung (die in Notfällen selbsttätig Anker in die Ventilschließstellung zurückzubringen erfolgt) gibt der Magnet das Ventil frei, so daß die 45 und ihn darin während der Wiederanhebevorgänge zu Kugeln 9 in den Ringraum 17 fallen, der sich in dem halten, die notwendig sind, nachdem die Vorrichtung Kern des Reaktors befindet, wodurch die neutronen- betätigt worden ist. Eine Zwischenverriegelung fm absorbierenden Eigenschaften der Kugeln infolge den Rückholmechanismus besteht aus einem Stift 43, ihres Borgehaltes in Verbindung mit der Absorption, der in den Abdichtungsstopfen 7 eingeschraubt ist die durch das Intätigkeittreten anderer gleicher Vor- 50 und aus einem Stück mit ihm bestehende Außenrichtungen erzeugt wird, mit denen der Reaktor ver- zähne 44 aufweist, die in Außenzähne 45 der Ansehen ist, den Reaktor abschalten. Die Säule aus neu- triebshülse 29 eingreifen. Eine Bohrung 46 am Ende tronenabsorbierendem Material, die in dem Ring- des Stiftes 43 bildet eine Büchse für einen Stift 47 an raum 17 entsteht und sich über die ganze Tiefe des einer Deckplatte 48. Die Drehung der Antriebshülse Kernes erstreckt, erfordert beträchtlich weniger 55 29 bei Betätigung der Rückholvorrichtung 27 bewirkt Kugelschrot als eine Säule gleicher Tiefe ohne die eine Gegendrehung durch die Zähne 44. Die Zähne Prellwand 19, und infolgedessen wird zum Ausfüllen 45 des Stiftes 43 schrauben ihn dadurch von dem Abder Säule mit Kugeln und zum Abschalten des Re- schirmungsstopfen ab. Das Wiedereinsetzen der aktors weniger Zeit benötigt, als bei Fehlen der Deckplatte 48 wird dadurch so lange verhindert, bis Buchse 19 erforderlich wäre. Außerdem kann das 60 die Ankerrückholvorrichtung 27 vom Anker 14 geMagazin 10 entsprechend verminderte Abmessungen löst ist, wodurch der Anker für die nächste Betätihaben, wodurch die Unterbringung der Vorrichtung gung freigegeben und die Gewähr gegeben ist, daß in einem Beschickungs- oder Laderohr und die Er- eine angehobene Vorrichtung in den Reaktor nicht füllung des Erfordernisses, daß keine Ansätze über vollständig installiert werden kann, solange der Elekder Beschickungsfläche vorhanden sein dürfen, er- 65 tromagnet nicht unter Strom gesetzt ist und der leichert wird. Die Vorrichtung befindet sich in der Anker sich bei Unterbrechung des Stromes für den Weise in einem Reaktor, daß in der oberen Stellung Elektromagneten frei bewegen kann. Eine Leitung 49 die Kugelschrotsäule mit der Neutronenabschirmung führt von dem oberen Ende der Vorrichtung nach

dem Magazin 10 und weist den hohlen Innenraum der Rückholvorrichtung27 (Fig. 2) auf sowie den Innenraum eines Abzweigrohres 36 der Seilbefestigungseinrichtung 16, einen Trichter 50 (beide Fig. IA und 2) und ein Zuführrohr 51, das gekröpft ist, um einen Neutronenaustritt zu verhindern. Nach Ablassen der Kugeln aus dem Magazin 10 in den Ringraum 17 wird die Vorrichtung wieder zurückgestellt, indem das Schrot durch das Ventil 23 abgelassen und durch die Leitung 49 in das Magazin zurückgebracht wird. Diese Leitung ist (s. F i g. 2) gegen den Reaktordruck durch einen ersten Dichtungsstopfen 52, der mit Dichtungsringen 53 versehen ist, und durch einen Gewindestopfen 54 mit einem Dichtungsring 55 abgedichtet, um den Dichtungsstopfen 52 dicht zu halten. Der Gewindestopfen 54 wird durch einen Sprengring 56 in seiner Stellung gesichert. Dichtungsringe 57 und 58 bewirken eine Dichtung zwischen der Vorrichtung 27 und dem Abschirmungsstopfen 7. Die Deckplatte 48 wird durch _ao eine biologische Abschirmung 59 gehalten. An der Deckplatte befindet sich ein zweiter Abschirmungsstopfen 60. Sie dient auch zur Durchleitung elektrischer Energie von einer äußeren Stromquelle nach dem Elektromagneten 13 durch Leitungen 61 (Fi g. 2 und 3). Die Einstellung der Ventilstellung erfolgt durch eine Gewindeeinstellvorrichtung 62 an der Kabelbefestigungseinrichtung 16. Wenn die Vorrichtung aus dem Beschickungsrohr 5 herausgezogen worden ist, ist der Zugang hierzu durch eine Öffnung 63 in der Wandung des oberen Teilstückes 1 der Vorrichtung möglich. Das Seil 15 wird in dem Magazin 10 durch ein Führungsrohr 64 (s. Fig. IB und 4) und durch das untere Teilstück des Abschirmungsstopfens 7 durch ein Rohr 66 (Fig. Ia und 2) ge- führt. Ein Durchtritt für Kühlgase durch die Vorrichtung ist mit Hilfe (nicht dargestellter) Schlitze am Boden des Unterteiles 3 der Vorrichtung sowie durch Schlitze 67 (F i g. 4) in der Wandung des Mittelteiles 2 im Anschluß an den Ventilsitz, einen Kanal 65 in dem Ventilschließkörper 11, der mit dem Innenraum der Rohre 64 und 66 in Verbindung steht, und durch die öffnung 63 vorgesehen. Die Vorrichtung zum Rückstellen wird aus dem Reaktor durch eine Beschickungsmaschine herausgezogen und fern vom Reaktor in einer Rückstelleinrichtung bedient.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abschalten eines Kernreaktors mit einem in einem lotrechten Kanal im Reaktorkern angeordneten Rohr, das an seinem unteren Ende in Betriebsstellung verschlossen ist und an dessen oberem Ende ein Vorratsbehälter für schüttfähiges Material aus neutronenabsorbierenden Teilchen wie Kugeln angeordnet ist, aus dem diese im Abschaltfalle in das Rohr einfließen, bei der das Rohr aus dem Kern herausnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Rohr ein Prallkörper vorgesehen ist, der mit der Rohrwandung einen Ringraum bildet, welcher die bei Betätigung der Abschaltvorrichtung in das Rohr fallenden neutronenabsorbierenden Teilchen aufnimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln in dem Magazin durch ein fernbetätigtes Ventil zuückgehalten werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil durch eine elektromagnetische Einrichtung betätigt wird, die bei Unterbrechung der Stromzufuhr das Ventil freigibt, das sich auf Grund seines Gewichtes zusammen mit dem Gewicht der Kugeln öffnet und die Kugeln freigibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper des Ventils an dem Anker eines Elektromagneten hängt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische Einrichtung vorgesehen ist, die den Anker und infolgedessen den Ventilschließkörper in die Ventilschließstellung zurückstellt und während der Wiederauffüllung des Magazins dort hält.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische Verriegelung vorgesehen ist, die gewährleistet, daß die mechanische Einrichtung den Anker freigibt, bevor die Vorrichtung wieder in den Kern einsetzbar ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 zum Abschalten eines Kernreaktors mit einer Neutronenabschirmung über dem Kern, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter sich in einem Kanal der Neutronenabschirmung befindet, so daß die Kugeln in dem Vorratsbehälter einen Abschirmungsstopfen innerhalb des Kanals in der Abschirmung bilden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 052 000.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 173 595.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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