DE1207519B - Kernreaktor - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G21c

Deutsche Kl.: 21g-21/20

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

G 23023 VIII c/21 g
26. September 1957
23. Dezember 1965

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kernreaktor mit von einem Behälter umschlossenen festen Moderatorkern, dessen senkrecht angeordnete Brennstoffkanäle röhrenförmige Verlängerungsteile aufweisen, an denen eine Beschickungsvorrichtung zum Transportieren von Brennstoffelementen in die oder aus den Kanälen anschließbar ist.

Bei einem Kernreaktor dieser Bauart ist es im allgemeinen erforderlich, eine große Anzahl von Brennstoffkanälen vorzusehen. Kernreaktoren zur Krafterzeugung können einen Kern mit mehreren tausend Kanälen haben, von denen jeder so ausgebildet sein kann, daß er etwa ein Dutzend Brennstoffelemente aufnehmen kann. Von Zeit zu Zeit ist es erforderlich, einige dieser Elemente aus dem Reaktorkern zu entfernen, entweder weil das Material des Brennstoffelementes unter den im Kern herrschenden Betriebsbedingungen nicht mehr ausreichend spaltbar ist oder weil der Behälter für das Material geborsten ist oder aus einer Anzahl anderer möglicher Gründe.

Zu diesem Zweck ist eine Beschickungsvorrichtung vorzusehen. Es ist vorgeschlagen worden, den Zugang zu den Brennstoffkanälen durch den von einem Behälter umschlossenen Moderatorkern mittels Staridröhren, die sich durch die Wand des umgebenden Behälters erstrecken, zu ermöglichen. An diesen Röhren sind gasdichte Verschlüsse angebracht, um den Moderatorkern während des Betriebs des Reaktors zu verschließen. Es ist vorteilhaft, wenn die Zahl der Standröhren möglichst verringert wird. Um dies zu erreichen, sind die Brennkanäle gewöhnlich zu Gruppen zusammengefaßt, wobei jede Gruppe einem Standrohr zugeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, durch das entsprechende Standrohr eine Beschickungs- oder Laderinne zu schieben, die ein Teil des Magazins für frische und gebrauchte Brennelemente ist. Die Beschickungs- oder Laderinne ist gewöhnlich schwenkbar auf Achsen gelagert, so daß sie mit dem oberen Ende jedes Brennkanals der betreffenden Gruppe in Verbindung gebracht werden kann und damit ein geschlossener Durchgang zwischen Besichickungsrinne und Brennkanälen entsteht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gedrängte und massive Anordnung bereitzustellen, womit Brennstoffelemente aus dem Reaktorkern herausgenommen oder eingesetzt werden können, wobei keine Erschütterung oder sonstige Beeinträchtigung des Moderatormaterials auftreten darf.

Bei dem Kernreaktor gemäß der Erfindung sind die unterhalb des Moderatorkerns angeordneten röhrenförmigen Verlängerungen in Gruppen zusam-Kernreaktor

Anmelder:

The General Electric Company Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,

Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 65

Als Erfinder benannt:
Robert Norman Dew,
lan Alexander Butler Gaunt,
Keith James Mitchell,
Erith, Kent (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 27. September 1956 (29 607)

mengefaßt, und die dem Moderatorkern abgewandten Enden dieser Verlängerungsteile in jeder Gruppe liegen auf einer Rotationsfläche; die Beschickungsvorrichtung ist dabei mit einem in einem konzentrischen Rohr geführten und eine radial verstellbare Laderinne aufweisenden Gelenkarm mit einer Gelenkverbindung versehen und als Ganzes in das jeweils einer Gruppe zugeordnete Standrohr einführbar; die einzelnen Standrohre sind dabei so angeordnet, daß nach dem Einführen des Gelenkarms in eines dieser Standrohre die Laderinne im wesentlichen ohne seitliche Bewegung irgendeines anderen Teils der Beschickungsvorrichtung die besagte Rotationsfläche überstreichen und mit jedem der röhrenförmigen Verlängerungsteile der gewählten Gruppe in Wirkverbindung treten kann.

Die erfindungsgemäße Anordnung weist eine Anzahl von Vorteilen auf. So ist, falls das erforderliche Kühlmittel nach oben durch die Kanäle strömt und der Beschickungs- bzw. Entleerungsvorgang während des Betriebs des Reaktors erfolgen soll, die Beschickungsvorrichtung in der Nähe der kälteren Fläche des Kerns angeordnet und mit den Bedienungsvorrichtungen für den Kernreaktor nicht störend verbunden. Die erfindungsgemäße Be-Schickungsvorrichtung stört daher Steueranlagen des Reaktors, die während der Beschickung in vollem Betrieb sein können, nicht. Anzeige- und Getriebe-

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vorrichtungen sind ungehindert zugänglich. Beispielsweise ist es besonders wichtig, daß Regulierstäbe zur Aufnahme von Änderungen der Reaktionsfähigkeit während der Beschickung oder Entnahme voll zur Verfügung stehen.

Ein Kernreaktor nach der Erfindung wird nun als Beispiel an Hand der Zeichnungen beschrieben; in diesen zeigen

Fig. la und 1 b einen Aufriß des oberen Teiles der Beschickungsvorrichtung in einer Lage unmittelbar vor dem Einsatz oder der Entnahme von Brennstoffelementen,

Fig.2 eine Schnittansicht eines Klinkenbetätigungskopfes in der Stellung an der Basis eines Kanals in dem Reaktorkern,

F i g. 3 einen als Schnitt dargestellten Grundriß nach der Linie HI-III der F i g. 2,

F i g. 4 eine Ansicht der Kettenvorrichtung zum Fördern von Brennstoffelementen,

Fig.5 eine Schnittansicht der Kettenvorrichtung innerhalb eines Rohres,

F i g. 6 eine Schnittansicht der Beschickungsvorrichtung, die sich in einem Hilfsbehälter befindet, nach der Entfernung eines Stopfens und einer Tür von einem Standrohr und vor dem Einsatz oder der Entnahme von Brennstoffelementen,

Fig. 7 und 8 Schnitte nach den Linien VII-VII bzw. Vlll-yill der Fi g. 6,

F i g. 9 bis 14 in schematischer Form sechs Stufen bei der Aufstellung der Beschickungsvorrichtung, ausgehend von einer ersten Stufe, in der alle Abschnitte der Vorrichtung in dem Hilfsbehälter untergebracht sind, bis zu der letzten Stufe, in der die Vorrichtung zur Beschickung oder Entnahme von Brennstoffelementen bereit ist,

Fig. 15 einen als Schnitt dargestellten Aufriß der Tür und des unteren Teiles des Stopfens innerhalb des Standrohres und

F i g. 16 eine Ansicht der Tür nach der F i g. 15 von unten.

Gemäß der Fig. la ist der Kernl des Reaktors aus Einzelheiten aus Graphitbremsstoff zusammengesetzt, die in Säulen angeordnet und mittels Drucklagern oder Zentrierzapfen2 (Fig.2) in einer Anzahl Tragplatten 3 befestigt sind. Jede Tragplatte 3 hat im allgemeinen quadratische Form und weist insgesamt sechsunddreißig Öffnungen 4 in sechs parallelen Reihen auf, die mit den entsprechenden senkrechten Kanälen 5 in dem Reaktorkern fluchten. Verlängerungsrohre 6 sind mit der Basis der Kanäle 5 verbunden. Dies kann zweckmäßigerweise durch Befestigung der Verlängerungsrohre 6 in den Zentrierzapfen 2 erzielt werden. Je sechsunddreißig Kanäle sind mit derartigen Verlängerungsrohren 6 versehen und bilden eine Gruppe. Die Verlängerugsrohre 6 treten durch Löcher der Tragplatte 3 vor und sind so gekrümmt, daß ihre unteren, dem Moderatorkern abgewandten Enden auf einer Rotationsfläche liegen. Eine Lochplatte? kann zur Fixierung der unteren Enden der Verlängerungsrohre vorgesehen sein, und in der Mitte jeder Gruppe befindet sich eine Führungsöffnung für ein, Gelenkarmgehäuse. Die Tragplaten 3 ruhen auf einer Gitterkonstruktion 8, die das Gewicht des Kerns 1 und der zugehörigen Einrichtungen trägt. Unterhalb der Gitterkonstruktion 8 sind die oberen Enden von Standrohren 9 in einem Bauelement 10 angeordnet. Diese ortsfesten Standrohre 9 begrenzen Bahnen durch Buchsen 11 in einem Behälter 12, der den Reaktorkern 1 umschließt, und durch eine biologische Betonabschirmung 13, aus der sie mit erweiterten Mündungsöffnungen 14 vortreten (Fig. Ib).

In den F i g. 1 a und 1 b ist auch ein Gelenkarm 15 dargestellt, der sich durch das Standrohr 9 in den Bereich unmittelbar unter dem Reaktorkern 1 erstreckt. Der Arm IS weist eine Gelenkverbindung in Form einer Balgkupplung 16 auf, die ihn in einen

ίο oberen Teil oder eine Laderinne 17 und einen unteren Teil 18 teilt; der Arm 15 ist gegenüber dem Standrohr 9 drehbar. Die Balgkupplung 16 liegt im Drehpunkt der Rotationsfläche, auf der die unteren Enden der Verlängerungsteile 6 liegen. Sie ist so angeordnet, daß die Laderinne 17 in einen beliebigen Kanal 5 der Gruppe von sechsunddreißig Kanälen gebracht werden kann. Der gesamte Gelenkarm 15 ist in einem größeren konzentrischen Rohr 19 untergebracht, das nicht gelenkig verbunden und so angeordnet ist, daß

zo die Spitze 20 des Gelenkarmes 15 auf der Basis der Verlängerungsrohre 6 aufsitzt.

Um die Laderinne 17 mit irgendeinem der rohrförmigen Verlängerungsteile 6 eines Kanals 5 in Wirkverbindung zu bringen, wird der Gelenkarm 15

as zuerst entsprechend gedreht und dann die Laderinne aus einer Öffnung in dem konzentrischen Rohr 19 herausbewegt. In der Zeichnung ist angenommen, daß dies hauptsächlich durch die Wirkung des Gewichts der Laderinne 17 erfolgt. Jedoch kann wenigstens der Anfang der Bewegung von einem Kolben oder einem anderen Antrieb (nicht dargestellt) unterstützt werden. Die Laderinne wird durch ein Drahtseil 21 gespannt gehalten, das um eine Seilscheibe 22 in dem Rohr 19 verläuft und mit einer Stange 23 verbunden ist. Diese Stange 23 verläuft durch einen Zylinder 24, in dem sie an einem Kolben 25 angebracht ist. Sie ist an einem Führungsanschlag 26 befestigt. Der Führungsanschlag 26, der zur Verdeutlichung zurückgezogen dargestellt ist, aber tatsächlich an einem der Positionsanschläge 27 an einer Schalttrommel 28 angreift, ist ein einfacher Block. Er ist in dem konzentrischen Rohr 19 mittels auf Führungsschienen laufende Rollen 29 befestigt. Die Positionsanschläge 27 haben die Form von Kreissegmenten, wobei der am weitesten von dem Kern 1 entfernte Anschlag einen Winkelumfang von 60°, der nächste Anschlag einen Winkelumfang von 120°, der nächstfolgende einen Winkelumfang von 180° usw. besitzt, während der sechste und dem Kern am nächsten liegende Anschlag einen Winkelumfang von 360° hat. Die Schalttrommel 28 läuft auf Kugelringen 30, die an dem unteren Teil 18 des Gelenkarmes 15 angebracht sind, und wird von einem Kegelrad 31 angetrieben, das über einen Sperrklinkenmechanismus 32 und einen Zahnstangen-Zahnrad-Mechanismus 33 von einem Zylinder 34 betätigt wird; dieser Zylinder 34 enthält einen Kolben, der mittels Kohlendioxyd angetrieben wird. Die Schalttrommel 28 kann somit in eine solche Lage gedreht werden, daß der Führungsanschlag 26 in irgendeiner von sechs Stellungen in Ruhelage kommen kann, die den sechs radialen Stellungen der Laderinne 17 entsprechen. Dies ist in Verbindung mit der Drehung des Gelenkarmes 15 als Ganzes die einzige erforderliche Maßnahme, damit die Laderinne 17 gegenüber irgendeinem der sechsunddreißig Verlängerungsrohre 6 ausgerichtet wird. Zur Herstellung einer Wirkverbindung mit dem gewählten Verlängerungsrohr 6 ist eine Anschlußmuffe

35 mit gefederten Kohledichtungsringen 36 so angeordnet, daß sie von einer kohlendioxydbetätigten Kolben-Zylinder-Anordnung 37 von dem Ende der Laderinne 17 wegbewegt wird, um an dem gewünschten Verlängerungsrohr 6 anzugreifen. Es ist auch eine Kohlendioxyd-Versorgungsquelle für den Zylinder 24 vorhanden, dessen Kolben 25 den Führunganschlag 26 über die Stange 23 in Eingriff mit den Positionsanschlägen 27 an der Schalttrommel 28

der vollständigen Brennstoffelementsäule zusammen mit der Hülse 54 und dem Lagerungssitz 55 durch

hindurchgeführt, und an dem oberen Ende der Kettenvorrichtung ist ein Klinken- oder Sperrorganbetätigungsknopf befestigt.

Gemäß der F i g. 2 wird das volle Gewicht von 5 zehn in einen Kanal 5 übereinander gelagerten Brennstoffelementen von einer Graphithülse 54 und einem Lagerungssitz 55, der mittels Sperrorganen oder Klinken 56 auf dem Drucklager oder Zentrierzapfen 2 in der Tragplatte 3 ruht, aufgenommen. Die

bringt, so daß sich die Laderinne 17 nach außen be- ίο Brennstoffelemente können aufeinandersitzen, vorwegt. Der Kolben 25 und damit die Stange 23 werden zugsweise ist jedoch jedes Brennstoffelement innernach unten bewegt, wenn die Laderinne 17 zurück in halb eines röhrenförmigen Teiles untergebracht, das das Innere des konzentrischen Gehäuserohres 19 ge- eine Hülse oder Teilfutter für den Kanal 5 bildet; das bracht werden soll. Platten 38 in dem konzentrischen Brennstoffelement und der röhrenförmige Teil bilden Rohr 19 an gegenüberliegenden Seiten der Laderinne 15 dann eine Brennstoffelementanordnung, wobei nicht 17 tragen dazu bei, zu gewährleisten, daß sich die die eigentlichen Brennstoffelemente aufeinander-Laderinne nur in radialer Richtung bewegt; dabei sitzen, so daß diese beanspruchungsgemäß entlastet sind Rollen 39 an der Laderinne 17 so angeordnet, werden. Der unterste röhrenförmige Teil ruht dann daß sie an den Platten 38 angreifen, wobei Kontakte auf der Graphithülse 54. Der Lagerungssitz 55 ent-40 an den Platten 38 eine elektrische Anzeige der 20 hält eine Knebelplatte 57 zum Regulieren des aufradialen Position der Rinne liefern. wärts gerichteten Gasstromes in dem Kanal 5.

Ein Teil der Beschickungsvorrichtung ist in einem Man erkennt, daß der Einsatz oder die Entnahme

Hilfsbehälter untergebracht, der sich unter der biologischen Abschirmung 13 bewegen kann. Wenn die

beiden Teile 17 und 18 des Gelenkarmes 15 mitein- 35 Betätigung der Klinken 56 bewirkt werden kann, von ander fluchten, können der Gelenkarm und das Rohr denen drei in gleichem Abstand voneinander rings 19 zusammen durch das Standrohr 9 geführt und in- um den Lagerungssitz angeordnet sind. Eine solche nerhalb des Hilfsbehälters untergebracht werden. Der Betätigung ist die Aufgabe des Klinkenbetätigungs-Gelenkarm 15 kann somit durch eine Anzahl von kopfes 58. Der Kopf 58 ist an dem oberen Ende einer Standrohren 9 hindurchgefühlt werden, so daß die 30 Kettenvorrichtung 59 befestigt, die eine Förderein-Laderinne mit dem Verlängerungsrohr 6 irgendeines richtung bildet. Der Klinkenbetätigungskopf 58, der Kanals 5 in Verbindung gebracht werden kann, wo- in der F i g. 2 schematisch dargestellt ist, besteht in bei jede Gruppe von Kanälen durch ein einziges der Hauptsache aus drei konzentrischen Teilen 60, Standrohr 9 hindurch bedient wird. Die Beschickungs- 61, 62, von denen der innere Teil 60 und der äußere vorrichtung besteht aus drei Bauabschnitten, die wäh- 35 Teil 62 an der Basis 63 des Kopfes 58 angebracht rend des Einsatzes oder der Entleerung von Brennstoff- sind, während sich der mittlere Teil 61 in Längsrichelementen übereinander angeordnet sind. F i g. 1 b tung über eine begrenzte Entfernung zwischen den zeigt den zweiten Abschnitt oder die Rohreinheit 41 Teilen 60 und 62 frei bewegen kann. Wenn sich der und den Gelenkarm 15, der den dritten Abschnitt Kopf 58 in der Stellung an der Basis des Kanals 5 bildet. Man erkennt, daß der untere Teil 18 des Ge- 40 befindet, wie in der F i g. 2 dargestellt ist, liegt der lenkarmes 15 ein Stück mit dem Rohr 19 bildet, wo- Teil 60 in einer Aussparung in dem Lagerungssitz 55, bei dazwischen ringförmige Verbindungsplatten 42 so daß er das Gewicht der Brennstoffelementsäule vorgesehen sind und der unterste Teil dieses ringför- aufnimmt, wenn die Klinke 56 durch Aufwärtsbewemigen Bereiches mit Beton 43 gefüllt ist. Sechs gung des Teiles 61 ausgelöst wird. Eine solche Auf-Schlitze 46 sind im Endstück 44 des Gelenkarmes 15 45 wärtsbewegung wird durch Änderung des Druckes angeordnet, um auf diese Weise Durchgänge (nicht des Kohlendioxyds, das in eine Kammer 64 durch dargestellt) für die Zuführung von Kohlendioxyd an eine Speiseleitung 65 eintritt, zusammen mit der von die Zylinder 24, 34 und 37 zu schaffen. Der Gelenk- der Feder 66 ausgeübten Kraft verursacht. Der mittarm 15 und das Rohr 19 können als Einheit auf lere Teil 60 ist nach unten zu der Basis 63 hin nicht einem Kugelring 47 in dem oberen Teil der Rohr- 50 vollständig fortlaufend; er drückt durch einen einheit 41 durch Drehung eines Rohres 48 gedreht Schraubenbolzen 67 auf eine Formänderungsmeßwerden. Die Rohreinheit 41 ist mit drei weiteren kon- Belastungszelle 68 (die durch ein Umformorgan erzentrischen Ringen 49, 50, 51 versehen. Der innere setzt werden kann), von der Zuleitungen durch eine Ring 49 und der äußere Ring 51 sind an gegenüber- mittlere Bohrung 69 und eine weitere Bohrung 70, liegenden Enden eines schematisch bei 52 darge- 55 die rings um ein Kammer 71 geführt ist, zu einem stellten Kniehebelmechanismus befestigt, der an allgemein mit 72 bezeichneten elektrischen Anschluß einem Punkt 53 innerhalb des Ringes 50 derart verlaufen. Der Zweck dieser Anordnung besteht schwenkbar gelagert ist, daß entweder der Ring 49 darin, ein Verfahren zur angenäherten Gewichtsoder der Ring 51 durch Betätigung von Antriebsvor- bestimmung der Last zu schaffen, die von dem richtungen (nicht dargestellt) über das obere Ende 60 Klinkenbetätigungskopf 58 durch den Teil 60 aufgedes Ringes 50 vortreten kann. nommen wird, wenn die Klinken 56 ausgelöst werden,

Die Verlängerungsrohre 6, der Gelenkarm 15 und so daß angezeigt wird, ob die volle Säule getragen das Rohr 48 bilden daher zusammen einen fort- wird. Ein Mikroschalter 73 liefert eine Anzeige der laufenden Durchgang von einem bestimmten Kanal 5 Bewegung des Teiles 61 durch eine federvorgespannte nach unten in den Hilfsbehälter. Eine unter Druck- 65 Rolle 74. F i g. 3 zeigt deutlicher, wie der Kopf 58 beanspruchung stehende Kettenvorrichtung, die eine angeordnet ist, um durch ihn den Durchgang von Fördereinrichtung für die Brennstoffelemente bildet, Gas zuzulassen, wobei der äußere Teil 62 aus zwei wird durch diesen zusammenhängenden Durchgang konzentrischen Teilen 75, 76 zusammengesetzt ist,

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die durch Abstandsstücke 77 voneinander getrennt dann über eine Ringdichtung 88 durch acht hydrau-

sind. Es kann vorteilhaft sein, die Anordnung so zu lisch betätigte Kolbenzwingen 89 zusammengespannt

treffen, daß die Teile 75 ausdehnbar sind, da dies den die radial um einen Balg 90 angeordnet sind. Dieser

Eingriff der Muffe 35 (F i g. 1) mit einem Verlange- Balg dient dazu, die Buchse 87 gasdicht mit dem

rungsteil 6 erleichtert. 5 Innenraum des Behälters 86 zu verbinden. Der Be-

Die Verlängerung 6, der Gelenkarm 15 und das halter 86 kann von einem Wassermantel 91 umgeben

Rohr 48 bilden zusammen eine Ummantelung für die sein. Jedoch macht man davon nur bei kritischen Be-

Kettenvorrichtung 59, so daß eine Druckbean- triebsbedingungen Gebrauch, da die Beschickungs-

spruchung durch diese Kettenvorrichtung ausgeübt vorrichtung bei normalen Betriebsbedingungen selbst

werden kann. Die Konstruktion dieser Kettenvorrich- io ausreichend abgeschirmt ist.

tung ist in den F i g. 4 und 5 dargestellt. Die äußeren Ein weiterer Bauabschnitt der Beschickungsvor-

Glieder78 und die inneren Glieder 79 sind zusam- richtung umfaßt das Magazin92 (Fig. 6 bis 8) mit

men an Drehpunkten 80 schwenkbar gelagert, wobei einer zylindrischen Bleiabschirmung 93 und mit

die Kettenvorrichtung in einem Rohr 81 durch Rollen einem Deckel 94, der mit zwei öffnungen 95 ver-

82, 83 geführt ist, die auf zwei zueinander rechtwink- 15 sehen ist. In der Bleiabschirmung 93 befinden sich

!igen Rohrdurchmessern an den Drehpunkten 80 an- zwanzig lange Zylinder 96 mit offenen Enden, wobei

gebracht sind. Stäbe an den Drehpunkten 80 er- jeder dieser Zylinder mit einer der Öffnungen 95 in

strecken sich quer über die Kettenvorrichtung und dem Deckel 94 der Bleiabschirmung durch Drehung

enden in zwei Rollen 82, während die einzelne Rolle der Zylinder als Ganzes ausgerichtet werden kann.

83 in der Mitte zwischen den Gliedern 78, 79 ange- 20 Ein Zylinder 96 kann fünf Brennstoffelementanordordnet ist. An den äußeren Gliedern 78 sind Lager nungen zusammen mit einer leeren Graphithülse 54

84 für parallele Rollensitze 85 angebracht. In dem und einem Lagerungssitz 55 (F i g. 2) enthalten. Die Hilfsbehälter ist ein motorgetriebenes Kettenrad mit leere Graphithülse 54 gewährleistet, daß sich das zwei Sätzen paralleler Zähne vorgesehen, die in die unterste Brennstoffelement in dem Moderator-Rollensitze 85 eingreifen können, um die Bewegung 25 abschnitt des Kerns 1 und nicht in dem darunter beder Kettenvorrichtung 59 zu steuern. findlichen umgebenden Bereich befindet. Ein weiteres

Die Beschickungsvorrichtung ist so ausgebildet, Rohr 96 kann so ausgebildet sein, daß es fünf weitere daß sie im unbetätigten Zustand als Ganzes und wäh- Brennstoffelementanordnungen enthält, so daß die rend des Einsatzes oder Ausstoßes von Brennstoff- beiden Rohre zusammen einen vollständigen Brennelementen teilweise in dem Hilfsbehälter unter- 30 Stoffelementeinsatz für einen Kanal 5 des Reaktorgebracht werden kann. F i g. 6, 7 und 8 zeigen den kerns 1 enthalten. Mehrere Paare von Rohren 96 Zustand, in dem sich die Beschickungsvorrichtung können in dieser Weise gefüllt werden, während insgesamt in dem Behälter befindet. Aus diesen andere Rohre reserviert werden können, um ausge-Figuren erkennt man, daß der Hilfsbehälter 86 an- stoßene radioaktive Brennstoffelemente aufzunehmen; genähert zylindrische Form hat, von dem Reaktor- 35 diese verbrauchten Brennstoffelemente werden dann druckbehälter 12 getrennt ist und unterhalb der bio- von ihren Graphithülsen getrennt und in einem Kühllogischen Abschirmung 13 angeordnet ist. Der Be- sumpf gelagert.

hälter 86 ist in einem Schlitten gelagert, der auf Im Inneren des Hilfsbehälters 86 sind zwei Haupt-Rädern sitzt, die auf Fahrbahnen laufen; diese Fahr- gruppen von Fahrbahnen oder Führungsschienen für bahnen sind auf einer Drehscheibe angeordnet, die 40 die seitliche Bewegung der drei Abschnitte der Kraftden Durchmesser des Raumes unterhalb der biolo- vorrichtung vorgesehen. Das Magazin 92 ist auf gischen Abschirmung und des Reaktorkerns über- Rädern 97 gelagert, die auf einem Paar Fahrbahnen spannt. Die Fahrbahn kann um 360° auf der Dreh- oder Führungsschienen 98 an der Basis des Hilfsscheibe gedreht werden, so daß durch Drehung der behälters 86 verlaufen, wobei die Bewegung des Fahrbahn und Bewegung des Schlittens und des Be- 45 Magazins 92 entlang den Schienen 98 durch einen hälters 86 entlang der Fahrbahn eine Buchse 87 am hydraulischen Stößel 99 bewirkt wird. Dieser Stößel oberen Teil des Behälters 86 unmittelbar unterhalb 99 wird durch ein öleinlaßrohr 100 fernbetätigt. Eine irgendeines von angenähert hundert Standrohren 9 gleichartige hydraulische Stößelanordnung, die nicht ausgerichtet werden kann. Der Behälter 86 wird mit dargestellt ist, treibt ein Traggestell 101 auf Füh-Kohlendioxyd bei gleichem Druck wie das Kohlen- 50 rungsschienen 102 an der Oberseite des Hilfsbehäldioxyd in dem Druckbehälter 12 während des Be- ters 86, wobei das Traggestell selbst aus rechteckig schickungs- oder Entleerungsvorgangs gespeist. Nach verbundenen Sätzen von Trägern oder Traversen 103, dem Ausstoßen einer Säule von Brennstoffelement- 104 zusammengesetzt und von vier senkrechten anordnungen aus einem bestimmten Kanal 5 würde Trägern 105 getragen wird. Vier Paar Rollen 106 die Änderung der Kühlkennwerte des leeren Kanals 55 sind an dem oberen Teil des Traggestells 101 angebeträchtlich sein, wenn nicht dafür gesorgt wäre, daß bracht und laufen auf den Führungsschienen 102. der Kühlvorgang von dem Behälter 86 geregelt wer- Das Traggestell 101 erstreckt sich fast über die geden kann, so daß die Temperatur des Reaktor- samte Höhe des Hilfsbehälters 86. Es trägt sowohl kerns 1 im wesentlichen konstant gehalten wird. Dies die Rohreinheit 41 als auch den Gelenkarm 15 in bildet einen weiteren Vorteil der beschriebenen An- 60 dem Rohr 19. Weiterhin trägt es Hebeeinrichtungen, Ordnung, bei der die Beschickung und Entleerung Winden oder Flaschenzüge 107, 108 für den Gelenkdurch die Basis des Kerns hindurch erfolgt. arm 15 bzw. die Rohreinheit 41. Diese Hebeeinrich-

Die genaue Ausrichtung der Buchse 87 auf die tungen haben Rollenführungen, die längs senkrechten

Öffnungsmündung 14 eines Standrohres 9 wird mit Trägern 109, 110 (Fig. 8) verlaufen, die am Trag-

Hilfe von zwei Fernsehkameras (nicht dargestellt) 65 gestell 101 befestigt sind. Die Antriebe für diese

bewirkt, die rechtwinklig zueinander an dem oberen senkrechten Hebeeinrichtungen werden von Motoren

Teil des Hilfsbehälters 86 angeordnet sind. Die (nicht dargestellt) außerhalb des Hilfsbehälters 86

Buchse87 und die Öffnungsmündung 14 werden über Wellen 111 (Fig.7), die massive Abschirm-

ίο

erweiterungen haben, die sich mit Zylindern 112 drehen, zu ausrückbaren Kupplungen 113 und Keilwellen 114 geliefert. Gemäß den F i g. 6 und 8 ist die den Antrieb für die Rohreinheit 41 übertragende Keilwelle 114 mit einem verschiebbaren Zahnrad 115 ausgerüstet, das in ein anderes Zahnrad 116 auf einer kleinen Hilfswelle 117 eingreifen kann, die in Konsolen 118 des Traggestells 101 gelagert ist. Die Enden der Hilfswelle 117 tragen Kegelräder 119, die den

Schnittlinie von F i g. 8 liegt, auf Kettenrädern 124 übertragen; diese treiben eine Kette 125 an, die an der Hebeeinrichtung 107 des Gelenkannes angebracht ist.

Der Gelenkarm 15 und das Rohr 19 können mittels einer Hebeeinrichtung 107 senkrecht bewegt werden. Die Rohreinheit 41 kann sich in gleicher Weise senkrecht durch ihre eigene Hebeeinrichtung

rad 136 ist mit zwei Sätzen von parallelen Zähnen versehen, die dazwischen Lücken 139 zum Eingreifen in parallele Rollensitze 85 (F i g. 4 und 5) in der Kettenvorrichtung 59 haben. Ein Kettenunterbrin-5 gungsrohr 140 ist an der Außenseite des Behälters 86 schleifenartig herumgewunden und verläuft nach unten in das Innere des Behälters 86 um einen Teil des Kettenrades 136 zu einer Öffnungsmündung 141. Man erkennt, daß die Öffnungsmündung 141 auf der

Antrieb über weitere Kegelräder 120 übertragen; io Mittellinie des Standrohres 9 liegt, wenn sich der diese Kegelräder 120 betätigen vier Ritzel 121, die Hilfsbehälter in Arbeitsposition befindet; während

I mit Zahnstangen 122 an der Hebeeinrichtung der des Beschickungs-Entleerungs-Vorgangs verläuft die Rofareinheit kämmen. In gleicher Weise wird der An- Kettenvorrichtung 59 mit dem Klinkenbetätigungs- _ trieb für den Gelenkarm 15 mit dem Rohr 19 von der kopf 58 von der Öffnungsmündung 141 nach oben reslichen Keilwelle 114 über Zahnräder 123 und 15 durch die drei Abschnitte der Beschickungsvorricheiaen Kegelradmechanismus, der oberhalb der tung, die übereinander angeordnet sind, und aus dem

oberen Teil oder der Laderinne 17 des Gelenkarmes 15 heraus in ein Verlängerungsrohr 6 und einen Kanal 5 des Reaktorkerns 1. Die Abschnitte der Kraft-20 vorrichtung sind während des Beschickungs-Entleerungs-Vorgangs so aufeinander angeordnet, daß der zweite Abschnitt (Rohreinheit 41) sich auf dem ersten Abschnitt (Magazin 92) befindet und der dritte Abschnitt (Gelenkarm 15) sich mit dem Rohr 19 auf 108 bewegen. Sie werden von dem Traggestell 101 25 der Rohreinheit 41 befindet. Die verschiedenen Stugetragen und können sich somit quer durch den fen in der Funktion der Beschickungsvorrichtung Hilfsbehälter 86 bewegen, wie dies auch für das und die während des Einsetzens und Entleerens von Magazin 92 auf seinen Führungsschienen 98 möglich Brennstoffelementen durchzuführenden Arbeitsvorist. Auch sind innerhalb des Hilfsbehälters 86 Lauf- gänge werden nun an Hand der F i g. 9 bis 14 bekatzen vorgesehen, auf denen ein Stopfen und eine 30 schrieben.

Tür, die später in weiteren Einzelheiten beschrieben Der Hilfsbehälter 86 und sein Inhalt werden zu-

werden, während des Einsatzes und der Entleerung nächst im Ruhezustand betrachtet. In der F i g. 9 ist von Brennstoffelementen untergebracht werden der Hilfsbehälter unterhalb eines Standrohres 9 bekönnen. Gemäß der F i g. 7 sind zwei Laufkatzen wegt worden, an das in der zuvor beschriebenen 126, 127 für eine Tür 128 bzw. 129 vorgesehen, 35 Weise der Anschluß vorgenommen worden ist. Der wobei die Tür 129 gerade nach der Entfernung erste durchzuführende Arbeitsvorgang ist die Entaus dem Standrohr in den F i g. 6 und 7 darge- fernung des Stopfens 132 und der Tür 129 aus dem stellt ist. Die Laufkatzen 126, 127 bewegen sich Standrohr 9, was in der Fig. 10 dargestellt ist, wobei auf Rollen 130 quer durch Querführungsschienen die Rohreinheit 41 für diesen Zweck senkrecht nach 131, die an dem Traggestell 101 befestigt sind. Die 40 oben gezogen wird. Die Art und Weise, in der die Laufkatzen 126, 127 sind derart gestaltet, daß, wenn den Stopfen 132 tragende Tür 129 durch die Rohreine Tür, wie 129, sich an der Rohreinheit 41 be- einheit 41 gelöst wird, wird später an Hand der findet und diese Rohreinheit in die Höhe gehoben ist, Fig. 15 und 16 beschrieben.

die zugehörige Laufkatze 127 sich quer bewegen und Die Rohreinheit 41 wird gesenkt, bis die Stopfen-

die Tür auffangen kann, die auf der Laufkatze ver- 45 Laufkatze 133, die in den F i g. 9 bis 14 nicht darbleibt, wenn die Rohreinheit 41 wieder in ihre in der gestellt ist, sich so bewegen kann, daß sie an dem F i g. 6 dargestellte untere Lage zurückkehrt. Die Stopfen 132 angreift und ihn von der Tür 129 weg-Türen sind so angeordnet, daß sie jedesmal, wenn bewegt. Dies ist die Lage, die in den Fig. 6 bis 8 ein Beschickungs-Entleerungs-Arbeitsgang erfolgt, so dargestellt ist. Nachdem der Betonstopfen 132 untergewechselt werden, daß auch die Türdichtung ge- 50 gebracht worden ist, wird die Rohreinheit 41 ein wechselt wird. Da derselbe Stopfen nach einem Be- wenig gehoben, bis die Laufkatze 127 für die Tür 129 triebsvorgang ersetzt werden kann, ist nur ein sich quer hindurchbewegen und die Tür 129 aufSchlitten in diesem Fall erforderlich. Gemäß den fangen kann und sich wieder in die Anfangsposition F i g. 6 und 8 wird der Stopfen 132 von einer Lauf- zurückbewegen kann. Dann wird die Rohreinheit 41 katze 133 aufgefangen, die eine Bleiabschirmung 134 55 wieder gesenkt. Die Lage entspricht dann der in der trägt und auf Rollen 135 zur Bewegung längs den Fig. 11 dargestellten, wo die Lagerung der Tür 129 unteren Flanschen des inneren Paares der Traversen und des Betonstopfens 132 schematisch dargestellt 103 angeordnet ist. Die Antriebe für die drei Lauf- sind. Die Bewegung der Gestelleinheit 101 entlang katzen 126, 127 und 133 sind nicht dargestellt. Je- den Führungsschienen 102 bringt dann den Gelenkdoch werden sie normalerweise durch kohlendioxyd- 60 arm 15 und das Rohr 19 unter das Standrohr 9, worbetätigte Kolben-Zylinder-Anordnungen angetrieben, auf sie in die Lage gemäß der F i g. 12 hochgezogen die von der Außenseite des Hilfsbehälters 86 gespeist und von einer an dem Hilfsbehälter 86 angebrachten werden. Klammer festgehalten werden. Die Gestelleinheit 101,

Schließlich ist an der Basis des Hilfsbehälters 86 die wiederum in ihre ursprüngliche Lage zurückein Kettenrad 136 vorgesehen, das über ein Zahn- 65 gekehrt ist, der Gelenkarm 15 und das Rohr 19 sind radgetriebe 137 von einer "Welle 138 angetrieben an der Oberseite der Rohreinheit 41 in der zuvor mit wird, die sich außerhalb des Hilfsbehälters 86 zu Bezug auf die F i g. 1 beschriebenen Weise verbuneinem Motor (nicht dargestellt) erstreckt. Das Ketten- den, und die Rohreinheit 41 wird in die in der

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Fig. 13 dargestellte Lage gehoben. Schließlich wird das Magazin 92 auf den Führungsschienen 98 entlangbewegt, bis es mit einer seiner Öffnungen 95 unterhalb der Mitte der Rohreinheit 41 liegt; dies ist in der F i g. 14 dargestellt, aus der man erkennt, daß ein fortlaufender Durchgang für die Kettenvorrichtung von dem Kettenrad 136 aus zu der Öffnungsmündung 141 des Kettenunterbringungsrohres 140 bis zu den in senkrechter Linie angeordneten drei Abschnitten der Beschickungsvorrichtung hergestellt ist. Die Beschickung oder Entleerung von Säulen von Brennstoffelementanordnungen können dann bewirkt werden, wobei eine Klammer (nicht dargestellt) in der Rohreinheit41 vorgesehen ist, so daß bei der Entleerung einer vollständigen Säule von zehn Brenn-Stoffelementanordnungen die ersten fünf auf den oberen Teil der Kettenvorrichtung 59 und des Klinkenbetätigungskopfes 58 in ein Magazinrohr 96 gesenkt werden können, während die übrigen fünf Anordnungen während ihrer Entfernung in ein weiteres ao Rohr 96 gelangen, das danach in die entsprechende Position bewegt wird.

Die Bauart der Tür 129 und die Art und Weise, in der sie mittels der Rohreinheit 41, während sie den Stopfen 132 trägt, entfernt wird, wird nun beschrieben. Gemäß den Fi g. 15 und 16 besteht die Tür 129 aus einer Haupttürplatte 142, die mit einem Handhabungsflansch 143 und drei Keilen 144 versehen ist. Mit dem oberen Umfang der Türplatte 142 ist ein druckdichter Balg 145 gelenkig verbunden, der in einem Ring 146 endigt, von dem ein Verkleidungsrohr 147 mit einem unteren Flansch 148 herabhängt. Der Ring 146 trägt eine doppelte Dichtung 149, die sich innerhalb einer Mittellinie befindet, die durch die Mitte des Balges 145 verläuft; die Wirkung einer solchen Dichtungsanordnung besteht darin, daß der erhöhte Druck innerhalb des Balges 145 infolge seiner direkten Verbindung durch das Innere des Druckbehälters 12 hindurch eine Abdichtungskraft an der Dichtung 149 auszubilden sucht, die sich zu der Druckkraft addiert, die von dem Balg 145 ausgeübt wird.

Die Anordnung der Keile 144 unterhalb der Türplatte 142 ist in der F i g. 16 dargestellt. Jeder Keil 144 ist bei 150 an der Türplatte 142 schwenkbar gelagert und mit einer kegelstumpfförmigen Verlängerung 151 versehen. Eine Keilbrücke 152 ist in drei Sektoren ausgebildet, wobei die Spalte zwischen den Sektoren so angeordnet sind, daß sie die Bewegung der Verlängerung 151 in und aus dem Raum innerhalb der im allgemeinen kreisrunden Brücke 152 ermöglichen. Es wird daran erinnert, daß bei der Beschreibung der F i g. 1 erwähnt wurde, daß der obere Teil der Rohreinheit 41 mit drei konzentrischen Ringen 49, 50, 51 versehen ist. Der Ring 50 hat einen solchen Durchmesser, daß er an der Keilbrücke 152 angreift, wenn die Tür 142 und der Betonstopfen 132 entfernt oder eine neue Tür und der Stopfen in das Standrohr 9 eingesetzt werden sollen. Der innere Ring 49 wird im ausgedehnten Zustand an den kegelstumpfförmigen Flächen der Verlängerungen 151 angreifen und diese nach außen bewegen. Dadurch bewegt sich der Hauptteil der Keile 144 nach innen in eine Lage, in der die Keile zurückgezogen sind, während, wenn der äußere Ring 51 ausgedehnt ist, dieser in entsprechender Weise die Keilverlängerungen 151 nach innen bewegt, so daß die Hauptteile 144 der Keile verlängert sind. F i g. 15 zeigt die normale Lage vor der Entfernung einer Tür 129 und des Stopfens 132. Man bemerkt, daß das gesamte Gewicht der Tür und des Stopfens durch die Türplatte 142 auf die Türtragkeile 144 wirkt, die in dieser Lage an einem nach innen verlaufenden Flansch an der Mündungsöffnung 14 des betreffenden Standrohres 9 angreifen. Die Keile 144 sind in dieser Lage durch vortretende Streifen 153 verriegelt. Nachdem die Rohreinheit 41 im Eingriff mit der Tür 129 hochgezogen worden ist, wie in der F i g. 10 dargestellt ist, besteht der erste Schritt bei der Entfernung von Tür und Stopfen in dem Hochheben dieser beiden Bauteile um ein sehr kleines Stück, das ausreicht, um zu ermöglichen, daß die Verriegelungsstreifen 153 mit den Keilen 144 durch öffnungen 154 in dem Verkleidungsrohr 147 verlaufen. Eine solche Entfernung wird dann, wie beschrieben wurde, durch Eingriff des inneren Ringes 49 der Rohreinheit 41 mit den kegelstumpfförmigen Verlängerungen 151 bewirkt, worauf die Tür und der Stopfen zusammen entfernt werden können. Umgekehrt wird bei Einfügung des Betonstopfens 132 an einer neuen Tür 128 mit frischen Dichtungsringen die Tür 128 in einer Lage angeordnet, die etwas höher als die Position ist, bei der sie gegebenenfalls aufliegt. Der äußere Ring 51 greift dann an den kegelstumpfförmigen Verlängerungen 151 an, so daß sich die Keile 144 mit ihren Verriegelungsstreifen 153 durch die Öffnungen 154 in eine verlängerte Lage bewegen. Die Rohreinheit 41 wird dann entfernt, wobei die Keile 144 auf dem Flansch in der Mündungsöffnung 14 des Standrohres 9 liegen.

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Kernreaktor mit von einem Behälter umschlossenen festen Moderatorkern, dessen senkrecht angeordnete Brennstoffkanäle röhrenförmige Verlängerungsteile besitzen, an denen eine Beschickungsvorrichtung zum Transportieren von Brennstoffelementen in die oder aus den Kanälen anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die unterhalb des Moderatorkerns angeordneten röhrenförmigen Verlängerungsteile (6) in Gruppen zusammengefaßt sind und die dem Moderatorkern abgewandten Enden dieser Verlängerungsteile in jeder Gruppe auf einer Rotationsfläche liegen, daß die Beschikkungsvorrichtung mit einem in einem konzentrischen Rohr (19) geführten und eine radial verstellbare Laderinne (17) aufweisenden Gelenkarm (15) mit einer Gelenkverbindung versehen und als Ganzes in das jeweils einer Gruppe zugeordnete Standrohr (9) am Behälter (12) einführbar ist, wobei die einzelnen Standrohre so angeordnet sind, daß nach dem Einführen des Gelenkarmes in eines dieser Standrohre die Laderinne im wesentlichen ohne seitliche Bewegung irgendeines anderen Teiles der Beschickungsvorrichtung die besagte Rotationsfläche überstreichen und mit jedem der röhrenförmigen Verlängerungsteile der gewählten Gruppe in Wirkverbindung treten kann.

2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindung aus einer Balgkupplung.(16) besteht.

3. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungsvor-

richtung in einem von dem Behälter (12) getrennten Hilfsbehälter (86) ausfahrbar angeordnet ist.

4. Kernreaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsbehälter beweglich auf einer Drehscheibe unterhalb des Behälters (12) angeordnet ist.

5. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschikkungsvorrichtung aus innerhalb des Hilfsbehälters getrennt untergebrachten Bauabschnitten besteht, die so ausgebildet sind, daß sie zum Be- und Entladen der Kanäle aufeinander angeordnet werden können.

6. Kernreaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bauabschnitt der Beschikkungsvorrichtung aus dem Gelenkarm (15) besteht.

7. Kernreaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bauabschnitt der Beschikkungsvorrichtung aus einem Magazin (92) zur Aufnahme von Brennstoffelementen besteht.

8. Kernreaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bauabschnitt der Beschikkungsvorrichtung aus einer Rohreinheit (41) besteht.

9. Kernreaktor nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin auf Führungsschienen (98) an der Basis des Hilfsbehälters verfahrbar angeordnet ist.

10. Kernreaktor nach den Ansprüchen 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkarm (15)

und die Rohreinheit (41) auf einem im Hilfsbehälter verschiebbar angeordneten Traggestell (101) gelagert sind.

11. Kernreaktor nach den Ansprüchen 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungsvorrichtung mit einer Kettenvorrichtung ausgerüstet ist, die in einem Rohr (81) durch Rollen (82, 83) geführt ist.

12. Kernreaktor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettenvorrichtung Glieder (78, 79) aufweist, die miteinander an Drehpunkten (80) schwenkbar gelagert sind.

13. Kernreaktor nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettenvorrichtung einen Klinkenbetätigungskopf (58) aufweist, um den Brennstoffelementen zugeordnete Klinkenvorrichtungen zu betätigen.

14. Kernreaktor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Klinkenbetätigungskopf mit Mitteln zur Anzeige der durch die transportierten Brennstoffelemente bedingten Belastung ausgestattet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2756 858;
»Atomics«, Vol.5, April 1954, Nr. 4, S. 115 bis 120; Vol. 7, August 1956, Nr. 8, S, 291 bis 295.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1071244.

Bei der Bekanntmachung der Anmeldung ist ein Prioritätsbeleg ausgelegt worden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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