DE1208424B

DE1208424B - Abschalteinrichtung fuer gasgekuehlte Kernreaktoren

Info

Publication number: DE1208424B
Application number: DEU8006A
Authority: DE
Inventors: Frank Marsden Leslie
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1960-05-10
Filing date: 1961-05-09
Publication date: 1966-01-05
Also published as: GB908456A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

G21d

Deutsche Kl.: 21g-21/31

Nummer: 1 208 424

Aktenzeichen: U 8006 VIII c/21;

Anmeldetag: 9. Mai 1961

Auslegetag: 5. Januar 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abschalteinrichtung für gasgekühlte Kernreaktoren, welche aus einem in einem vertikalen Kanal des Kerns angeordneten Behälter besteht, in dem zwei Massen aus neutronenabsorbierendem Material angeordnet sind, von denen die eine aus einer Extremstellung, in welcher sie sich gänzlich innerhalb der anderen Masse befindet, zum Zwecke der Abschaltung in eine andere Extremstellung, in welcher sie sich gänzlich außerhalb der anderen Masse befindet, zu bewegen ist.

In der Reaktortechnik werden gewöhnlich zwei Arten der Steuerung verwendet, nämlich normale Betriebssteuerung und Notsteuerung. Die Normalsteueriing kann durch Einführen und Herausnehmen von Steuerstäben aus hochgradig neutronenabsorbierendem Material in den Reaktorkern hinein und aus diesem heraus ausgeführt werden, aber dies erfordert um den Kern herum Raum, in welchem die Steuerstäbe untergebracht werden können, wenn sie aus dem Reaktorkern herausgenommen worden sind. Eine Weiterentwicklung führte zu dem Entwicklungsvorschlag von Steuerelementen mit zwei oder mehr Stäben oder Rohren aus hochgradig neutronenabsorbierendem Material, welche im Reaktorkern untergebracht sind, wobei die Stäbe oder Rohre eine geregelte Relativbewegung ausführen können mittels eines Betätigungsmechanismus außerhalb des Kerns und die Anordnung so getroffen ist, daß eine durch den Betätigungsmechanismus hervorgerufene geregelte Relativbewegung der Stäbe oder Rohre den Grad der Überlappung zwischen den Stäben oder Rohren und somit die durch das Element ausgeübte Steuerung ändert. Wenn also die Stäbe oder Rohre sich in einer Stellung maximaler Überlappung befinden, ist die durch das Element ausgeübte Steuerung infolge der gegenseitigen Abschattung der Körper am geringsten, während dann, wenn die Stäbe oder Rohre in eine Stellung bewegt werden, bei der kein gegenseitiges Überlappen stattfindet, die durch das Element ausgeübte Steuerung am größten ist.

Die Notsteuerung kann durch die Verwendung von Abschaltstäben aus hochgradig neutronenabsorbierendem Material bewirkt werden, welche von einer Stellung außerhalb des Reaktorkerns gelöst werden können, so daß sie in den Reaktorkern fallen oder in diesen hineinragen, um ein Abschalten des Reaktors zu bewirken. Aus diesem ergab sich der Gedanke, Kugelabschaltsysteme zu verwenden, bei denen die Kugeln aus hochgradig neutronenabsorbierendem Material, welche im Normalzustand in einem Trichter außerhalb des Kerns gelagert werden, freigelassen Abschalteinrichtung für gasgekühlte
Kernreaktoren

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority,
London

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,

Siegen, Eiserner Str. 227

Als Erfinder benannt:

Frank Marsden Leslie, London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 10. Mai 1960 (16 445)

werden können, damit sie in den Kern hineinfallen und die Abschaltung bewirken.

Wenn auch Notsteuerungen dieser Arten im allgemeinen zufriedenstellend arbeiten, so besteht doch im Fall eines gasgekühlten Druckreaktors die Gefahr, daß ein Zusammenbruch des Kühlmittelkreislaufs das Entstehen von zerstörerischen Kräften zur Folge hat, welche eine Umgruppierung oder strukturelle Verschiebung des Reaktorkerns verursachen und so das Hineingelangen der Abschaltstäbe oder -kugeln in den Kern verhindern können.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Abschaltvorrichtung für gasgekühlte Druckreaktoren, die so arbeitet, daß die Tätigkeit der Vorrichtung durch eine Umgruppierung oder Verschiebung des Kerns nicht ungünstig beeinflußt wird.

Die Einrichtung der eingangs genannten Art ist daher erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Behälters, dessen Innenraum mit der umgebenden Kühlatmosphäre über Bohrungen kommuniziert, eine druckempfindliche Membran angeordnet ist, die bei einer sprunghaften Verringerung des Kühlgasdruckes im Kanal anspricht und auf mechanischem Wege die bewegbare Masse freigibt, so daß diese auf Grand ihres Gewichtes in den unteren Teil des Behälters hineinfällt.

Als neutronenabsorbierende Materialien kommen z. B. Bor, Kadmium, seltene Erden und Quecksilber und deren Verbindungen in Frage.

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Claims

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Im Gegensatz zu einer bekannten Einrichtung, bei ist in Graphitblöcken 26 vorgesehen, welche mit

der zwei relativ zueinander bewegliche Bauteile aus anderen, gleichartigen Blöcken einen Moderator-

neutronenabsorbierendem Material Antriebsmecha- aufbau für den Kern bilden.

nismen haben, die außerhalb der öffnung, in der die Die Abschalteinrichtung ist dazu bestimmt, als ein

Bauteile untergebracht sind, angeordnet sind, ist im 5 Glied in einem Stapel von verschiedenen gleichartigen

vorliegenden Fall die Steuerung so eingerichtet, daß Vorrichtungen in jedem der Kernkanäle 2 verwendet

sie vollständig in dem Kanal eingebaut werden kann, zu werden, wobei Endarmaturen, wie beispielsweise

so daß der Betrieb der Einrichtung durch eine falsche kegelförmige und kelchförmige Bauteile, an den

Ausrichtung des Reaktorkerns nicht ungünstig beein- Schraubengewinden 24, 25 befestigt sind, um die

flußt werden kann, was sehr leicht bei Steuerelemen- io Vorrichtungen zu stapeln, sie mittig in dem Kanal

ten der Fall sein kann, deren Betrieb von außerhalb unterzubringen und die Vorrichtungen einzuführen

befindlichen Antriebsmechanismen abhängig ist. und herauszunehmen bzw. die Vorrichtungen zu be-

Der Umstand, daß einer der Bauteile unter der und entladen. Die Gesamtlänge der Vorrichtung 1 ist Wirkung der Schwerkraft frei fällt, bringt den Vorteil der Länge eines der Blöcke 26 gleich,
mit sich, daß dadurch sichergestellt wird, daß im 15 Beim normalen Betrieb des Reaktors ist der Gas-Fall der vorstehend erwähnten falschen Ausrichtung druck auf beiden Seiten der Membran 11 gleich, so des Reaktorkerns infolge eines Bruchs im Kühlmittel- daß der Stopfen 13 gegen den Paßteil 15 gehalten kreislauf der Bauteil freigegeben wird und rasch in wird, wodurch die Borstahlladung 16 in dem hülsendie Stellung fallen kann, wo die Einrichtung ein ver- förmigen Aufnahmebehälter zurückgehalten wird, stärktes Neutronenabsorptionsvermögen hat, wodurch ao Unter diesen Bedingungen werden verhältnismäßig ein sofortiges Abschalten des Reaktors unter diesen wenig Neutronen von der Ladung 16 absorbiert, da Umständen gewährleistet ist. die Hülse 9 die meisten der Neutronen absorbiert und

Die Erfindung wird nunmehr an Hand der sie bei- auf diese Weise dazu dient, die Ladung 16 gegen

spielsweise wiedergebenden Zeichnung in einer ein- Neutronen abzuschirmen. Im Fall eines plötzlichen

zigen Figur näher erläutert. 25 Gasdruckrückgangs, wie er beispielsweise beim Zu-

Gemäß der Zeichnung weist eine Abschalteinrich- sammenbruch des Kühlkreislaufs vorkommen kann, tung 1 zur Verwendung in einem Kernkanal 2 eines wird eine Druckdifferenz auf beiden Seiten der Memgasgekühlten Kernreaktors einen Behälter 3 auf, eine bran 11 als Folge des schnellen Entweichens von Gas erste Masse 4 aus stark neutronenabsorbierendem aus dem Behälter 3 über die seitlichen Öffnungen 22, Material, welche sich in dem Behälter 3 befindet, und 30 23 und des langsamen Entweichens von Gas aus dem eine zweite Masse 5 aus stark neutronenabsorbieren- Behälter 3 über die Öffnung 21 entstehen. Die Memdem Material innerhalb der Masse 4, wobei die bran wird auf diese Weise nach unten durchgebogen, Masse 5 aus ihrer Stellung innerhalb der Masse 4 wodurch der Stopfen 13 von dem Paßteil 15 weg geherausbewegbar ist, um das Neutronenabsorptions- senkt wird. Dadurch wird die Borstahlladung 16 freivermögen der Vorrichtung 1 zu erhöhen, und zwar 35 gegeben und fällt in das Rohr 18. Die Ladung 16 wird durch Einrichtungen in dem Behälter 3, welche eine nunmehr nicht mehr durch die Hülse 9 abgeschirmt, biegsame, druckempfindliche Membran 11 aufweisen, so daß die Neutronenabsorption der Vorrichtung 1 mit Hilfe einer Stange 12, die an einem konischen verstärkt ist und das Abschalten des Reaktors bewirkt Ventilstopfen 13 befestigt ist. Die neutronenabsorbie- wird.

renden Massen 4 und 5 bleiben auch in der Abschalt- 40 Unter normalen Betriebsbedingungen, wenn die

stellung innerhalb des Behälters 3. Ladung 16 sich innerhalb der Hülse 9 befindet, dient

Der Behälter 3 besteht aus drei Rohren 6, 7, 8, wo- die Vorrichtung 1 dazu, das Neutronenflußprofil des

bei die Rohre 6 und 8 an das Rohr 7 angeschraubt Reaktorkerns abzuflachen.

sind. Der neutronenabsorbierende Bauteil 4 besteht Der Einbau der Vorrichtung 1 innerhalb des Kernaus einer Hülse 9 aus Borstahl, welche im Behälter 3 45 kanals 2 hat den Vorteil, daß ihre Wirkung undTätigzwischen dem oberen Ende des Rohres 6 und einem keit als Abschalteinrichtung durch Umgruppierung an das Rohr 7 geschweißten Fixierring 10 befestigt oder Verschiebung des Reaktorkerns nicht beist. Die biegsame, druckempfindliche Membran 11 ist einträchtigt wird und außerdem die Vorrichtung aus zwischen den Rohren 7, 8 festgeklemmt und trägt dem Kern leicht herausnehmbar bleibt, wenn die einen Stab 12, an dessen unterem Ende der konische 50 Bauteile 4,5 sich in der gelösten Stellung befinden.
Ventilstopfen 13 befestigt ist. Die Hülse 9 weist einen Bei einem energieerzeugenden Reaktor von konischen Teil 14 und einen konischen Sitz oder Paß- 500 MW würden etwa dreihundert der Vorrichteil 15 für den Stopfen 13 auf. Die neutronenabsor- tungen 1 in verschiedenen Kanälen im Reaktorkern bierende Masse 5 in Form von Schüttgut besteht aus verwendet werden,
einer Ladung 16 aus kugelförmigen Borstahlkörpern, 55

welche normalerweise in der Hülse 9 durch den Stop- Patentansprüche:
fen 13 zurückgehalten werden. Der Behälter 3 hat

eine Endplatte 17, welche an das Rohr 6 angeschweißt 1. Abschalteinrichtung für gasgekühlte Kernist. Die Endplatte 17 trägt ein Rohr 18 mit einer ko- reaktoren, welche aus einem in einem vertikalen nischen öffnung 19, wobei das Rohr 18 an die End- 60 Kanal des Kerns angeordneten Behälter besteht, platte 17 angeschweißt ist. Der Behälter 3 weist auch in dem zwei Massen aus neutronenabsorbiereneine obere Endplatte 20 auf, welche an das Rohr 8 dem Material angeordnet sind, von denen die eine angeschweißt ist. Die Endplatte 20 hat eine einzige aus einer Extremstellung, in welcher sie sich gänzkleine Öffnung 21, und die Rohre 6, 7 haben eine lieh innerhalb der anderen Masse befindet, zum Anzahl von seitlichen Öffnungen 22, 23, wobei diese 65 Zweck der Abschaltung in eine andere Extrem-Öffnungen 22, 23 größer als die öffnung 21 sind. Das stellung, in welcher sie sich gänzlich außerhalb Rohr 6 hat ein Außenschraubengewinde 24 und das der anderen Masse befindet, zu bewegen ist, Rohr 8 ein Außenschraubengewinde 25. Der Kanal 2 dadurchgekennzeichnet, daß innerhalb

des Behälters, dessen Innenraum mit der umgebenden Kühlatmosphäre über Bohrungen kommuniziert, eine druckempfindliche Membran angeordnet ist, die bei einer sprunghaften Verringerung des Kühlgasdruckes im Kanal anspricht und auf mechanischem Weg die bewegbare Masse freigibt, so daß diese auf Grund ihres Gewichtes in den unteren Teil des Behälters hineinfällt.
2. Abschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine bewegbare Masse neutronenabsorbierenden Materials aus Schüttgut besteht und der aus der anderen, fest angeordneten Masse bestehende Aufnahmebehälter für das Schüttgut unten eine Öffnung aufweist, die durch einen mit der Membran über eine Stange in Wirkverbindung stehenden Stopfen verschlossen ist.

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

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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