DE1228351B - Vorrichtung zur Steuerung von Kernreaktoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G21d

Deutsche Kl.: 21g-21/31

Nummer: 1228 351

Aktenzeichen: C 30539 VIII c/21 g

Anmeldetag: 25. Juli 1963

Auslegetag: 10. November 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung von Kernreaktoren durch Einführung von Neutronen absorbierendem Material in stückiger, beispielsweise kugeliger Form in mindestens einen Vertikalkanal des Reaktorkerns, in dem der gleiche Druck wie in den Brennstoffkanälen herrscht, mit einem über dem Kanalniveau liegenden Vorratsbehälter für das Absorptionsmaterial, der mit dem Kanal über ein Sperrorgan, dessen Dichtungselement im Ruhezustand einer Differenz zwischen dem regelbaren Druck im Behälter und dem Druck in dem Kanal folgend auf seinen Sitz gepreßt wird und mit einem System zur Rückführung von Absorption^ ' material aus dem Kanal verbunden ist.
: Für Reaktoren, die durch Druckgas gekühlt werden, ist es bekannt, die Freigabe des Sperrorgans auszulösen, wenn der Druck im Kühlgaskreislauf plötzlich absinkt. Man benutzt dabei als Sperrorgan insbesondere metallische Bälge, deren Innenraum mit dem Kühlgaskreislauf über einen engen Durchbrudh in Verbindung steht; diese Bälge längen sich, wenn der Druck schlagartig abfällt, und bewirken bei einer bestimmten Längung ein Öffnen des Verschlusses. Daneben kann der Reaktor auch durch direkte und willkürliche Betätigung des Sperrorgans stillgesetzt werden.

Bei diesen bekannten Steuervorrichtungen weist das Sperrorgan im allgemeinen die Form eines Rohres auf und enthält Durchbrüche, die den Durchtritt des in kleine Kügelchen unterteilten Materials gestatten, sobald diese Durchbrüche mit anderen zusammenfallen, die in der Wand des Vorratsbehälters vorgesehen sind. Ein Nachteil dieser Vorrichtungen besteht darin, daß sich die Materialkügelchen an der verschiebbaren Wand des Sperrorgans verklemmen können, was unter Umständen dessen einwandfreie Betätigung verhindert.

Ein weiteres bei bekannten Steuervorrichtungen auftretendes Problem liegt in der Rückführung des Materials in den Vorratsbehälter, um den Reaktor wieder in Betrieb zu setzen. Ein großer Teil der bekannten Vorrichtungen benötigt zu diesem Zweck ein äußeres Gerät, das beweglich über dem Reaktor angeordnet ist und dessen Raumbedarf in der Höhe in der gleichen Größenordnung wie der der bekannten Steuerstäbe liegt. Andere bekannte Vorrichtungen enthalten ein im Kanal selbst untergebrachtes System zur Rückführung der Materialkügelchen; die Rückführung erfolgt hierbei in der Regel durch einen aufsteigenden Strom des Reaktorkühlmittels. Bei denjenigen Vorrichtungen jedoch, die einen die Materialkügelchen tragenden Hilfskolben enthalten, besteht Vorrichtung zur Steuerung von Kernreaktoren

Anmelder:

Commissariat ä PEnergie Atomique, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lamprecht,
Patentanwälte, München 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:

Jacques Lebey, Viroflay, Seine-et-Oise;

Didier Costes, Paris (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 27. Juli 1962 (905 340),
vom 24. Juni 1963 (939 216)

die erhebliche Gefahr, daß sich die Kügelchen verklemmen. Vorrichtungen, die keinen derartigen Hilfskolben benötigen, erfordern statt dessen einen beträchtlichen Flüssigkeits- bzw. Gasstrom, um die Materialkügelchen wieder nach oben zu befördern. Demgemäß sind auch zahlreiche Rohrleitungen und Ventile erforderlich. Hinzu kommt, daß bei all diesen bekannten Vorrichtungen nur die Möglichkeit besteht, entweder das ganze oder überhaupt kein Material nach oben zu befördern; es ist dagegen grundsätzlich nicht möglich, einen beliebigen Teil der Materialkügelchen nach oben zu befördern. Auf diese Weise entfällt auch jede Möglichkeit, im Betrieb langsame Änderungen der Reaktivität des Kernes auszugleichen.

Bei den bekannten Vorrichtungen muß darüber hinaus häufig eine komplizierte Anordnung fester Rohrleitungen im Innern der Druckummantelung vorgesehen werden, was insofern einen erheblichen Nachteil darstellt, als es praktisch ausgeschlossen ist, einen mit dem klassischen Steuerungssystem durch Steuerstäbe ausgerüsteten Reaktor auf eine Steuerung mit Materialkügelchen umzustellen.

Weiterhin ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 052 000 eine Abschalteinrichtung für fiüssigkeitsgekühlte Kernreaktoren bekannt, bei der die Kühlmittelströmung dazu ausgenutzt wird, oberhalb von vertikalen Abschaltrohren angeordnetes schüttfähiges

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Absorptionsmaterial während des stationären Betriebszustandes des Reaktors festzuhalten. Das Absorptionsmaterial ruht dabei auf. einem .Gleitkörper, dessen Querschnitt der lichten Weite des Abschaltrohres entspricht, und wird zusammen mit diesem als Ganzes bei Nachlassen oder Ausfall des Kühlgasstromes in das Abschaltrohr abgesenkt und schaltet so den Reaktor ab. Ebenso wird das gesamte Absorptionsmaterial zusammen mit dem Gleitkörper zur Wiederinbetriebsetzung des Reaktors aus den Abschaltrohrenmach: oben gedrückt. Eine Feinregelung des Reaktorbetriebs, zu der nur ein mehr oder weniger großer Teil des Absorptionsmaterials Verwendung finden müßte, ist also mit der bekannten Abschalteinrichtung .nicht möglich.. ...

Die französische Patentschrift 1 289 107 beschreibt eine Einrichtung zur Notabschaltung eines durchgehenden ■■ Reaktors,, bei. der ,oberhalb eines PlatzventÜs Absorbierkörnef in Vorrat gehalten werden, die bei Zerstörung der Ventilmembran in einen Abschaltschacht fallen. Vorkehrungen zu einer Entfernung der Absorbierkörner aus dem Abschaltschacht sind nicht getroffen. Die bekannte Einrichtung ist also nur als Notbremse, nicht aber zur Regelung des Reaktorbetriebs gedacht. Selbst für diesen ersteren Zweck ist die Einrichtung aber nur dann brauchbar, wenn eine größe Bauhöhe zwischen dem Auf- , bewahjrungsort det. Absprbierkörner im. Normalzustand und dem unteren Teil des Abschaltschachtes gegeben ist, damit sich die Neutronenabsorption in Kernnähe durch die Lageänderung der Absorbierkörner entscheidend vergrößert.

Auch in der britischen Patentschrift 882 361 ist eine mit schüttfähigem Äbsorbiermaterial arbeitende Abschaltvorrichtung für Kernreaktoren beschrieben. Dabei erfolgt die Abschaltung des Reaktors durch kombinierte Einschüttung eines Absorbierpulvers in ein bewegliches Rohr und dessen Absenkung in einen Reaktorkanal. Der Rücktransport der Absorbierkörner geschieht durch Aufwinden des abgesenkten Rohres. Abgesehen davon, daß es dabei leicht zu einer Verklemmung des Rohres in dem Kanal kommen kann, indem Absorbierkörner zwischen Rohr und Kanalwand geraten, ist eine Dosierung der Absorptionswirkung durch Einsatz nur eines Teiles der Absorbierkörner und damit eine Verwendung der bekannten Einrichtung zur Feinregelung des Reaktorbetriebes nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem oben geschilderten Stande der Technik eine Vorrichtung anzugeben, die sowohl· zur Feinregelung des Reaktorbetriebs als auch zur Notabschaltung des Reaktors geeignet ist, eine Automatisierung und Fernsteuerung aller Schalt- und Regelvorgänge bei absoluter Funktionssicherheit gestattet und außerdem mit einem nur geringen Platzbedarf in vertikaler Richtung verknüpft ist, so daß sie ohne weiteres auch in vorhandene Reaktoren mit Steuerstäben als Regeleinrichtung eingebaut werden kann. .

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Zurückführen des Absorptionsmaterials in den Vorratsbehälter auf einem von dem Einführungsweg in den Kanal getrennten Weg mit HiMe eines Transportgasstromes erfolgt und daß •Mittel zum Einstellen des Druckes in dem Vorratsbehälter auf drei verschiedene Werte vorgesehen sind, nämlich ;

a) einen den in dem Kanal herrschenden Druck P bei normaler Reaktorfunktion zur Kompensation des auf dem Verschlußorgan bestehenden Gewichtes an Absorptionsmaterial hinreichend unterschreitenden,

b) einen den Druck F deutlich übersteigenden zur zwangweisen öffnung des Verschlußorgans und

c) einen den Druck P erheblich unterschreitenden zum Einsaugen von Absorptionsmaterial.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung einige mögliche Ausführungsfarmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher beschrieben. Dabei zeigt
.. .Fig. 1 ein Prinzipschema .der. erfindungsgemäßen Steuervorrichtung,

Fig. 2 ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung, . . . ...»

Fig. 3 ein Prinzipschema einer Steuervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, - ■ ·

F i g. 4 einen schematischen Querschnitt durch die einzelnen Bauteile der oberen Dosiereinrichtung der Vorrichtung gemäß Fig. 3,

F i g. 5 eine Teildarstellung (im vergrößerten Maßstab) der oberhalb eines Kanals liegenden Elemente der Vorrichtung gemäß Fig. 3, und zwar in einem Schnitt längs einer durch die Kanalachse gelegten Ebene in der normalen Betriebsstellung,

Fig. 6 einen Teilschnitt ähnlich Fig. 5, der die Elemente während der Demontage zeigt.

Fig. 1 zeigt einen Teil der ReaktorumhüUung, die den biologischen Schutz bildet und den Druck P des Kühlmittels aufnimmt, der im folgenden beispielsweise mit 25 Bar angenommen sei. Diese Umhüllung des Reaktors besteht im wesentlichen aus einem Behälter 3 aus Beton, der an seiner Innenseite mit einer Dichtungshaut 1 ausgekleidet ist.

Im oberen Teil des Behälters 3 ist ein Schacht 2 vorgesehen, der über eine Öffnung 4 in den Behälterinnenraum mündet. Dieser Schacht, der einen Teil der Steuervorrichtung aufnimmt, ist an seinem oberen Ende durch einen Stopfen 5 verschlossen.

Die Steuervorrichtung zur Stillsetzung des Reaktors enthält einen Kanal 6, der in vertikaler Richtung im Kern 7 des Reaktors vorgesehen und dem gleichen Druck wie die von Brennstoffelementen ausgefüllten Kanäle ausgesetzt ist. Weiterhin enthält die Steuervorrichtung einen Vorratsbehälter 8, der oberhalb des Kanals 6 vorgesehen ist. Dieser Vorratsbehälter, der zur Aufnahme eines absorbierenden Materials in stückiger Form (dargestellt in Form von Kügelchen 9) bestimmt ist, weist an seinem unteren Ende einen Durchbruch 10 auf, der normalerweise durch eine Klappe 11 verschlossen ist. Das öffnen der Klappe 11, das durch Schwenken eines Hebels 12 um seine Lagerachse 13 erfolgt (die ihrerseits über einen Ausleger 14 fest mit dem Vorratsbehälter 8 verbunden ist), hat das Herabfallen der Kügelchen 9 aus dem Vorratsbehälter 8 über einen Verbindungstrichter 15 in den Kanal 6 zur Folge. Dieser Kanal weist vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt auf.

In den Kanal 6 reicht ein Rohr 16 hinein, dessen Querschnitt kleiner als der des Kanals 6 ist und das an seinem unteren Ende 17 offen ist. Am oberen Ende ist das Rohr 16 mit einer Kammer 18 verbunden, die oberhalb des Behälters 8 liegt. Die Kammer 18 kann einerseits über eine Schleuse 19 und zwei

5 6

Drehschieber 20, 21 mit dem Vorratsbehälter 8 und F i g. 1 vorhanden sind, tragen die gleichen Bezugs-

andererseits- über einen Drehschieber23. mit einer zeichen.- - . . ... ·,;

zweiten Kammer 22 (Niederdruckkammer) verbun- Auch bei der Anordnung gemäß Fi g. 2 ist ein den werden. Kanal 6 vorgesehen, eindie absorbierenden Material-Die nur schematisch dargestellten Rohrleitungen 5 kügelchen 9 enthaltender oberer Vorratsbehälter 8» 24, 25, 26, 27 und 28 gestatten die Herstellung . eine Klappe 11 sowie ein Verbindungstrichter 15. , bestimmter Drücke im Vorratsbehälter 8 und in der Das Rohr 16, das zur Erleichterung der Montage Kammer 22 sowie die Betätigung der Drehschieber vorzugsweise durch mehrere über Gewinde mitem-· 21, 20 und 23. ander verbundene Stücke gebildet wird, ist an seinem . Wenngleich die Steuerung dieser Drehschieber io oberen gebogenen Ende 30 mit einer Aufnahmevorzugsweise pneumatisch erfolgt, so kann sie in , kammer 29 α für die Materialkügelchen verbunden,' gleicher Weise auch elektrisch oder rein mechanisch Der geradlinige Teil des Rohres 16 ist mit einer durchgeführt werden. Verlängerung 31 versehen, die über die Krümmung

Das selbsttätige Herabfallen der Kügelchen 9 in des Röhrendes 30 nach oben vorsteht und die Ein-,

den Kanal 6 wird in folgender Weise erreicht: 15 führung eines Organs gestattet, um beispielsweise

Wenn im Behälter 1 und demgemäß im Kanal 6 _;, beim Verklemmen von Materialkügelchen im Boden

der normale DruckP von 25 Bar herrscht und das " des Kanals Abhilfe zu treffen. Diese Verlängerung

auf der Klappeil lastende Gewicht der Material- 31 kann mit einem einen direkten Durchtritt ermög-

kügelchen9 beispielsweise einem Druck von 1 Bar lichenden Schieber sowie mit einem gleichfalls (nicht

entspricht, so hält man im Vorratsbehälter einen ao dargestellten) Flansch versehen sein, so daß man an

Druck P' von 23 Bar aufrecht. Die Klappe 11 wird .. die Verlängerung 31 einen abgedichteten Behälter

infolgedessen durch die Differenz (1 Bar) der auf anschließen kann, während sich der Reaktor unter

seine beiden Flächen ausgeübten Drücke nach oben Druck befindet.

an seine Anlagefläche gedrückt. Fällt der Druck P Unterhalb der Kammer 29 α liegt eine weitere

im Kanal 6 unter den Wert von 24 Bar, ohne daß 25 Kammer 32, die — wie später im einzelnen erläutert

sich der Druck im Vorratsbehälter 8 ändert, so öffnet wird — als »Niederdruckkammer« oder als Schleuse

die Klappe, und die Materialkügelchen fallen nach ' dient; diese Kammer entspricht den Kammern 22 und

unten. 19 gemäß Fig. 1.

In gleicher Weise kann man das Herabfallen der Die Kammern 29 a und 32 können über ein Ventil

Materialkügelchen 9 dadurch auslösen, daß man den 30 33 miteinander verbunden werden, dessen Klappe 34

Druck im Vorratsbehälter 8 auf einen Wert P" ober- sich normalerweise zur Kammer 29 a hin öffnet, d. h,

halb von 24 Bar ansteigen läßt. in der Figur von unten nach oben. Diese Klappe 34

Wenn die Materialkügelchen 9 nach unten gefallen enthält an seiner Unterseite einen zylindrischen,

sind, schließt sich die Klappe 11 wieder unter der durchbrochenen Teil 35, dessen Durchmesser der

Wirkung eines Gegengewichtes 29. 35 Öffnung 36 zwischen den beiden Kammern ent-

Um die Materialkügelchen in den Behälter 8 zu- spricht, so daß ein gewisses Abheben der Klappe rückzubefördern, stellt man in letzterem wieder einen von ihrem Sitz einen Durchtritt der Flüssigkeit bzw. Druck von beispielsweise 23 Bar her. In der Kam- des Gases, nicht jedoch der Materialkügelchen gemer 22 wurde zuvor ein geringer Druck ρ von bei- stattet. Der obere Teil der Klappe 34 greift in eine spielsweise 1 bis 5 Bar hergestellt. Öffnet man nun 40 feste Haube 37 ein, die mit der Wandung der Kamrasch den Drehschieber 23, so hat dies einen starken mer 29 a verbunden ist und verhindert, daß Materialaufsteigenden Strom im Rohr 16 zur Folge. Dieses kügelchen einen Druck auf die Klappe ausüben und Rohr besitzt einen hinreichenden Querschnitt, so die Betätigung des Ventils 33 beeinträchtigen,
daß in sein unteres Ende 17 die Materialkügelchen Dieses Ventil 33 wird durch eine Stange 38 geeintreten, ohne sich darin zu verklemmen. Auf diese 45 steuert, die an einem ihrer beiden Enden mit der Weise wird eine bestimmte Menge der Material- Klappe 34 und an ihrem anderen Ende mit einem kügelchen durch das Strömungsmittel angesaugt und Kolben 39 verbunden ist, der sich in einem Zylinder in die Kammer 18 geführt. Hiernach schließt man 40 verschiebt, der im Innern der Kammer 32 vorgeden Drehschieber 23 und setzt die Kammer 22 unter sehen ist. Eine Zuflußleitung 41 für das Strömungs-Unterdruck. Die Materialkügelchen 9 werden von 50 mittel gestattet eine Regelung des im Zylinder 40 der Kammer 18 in das Reservoir 8 befördert, indem herrschenden Druckes und infolgedessen eine Steuenacheinander die Drehschieber 20 und 21 geöffnet rung der Bewegungen des Kolbens 39, während ein und geschlossen werden. Man wiederholt diese For- nur eine einzige Strömungsrichtung aufweisendes dervorgänge, bis das gewünschte Niveau der Mate- Ventil 42 in gewissen Fällen den Durchtritt des Strörialkügelchen im Kanal 6 erreicht ist. 55 mungsmittels aus der Leitung 41 in die Kammer 32

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervor- ermöglicht.

geht, benötigt diese Vorrichtung zwei Rohrleitungen Die Kammer 32 befindet sich unmittelbar über 24 und 25 zur Druckübertragung sowie drei Rohr- dem Reservoir 8, mit dem sie über ein Ventil 43 Verleitungen 26, 27, 28 zur Steuerung der Drehschieber, bunden werden kann.

insgesamt also fünf Verbindungsleitungen mit der 60 Dieses Ventil 43 wird durch zwei Zylinder 44, 47

Steuerzentrale, die beispielsweise im Steuerraum des gebildet, die jeweils an einem Ende nach Art einer

Reaktors angeordnet ist. Es ist nun im allgemeinen zylindrischen Buchse mit ihrem Deckel verbunden

wünschenswert, die Zahl dieser Verbmdungsleitungen sind. Der Zylinder 44 ist an der oberen Wand 45 des

möglichst zu verringern. Vorratsbehälters 8 über drei Stangen 46 befestigt,

Fig. 2 zeigt eine Variante des Ausführungsbei- 65 während der andere Zylinder47 eine bewegliche

spiels gemäß Fig. 1, bei der nur zwei Steuerieitungen Klappe bildet, die über dem Zylinder 44 verschiebbar

vorgesehen sind. Diejenigen Bauteile dieses Ausfüh- ist. Eine Feder 48 sucht den Zylinder 47 auf seinen

rungsbeispiels, die auch bei der Anordnung gemäß Sitz 49 zu drücken und hält damit das Ventil 43

beim normalen Betrieb des Reaktors in der Schließlage. '

Eine Zuleitung 50 für das Strömungsmittel, die die obere Wand 45 des Vorratsbehälters 8 durchsetzt, gestattet die Einstellung des Druckes in der Kammer 51, deren veränderliches Volumen von den beiden Zylindern^ und 47 begrenzt wird. Ein nur eine einzige · Strömungsrichtung aufweisendes Ventil 52 gestattet in gewissen Fällen einen freien Durchtritt des Strömungsmittel aus· der Kammer 51 zum Vorratsbehälter 8. ·
< Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgendermaßen:

1. Herabfallen der Materialkügelchen in den Kanal (Wirkung als Sicherheitsvorrichtung)

Wenn der normale Betriebsdruck im Kanal 6 P = 25 Bar beträgt, so^stellt man in der Kammer 51 über die Leitung 50 beispielsweise einen Druck P' = 23 Bar her. In diesem Fall muß der von der Feder 48 ausgeübte Druck ungefähr 2 Bar betragen, damit das Ventil 43 geschlossen bleibt, solange in der Kammer 32 ein Druck von etwa 25 Bar herrscht. Im Vorratsbehälter 8 stellt sich ein Druck von etwa 23 Bar ein, da die Auslasse der Kammer 51 und die Klappell trotz des Gewichtes der Materialkügelchen 9 geschlossen bleiben.

- Wenn sieh demgegenüber der Druck in der Kammer 51' vermindert (beispielsweise infolge eines Bru'clieVäer-Rohrleitung 50), so öffnet das Ventil 43, der Druck gelangt in den Vorratsbehälter 8, die Klappell öffnet, und die Materialkügelchen fallen nach unten; wenn der Druck in der Kammer 51 infolge eines manuell durchgeführten Manövers steigt (beispielsweise Vergrößerung des Speisedruckes in der Leitung 50), so steigt der Druck gleichfalls in dem Vorratsbehälter 8 über das Ventil 52, was wiederum ein Öffnen der Klappe 11 und. ein Herabfallen der Materialkügelchen zur Folge hat. Ebenso ist es, wenn der Druck im Kanal 6 absinkt: auch hier öffnet die Klappe, und die Materialkügelchen fallen nach unten.

Man erreicht auf diese Weise ein gesteuertes oder selbsttätiges Herabfallen der Materialkügelchen ohne mechanische Reibung, wobei das Ansprechen bei dem gewünschten Sicherheitsgrad erfolgt.

Im normalen Betrieb kann man dem Zylinder 40 über die Rohrleitung 41 eine kleine Menge frischen Strömungsmittels zuführen; das Ventil 33 wird halb geöffnet gehalten, und der Druck in. den Kammern 29 a und 32 liegt etwas über 25 Bar (infolge der Leckverluste des Zylinders 40). Es genügt hierfür, die Feder 48 entsprechend einzustellen.

• 2. Zürückbeförderung deir Materialkügelchen

' Man vermindert den Druck in der Rohrleitung 41 bis auf einen geringen Wert, .beispielsweise 5 Bar; das Ventil 33 schließt dann, und die Kammer 32 entleert sich über das Ventil 42. Man stellt dann in dieser Rohrleitung, einen Druck her, der ausreicht, um das Ventil 33 zu öffnen: Das in der Kammer 29a und. im. Kanal . enthaltene Strömungsmittel strömt in die Kammer 32 und bewirkt die Mitnahme der .Materialkügelchen durch, das Rohr 16. Um die Gefahr eines. Verklemmens der Kügelchen am unteren Ende 17 des Rohres 16 zu verringern, ist am Boden des Kanals 6 ein pilzartiger Bolzen 53 vorgesehen, der verhindert, daß das ganze Gewicht der im Kanal· enthaltenen Materialkügelchen auf die Ansaugzone wirkt.

Der Druck in der Kammer 32 nimmt progressiv zu und wirkt auf den Kolben 39 derart,- daß dieser das Ventil 33 zu schließen sucht. Um dieses Ventil halb geöffnet zu halten, muß man infolgedessen einen gewissen Anteil des Strömungsmittels über die Rohrleitung 41 aufrechterhalten; man reguliert die Stärke

xo der Rückführung der Materialkügelchen durch Beeinflussung dieses Teiles des Strömungsmittels. Wenn die Drücke bei etwa 25 Bar annähernd ausgeglichen sind, hört die Rückführung der Materialkügelchen

' ■ auf. Das Ventil 33 kann dann mehr geöffnet werden, so daß die Kügelchen aus der Kammer 29 α in die Kammer 32 fallen.

Man stellt dann in der Kammer 32 mittels der Rohrleitung 41 und des Ventils 42 einen Druck von

'"" 23 Bar her und anschließend in der Kammer 51 einen geringen Druck von beispielsweise 5 Bar. Das Ventil 43 öffnet infolgedessen, und die Materialkügelchen fallen aus der Kammer 32 in den Vorratsbehälter 8.

Diese Vorgänge werden anschließend wiederholt,

■ bis das Niveau der Materialkügelchen im Kanal 6 bis auf die gewünschte Höhe gesunken ist.

Es versteht sich, · daß die -Vorrichtung gemäß Fig. 2 weiterhin (nicht dargestellte) biologische Schutzstopfen enthält, ferner Vorrichtungen zur Messung des Druckes in den beiden Steuerrohr-

leitungen 41 und 15 usw. . .

In. den F i g. 3 bis 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Fig. 3 zeigt einen Teil der zur Aufnahme des Druckes sowie als biologischer Schutz dienenden Reaktörumhüllung, die beispielsweise durch ein Betonmassiv 3 gebildet wird, das an seiner Innenseite durch eine Dichtungshaut 108 ausgekleidet ist. Im Innern dieser Umhüllung ist der Reaktorkern 7 vorgesehen, der durch ein Moderatormassiv, gebildet wird, in dem Kanäle zur Aufnahme der Brennstoffelemente vorgesehen sind und das im Betrieb von einem strömenden Kühlmittel durchströmt wird, das unter dem Druck P steht.

Im Moderator sind gleichfalls eine Anzahl vertikaier Kanäle (beispielsweise sechs) vorgesehen, die jeweils eine Steuervorrichtung zur Stillsetzung des Reaktors enthalten. Ein Teil dieser Steuervorrichtung, der den zuvor erläuterten Ausführungen ähnlich ist, wird im folgenden nur kurz beschrieben.

Dieser in F i g. 3 dargestellte Teil enthält in einem Schacht 114, der in der Reaktorumhüllung über dem Kanal 6 vorgesehen und durch einen Stopfen 116 verschlossen ist, einen Vorratsbehälter 8, der an seiner Unterseite durch eine Klappe 11 verschlossen ist, die durch . ein Gegengewicht 29 gewichtsmäßig ausgeglichen ist. Im normalen Betrieb des Reaktors enthält der Vorratsbehälter 8 eine dosierte Menge von Kügelchen aus absorbierendem Material. Beim Öffnen der Klappe 11 durch Schwenkbewegung um eine fest mit dem Vorratsbehälter 8 verbundene Achse fallen die .Materialkügelchen aus dem Vorratsbehälter 8 über einen Verbindungstrichter 15 in den Kanal 6. .

An diesen vorstehend kurz beschriebenen Teil der Steuervorrichtung, der dem. ersten Ausführungsbeispiel sehr ähnlich ist, schließt sich eine obere.Dosiervorrichtung A und eine untere ähnliche Dosiervorrichtung Ä an.

• Die in IJ¹ ig. 3 schematisch dargestellte, obere Das Ventil 154 ist mit einer Strömungsmittelquelle

Dosiervorrichtung A setzt sich aus einem in'Fig.4 verbunden, die unter dem DruckP' steht, der leicht

teilweise veranschaulichten Speisekreis und einem unterhalb des Druckes P liegt; das Ventil 154 ist nur

Steuerkreis zusammen. . im normalen Betrieb des Reaktors geöffnet. Das

Der Speisekreis verbindet den Vorratsbehälter 8 5 Ventil 156 ist mit einer Strömungsmittelquelle ver-

mit einem Speisevorratsbehälter 126, der auf einem bunden, deren Druck P" klar unterhalb des Druckes

höheren Niveau liegt und von dem aus die einzelnen P' liegt; das Ventil 146 wird nur geöffnet, um das

Vorratsbehälter gespeist werden. Der Speisekreis Wiederauffüllen des Vorratsbehälters 8 zu bewirken,

enthalt — in einer Leitung 128 (vgl. F i g. 4) in Reihe Das Ventil 158 ist schließlich mit einer Strömungs-

geschaltet — eine Trennvorrichtung 130, ein Ventil io mittelquelle verbunden, deren Druck P'" oberhalb

132 mit direktem Durchgang, eine Dosierschleuse des Betriebsdruckes P liegt; dieses Ventil 158 wird

134, zwei aufeinanderfolgende Trennvorrichtungen nur geöffnet, um ein willkürlich ausgelöstes Herab-

136 und 138 und ein weiteres Ventil 140 mit direk- fallen der Materialkügelchen in den Kanal 112 zu

tem Durchgang. bewirken.

Alle diese Bauelemente können durch vonein- 15 Die verwendeten Drücke können beispielsweise

ander lösbare autonome Anordnungen gebildet wer- folgende Werte aufweisen:

den, die durch beliebige Mittel, beispielsweise Druck P im Reaktor 25 Bar

Flansche und Schrauben, miteinander verbunden _{Druck r} ^ _{den Ventüen 148 und 154} _. _{23 Bar}

sind. Sie werden in einer nach unten absteigenden Druck P" im Ventil 156 20 Bar

Anordnung, vorzugsweise vertikal untereinander, ao Druck p'" J_1n Ventil 158 27 Bar

vorgesehen. _{Druck im Ventil} 144 .."".'"""" 2 Bar

Die Trennvorrichtungen 130, 136 und 138 enthalten Sperrorgane, die senkrecht zur Strömungs- Der untere Ansatz des Trichters 15 besitzt ein hinrichtung der Materialkügelchen unter der Wirkung reichendes Spiel gegenüber der Wandung des Kaeiner elastischen Steuerung verschiebbar sind: Eine 25 nals6, damit sich die Drücke im Kanal 6 und im derartige Steuerung ist zur Unterbrechung des mit Reaktor ausgleichen können.

Materialkügelchen gefüllten Strömungskreises not- Die relativen Werte von P und P' werden in Abwendig. Im übrigen kann dieser Kreis nicht unter- hängigkeit von derjenigen Druckverminderung im brochen werden, solange Materialkügelchen in Be- Reaktor gewählt, bei der die Sicherheitsvorrichtung wegung sind. Da die Trennvorrichtungen keinen 30 ansprechen soll.

dichten Verschluß gewährleisten, sind ihnen die Die untere Anordnung A' ähnelt der beschriebenen Ventile 132 und 140 mit direktem Durchtritt züge- oberen Anordnung A. Sie enthält eine Leitung 128' ordnet; diese Ventile können, solange sie von Mate- zur Beförderung der im Boden des Kanals 112 berialkügelchen durchsetzt werden, die Leitung 128 findlichen Materialkügelchen zu einem Speisevornicht absperren, ohne daß die Gefahr einer Ver- 35 ratsbehälter 126'. In dieser Leitung 128' ist ein klemmung besteht. Diese Ventile besitzen beispiels- Wärmetauscher 160 vorgesehen, der eine Kühlung weise ein kugelförmiges Gehäuse (vgl. F i g. 4) und der aus dem Kanal 6 herausgeführten Materialwerden durch eine Drehbewegung um eine Viertel- kügelchen ermöglicht, weiterhin eine Trennvorrichumdrehung mittels einer (nicht dargestellten) pneu- rung 130', ein Ventil 132' mit direktem Durchtritt, matischen Steuervorrichtung betätigt. Die Trennvor- 40 eine Schleuse 134', zwei Trennvorrichtungen 136' richtungen werden beispielsweise durch dünne Blatt- und 138' sowie ein weiteres Ventil 140' mit direktem chen, beispielsweise 142, gebildet, die von pneuma- Durchtritt. Ein Ventil 144' gestattet es, den Speisetischen Kolben (z.B. 143; vgl. Fig. 4) betätigt vorratsbehälter 126' unter Atmosphärendruck zu werden; statt dessen können jedoch auch andere setzen; weiterhin ist ein Ventil 162 vorgesehen, das mechanische oder — insbesondere wenn die Mate- 45 an die Leitung 128' über eine Abzweigung 146' anrialkügelchen aus Magnetmaterial bestehen — geschlossen ist und es gestattet, in dieser Leitung elektromagnetische Systeme Verwendung finden. einen Druck ρ herzustellen.

Ein angeschlossener Kreis gestattet die Speisung Ein nicht dargestellter, pneumatischer oder mecha-

der einzelnen Stücke der Leitung mit einem Strö- nischer Mechanismus dient zur Beförderung der

mungsmittel der gleichen Art, wie dies im Reaktor 50 Materialkügelchen von der unteren Anordnung y4'

vorgesehen ist (im allgemeinen Kohlendioxyd), zur oberen Anordnung ^4.

unter verschiedenem Druck: Der Speisevorrats- Die F i g. 5 und 6 zeigen ein bevorzugtes, jedoch behälter 126 ist mit einem Ventil 144 versehen, über keineswegs ausschließliches Ausführungsbeispiel des das er mit einer Strömungsmitteldruckquelle (Druck p, Schachtes 114, der oberhalb eines Kanals des mit etwas oberhalb des Atmosphärendruckes) verbunden 55 einem »Speicher« 164 versehenen Reaktors angewerden kann. Eine Abzweigung 146, die zwischen ordnet ist. Dieser »Speicher« wird durch eine in der dem Ventil 132 und der Schleuse 134 in die Leitung Reaktorumhüllung vorgesehene Kammer gebildet, in 128 mündet, ist mit zwei Ventilen 148 und 150 ver- der ein Druck herrscht, der annähernd dem in den sehen, die parallel geschaltet sind und von denen Kanälen des Reaktorkernes vorhandenen Druck entdas erste mit einem Druck P' etwas unterhalb des 60 spricht; dieser »Speicher« wird von dem den Reaktor-Arbeitsdruckes P des Reaktors und das andere mit kern 7 enthaltenden Raum durch eine biologische Atmosphärendruck gespeist wird. Die Abzweigung Schutzwand 166 getrennt. Der Schacht 114 weist die 146 ist mit einem Sieb versehen, durch das ein Zu- Besonderheit auf, daß er leicht zugänglich ist, so tritt von Materialkügelchen zu den Ventilen 148 und daß die darin befindlichen Teile beispielsweise zu 150 verhindert wird. 65 Überprüfungs- und Wartungszwecken leicht aus-

Der Vorratsbehälter 8 ist mit einer Steuerrohr- tauschbar sind.

leitung 152 verbunden (vgl. F i g. 3), die drei parallel- Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird

geschaltete Speiseventile 154, 156 und 158 aufweist. der Schacht 114 durch einen unteren Bauteil 168

begrenzt, ■ der fest mit dem Trichter 15 verbunden ist und eine drehbare Klappe 11 trägt. Weiterhin ist in dem Schacht 114 ein Verriegelungsblock 170 vorgesehen, der einen im Innenraum des Schachtes 114 gleitenden Kopfteil und einen in den unteren Bauteil 168 eingreifenden Rohrteil aufweist.

Der Teil 168 und der Verriegelungsblock 170 weisen eine Verbindung auf, die ein gewisses Längsspiel besitzt. Die Verbindung wird beispielsweise durch am Teil· 168 vorgesehene Finger 172 gebildet, die in längliche Ausnehmungen 174 des Verriegelungsblockes 170 eingreifen. Sobald diese Elemente in den Schacht 114 eingebracht sind, wird der untere Teil 168 in seiner Lage durch eine Anzahl von Klinken 176 verriegelt, die durch an der Außenseite des Blockes 170 vorgesehene Rampen in eine Nut 178 an der Innenseite des Schachtes 114 hineingedrückt werden. Rückführfedern 180 bringen die Klinken 176 außer Eingriff, sobald der Verriegelungsblock 170 nach oben gezogen wird (vgl. Fig. 6).

Die Abdichtung der Verbindung zwischen dem unteren Bauteil 168 und dem Schacht 114 wird durch eine unter Druck stehende Dichtung 182 gewährleistet; die Abdichtung zwischen dem Schacht 114 und dem Stopfen 116 wird durch eine weitere Dichtung 184 bewirkt, die durch das Gewicht des Stopfensilo sowie durch die auf dem Stopfen 116 lastende Druckdifferenz an die Dichtungsflächen gepreßt wird.

In der Schließlage (vgl. Fig. 5) übertragen die Klinken 176 den durch die geneigten Rampen des Blockes 170 ausgeübten Radialdruck durch die Drehbewegung um ihre Achse und die Anlage an der Nut 178 in einen Axialdruck. Die zum Anpressen der Dichtung 182 erforderliche Belastung wird durch das Gewicht des Blockes 170 oder durch ein anderes auf diesem Block lastendes, entfernbares Gewicht geliefert.

Das Hochheben der ganzen Anordnung im Schacht 114 erfordert nach Entfernung des Stopfens 116 lediglich die Anwendung eines Greifers, der beispielsweise auch zur Entfernung des Stopfens und der Brennstoffelemente dienen kann. Dieser Greifer faßt in die innere Nut 186 des Verriegelungsblockes 170 und hebt diesen damit hoch. Die Klinken 176 werden durch die Federn 180 geschwenkt und lösen damit die Verriegelungsstellung. Die Finger 172 kommen am Ende der Nuten 174 mit dem Block 170 in Eingriff, so daß der ganze untere Teil der Vorrichtung, d. h. der Körper 168 mit der Klappe 11, der Dichtung 182, den Klinken 176 und dem Verbindungstrichter 15, nach oben mitgenommen wird.

Die vorstehend beschriebene Lösung läßt sich auch in Fällen verwenden, wo ein »Speicher« 164 nicht vorgesehen ist, sondern der Schacht 114 in die Atmosphäre mündet. In diesem Falle muß jedoch der Stopfen 116 mechanisch an der Oberseite der Umhüllung befestigt werden, und das Herausziehen des Stopfens sowie der vorstehend beschriebenen Anordnung muß mit Hilfe einer Vorrichtung erfolgen, die in einer zuvor mit dem oberen Teil des Schachtes 114 verbundenen dichten Glocke enthalten ist.

Die einzelnen Phasen der Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung werden im füllenden im wesentlichen unter Bezugsnahme auf die F i g. 3 und 4 erläutert.

1. Herabfallen der Materialkügelchen in den Kanal

Die Wirkungsweise der Vorrichtung bei einem durch eine Druckabsenkung im Reaktor verursachten Herabfallen der Materialkügelchen entspricht dem bereits erläuterten Vorgang: Während des normalen Betriebes des Reaktors ist der Vorratsbehälter 8 mit Materialkügelchen gefüllt und dem Druck P' ausgesetzt, der unterhalb des im Kanal vorhandenen Druckes P liegt. Das Ventil 154 ist geöffnet und die Ventile 156 und 158 geschlossen. Die Klappe 11 wird durch die Differenz zwischen den Drücken P und P', deren Wirkung das Gewicht der Materialkügelchen übersteigt, an ihren Lagersitz gedrückt Wenn beispielsweise die Differenz der Drücke P und P' 2 Bar beträgt und das Gewicht der Materialkügelchen einem Druck von 1 Bar entspricht, so muß der Druck P in der Reaktorumhüllung um 1 Bar (beispielweise von 25 auf 24 Bar) absinken, ohne daß

an sich hierbei der Druck P' im Vorratsbehälter 8 ändert, damit sich die Klappe 11 öffnet und die Materialkügelchen in den Kanal 6 fallen.

Das Herabfallen der Materialkügelchen kann in gleicher Weise auch willkürlich dadurch gelöst werden, das der Vorratsbehälter 8 unter Überdruck gesetzt wird, indem das Ventil 158 mit dem Druck P"' geöffnet und das Ventil 154 mit dem Druck P' geschlossen wird. Sobald die Materialkügelchen nach unten gefallen sind, schließt sich die Klappe 11 unter der Wirkung ihres Gegengewichts 29 von selbst wieder (vgl. Fig. 5). Vorzugsweise ist ein Verriegelungs- oder Sperrsystem vorgesehen, um ein Entleeren des Kanals 6 zu verhindern, solange der Vorratsbehälter 8 nicht wieder gefüllt ist, damit ständig eine Materialreserve vorhanden ist, um notfalls den Reaktor stillzusetzen.

2. Wiederauffüllen des Vorratsbehälters 8

Das Wiederauffüllen erfolgt pneumatisch durch Zuführen von Materialkügelchen in einstellbarer Menge, und zwar zunächst vom Speisevorratsbehälter 126 zur Schleuse 134, dann von dieser Schleuse 134 zum Vorratsbehälter 8. Der Speisevorratsbehälter 126 speist mehrere Sicherheits- und Steuervorrichtungen, von denen in F i g. 3 nur eine vollständig veranschaulicht ist; die anderen Steuer- und Sicherheitsvorrichtungen sind lediglich angedeutet.

In dem Augenblick, in dem die erste Stufe des Wiederauffüllens des Vorratsbehälters 8 beginnen soll, sind die Ventile 132, 140 und 148 und 150 ebenso wie die Trennvorrichtungen 130,136 und 138 geschlossen. Die Leitung 128 ist bis zum Separator 130 mit Materialkügelchen vom Speisevorratsbehälter 126 gefüllt. Die Schleuse 134 befindet sich auf Atmosphärendruck. Der Speisevorratsbehälter 126 steht über das Ventil 144 unter dem Druck p. Der Vorratsbehälter 118 wird über das Ventil 156 unter dem Druck P" gehalten. Die Ventile 154 und 158 sind geschlossen. Dieser Druck P", der niedriger als der Druck P' ist, bewirkt schließlich das Ansaugen der Materialkügelchen von der Schleuse.

Man öffnet nun das Ventil 132, um in der Schleuse 134 einen Druck herzustellen, der dem im Speisevorratsbehälter 126 herrschenden Druck ρ (von beispielsweise 2 Bar) entspricht Anschließend wird die Trennvorrichtung 130 geöffnet, so daß die Materialkügelchen zur Trennvorrichtung 136 gelangen. Dieser

Zustrom der Materialkügelchen wird durch Schwerkraft bewirkt und kann dadurch beschleunigt werden, daß ;durch kurzzeitiges öffnen des Ventils 150, das mit einer Strömungsmittelquelle von Atmosphärendruck verbunden ist, eine Saugwirkung erzeugt wird.

Sobald die Schleuse 134 vollständig gefüllt ist (dies erfolgt zum Zwecke der genauen Dosierung der zugeführten Materialkügelchen), wird die Trennvorrichtung 130 geschlossen und die Trennvorrichtung 136 geöffnet. Die Materialkügelchen fallen nun auf das Niveau der Trennvorrichtung 138 ab und geben das Ventil 132 frei, so daß dieses geschlossen werden kann. Das Schließen der Trennvorrichtung 130 kann dabei nur während des Durchströmens der Materialkügelchen erfolgen, und das öffnen der Trennvorrichtung 136 kann infolgedessen dem Schließen der Trennvorrichtung 130 nicht untergeordnet werden, wenngleich diese beiden Manöver gleichzeitig gesteuert werden können.

Sobald das Ventil 132 geschlossen ist, kann die zweite Phase des Auffüllvorganges beginnen: Man setzt nun die Schleuse 134 durch Öffnen des Ventils 148 unter den Druck P' und öffnet weiterhin das Ventil 140, das sich in einem von Materialkügelchen noch freien Leitungsabschnitt befindet. Danach wird die Trennvorrichtung 138 geöffnet, so daß die in der Schleuse 134 enthaltenen Materialkügelchen unter dem Druck P' dem Vorratsbehälter 118 zuströmen können, der das Ventil 156 unter einem Druck P" hält.

Sind alle Materialkügelchen aus der Schleuse 134 in den Vorratsbehälter 8 gelangt, so werden nacheinander das Ventil 148, die Trennvorrichtung 138 und das Ventil 140 geschlossen. Die Schleuse 134 kann dann durch Öffnen des Ventils 150 unter Atmosphärendruck gesetzt und anschließend durch Schließen dieses Ventils wieder isoliert werden.

Die vorstehend erläuterte Folge von Vorgängen bewirkt die Einführung einer bestimmten Menge von Materialkügelchen in den Vorratsbehälter 8. Dieser Zyklus wird so lange wiederholt, bis sich im Vorratsbehälter 8 die gewünschte Materialmenge befindet, die somit durch die Zahl der Füllvorgänge der Schleuse 134 bestimmt wird. Wenn die gewünschte Materialmenge in den Vorratsbehälter 8 eingefüllt ist, wird dies durch Schließen des Ventils 158 und Öffnen des Ventils 154 wieder unter den normalen Betriebsdruck P' gesetzt. Während all der beschriebenen Vorgänge erfolgt das Öffnen und Schließen der Ventile 132 und 140 jeweils bei einem von Material freiem Zustand der betreffenden Leitungsstücke, was die Gefahr von Klemmungen ausschließt.

3. Entleeren des Kanals 6

Ehe die Entleerungsvorgänge beginnen, werden ähnlich wie beim Füllen des Behälters 8 die Ventile 132', 140' und 162 sowie die Trennvorrichtung 130', 136' und 138' geschlossen; die Schleuse 134' befindet sich unter dem Druck ρ (beispielsweise 2 Bar). Die Entleerungsleitung 128' ist vom Kanal 6 bis zum Separator 130' mit Materialkügelchen gefüllt; dieses Leitungsstück ist mit einem Wärmetauscher 160 versehen, der die Temperatur der im Kanal erhitzten Materialkügelchen auf einen Wert herabsetzt, der die Wirkung der unteren Dosiereinrichtung A' nicht beeinträchtigt.

Man stellt nun in der Schleuse 134' den bereits im Kanal 6 herrschenden Druck P durch Öffnen des Ventils 132' her. Man öffnet die Trennvorrichtung 130', dann das Ventil 162 und saugt damit die Materialkügelchen an, die die Schleuse 134' bis zur Trennvorrichtung 136' füllen. Ist dieser Leitungszug gefüllt, so wird das Ventil 162 wieder gesperrt und anschließend auch die Trennvorrichtung 130', während die Trennvorrichtung 136' geöffnet wird. Die

ίο oben hinsichtlich der Betätigung der Ventile 130 und 136 gemachten Bemerkungen treffen auch hier zu. Die dosierte Materialmenge zwischen den Trennvorrichtungen 130' und 136' gelangt nun bis zur Trennvorrichtung 138' und gibt damit das Ventil 132' und den Abzweig 146' des Ventils 162 frei. Man kann daher das Ventil 132' schließen und dann das Ventil 140' und die Trennvorrichtung 138' öffnen: Die Materialkügelchen fallen infolgedessen in den Speisevorratsbehälter 126' unter der Wirkung der Schwer-

ao kraft und gegebenenfalls zusätzlich unter der Wirkung einer Druckdifferenz, die zuvor zwischen der Schleuse 134' und dem Speisevorratsbehälter 126' hergestellt wurde. Man schließt dann das Ventil 162, die Trennvorrichtung 138' und 136' sowie das Ventil 140'.

Diese Vorgänge werden dann so oft nacheinander durchgeführt, wie dies erforderlich ist, um den Kanal 112 vollständig oder teilweise zu leeren.
Ebenso wie die Ventile 132 und 140 der oberen Dosiervorrichtung A werden auch die Ventile 132' und 140' nur betätigt, wenn die betreffenden Leitungszüge frei von Materialkügelchen sind.

4. Kompensation langsamer Änderungen der
Reaktivität

Um die Zeichnung nicht zu überlasten, wurde in F i g. 3 der in einem vom Kanal 6 gesonderten Kanal 112 a untergebrachte Kompensationskreislauf nur mit gestrichelten Linien angedeutet.

In diesem Kompensationskreis mündet die Zuführleitung 128 α des Materials unmittelbar am oberen Ende des Kanals 112 a, der mit einem Sieb 188 versehen ist, das ein Austreten von Materialkügelchen aus dem Kanal verhindert. Die gesamte obere Dosiervorrichtung sowie die Vorgänge zur Einführung einer bestimmten Materialmenge in den Reaktor entsprechen dem bereits erläuterten Fall der Füllung des Vorratsbehälters 8; der motorische Druck zur Bewegung der Materialkügelchen muß jedoch größer als der im Kanal 112 a herrschende Druck P sein; das Ventil 148 muß infolgedessen Druckgas mit einem hinreichenden Druck P'" zuführen.

Die untere Dosiervorrichtung sowie die entsprechenden Vorgänge zur Entleerung des Kanals 112 a sind bei den Kompensations- und Sicherheitsvorrichtungen identisch.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Steuerung von Kernreaktoren durch Einführung von Neutronen absorbierendem Material in stückiger, beispielsweise kugeliger Form in mindestens einen Vertikalkanal des Reaktorkerns, in dem der gleiche Druck wie in den Brennstoffkanälen herrscht, mit einem über dem Kanalniveau liegenden Vorratsbehälter für das Absorptionsmaterial, der mit dem Kanal über ein Sperrorgan, dessen Dichtungselement im Ruhezustand einer Differenz

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zwischen dem regelbaren Druck im Behälter und dem Druck in dem Kanal folgend auf seinen Sitz gepreßt wird, und mit einem System zur Rückführung von Absorptionsmaterial aus dem Kanal verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Zurückführen des Absorptionsmaterials in den Vorratsbehälter auf einem von dem Einführungsweg in den Kanal getrennten Weg mit Hilfe eines Transportgasstromes erfolgt und daß Mittel zum Einstellen des Druckes in dem Vor- ίο ratsbehälter auf drei verschiedene Werte vorgesehen sind, nämlich

a) einen den hi dem Kanal herrschenden Druck (P) bei normaler Reaktorfunktion zur Kompensation des auf dem Verschlußorgan be- ¹S stehenden Gewichtes an Absorptionsmaterial hinreichend unterschreitenden,

b) einen den Druck (P) deutlich übersteigenden zur zwangsweisen Öffnung des Verschlußorgans und

c) einen den Druck (P) erheblich unterschreitenden zum Einsaugen von Absorptionsmaterial.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- - kennzeichnet, daß das System zur Rückführung des Absorptionsmaterials ein vertikales Rohr enthält, das bis zum Boden in den Kanal eintaucht und an seinem oberen Ende mit einer Kammer verbunden ist, die oberhalb des Vorratsbehälters liegt und die mit diesem über eine Schleuse und zwei Ventile verbunden ist, von denen eines zwischen der Kammer und der Schleuse und das zweite zwischen der Schleuse und dem Vorratsbehälter liegt, und daß Mittel zur Einstellung des pneumatischen Druckes in der Kammer auf einen Wert, der unterhalb des im Kanal herrsehenden Druckes liegt, vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung des zwischen der Kammer und der Schleuse liegenden Ventils ein Zylinder mit einem Kolben vorgesehen ist, in den eine Zuleitung für ein die Kolbenbewegung steuerndes Strömungsmittel mündet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung des zwischen der Schleuse und dem Vorratsbehälter liegenden Ventils ein Zylinder mit einem federbelasteten Kolben vorgesehen ist, in den eine Zuleitung für ein im gleichen Sinne wie die Feder auf den Kolben einwirkendes Strömungsmittel mündet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen der Kammer und der Schleuse liegende Ventil eine durchbrochene Klappe enthält, die in halb geöffneter Stellung einen Durchtritt eines Strömungsmittels gestattet, einen Durchtritt des stückigen Absorptionsmaterials dagegen verhindert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die. Einstellung des pneumatischen Druckes in der Kammer durch die Schleuse, ein den Fluß eines Strömungsmittels von der Schleuse zu einer Bohrleitung freigebendes Ventil und das zwischen der Kammer und der Schleuse liegende Ventil erfolgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder ein Ventil enthält, das einen Zufluß des Strömungsmittels von der Zuleitung zum Vorratsbehälter gestattet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß erne Vorrichtung zur Dosierung der in den Vorratsbehälter eingeführten Menge an Absorptionsmaterial vorgesehen ist, daß diese Vorrichtung eine den Vorratsbehälter mit einem auf einem höheren Niveau liegenden Speisevorratsbehälter verbindende Leitung, eine in dieser Leitung angeordnete Schleuse, Trenneinrichtungen zu beiden Seiten der Schleuse, die einen Dosierraum für das Material begrenzen, und weiterhin Ventile zum Absperren und zum Anschluß der Schleuse aufweist, die es gestatten, in der Schleuse Drücke herzustellen, die wenigstens angenähert dem Druck in den Vorratsbehältern entsprechen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Trenneinrichtungen nacheinander zwischen der Schleuse und dem unterhalb der Schleuse liegenden Ventil vorgesehen sind und daß der von den Trenneinrichtungen begrenzte Raum wenigstens dem Raum entspricht, der von dem oberhalb der Schleuse liegenden Ventil und einer der Schleuse vorgeschalteten Trenneinrichtung begrenzt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtungen Sperrorgane mit quer zur ■ Leitung durch elastische Steuermittel verschiebbaren Kugeln aufweisen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei identische Dosiervorrichtungen zwischen den Speisevorratsbehälter und den Vorratsbehälter bzw. zwischen den Kanal und einen weiteren Auffangvorratsbehälter eingefügt sind und daß weiterhin Mittel vorgesehen sind, um die Materialkügelchen von dem Auffangvorratsbehälter zum Speisevorratsbehälter zurückzuführen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein System zur Kompensation langsamer Änderungen der Reaktivität vorgesehen ist, das eine unmittelbar in den Kanal mündende Dosiereinrichtung enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1052 000;
britische Patentschrift Nr. 882 361;
französische Patentschrift Nr. 1289 107.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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