DE1248177B - Be- und Entladeanlage fuer einen Kernreaktor - Google Patents

Description

DEUTSCHES ^TVvSS^ PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT DeutscheKl.: 21g-21/20

Nummer: 1 248 177

Aktenzeichen: U 6383 VIII c/21 g

^ 248 177 Anmeldetag: 25.Juli 1959

Auslegetag: 24. August 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Be- und Entladeanlage für eine Kernreaktor mit einem druckdichten Außenbehälter, in dem ein Reaktorkern in einem weiteren Druckbehälter und eine biologische Abschirmung vorgesehen sind, mit einer innerhalb des Außenbehälters angeordneten Entladebühne, mit einer ebenfalls dort vorgesehenen Entlademaschine und mit einem außerhalb des Druckbehälters des Kernes liegenden Speicherraum, nach dem die Brennelemente befördert werden, die aus dem inneren Druckbehälter durch die Entlademaschine herausgenommen worden sind.

Es sind bereits Kernreaktoren bekannt, bei denen ein den Reaktorkern enthaltender Druckbehälter zusammen mit einer biologischen Abschirmung, einer Brennelemententladebühne und einer Entlademaschine in einem Außenbehälter untergebracht sind, welcher von druckdichter Konstruktion ist, um Spaltprodukte oder andere Radioaktivität, die im Fall einer Betriebsstörung bzw. Zerstörung des den Kern enthaltenden Druckkessels oder der Entlademaschine freigegeben werden, gegen ein Austreten in die Atmosphäre zurückzuhalten.

Es ist weiterhin bekannt, Kernreaktoren mit einer Speichereinrichtung zu versehen, welche außerhalb des den Kern aufnehmenden Druckbehälters angeordnet ist, um gerade entnommene Brennstoffelemente von der Entlademaschine aufzunehmen.

Wenn diese Elemente gerade dem Kernreaktor entnommen sind, erzeugen sie durch den radioaktiven Zerfall der Spaltprodukte noch Wärme, und insbesondere bei Hochleistungsreaktoren ist die Zerfallhitze von gerade entladenem Brennstoff so beträchtlich, daß im Speicherraum und ebenso auf dem Verbindungsweg, der von den Brennelementen bei der Überführung zwischen der Entlademaschine und diesem Speicherraum durchlaufen wird, fast die gleichen Kühlbedingungen für die Brennelemente herrschen müssen wie im Reaktor, so daß hier die gleichen Forderungen bezüglich Abdichtung und Festigkeit erfüllt sein müssen. Es wäre möglich, den Außenbehälter groß genug zu gestalten, um den Speicherraum ebenso wie die anderen Einrichtungen aufzunehmen; ein derartiger großer Behälter wäre jedoch außerordentlich kostspielig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Forderungen mit möglichst geringem Kostenaufwand zu erfüllen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Be- und Entladeanlage gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer druckdichten Umhüllung versehene Speicherraum, wie an sich für Speicher-

Be- und Entladeanlage für einen Kernreaktor
Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority,
London

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen (Westf.), Eiserner Str. 227

Als Erfinder benannt:
Everett Long, London;
Ivor Kent,

Culchet, Warrington, Lancashire
(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 26. Juli 1958 (24122)

räume bekannt, außerhalb des Außenbehälters des Reaktors angeordnet und mit einer oder mehreren Rohrleitungen druckdicht mit dem Außenbehälter des Reaktors verbunden ist, durch die die Brennelemente befördert werden.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Rohrleitung ein Ventil zum Schließen der Leitung aufweisen, wenn sie nicht für die Beförderung von Brennelementen benutzt wird.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert werden, und zwar zeigt

Fig. 1 eine schematische Halbschnittansicht der Anordnung einiger Hauptteile eines Leistungskernreaktors, wobei die Speichereinrichtung nach der Erfindung dargestellt ist, während

F i g. 2 eine Seitenansicht im Mittelschnitt einer Speichereinrichtung, die schematisch in F i g. 1 dargestellt ist, in einem größeren Maßstab als in Fig. 1, wiedergibt.

In der F i g. 1 sind die Hauptteile eines gasgekühlten Kernreaktors dargestellt, der einen Druckbehälter 1 aufweist, der den Reaktorkern 2 enthält und der von einer biologischen Abschirmung 3 umgeben ist. Uber dem oberen Ende des Druckbehälters ist eine Entladebühne 4 angeordnet, auf der sich eine Be- und Entlademaschine 6 bewegen kann, die so-

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wohl die Funktion des Entladens als auch des Beschickens ausführt. Alle diese Teile befinden sich über einer schrägen Wandung 9 eines druckdichten Außenbehälters 7 und innerhalb dieses Behälters. Eine Speichereinrichtung 8 befindet sich unter der schrägen Wandung 9 des Außenbehälters 7 und außerhalb dieses Behälters. Entnommene Brennstoffelemente werden dem Speicherraum 8 nach unten durch die Wandung 9 zugeführt.

Die Speichereinrichtung 8 ist in F i g. 2 im einzelnen dargestellt. Zur Verbindung der Be- und Entladeeinrichtung mit der Speichereinrichtung erstrekken sich mehrere Rohrleitungen 10 von der Entladebühne 4 nach unten durch einen Teilabschnitt 11 der biologischen Abschirmung 3 und durch die Wandung 9 des Außenbehälters 7, wobei ihre unteren Enden 12 in die abgeschirmte und gasdichte zylindrische Umhüllung 13 des Speicherraums 19 ragen. Die Oberseite 14 und die Seitenwandung 15 der Umhüllung bestehen aus einer Stahlhülle, die eine Abschirmung 16 auskleidet. Die Unterseite 17 der Umhüllung 13 besteht teilweise aus Stahlplatten, welche die Unterseite der Abschirmung 16 auskleiden, und teilweise aus Stahlplatten, die einen Kegel 18 bedecken, der aus einem Stück mit der Abschirmung 16 besteht. Ein drehbarer Speicherraum 19, dessen Drehachse durch die strichpunktierte Linie 20 dargestellt ist, weist Tragarme 21 auf, die an einer Hülse 22 sitzen und jeweils mehrere radial und voneinander beabstandet angeordnete Speicherröhre 23 haiten, wobei entsprechende Rohre 23 der verschiedenen Tragarme 21 von der Drehachse gleichen Abstand haben, so daß die Rohre 23 bei Drehung des Speicherraumes 19 nacheinander in Flucht mit den Rohrleitungen 10 gebracht werden können. Eine Deckplatte 24, die an der Hülse 22 befestigt ist, eine Seitenwandung 25 und ein Unterteil 26, der ebenfalls an der Hülse 22 befestigt ist, machen den Speicherraum mit Ausnahme der Rohre 23, deren unteres Ende zu dem Inneren des Speicherraumes 19 offen sind und deren oberes Ende zu dem Gefäß 13 hin offen ist, gasdicht. Die Hülse 22 ist am oberen Ende an einer senkrecht stehenden Achse 27 befestigt, damit sie sich mit dieser dreht. Das obere Ende der Achse ist mittels eines Lagers 28 an einer Kappe 29 drehbar gelagert. Die Kappe selbst sitzt auf einer horizontalen Fläche der Abschirmung 16. Das untere Ende der Achse 27 sitzt in einem Druckzapfenlager 30, das an einem Fuß 31 befestigt ist, der in dem Kegel 18 sitzt. Das obere Ende der Hülse 22 ist mit öffnungen 32 versehen, die mit einer Zuführungsstelle 33 für ein Gaskühlmittel in Verbindung stehen, und weist innen ein koaxiales Rohr 34 auf, wodurch ein Ringkanal 35 gebildet wird, durch den ein Kühlmittel, wie z. B. Kohlendioxyd, mit einem Druck strömen kann, der nur etwas über dem atmosphärischen Druck liegt. Das Kühlmittel strömt dann durch die Löcher 36 aus dem Ringkanal 35 heraus in den Speicherraum 19 und strömt dann in die Speicherröhre 23 durch deren untere öffnungen. Nachdem das Kühlmittel durch die Rohre 23 aufgestiegen ist, dringt es in das Gefäß 13 ein. Von da strömt es über Auslaßleitungen 38 ab und kann dann wieder der Versorgungsstelle 33 zugeführt werden. Wenn es erforderlich ist, kann es gefiltert und gekühlt werden, bevor es zu der Versorgungsstelle 33 zurückgeführt wird. Die Rohrleitungen 10 sind mit Ventilen 39 versehen, die von einer Bedienungsplattform 40 aus be-

dient werden, die gegen die Rohre 10 durch Abschirmungen 41 abgeschirmt ist. Kühlmittel aus dem Inneren des Speicherraumes 19 kann auch über deren untere Enden 12 in die Rohrleitungen 10 und durch diese aufwärts strömen, vorausgesetzt, daß die Ventile 39 offen sind.

Eine Entladestation für die in dem Speicherraum 19 gelagerten Brennelemente ist an einer Stelle vorgesehen, die in bezug auf die Drehachse 20 diametral der Stelle gegenüberliegt, die von den Rohrleitungen 10 eingenommen wird. Entladerohre 42 erstrecken sich dort durch den oberen Teil der Abschirmung 16 in einen Prüf- und Entkopplungsraum 43, dessen Höhe so bemessen ist, daß ganze Brennstoffelementenketten aus den Rohren 42 herausgezogen werden können. In den Figuren ist zur Erläuterung eine Brennstoffelementenkette 37 am Dach des Raumes 43 hängend dargestellt. Die unteren Enden 44 der Rohre 42 ragen in das Gefäß 13 hinein, und die Speicherröhre 23 können in Flucht mit den Rohren 42 durch Drehen des Speicherraumes 19 gebracht werden. Die Rohre 42 sind mit Ventilen 45 versehen, die von der Ventilbedienungsplattform 40 aus bedient werden.

Es sind (nicht dargestellte) Einrichtungen vorgesehen, um den Speicherraum 19 zu drehen, so z. B. ein Elektromotor, der die Achse 27 beispielsweise über ein geeignetes Untersetzungsgetriebe und über die Kegelräder 47 antreibt. Ebenfalls kann eine (nicht dargestellte) Anzeigevorrichtung vorgesehen werden, um den Speicherraum 19 an den Stellen festhalten zu können, wo Entnahmerohre 10 oder Entladerohre 42 mit Speicherrohren 23 fluchten. Außerdem kann eine (nicht dargestellte) Schautafel mit geeigneten elektrischen Kontakten und Anzeigelampen vorgesehen werden, die den Ladezustand der Speicherröhre 23 anzeigt, Fernbediente (nicht dargestellte) Ventile können am unteren Ende der Speicherröhre 23 vorgesehen werden, so daß leere Speicherröhre 23 abgesperrt werden können, um ein Durchströmen des Kühlmittels durch die Rohre zu verhindern und dadurch Pumpenenergie einzusparen.

Im Betrieb bleiben Brennstoffelemente, die dem Reaktorkern 2 durch die Be- und Entlademaschine 6 entnommen worden sind, in der Entlademaschine 6 unter Druckkühlung bis ihre Spaltproduktwärme und ihr Innendruck infolge der gasförmigen Spaltprodukte weitgehend abgebaut worden sind, wobei der Druck des Kühlmittels in der Entlademaschine 6 progressiv auf den atmosphärischen Druck oder bis nahe an diesen gesenkt wird. Die Be- und Entlademaschine 6 wird dann auf der Entladebühne 4 in die in F i g. 1 dargestellte Lage gebracht, in der sie sich über den oberen Enden der Rohrleitungen 10 befindet. Dann wird die Verbindung zwischen dem Kühlmittel in der Be- und Entlademaschine und dem Inneren eines Rohres 10 hergestellt. Das Ventil 39 des Rohres 10 wird geöffnet, um das Kühlmittel in dem Gefäß 13 und dem Speicherraum 19 mit dem Kühlmittel in der Maschine 6 in Verbindung zu bringen, und eine Brennstoffelementenkette wird mittel· einer senkrecht bewegbaren Greifvorrichtung durch das RohrlO in ein leeres Speicherrohr 23 hinabgelassen. Der Speicherraum 19 wird dann gedreht, um das beladene Rohr 23 von dem bedienenden RohrlO wegzubringen, und das nächste oder das nächste gewünschte leere Rohr 23 wird nun in Flucht mit diesem RohrlO gebracht, um eine Brennstoffelementenkette dort hineinzusenken. Wenn alle Rohre

Claims (2)

23 eines Kreises voll sind, oder so viele von ihnen, wie gefüllt werden sollen, so wird das Ventil 39 des Rohres 10, das zuletzt benutzt worden war, geschlossen, die Entlademaschine 6 fortbewegt bis sie über einem anderen Rohr 10 steht, eine Kühlmittelverbindung über dieses Rohr hergestellt, das entsprechende Ventil 39 geöffnet und dann der Entladevorgang wiederholt usw., bis sich so viele Brennstoffelementenketten in der Speichereinrichtung befinden, wie dort gelagert werden sollen. Ein Überprüfen usw. der aus dem Reaktor entnommenen Brennstoffelemente erfolgt in dem Raum 43, in den die Brennstoffelementenketten der Reihe nach aus den vollen Rohren 23 über die Entladerohre 42 gebracht werden. Brennstoffelementenketten, die in den Reaktorkern zurückgebracht werden sollen, werden von dem Raum 43 wieder in die Rohre 23 gebracht und dort so lange, wie es notwendig ist, gelagert. Sie werden, wenn sie gebraucht werden, durch Umkehr des Speichervorganges zum Einfüllen in den Reaktorkern zur Entlademaschine 6 zurückgebracht. Der Hauptteil der Speichereinrichtung befindet sich vorzugsweise unter der Erdoberfläche (die durch die strichpunktierte Linie46 in Fig. 1 und 2 dargestellt ist). Alle beweglichen Teile der Speichereinrichtung sind leicht zugänglich, um sie warten, ausbessern oder austauschen zu können. Infolge der Anordnung der Speicherröhre ist die Speichereinrichtung wirtschaftlich in der Raumausnutzung und kann so dicht am Reaktor angeordnet werden, daß sie direkt durch die Be- und Entlademaschine mit ihrem begrenzten Bewegungsbereich zugänglich ist. Wenn der Speicherraum 19 nach dem Lösen seiner Verbindung mit der Achse 27 in eine Aussparung 48 oben auf dem Kegel 18 so weit abgesenkt wird, daß er auf dem Kegel ruht, kann die Achse 27 gelöst und aus der Hülse 22 herausgenommen werden, wodurch die Lager 28 und 30 zur Wartung zugänglich werden. Patentansprüche:

1. Be- und Entladeanlage für einen Kernreaktor mit einem druckdichten Außenbehälter, in dem ein Reaktorkern in einem weiteren Druckbehälter und eine biologische Abschirmung vorgesehen sind, mit einer im Außenbehälter angeordneten Entladebühne mit einer ebenfalls dort vorgesehenen Entlademaschine und mit einem außerhalb des Druckbehälters des Kernes liegenden Speicherraum, nach dem Brennelemente befördert werden, die aus dem inneren Druckbehälter durch die Entlademaschine herausgenommen worden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer druckdichten Umhüllung (14,15,17) versehene Speicherraum (19), wie an sich für Speicherräume bekannt, außerhalb des Außenbehälters (7) des Reaktors angeordnet und mit einer oder mehreren Rohrleitungen (10) druckdicht mit dem Außenbehälter (7) des Reaktors verbunden ist, durch die hindurch die Brennelemente befördert werden.

2. Be- und Entladeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung ein Ventil (39) zum Schließen der Leitung hat, wenn sie nicht für die Beförderung von Brennelementen benutzt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Belgische Patentschrift Nr. 564 440;
französische Patentschrift Nr. 1108 407;
britische Patentschrift Nr. 789 022;
USA.-Patentschrift Nr. 2708 656;
»Technische Mitteilungen« (Organ des Hauses der Technik, Essen...), Januar 1958, H. 1, S. 7,16 bis 19 und 21;

»Nuclear Engineering«, Januar 1958, S. 25;
»The Journal of the British Nuclear Energy Conference«, April 1957, Vol. 2, Nr. 2, S. 146 bis 155.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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