DE1281046B - Kernenergiereaktor mit einer schuettgutartigen Fuellung von Brennstoffelementen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G21c

Deutsche Kl.: 21g-21/20

Nummer: 1281046

Aktenzeichen: P 12 81 046.7-33 (B 57991)

Anmeldetag: 25. Mai 1960

Auslegetag: 24. Oktober 1968

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kernenergiereaktor mit einer schüttgutartigen Füllung von Brennstoffelementen kugelförmiger oder ähnlicher Gestalt.

Für einen solchen Reaktor ist es schon bekannt (Zeitschrift »Nukleonik«, Oktober 1959, Heft 8, S. 284), die den Reaktorkern verlassenden Brennstoffelemente, die den Reaktor nochmals durchlaufen sollen, auszusortieren und sie dem Reaktorkern über ein Steigrohr wieder zuzuführen. Diese bekannte Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß bei der Aussortierung der Grad des Abbrandes unberücksichtigt bleibt. Daher können auch aussortierte Brennelemente verschiedener Abbrandzustände nicht in einer vorbestimmten Reihenfolge wieder dem Reaktorkern zugeführt werden.

Ferner ist es für einen solchen Reaktor bekannt (Zeitschrift »Die Atomwirtschaft«, Jg. IV, Nr. 9, September 1959, S. 377 bis 384), die Beschickungsanlage innerhalb der biologischen Abschirmung anzuordnen. Diese bekannte Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die abgebrannten Kugeln in einem Kugelentnahmeraum in Kanistern eingeschweißt werden, die dann einem Höhenförderer zugeführt werden. Es handelt sich hierbei um ein sehr aufwendiges und kompliziertes Verfahren.

Aus der deutschen Patentschrift 905 351 ist eine Vorrichtung zum Überführen von Massenteilen, insbesondere von Hohlkörpern von einer Arbeitsmaschine zu einer anderen bekannt. Diese bekannte Vorrichtung vermag jedoch keine Anregung für die Erfindung zu geben, da eine Förderung nicht in Rohren und nicht mittels eines Kolbens erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile bekannter Reaktore zu vermeiden, insbesondere eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, die aussortierten Brennelemente verschiedener Abbrandzustände in einer vorbestimmten Reihenfolge wieder dem Reaktorkern zuzuführen.

Zur Lösung der Aufgabe wird von einem Kernenergiereaktor ausgegangen, der eine schüttgutartige Füllung von Brennstoffelementen kugelförmiger oder ähnlicher Gestalt aufweist und mit einem am unteren Ende des Reaktorkerngefäßes vorgesehenen Auslaß für die Brennstoffelemente und mit einer Einrichtung zur Sortierung der abgezogenen Brennstoffelemente nach ihrem Abbrandzustand sowie mit einer Fördereinrichtung, um Brennstoffelemente, die den Reaktor nochmals durchlaufen sollen, über ein Steigrohr dem Reaktor wieder zuzuführen. Die Erfindung besteht darin, daß außerhalb des Reaktorkerngefäßes, jedoch innerhalb der Abschirmung, mehrere senkrechte Kernenergiereaktor mit einer schüttgutartigen
Füllung von Brennstoffelementen

Anmelder:

Fried. Krupp

Gesellschaft mit beschränkter Haftung,

4300 Essen 1, Altendorfer Str. 103;

Brown, Boveri & Cie. Aktiengesellschaft,

6800 Mannheim, Kallstadter Str. 1

Als Erfinder benannt:

Walter Nickel,

Dr. Eberhard Kern, 6800 Mannheim

_a0 Steigrohre, in denen jeweils die Brennstoffelemente eines bestimmten Bereiches ihres Abbrandzustandes gelagert sind und die in eine oder mehrere zum Reaktorkern führende Leitungen münden, und eine Vorrichtung zur wahlweisen Verbindung eines dieser

a₅ Rohre mit dem Auslaß des Reaktorkerngefäßes vorgesehen sind, wodurch mit Hilfe eines in der Ablaßleitung vorhandenen Abbrandmeßgerätes in die einzelnen Steigrohre jeweils nur die Brennstoffelemente eines bestimmten Bereiches des Abbrandzustandes eingebracht werden können.

Ein Kernenergiereaktor mit einer schüttgutartigen Füllung von Brennstoffelementen ist in der Zeichnung an einem Beispiel dargestellt.
F i g. 1 zeigt den Kernenergiereaktor mit den Hilfsvorrichtungen, mit denen sich das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise durchführen läßt. In F i g. 2 ist eine Einzelheit einer Vorrichtung vergrößert dargestellt.
Der Kernenergiereaktor ist schematisch als Behälter 1 mit einer Abschirmung 2 gezeigt. Die als Schüttgut eingebrachte Füllung 3 besteht aus kugelförmigen Brennstoffelementen. Der als Reaktorkern dienende Behälter 1 weist am Boden eine Abzugsvorrichtung 4, ζ. B. einen Rohrschieber, auf, die in einen Rohrkrümmer 5 mündet. Mit dieser Abzugsvorrichtung ist es möglich, nur eine begrenzte Anzahl von Brennstoffelementen aus dem Reaktorkern zu entnehmen, die zunächst in dem Raum 6 des Rohrkrümmers 5 gelangen. Mittels einer den Raum 6 abschließenden Vorrichtung? ist es weiter möglich, die Brennstoffelemente aus dem Raum 6 abzuziehen. Die Vorrichtung 7 besteht dabei aus einer mittels der Welle 8

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drehbaren Scheibe 9, die eine öffnung aufweist, deren Größe der Abmessung eines Brennstoffelementes entspricht. Dreht man die Scheibe 9 so weit, daß sie mit ihrer öffnung über der gleichfalls mit einer Öffnung versehenen Scheibe 10 steht, können die in dem Raum 6 befindlichen Brennstoffelemente in den Raum 11 und weiter in das an diesen angeschlossene senkrechte Rohr 12 gelangen. Am Ende des Rohres 12 ist eine der Vorrichtung? entsprechende Vorrichtung 13 angebracht, mittels der die Brennstoffelemente einzeln aus dem Rohr 12 abgezogen werden können. Die Vorrichtung 13 besteht dabei wieder aus einer mit einer öffnung versehenen, gegenüber der festen Scheibe 14 drehbaren Scheibe 15.

Ein von der Vorrichtung 13 freigegebenes Brenn-Stoffelement gelangt dann durch das Rohr 16 in eine Apparatur 17, in der es nach bekannten Verfahren, z. B. durch Feststellung der Intensität der Gammastrahlung, auf seinen Abbrandzustand untersucht wird. Je nach dem durch die Apparatur 17 angezeigten Abbrandzustand wird das Rohr 16 verschwenkt und dessen Mündung vor die Mündung eines der Rohre 18 bis 21 gebracht. Die Anzahl dieser Rohre richtet sich danach, auf wieviel verschiedene Stufen von Abbrandzuständen die Elemente verteilt werden sollen. Völlig ausgebrannte Elemente werden durch das Rohr 18 aus dem Kreislauf entfernt.

An jedes der Rohre 19 bis 21 ist eine Fördervorrichtung angeschlossen. In der Zeichnung ist nur die an das Rohr 19 angeschlossene Fördervorrichtung 22 näher dargestellt.

Die Fördervorrichtung 22 besteht aus einem Gehäuse 23, in welches das Rohr 19 einmündet. Die Förderung der Brennstoffelemente aus dem Rohr 19 in das senkrechte Rohr 24 erfolgt mittels eines KoI-bens25, der an der Oberfläche eine Wölbung zur Aufnahme jeweils eines Brennstoffelementes aufweist. Mittels nicht dargestellter Hubmittel hebt der Kolben 25 das auf ihm befindliche Brennstoffelement so weit in die Höhe, bis diese über die Sperrvorrichtung 26 (Fig. 2) hinaus gelangt ist. Die Sperrvorrichtung bewirkt, daß beim Abwärtshub das Brennstoffelement im Rohr 24 verbleibt. Die Sperrvorrichtung besteht aus zwei oder mehr in das Rohr 24 hineinragenden Nasen, die so mit der Auf- und Abwärtsbewegung des Kolbens 25 gekoppelt sind, daß sie dem Aufwärtshub des Kolbens 25 zurückweichen und so den Weg für das in das Rohr 24 eintretende Brennstoffelement freigeben.

Bei Eintritt eines neuen Brennstoffelementes in das Rohr 24 werden alle in dem Rohr 24 befindlichen Brennstoffelemente um einen Elementendurchmesser angehoben.

Das Rohr 24 mündet in das geneigte Rohr 27. Bewirkt ein Hub des Kolbens 25, daß das oberste im Rohr 24 befindliche Brennstoffelement in das Rohr 27 gelangt, so rollt dieses dann durch das Rohr 27 und fällt schließlich auf die Oberfläche der Füllung des Reaktorbehälters 1.

Wie vorstehend erwähnt, sind auch an die Rohre 20 und 21 entsprechende Fördervorrichtungen angeschlossen, die ihrerseits in die senkrechten Rohre 28 und 29 münden. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, münden diese Rohre in das geneigte Rohr 27.

Durch Betätigung der zu den einzelnen Rohren 19 bis 21 gehörenden Fördervorrichtungen hat man es in der Hand, die Füllung des Reaktors gewünschten Betriebsbedingungen anzupassen und auch eine Mischung der Füllung mit Brennstoffelementen verschiedenen Abbrandzustandes vorzunehmen. Aus dem Rohr 30 können durch Öffnen des Schiebers 31 auch frische Brennstoffelemente, mit den anderen Brennstoffelementen gemischt, dem Reaktorkern zugeführt werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kernenergiereaktor mit einer schüttgutartigen Füllung von Brennstoffelementen kugelförmiger oder ähnlicher Gestalt, mit einem am unteren Ende des Reaktorkern-Gefäßes vorgesehenen Auslaß für die Brennstoffelemente, mit einer Einrichtung zur Sortierung der abgezogenen Brennstoffelemente nach ihrem Abbrandzustand und mit einer Fördereinrichtung, um Brennstoffelemente, die den Reaktor nochmals durchlaufen sollen, über ein Steigrohr dem Reaktor wieder zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Reaktorkern-Gefäßes (1), jedoch innerhalb der Abschirmung (2), mehrere senkrechte Steigrohre (24, 28, 29), in denen jeweils die Brennstoffelemente eines bestimmten Bereiches ihres Abbrandzustandes gelagert sind und die in eine oder mehrere zum Reaktorkern führende Leitungen (27) münden, und eine Vorrichtung zur wahlweisen Verbindung eines dieser Rohre mit dem Auslaß des Reaktorkern-Gefäßes vorgesehen sind, wodurch mit Hilfe eines in der Ablaßleitung (16) vorhandenen Abbrandmeßgerätes(17) in die einzelnen Steigrohre jeweils nur die Brennstoffelemente eines bestimmten Bereiches des Abbrandzustandes eingebracht werden können.

2. Kernenergiereaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende jedes Steigrohres eine Fördervorrichtung (22) für die Brennstoffelemente vorgesehen ist, die einen in einem Zylinder angeordneten Kolben (25) und eine mit diesem Kolben gekoppelte Sperrvorrichtung (26) aufweist, die aus zwei oder mehr in das senkrechte Rohr hinragenden Vorsprüngen besteht, die beim Aufwärtshub des Kolbens zurückweichen und das Innere des Rohres freigeben, wobei die Hubhöhe des Kolbens so bemessen ist, daß jeweils ein Brennstoffelement über die in dem senkrechten Rohr angeordneten Vorsprünge hinausgehoben werden kann.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 905 351;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1034 784;
»Die Atomwirtschaft«, IV (1959) 9, S. 377 bis 384; »Nukleonik« (1959), H. 8, S. 277 bis 286.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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