DE1292263B - Verfahren zum Auswechseln von Brennstoffeinsaetzen in einzelnen Druckrohren eines mit einem biologischen Schirm umgebenen Kernreaktors sowie Brennstoffelement aus einem Druckrohr und einem Brennstoffeinsatz zur Ausfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aus- Bei der Anwendung des oben beschriebenen Verwechseln von Brennstoffeinsätzen in einzelnen Druck- fahrens wird eine bedeutende Vereinfachung der rohren eines mit einem biologischen Schirm umge- Konstruktion eines Reaktors ermöglicht. Es genügt benen Kernreaktors, welche während des Betriebes in für den Anschluß an die Kühlmittelleitungen und je einem Kanal einer Moderatorkonstruktion unter- 5 das Auswechseln des Brennstoffes eine einzige öffgebracht sind, bei dem jeweils ein Druckrohr samt nung mit einer einzigen Dichtung. Da das Auswechdem Brennstoffeinsatz aus dem Moderatorkanal aus- sein des Brennstoffes innerhalb der biologischen Abgebaut und an eine Austauschstelle außerhalb der schirmung erfolgt, ist kein großer Vorrat an Druck-Moderatorkonstruktion gebracht wird, an welcher der rohren nötig, und es braucht auch nicht das Abklin-Brennstoff dem Druckrohr entnommen, das Druck- io gen der Radioaktivität der Brennstoffteile abgewartet rohr geprüft und anderer Brennstoff eingesetzt wird, zu werden.

worauf das Druckrohr mit dem Brennstoff wiederum Das oben beschriebene Verfahren und das Brenn-

in den Kanal des Moderators zurückgebracht wird, stoff element wird an Hand einiger in der Zeichnung sowie ein Brennstoffelement aus einem Druckrohr schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele er- und einem Brennstoffeinsatz zur Ausführung des 15 läutert. Es zeigt

Verfahrens mit einem axial offenen Druckrohrende F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel des oben beschrie-

für die Zufuhr und die Ableitung des Reaktorkühl- benen Brennstoffelementes,

mittels und einer Umlenkvorrichtung für die Kühl- F i g. 2 eine Ansicht einer Ausführung eines an

mittelströmung am anderen geschlossenen Ende des der Innenwand des Druckrohres befestigten Halte-Druckrohres. 20 teils,

Bei den bekannten Reaktoren mit Druckrohren F i g. 3 einen Querschnitt durch F i g. 2 etwa am

war es bekannt, den Kernbrennstoff direkt in den Ort und in Richtung der Pfeile bei A, Ansicht in Druckrohren in der Moderatorkonstruktion auszu- Pfeilrichtung P,

wechseln. Diese Maßnahme erforderte besondere F i g. 4 den Schnitt einer anderen Ausführung des

Öffnungen und Anschlüsse für die Zufuhr und die 25 oben beschriebenen Brennstoffelementes, Ableitung des Reaktorkühlmittels sowie für das Aus- F i g. 5 einen Schnitt nach A-A in F i g. 4,

wechseln des Spaltstoffes. Die Anschlußteile für das Fig. 6 eine andere Ausführungsform der Befesti-

Kühlmittel durften nicht ein Auswechseln des Brenn- gungsvorrichtung in Ansicht, Stoffes behindern, was konstruktive Schwierigkeiten F i g. 7 einen Grundriß zu F i g. 6.

ergab. Außerdem bestanden auch im Betrieb Schwie- 30 In Fig. 1 ist in einem Druckrohr 31 ein Brennrigkeiten mit der großen Anzahl der erforderlichen Stoffeinsatz 32 untergebracht. Der Brennstoffeinsatz Dichtungen. Dabei war ein Auswechseln der Druck- besteht aus Rohren 33 aus Brennstoff, die auf Rohrohre, z. B. zur Kontrolle der Rohre selbst oder der ren 34 aus Konstruktionsmaterial angebracht sind. Dichtungen, umständlich. Das alles hatte eine korn- Die Rohre 34 sind durch Stege 35, 36 miteinander plizierte Konstruktion des Kernreaktors, eine geringe 35 verbunden. Die Stege 36 bilden ausragende Arme 37, Betriebssicherheit und eine umständliche Bedienung welche in kulissenförmige Führungen von im Druckzur Folge. rohr 31 angebrachten Halteteilen 38 eingreifen. Das

Andererseits ist es aus der Zeitschrift »Atom- in der F i g. 1 dargestellte, durch Druckrohr und praxis«, Bd. 4, 1958, H. 12, S. 451 bis 459, bekannt, Brennstoffeinsatz gebildete Brennstoffelement wird ganze Druckrohre zusammen mit dem Brennstoff 4° in den durch Pfeile dargestellten Richtungen von beim Wechselvorgang aus dem Reaktor herauszu- einem Kühlmittel durchströmt. Zu diesem Zwecke nehmen. Dadurch wurde der Vorteil erzielt, daß die sind im Reaktor Kühlmittelanschlüsse 39 vorgesehen, Druckrohre außerhalb des Reaktors bequem einer durch welche in den Zwischenraum zwischen den Kontrolle und unter Umständen einer Reparatur Rohren 34 und dem Druckrohr 31 das Kühlmittel unterzogen werden konnten. Andererseits bestand bei 45 eingeführt und aus den Rohren 34 wieder entnomdieser Anordnung der Nachteil, daß ein Auswechseln men wird. Diese Entnahme erfolgt normalerweise des Spaltstoffes bei den verwendeten Druckrohren durch in die Rohre 34 eingreifende Entnahmeschwierig war und in einer besonders eingerichteten rohre 40.

Werkstätte außerhalb der Reaktoranlage geschehen Bei einem Wechselvorgang, falls z. B. nach einem

mußte, und zwar auch dann, wenn das Druckrohr 50 Ausbrand des Brennstoffes neuer Brennstoff in den und dessen Dichtungen einwandfrei waren. Dabei Reaktorkern eingeführt werden soll, wird das Brennmußte das Abklingen der Radioaktivität der Brenn- Stoffelement aus dem betreffenden Kanal der Modestoffteile abgewartet werden. Brennstoffelemente der ratorkonstruktion herausgenommen. Im Bereich der oben beschriebenen Art sind ebenfalls aus der letzt- Reaktoranlage, d. h. innerhalb der Strahlungsschutzgenannten Literaturstelle bekannt. 55 abschirmung des Reaktors, wird der durch die Teile

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren 32 bis 37 gebildete Brennstoffeinsatz aus dem und ein Brennstoffelement zu schaffen, welche die Druckrohr 31 entfernt. Zu diesem Zwecke wird das erwähnten Nachteile nicht aufweisen. Druckrohr 31 festgehalten, der Brennstoffeinsatz ge-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- hoben und aus der kulissenförmigen Führung des löst, daß — in bezug auf das Verfahren — das Aus- ⁶° Halteteiles 38 herausgeschwenkt. In umgekehrter wechseln der Brennstoffeinsätze noch innerhalb des Weise wird ein neuer Einsatz in das Druckrohr einbiologischen Schirms stattfindet und, wie auch die geführt. Das mit dem neuen Einsatz versehene Prüfung des Druckrohres, durch einen den biologi- Brennstoffelement kann nun durch eine Wechseischen Schirm durchdringenden Kanal hindurch er- maschine in einen der Kanäle der Moderatorkonfolgt und daß — in bezug auf das Brennstoff- 65 struktion eingeführt werden, und zwar entweder in element — das Druckrohr an seinem offenen Ende den, in welchem sich das Element vorher befand, mit einem Element zu seiner leicht lösbaren Befesti- oder auch in Erfüllung eines besonderen Wechselgung im Reaktor versehen ist. planes in einen anderen Kanal.

Die kulissenförmigen Führungen in den Halteteilen haben den Zweck, daß bei einer Herausnahme des Brennelementes aus dem Kanal in der Moderatorkonstruktion durch Abwärtsbewegung des Druckrohres der Brennstoffeinsatz nicht an den Entnahmerohren 40 hängenbleiben kann. Es ist nämlich denkbar, daß durch geringfügige Korrosionen oder strahlungsbedingte Verformungen die Rohre 34 sich mit den entsprechenden Entnahmerohren für Kühlmittel verklemmen können und nur unter Anwendung von Kraft voneinander lösbar sind. In einem solchen Falle stoßen bei einer Abwärtsbewegung des Druckrohres 31 in F i g. 1 die Arme 37 gegen den oberen Rand der Führung der Halteteile 38 und werden durch diese mitgenommen.

In den F i g. 2 und 3 ist ein Halteteil 38 im Detail dargestellt. Die F i g. 3 zeigt eine Ansicht in Pfeilrichtung P in F i g. 3. Dieses Halteteil besteht aus einer Metallplatte entsprechender Außenform, welche im Druckrohr 31 eingeschweißt ist und mit einer ao kulissenförmigen Führung 41 versehen ist. Die Eingangshöhe A des Führungsschlitzes ist um ein geringes Maß größer als die entsprechende Höhe der Arme 37. Die innere Breite B der Führung 41 ist um ein geringes Maß größer als die Breite der Arme 37. Die Führung 41 kann mit die Einführung der Arme 37 erleichternden Abschrägungen 42 versehen sein.

In den F i g. 4 und 5 ist eine andere Ausführung des Brennstoffelementes dargestellt. Ein Druckrohr 49 ist in seinem Innern mit Distanzleisten 50 versehen. Der Brennstoffeinsatz ist aus Brennstoff enthaltenden Rohren 51 zusammengestellt, welche mit Rippen 52 versehen sind. Die einzelnen Rohre des Brennstoffeinsatzes 51 sind durch Rohre 53 mit einem zentralen Kühlmittelsammelteil 54 verbunden. Das Druckrohr 49 ist an seinem oberen Rand mit einem Bund 55 versehen, an dem Haltearme 56 einer Befestigungsvorrichtung angreifen, welche das Druckrohr über eine Dichtung 57 gegen ein Zuleitungsrohr 58 eines Reaktors für das Kühlmittel preßt. In den Sammelteil 54 ist ein Entnahmerohr 60 eines Reaktors für das Kühlmittel eingeschoben. Der Sammelteil 54 ist mit Armen 61 versehen, welche sich gegen Ansätze 62 stützen.

Bei der in den F i g. 4 und 5 dargestellten Ausführung des Brennstoffelementes wird das Kühlmittel durch den Zwischenraum zwischen den Rohren 58, 60 in das Brennstoffelement eingeführt, durchströmt den Zwischenraum zwischen den Brennstoffeinsatzrohren 51 und dem Druckrohr 49, strömt durch den Innenraum der Rohre 51 zurück, gelangt in den Sammelteil 54 und aus diesem in das Entnahmerohr 60.

Bei einem Wechselvorgang wird nach einem Lösen der Haltearme 56 das Brennstoffelement gesenkt und dadurch von den Rohrleitungen 58, 60 getrennt. Der durch die Teile 51, 53, 54 gebildete Brennstoffeinsatz wird nun durch die Öffnung des Druckrohres aus dem Druckrohr 49 gehoben. Bei dieser Einrichtung liegen die Arme 61 auf den Befestigungsteilen 62 auf, und es ist keine Maßnahme vorgesehen, um ein Festhalten der Arme 61 in den Befestigungsteilen 62 zu gewährleisten. Das ist in dem Falle möglich, wenn noch durch andere Maßnahmen, z. B. Ausführung der Teile 54, 60 bzw. Wahl der betreffenden Materialien, gewährleistet erscheint, daß ein Festklemmen der Teile 54, 60 nicht eintritt. Es versteht sich allerdings, daß das in F i g. 4 dargestellte Brennstoffelement auch mit Halteteilen, z. B. nach den F i g. 2 und 3, ausgestattet werden kann.

In den F i g. 6 und 7 ist eine andere Ausführung einer den Brennstoffeinsatz mit dem Druckrohr verbindenden Befestigungsvorrichtung dargestellt, welche ein Festhalten des Einsatzes im Druckrohr beim Absenken des Brennstoffelementes im Kanal gewährleistet. An einem Teil des Einsatzes, z. B. dem Sammelteil 54 der F i g. 4, sind Rohre 70 angebracht, die mit Schlitzen 71 versehen sind. Im Rohr 70 befindet sich eine Feder 72, welche gegen einen im Rohr 70 verschiebbaren Bolzen 73 drückt. Der Bolzen 73 ist mit einem durch die Schlitze 71 nach beiden Seiten des Rohres 70 austretenden Stift 74 versehen. Die Bolzen 73 aller Rohre 70 greifen in eine Nut 75, welche im Druckrohr 49 ausgebildet ist, ein. Die Wechselvorrichtung für die Einsätze ist mit einem Schrägflächen 76 aufweisenden Teil 77, welcher mit den Stiften 74 zusammenwirkt, versehen.

Während des Betriebes und während der Manipulation mit dem Brennstoffelement ist durch die Bolzen 73 der Brennstoffeinsatz mit dem Druckrohr fest verbunden. Soll der Einsatz aus dem Druckrohr herausgenommen werden, so werden durch ein Einführen der Teile 77 in Pfeilrichtung durch die Schrägflächen 76 die Bolzen 73 aus den Nuten 75 des Druckrohres herausgezogen, und der Brennstoffeinsatz kann aus dem Druckrohr entfernt werden. Ein neuer Einsatz kann in das Druckrohr 49 hineingeschoben werden, wobei dessen Bolzen 73 beim Erreichen der Nut 75 in diese hineinspringen, und eine feste Verbindung der beiden Teile bewirken.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Auswechseln von Brennstoffeinsätzen in einzelnen Druckrohren eines mit einem biologischen Schirm umgebenen Kernreaktors, welche während des Betriebes in je einem Kanal einer Moderatorkonstruktion untergebracht sind, bei dem jeweils ein Druckrohr samt dem Brennstoffeinsatz aus dem Moderatorkanal ausgebaut und an eine Austauschstelle außerhalb der Moderatorkonstruktion gebracht wird, an welcher der Brennstoff dem Druckrohr entnommen, das Druckrohr geprüft und anderer Brennstoff eingesetzt wird, worauf das Druckrohr mit dem Brennstoff wiederum in den Kanal des Moderators zurückgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswechseln der Brennstoffeinsätze (32, 51, 53, 54) noch innerhalb des biologischen Schirms stattfindet und, wie auch die Prüfung des Druckrohres, durch einen den biologischen Schirm durchdringenden Kanal hindurch erfolgt.

2. Brennstoffelement aus einem Druckrohr und einem Brennstoffeinsatz zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem axial offenen Druckrohrende für die Zufuhr und die Ableitung des Reaktorkühlmittels und einer Umlenkvorrichtung für die Kühlmittelströmung am anderen geschlossenen Ende des Druckrohres, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckrohr (31, 49) an seinem offenen Ende mit einem Element (55, 57) zu seiner leicht lösbaren Befestigung im Reaktor versehen ist.

3. Brennstoffelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckrohr (31, 49) sowie der Brennstoffeinsatz mit einer Befestigungsvorrichtung (37, 38; 61,62; 73, 75) zur leicht lösbaren Befestigung des Brennstoffeinsatzes (32, 51, 53, 54) im Druckrohr (31, 49) versehen sind.

4. Brennstoffelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung aus an der Innenwand des Druckrohres (49) befestigten Ansätzen (62) besteht, auf welche sich am oberen Ende des Brennstoffeinsatzes (51, 53, 54) befestigte Arme (61) stützen.

5. Brennstoffelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung aus am oberen Ende des Brennstoffeinsatzes (32) angebrachten Armen (37) und an der Innenwand des Druckrohres (31) angebrachten Halteteilen (38) mit kulissenartigen Führungen (41) besteht, in die die Arme (37) eingreifen.

6. Brennstoffelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung in eine entsprechende Nut (75) in der Innenwand des Druckrohres (49) einrückbare Bolzen (73) enthält, auf die in Einrückrichtung eine Feder (72) einwirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen