DE1439332A1 - Verfahren fuer das Betaetigen von Brennstoffelementen-Saetzen in einem durch eine opake (undurchsichtige) Fluessigkeit gekuehlten Kernreaktor - Google Patents

Description

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„ . . _ . AugsDU3?g_f- den 4. Februar 1964

89 Augsburg · Grottenau 2 ° °'

putt*«*!»»!«» Manchen 745». Priorität: Luxemburg

3175/16 Bu/H ^J vom 15. Januar 1964

Patentanmeldung

Societe Beige pour 1'Industrie Hucleaire

"BELGOmrCUBAIRE¹¹ S.A.

35» rue des Colonies, Bruxelles (Belgien)

Terfahren für das Betätigen von Brennstoffelementen-Sätzen in einem durch eine opake (undurchsichtige) Flüssigkeit gekühlten Kernreaktor

Die Handhabung oder Betätigung (z.B. das örtliche Verstellen) von Vereinigungen (z.B. Sätzen, Garnituren, Einheiten, Bündeln oder Trauben) von Brennstoffelementen ist bei einem durch eine undurchsichtige (undurchlässige, opake) Flüssigkeit gekühlten Kernreaktor schwierig, beispielsweise bei einem durch ein flüssiges Metall gekühlten Eeaktor. Wegen der Undurchlässigkeit (Undurchsichtigkeit) des flüssi gen Metalls hat man bis jetzt zu solchen Systemen Zuflucht genommen, die blind (blindlings) arbeiten und 9098 11/055 7'· '■

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infolgedessen eine sehr große Präzision der Lage bzw. des Einsteilens der Handhabungsgeräte (Einstellgeräte) für das Einstellen von Brennstoffelement en-Sät ζ en oder -Bündeln und dergleichen erfordern.

Der Vorteil dieser bekannten Systeme liegt darin, daß sie es ermöglichen, während der Betätigungsoder Handhabungs-Operationen die Kühlung einerseits des Reaktorkerns und andererseits des Brennstoffelementen-Satzes (Brennstoffbündeis etc.),welches manipuliert (betätigt, verstellt, eingestellt) wird, sicherzustellen.

Diese Kühlung ist -xtaarbich (unvermeidlich, notwendig), um die zurückbleibende Wärme (Restwärme) der Reaktion abzuführen (zu evakuieren), welche nämlich hohe fferte erreichen kann, und dies insbesondere für bzw. bei Reaktoren, die mit hoher spezifischer Leistung funktionieren (arbeiten) und deren Verbrennungsverhältnis (Yerbrennungsrate) bedeutend ist. Dieses Charakteristikum ist den Reaktoren mit schnellen Neutronen eigen, welche nicht mit v/asser

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oder mit organischer Flüssigkeit gekühlt werden können, nämlich wegen der moderierenden Eigenschaften dieser Kühlmittel.

Die vorliegende Erfindung sieht eine direkte oder indirekte Sichtbarmachung (vision) der Betätigungsoperation (z.B. des Versteilens der Brennstoffelemente) vor.

Die vorliegende Erfindung besteht darin, daß man den Oberflächen-Spiegel (i;iveau) des flüssigen !details bis unterhalb der Betätigungsvorrichtungen absenkt oder absinken lässt, um eine direkte Beobachtung (vision directe, direicte optische Beobachtung) der Betätigungs-Operation zu erlauben. Die indirekte Beobachtung läßt sich erfindungsgemäjj durch Zwischenschaltung oder mit Hilfe von Spiegeln, Fernsehkameras oder sonstigen geeigneten Mitteln durchführen.

Es können'Liittel vorgesehen sein zum Sicherstellen einer Zirkulation des ilüssigen mc-tails wie beispielsweise Latrium, nämlich im Reaktorkern und in dem manipulierten Satz (z.B. des zu verstellenden Brennstoff elementen-Bündels etc.), und zwar eine Zirkulation,

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die trotz des Absinkens oder Absenkens des Spiegels des flüssigen Metalls arbeitet bzw. funktioniert.

Die Vorrichtung zur Handhabung oder Betätigung der Brennstoff-Satze (Bündel, Trauben etc.) ist vorzugsweise in einer genügenden Weise vom Körper des Brennstoff-Satzes (Bündels·) abgesetzt (freigemacht, körperlich entfernt), damit das Niveau (Flüssigkeitsspiegel) der Kühlflüssigkeit nicht mit einer zu großen Präzision geregelt zu werden braucht und damit die genannte Flüssigkeit aus den Bündeln oder Sätzen austritt (diese verlässt), ohne(hierbei) Bewegungen (wesentliche Strömungsbewegungen) der Oberfläche hervorzurufen (alsoj um stärkere Oberflächenbewegungen der Flüssigkeit zu verhindern).

Um die Kühlung des manipulierten oder betätigten Satzes (BrennstoffbundeIs) sicherzustellen, verwendet man vorzugsweise eine Dragge (Greifer, Anker, Haken) zum Einstellen, in bzw. zu welcher sich eingeschlossen oder verkörpert bzw. zugeordnet ein Kühlkreislauf befindet (eigen gekühlter Haken).

In der zur Erläuterung der Erfindung und im Sinne

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yon Beispielen beigegebenen Zeiclinung zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Satz (Bündel) von Brennstoffelementen,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Reaktorbehälter oder eine Reaktorwanne gemäß Erfindung,

Fig. 2a einen Horizontalschnitt gemäß X-X der Fig. 2,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Variante eines Reaktorbehälters oder einer Reaktorwanne gemäß der Erfindung,

Fig. 3a einen Horizontalschnitt gemäß Y-X der Fig. 3,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine andere

Variante eines Reaktorbehälters oder einer xteaktorwanne gemäß der Erfindung,

Fig. 4a einen Horizontalschnitt entsprechend Z-Z gemäß Fig. 4,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein Betätigungssystem, welches im folgenden noch beschrieben wird.

Gemäß der Erfindung können die beiden Probleme der Kühlung des Kerns und der Kühlung des gehandhabten

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oder betätigten (z.B. zu verstellenden) Satzes (Brennstoffelementen-Bündeis) in der folgenden Weise gelöst werden, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen ist, und zwar "bei einer "besonderen Anwendung der Erfindung, umfassend eine Kühlung durch flüssiges Metall wie "beispielsweise Natrium.

Kühlung des Kerns:

G-emäß Fig. 1 ist die Vorrichtung 16 für das Handhaben oder Betätigen (z.B. Verstellen) der Brennstoff Sätze (z.B. Bündel) so vorgesehen, daß sie in genügender Entfernung ("suffisament degage") vom Körper 17 dieser Sätze oder Bündel ist, damit der Oberflächenspiegel 2 des flüssigen Metalls nicht mit einer zu großen Genauigkeit eingeregelt oder verstellt zu werden braucht und damit das flüssige Metall die Brennstoff-Sätze (Brennstoff-Bündel) verlässt oder durchströmt bzw. ausströmt, ohne hierbei Oberflächen-Bewegungen (z.B. bei 2) hervorzurufen. Vorzugsweise sind seitliche Öffnungen 18 verwendbar, nämlich um den

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Durchgang oder/Durchsatz des flüssigen Metalls zu

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erleichtern. Das Bezugszeichen 15 bezieht sich auf eine Einhüllung des Systems von Brennstoff-Sätzen (Umhüllung des bzw. der Brennstoffbundel). Gemäß den Fig. 2, 2a, 3, 3a, 4 und 4a: Das Kühlen des Kerns während der Betätigungsoperationen (z.B. Verstell- oder Einstellvorgänge der Bündel etc.) kann gesichert werden dank einer oder mehrerer Hilf s—Kühlstrom—Kreise 1 bei dein bzw. mit dem Anschlag (" & l'arret", bedeutet auch: beim Stillstand} gemeint offenbar auch: Höhenlage von 1, z.B. wie in Fig. 2). Dieser oder diese Kreise erlauben es, ein Zirkulieren von iJatrium zu etablieren (bewirken) und zwar im Kern, obwohl das Iiiveau 2 des flüssigen metalls abgesenkt sein mag. Eine oder mehrere Röhren 3 sind in der-Wanne oder dem Behälter 9 vorgesehen und zwar auf einer Höhenlage, die leicht nie- g driger ist als das Niveau 2 des flüssigen metalls während (oder nach) der Betätigungs-Operationen (Verstellhaiidhabung).

Kühlung des betätigten Satzes (Bündels):

Das Kühlen ües manipulierten Satzes (Brennstoff-

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Bündels) kann gesichert werden dank der Kombination der Betätigungs- oder Handhabungs-Dragge 11 (Hakens, Schlepphakens) gemäß Fig. 5 mit einem (in dieser verkörperten oder eingebauten oder ihr zugeordneten Kühl-Kreislauf 12 gemäß Fig. 5 (also z.B. Kühlung des Organs 11 durch einen eigenen Kühl-Kreislauf).

In dem Falle eines Betätigungssystems mit polaren Koordinaten (a. coordonnees polaires), wie in den Fig. 2a, 3a und 4a gezeigt, kann die Speisung oder Zufuhr von flüssigem Metall sich durch das Zentrum 4 vollziehen, und dann mit Hilfe eines Gelenkarmes

Gemäß Fig. 5 ist die Dragge 11 mit einem Hut (Glocke, Umhüllung) 13 versehen, welcher den Kopf des Satzes (Bündels) 14 umhüllt und/oder schützt und den Durchsatz von flüssigem Metall durch diesen Satz (dieses Bündel) hindurch dirigiert (richtet, führt). Dieser Satz (dieses Bündel) ist vorteilhafterweise mit einer seitlichen Umhüllung 15 versehen, und diese Umhüllung verhindert seitliches Austreten oder Entweichen von flüssigem Metall und zwingt dieses, nach unten bzw. durch den unteren Bereich zu entweichen.

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Die Rückkehr (Rückfluß, Rückstrom) des flüssigen Metalls kann mit Hilfe einer äußeren Schleife (Schlange, Bohrsehleife) 6 (Fig. 2 und 3) oder durch einen Anschluß oder eine Anzapfung 4 im Inneren selbst des Behälters (Fig. 4) bewirkt werden. Die erstgenannte konstruktive Ausfuhrungsform impliziert (bedingt) jedoch eine Abschirmung dieses Kreises wegen der im flüssigen Metall enthaltenen bzw. verbleibenden Rest-Radioaktivitat.

BJte ses Handhabungs- oder Betätigungssystem kann verwendet werden, wobei oder wenn der Deckel 7 des Behälters (Pig.2,3 und 4), in der Fig. 3 strichpunktiert dargestellt, zurückgezogen ist, wie in Fig. 3 dargestellt, oder wenn er nicht zurückgezogen ist, wie in Fig. 2 und 4 dargestellt. Im ersteren Falle ist es vorteilhaft, über dem Behälter oder der Wanne 9 (Fig. 3) eine abgeschirmte Kammer 8 vorzusehen, welche mit inertem Gas (chemisch trägem oder inaktivem Gas) gefüllt ist und in welchem bzw. welcher der Deckel oder Verschluß 7 gelagert (aufgenommen) werden kann, und wo sich die Apparaturen 10 der Betätigung (z. B. Verstellgeräte) plaziert finden. Das Beobachten (die

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Sicht) der Betätigungs-Operation ist dann leicht, weil sie sehr entfernt (degage) ist. Im zweiten Falle ist die Sicht weniger leicht.

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Claims (4)

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   Patentansprüche

   / 1.) Verfahren für das Handhaben (Betätigen, Verstellen) von Einheiten oder Sätzen (z.B. Bündeln) von Brennstoffelementen in einem durch eine undurchsichtige Flüssigkeit gekühlten Kernreaktor, dadurch ge- ^ kennzeichnet , daß man das Niveau der undurchsichtigen Kühlflüssigkeit bis unterhalb der Betätigungs- wie beispielsweise Verstellvorrichtungen absenkt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Mittel vorgesehen sind, die eine Zirkulation flüssigen retails wie beispielsweise von ^atrium sichern bzw. bewirken, nämlich eine Zirkulation im Kern des Reaktors und eine Zirkulation in dem betätigten (verstellten, eingestellten) Satz (Bündel), Zirkulation, die trotz des jibsenkens des Oberflächenspiegels des flüssigen Metalls vor sich gehen.

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3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zum Betätigen (Verstellen) der Brennstoff-Sätze (Bündel) genügend entfernt (körperlich abgesetzt) sind vom Körper der Brennstoff-Sätze (der Bündel), damit das isirveau der Kühlflüssigkeit nicht mit einer zu großen Genauigkeit geregelt bzw. eingestellt werden muß, und damit die gekühlte Flüssigkeit aus den genannten Sätzen (Bündeln) austritt (bzw. durchströmt und austritt), ohne Oberflächen-Bewegungen hervorzurufen.
4. 4· Vorrichtungen zur Durchführung eines oder mehrerer Verfahren gemäß den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Betätigungs-Dragge (Haken, Greifer) umfasst, mit dem bzw. in dem ein Kühl-Kreislauf vereinigt bzw. zugeordnet ist.

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