DE1464466C - Reflektor für Atomkernreaktoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Reflektor für .Atomkernreaktoren, bestehend aus zu einer mindestens einen Teil der Innenwand eines Kernreaktorbehälters auskleidenden Schichtung von konstanter Stärke aneinandergereihten, unter sich gleichen Stangen aus festem Moderationsmaterial, die parallel zu der horizontalen Achse des Kernreaktorbehälters angeordnet sind.

Ein Atomreaktor, der mit einem in dieser Weise ausgebildeten Reflektor versehen ist, ist aus der französischen Patentschrift 1 130 109 bekannt. Bei diesem Atomkernreaktor besteht der Reaktorkern ebenso wie der Reflektor aus festem Material, das in Form von horizontalen Stangen übereinandergeschichtet ist. Rund um den Reaktorkern und um den Reflektor sind Stützvorrichtungen mit Federn angeordnet, die den Zusammenhalt von Reflektor und Reaktorkern sichern.

Auch für Atomkernreaktoren, die einen flüssigen Moderator in ihrem Kern enthalten, sind in ähnlicher Weise aufgebaute Reflektoren bekannt. Beispiele für Atomkernreaktoren dieser Art finden sich in der deutschen Patentschrift 1 055 140, den britischen Patentschriften 850 014 und 852 206, der französischen Patentschrift 1 222 856, der schweizerischen Patentschrift 322 468 und der belgischen Patentschrift 536 312 sowie auf S. 245 der »Proceedings of the International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy« von 1955 in Bd. 3, den S. 478 und 479 aus »Nuclear Engineering« vom November 1957 und den S. 43 bis 48 aus »Chemical Engineering Progress Symposium Series« Nr. 12 von 1954 in Bd. 50. Alle diese bekannten Reflektoren, die sämtlich für Atomkernreaktoren bestimmt sind, deren Behälter eine vertikale Achse aufweisen, bestehen aus festem Material, das in Form von Stangen, Klötzen oder Blöcken neben- und übereinander angeordnet ist.

Allen obenerwähnten bekannten Reflektoranordnungen ist dabei gemeinsam, daß bei ihnen die einzelnen Teilstücke entweder überhaupt ineinandergeschachtelt sind oder aber sich zumindest gegenseitig abstützen, wobei der innere Zusammenhalt des gesamten Reflektoraufbaues nur dann gewährleistet ist, wenn sich alle seine Teilstücke an Ort und Stelle befinden.

Ein derartiger Reflektoraufbau ist jedoch insofern sehr nachteilig, als er keine Möglichkeit eröffnet, die im Inneren des Reflektors bzw. von dessen einzelnen Teilstücken durch den Reaktorbetrieb gespeicherte Energie, die insbesondere auf den Wigner-Effekt zurückgeht, ohne vollständige Zerlegung des gesamten Reaktorgefüges freizusetzen, was jedoch von Zeit zu Zeit unbedingt erforderlich ist und dann bei den bekannten Reflektoren stets einen mehr oder weniger weitgehenden und entsprechend langwierigen und kostspieligen Ab- und Umbau des gesamten Atomkernreaktors verlangt.

Ausgehend von diesem Stande der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Reflektor der eingangs erwähnten Art in der Weise weiterzuentwickeln, daß seine einzelnen. Teilstücke unabhängig voneinander ein- und ausgebaut werden können, ohne daß dadurch der Zusammenhalt des gesamten Reflektors als Ganzes verlorengeht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stangen in an sich bekannter Weise zwischen der Innenwand des Kernreaktorbehälters und einer dazu parallelen Zwischenwand übereinandergestapelt sind und daß die Stangen zwischen den beiden Wänden nur eine einzige Lage bilden und an ihren Enden in Führungen an den Stirnseiten des Kernreaktorbehälters geführt und mindestens im Bereich einer den Kernreaktorbehälter durchsetzenden Einführungsöffnung mit jeweils an einer Stange angreifenden Förderorganen verbunden sind, die sie längs der Innenwand des Kernreaktorbehälters und senkrechtzu dessen Achse verschieben.

ίο Durch die erfindungsgemäße Bauweise des Reflektors ist es ohne weiteres möglich, die ihn bildenden Stangen unabhängig voneinander zu verschieben und gegebenenfalls einzeln auszutauschen, so daß für die Freisetzung von im Inneren des Reflektors gespeicherter Energie jeweils nur die Stangen entfernt zu werden brauchen, in denen diese Energie bevorzugt gespeichert ist. Die für die Beherrschung des Energiehaushaltes bei einem erfindungsgemäß - ausgebildeten Reflektor erforderlich werdenden Umbauarbeiten reduzieren sich also auf ein absolutes Minimum und lassen sich daher rascher und mit geringerem Kostenaufwand durchführen als bei den bisher bekannten Reflektorkonstruktionen.

Für die Ausbildung der Förderorgane für den Transport der den Reflektor bildenden Stangen sind zwei Bauweisen bevorzugt. So können diese Förderorgane die Form von durch die Einführungsöffnung im Kernreaktorbehälter hindurchgreifenden, jeweils eine Stange endseitig unterstützenden Schwenkarmen aufweisen, welche die erfaßte Stange bei^ihrer Verschwenkung aus einer unteren Lage in "eine ,obere Lage überführen, in der sie mittels durch die Behälterwand hindurch in stirnseitige Bohrungen in den Stangen einschiebbarer Verriegelungsstifte zeitweilig festlegbar ist. Bei der zweiten Ausführungsform sind die Förderorgane als Kabel ausgebildet, die einerseits, an stirnseitigen Vorsprüngen an den -einzelnen)' Stangen befestigt sind und andererseits in Endkapseln enden, die in Ausnehmungen rund um die Einführungsöffnung im Kernreaktorbehälter festlegbar sind.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand einiger ' Ausführungsbeispiele weiter veranschaulicht. Dabei zeigt

F i g. 1 einen schematisch gehaltenen Schnitt durch einen Kernreaktorbehälter, der mit einem erfindungsgemäß aufgebauten Reflektor ausgestattet ist,

F i g. 2 einen Teilschnitt durch eine der den Reflektor in F i g. 1 bildenden Stangen,

Fig. 3 eine Fig. 1 analoge Darstellung ftir eine· zweite Ausführungsform für einen mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Reflektor ausgestatteten Reaktorbehälter,

F i g. 4 einen Ausschnitt aus einer be'vorzugten Ausführungsform für einen erfindungsgemäß ausgebildeten Reflektor,

F i g. 5 einen Schnitt durch den Reflektor von ■ F i g. 4 entlang der Schnittlinie V-V in F i g. 4,

F i g. 6 einen Ausschnitt aus einer zweiten bevorzugten Ausführungsform für einen erfindungsgemäß ausgbildeten Reflektor und

F i g. 7 einen Teilschnitt durch den in F i g. 6 veranschaulichten Reflcktorausschnitt.

Wie Fig. 1 zeigt, setzt sich der erfindungsgemäße Reflektor aus einem im Inneren eines Kernreaktors 3 befindlichen Stapel fester Stangen 1 — beispielsweise aus Graphit — zusammen, die vorzugsweise in eine dichte, sehr feine Membran eingehüllt sind, die Neutronen wenig absorbiert. Die Stangen 1 sind im

Kernreaktorbehälter 3 mittels Einführöffnungen eingebracht, wie sie etwa mit 4 bezeichnet sind. Die Stangen 1 sind an den Wänden des Kernreaktorbehälters 3 entlang aneinandergereiht, wie auch die Form dieser Wände sein mag. Um die Stangen 1 an Ort und Stelle zu halten, ist in einigem Abstand von der Wand des Kernreaktorbehälters 3 eine zweite sehr leichte und durchlässige Zwischenwand 5 vorgesehen, beispielsweise ein Gitter, das mittels Abstandshaltern geeigneter Länge befestigt ist, die in den Kernreaktorbehälter 3 selbst eingelassen oder auf andere Weise daran befestigt sind. Der auszustattende Bereich, der also den aktiven Teil des Reaktors umgibt, in welchem die Druckrohre mit der Bezugszahl 7 bezeichnet sind, wird über die Einführungsöffnungen 4 mit Stangen 1 versorgt; in ähnlicher Weise kann dieser Bereich durch die Entnahmeöffnungen 6 entleert werden, die den Einführungsöffnungen 4 entsprechen.

Der Querschnitt und die Form der Stangen 1 können beliebig sein. Vorzugsweise sind die Stangen 1 im Querschnitt kreisförmig (F i g. 2) oder annähernd rechteckig (F i g. 3 bis 6). Dabei können sie jeweils aus einem Kern 2 aus Graphit und einer Hülle in Form zweier Halbschalen 1 α und 1 b aus Metall bestehen, die durch Lötung oder Schweißung vereinigt sind, wobei ein geeignetes Metall Zirkonium oder Magnesium ist.

Im allgemeinen wählt man das Querschnittsprofil für die Stangen 1 in Anpassung an die Form des Reflektors selbst, der zu bilden ist, d. h. entsprechend der Form der Oberfläche des Kernreaktorbehälters 3.

Wenn der Kernreaktorbehälter 3 zylindrische Wände mit horizontaler Achse besitzt, werden die Stangen 8 in horizontaler Richtung durch seitliche Einführungsöffnungen 9 eingeführt und dann durch Führungsorgane in ihre Gebrauchsstellung befördert. ·

Diese Führungsorgane umfassen beispielsweise, wie man es in F i g. 4 und 5 sehen kann, Spornen 10, die an den Enden der Stangen 8 vorgesehen sind und in Führungen 11 gleiten, die an der Behälterwand angebracht sind.

Man kann dann in verschiedener Weise beim Einführen und An-Ort-und-Stelle-Bringen der Stangen 3 verfahren, sei es, daß jede der Stangen durch die Einführungsöffnung 9 am Reaktorboden eingeführt wird und in Verbindung hiermit Einrichtungen für das aufeinanderfolgende Hochstoßen der Stange 8 vorgesehen sind, die soeben eingebracht wurde (F i g. 4 und 5), sei es, daß die Stangen 8 durch die Einführungsöffnung 9 am Oberteil des Reaktors eingeführt und nacheinander mittels zurückhaltender Einrichtungen, etwa mittels Kabeln (F i g. 6 und 7) herabgelassen werden.

Gemäß der Ausführung nach
Stange 8 durch eine der
herangeführt und derart an Ort und Stelle gebracht, daß sie mit ihren beiden Enden etwa auf Stützen 12 ruht. Sie wird dann von Hubmitteln ergriffen, die beispielsweise aus Schwenkarmen 13 bestehen, die über Schraubenspindeln 14 derart manövriert werden, daß die Stange 8 von einer unteren Stellung 8« in eine obere Stellung 8 b übergehen kann, in der sie durch ein zeitweise wirkendes Verriegelungsorgan festgehalten ist, das aus Verriegelungsstiften 15 besteht, die von außen her über Ausnehmungen 16 zu betätigen sind, und sie in stirnseitigen Bohrungen 17 eindringen, die an den entsprechenden Enden der Stangen 8 vorgesehen sind.

In diesem Augenblick ist es möglich, eine neue Stange 8 einzuführen und den vorstehenden Arbeitsgang zu wiederholen, bis die Zahl der Stangen 8 ausreicht, um die Wand des Kernreaktorbehälters 3 zu überziehen, wobei die Stangen 8 dank der Sporne 10 und der zugehörigen Führungen 11 in ihrer Lage verharren. ■

ίο Der Ausbau der Stangen 8 vollzieht sich auf die gleiche Weise in umgekehrter Reihenfolge, wobei die Einführungsöffnungen 9 und die Ausnehmungen 16 beim normalen Betrieb durch geeignete Stöpsel verschlossen bleiben.

Gemäß der in F i g. 6 und 7 gezeigten Ausführungsform wird das Einsetzen der Stangen 8 über die Einführungsöffnungen 9 durchgeführt, die im oberen Teil des Kernreaktorbehälters 3 nacheinander in ihre verschiedenen Lagen fallen zu lassen, wobei die Kabel 18 für das Heranziehen der Stangen 8 in umgekehrter Weise betätigt werden. -

Die Enden der Stangen 8 besitzen zu diesem Zweck Vorsprünge 19, an denen die Kabel 18 angehängt sind, deren andere Enden Endkapseln 20 tragen, wobei die Vorsprünge 19 in diesem . Fall dieselbe Rolle wie die Sporne 10 gegenüber der Führung 11 spielen.

ZumEinführen und An-Ort-und-Stelle-Bringen der Stangen 8 werden die Kabel 18 gleichzeitig in^Ver-

bindung mit seitlichen Ausnehmungen 21 urwa'T^utcn 22 verwendet. Gegen die Nuten 22 legen sich die Endkapseln 20 in der entsprechenden Arbeitsstellung der Stangen 8 an. Für die Demontage genügt es, an den Kabeln 18 der obersten Stange 8 zu ziehen, um zunächst diese durch die Einführungsöffnungen 9 heraustreten zu lassen usf.

In F i g. 7 ist die obere Stange 8 mit einem Abdichtstöpsel 23 dargestellt, der als Verschluß für die Einführöffnung 9 dient.

F i g. 5 wird eine Einführungsöffnungen 9

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Reflektor für Atomkernreaktoren, bestehend aus zu einer mindestens einen Teil der Innenwand eines Kernreaktorbehälters auszukleidenden Schichtung von konstanter Stärke aneinandergereihten, unter sich gleichen Stangen aus festem Moderatormaterial, die parallel zur horizontalen Achse des Kernreaktorbehälters angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dtfß die Stangen (1, 8) in an sich bekannter Weise zwischen der Innenwand des Kernreaktorbehälters (3) und

' einer dazu parallelen Zwischenwand (5) übereinandergestapelt sind und daß die Stangen (1, 8) zwischen den beiden Wänden nur eine einzige Lage bilden und an ihren Enden in Führungen (11) an den Stirnseiten des Kernreaktorbehälters (3) geführt und mindestens im Bereich einer den Kernreaktorbehälter (3) durchsetzenden Einführungsöffnung (4,9) mit jeweils an einer Stange (1, 8) angreifenden Förderorganen (13, 18) verbunden sind, die sie längs der Innenwand des Kernreaktorbehälters (3) und senkrecht zu dessen Achse verschieben.

2. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekenn^: zeichnet, daß die Stangen (1, 8) jeweils aus einem zylindrischen oder prismatischen Kern (2) aus

Graphit und aus einer diesen umkleidenden Hülle (la, Ib) aus einem Material mit geringer Neutronenabsorption bestehen.

3. Reflektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen (1, 8) an beiden Stirnseiten mit Spornen (10) versehen sind, die in die Führungen (11) eingreifen.

4. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Förderorgane für die Stangen (8) durch die Einführungsöffnung (9) hindurchgreifende, jeweils eine Stange (8) endseitig unterstützende Schwenkarme (13) vorgesehen sind, welche die erfaßte Stange (8) bei ihrer Verschwenkung aus einer unteren Lage (8 a) in eine obere Lage (8 b) überführen, in der sie mittels durch die Wand des Kernreaktorbehälters (3) hindurch in stirnseitige Bohrungen (17) in den Stangen (8) einschiebbarer Verriegelungsstifte (15) zeitweilig festlegbar ist (F i g. 4 und 5).

5. Reflektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkarme (13) mittels Schraubspindeln (14) betätigbar sind.

6. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Förderorgane für die Stangen (8) Kabel (18) vorgesehen sind, die einerseits an stirnseitigen Vorsprüngen (19) an den einzelnen Stangen (8) befestigt sind und andererseits in Endkapseln (20) enden, die in Ausnehmungen (21) rund um die Einführungsöffnung (9) festlegbar sind (F i g. 6 und 7).

7. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand als für Moderatorflüssigkeit durchlässiges Gitter (5) ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen