DE1489935A1 - Kernreaktor und Verfahren zur Betriebsstoff-Fuellung oder -Ergaenzung eines solchen Reaktors - Google Patents

Description

DIPL.-ING. RWeickmann, Dr. Ing. A/Weickmann, Dipping. H. Weickmann D1PL.-PHYS. Dr. K. FiNCKE Patentanwälte

8 MÜNCHEN 27, MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 483921/22

AES

GBIERAI DYNAMICS CORPORATION
,One Rockefeller Plaza, Few York - U . S . A

Kernreaktor und Verfahren zur Betriebsstoff-Füllung . oder -Ergänzung eines solchen Reaktors

Die Erfindung bezieht sich auf Kernreaktoren und im besonderen auf Reaktorausführungen, die die Verwendung eines verhältnisinässig kurzen Druckbehälters gestatten? ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Beschickung eines derartigen Reaktors mit Betriebsstoff und zur Betriebsstofferneuerung ·

Wegen der hohen Kosten grosser leistungsreaktoren ist ee wichtig, dads bei der Planung derartiger Anlagen auf Kostenersparnis geachtet wird, -Der Druckbehälter einea Kernreaktors

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erfordert den Aufwand beträchtlicher Kosten. Ausserdem macht es die G-rösse eines Druckbehälters für einen Kernreaktor häufig erforderlich, dass der komplette Zusammenbau an Ort und Stelle der Anlage erfolgt. Es besteht daher das Bedürfnis nach Reaktoren, bei denen der Druckbehälter auf ein Minimum verkleinert ist»

Wenn Kernreaktoren mit einem Reaktorkern aus parallelen, vertikal angeordneten, langgestreckten Brennstoffelementen in relativ kleinen Druckbehältern Verwendung finden, ist das Problem des Ladens und der Brennstoffergänzung besonders kritisch» Es ist erforderlich, in dem Druckbehälter über dem oberen Kernende so viel Raum zu schaffen, dass mit den Geraten zum Fassen, Anheben und Instellungbringen der Brennstoffelemente in dem Behälter und zum wieder herausnehmen aus demselben hantiert werden kanne

Die Gesamtlänge der Stillnetzungsperiode, die zur Betriebsstoff ergänzung erforderlich ist, ist ebenfalls für den wirtschaftlichen Betrieb eines Reaktors von grosser Bedeutung. Es ist wünschenswert, die Stillsetzperiode so kurz als möglich zu halten und die Brennstoffergänzung so rasch als möglich durchzuführen bei entsprechender Berücksichtigung der radiologiachen Sicherheit des Bedienungspersonals₀

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kernreaktor zu schaffen, der einen relativ kleinen Druckbehälter benötigt

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und bei welchem die i3etriebsstoffergänzung mit einem Minimum an Zeitaufwand möglich ist_o

Der erfindungsgemässe Reaktor mit einem Kern aus einer Vielzahl von im wesentlichen vertikal nebeneinander liegenden, langgestreckten Kernelementen, die eine Hehrheit von Brennstoffladezonen in einem umgebenden Druckbehälter bilden, kennzeichnet sich dadurch, dass der Druckbehälter eine Höhe kleiner als die doppelte länge der Kernelemente hat und in | seinem Oberteil eine der Zahl dieser Zonen entsprechende Anzahl von je zentral über der zugehörigen Zone liegenden Zugangsöffnungen aufweist, deren jede mehrere Kernelemente einer Zone überdeckt und deren Gesamtquerschnitt wesentlich kleiner ist als der Querschnitt des Reaktorkernes, dass an die Öffnungen vertikal nach oben gerichtete Rohre zum direkten axialen Anheben und Entnehmen der im Bereich der zugehörigen Öffnung liegenden Kernelemente aus dem Reaktor angeschlossen sind, dass mindestens in bestimmten Zonen auf die genannten Öffnungen ausgerichtete Steuerstäbe mit in den Rohren über diesen Zonen I untergebrachten, abhebbaren Steuerstabantriebsvorrichtungen liegen und dass die öffnungen genügend gross sind für den Durchgriff von Geräten zum Herausnehmen der übrigen Kernelemente aus der betreffenden Zone.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Betriebsstoff-Füllung oder -Ergänzung eines Reaktors besteht darin, dass zunächst alle

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Kernelemente des zentralen Teiles einer Zone, welche im Bereich einer Öffnung des Behälters liegen, durch die Öffnung und

das angeschlossene Rohr axial herausgezogen, wzä anschliessend diejenigen Elemente, welche ausserhalb dieses Bereiches liegen, durch seitliche Bewegung in ^'lucht mit der Öffnung gebracht und durch das Rohr herausgezogen werden und dass der Vorgang des V/i ed erfülle ns (falls erwünscht) in umgekehrter Reihenfolge stattfindet, indem zuerst die später ausserhalb des Bereiches des Rohrquerschnittes zu liegen kommenden (peripherisehen) Kernelemente und hierauf die innerhalb des Bereiches des Rohrquerschnittes zu liegen kommenden (zentralen) Kernelemente durch das zugehörige Rohr in die Zone eingesetzt werden«,

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Die Figuren erläutern die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel. Eb stellen darj

Figur 1:

den Teil einer Kernergieanlage, teilweise geschnitten, mit dem gasgekühlten Kernreaktor, einer Reaktorbedienungsbühne und einer zugehörigen Ausrüstung zur Handhabung der Reaktorzubehörteile j

Figur·* 2; den Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, vergrössert;

Figur 3:

einen vergrösserten Heilquerschnitt des Kernreaktordruckbehälters unter Darstellung der Konstruktion des Reaktorkernes;

Figur 4:

den Schnitt nach Linie 4-4 der Fig, 3, vergrössert und teilweise gebrochen}

Fi^ur 5s eine vergrösserte Ansicht eines Einzelteiles der Fig. Ij

den Schnitt nach Linie 6-6 zu Fig. 5, vergrössert;

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Figur 7:

einen anderen Einzelteil der S¹Ig₀ 1 in Ansicht, vergrössert;

Figuren 8, 9 und 10;

'drei aufeinanderfolgende Schritte bei der Herausnahme eines Brennstoffelementes aus dem Reaktorkern in schematischer Darstellung.

Der erfindungsgemässe Kernreaktor zeichnet sich durch Verwendung eines Druckbehälters aus, der nur wenig grosser ist als ein Reaktorkern der besonderen Type, bei welcher der Reaktorkern in im wesentlichen zylindrischer Anordnung langgestreckte Brennstoffelemente sowie andere ICernelemente aufweist Ό

Eine Reaktoranlage der erfindungsgemässen Ausführung ist besonders geeignet für gaagekühlte Kernreaktoren mit in engem Abstand voneinander vertikal und yjarallel liegenden Brennstoffelementen« Daa gezeigte Ausfuhrungsbeispiel ist auf einen solchen Reaktor bezogen. Die Erfindung ist aber auch an anderen Reaktoren mit gasförmigem oder flüssigem Kühlmedium anwendbar»

Der Aundruck ICernelemente umfasst Brennstoffelemente, Steuerafcäbe, iPührungarolie für die Steuerstiibe und atabähriliche Elemente, -wie Ref JLekLoren, welche in dem Reaktorkern untergebracht; u.Lnd* In das obere Ende des Druckbehälbers mündet

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eine Vielzahl von Rohren, in welchen die Antriebsmechanismen für die iJteuerstäbe untergebracht sind, wenn der Kernreaktor in Betrieb ist.· Durch diese Rohre erfolgt die !Brennstoffergänzungc

Es ist eine genügende Anzahl solcher Rohre vorgesehen zur Anpassung an die erforderlichen Steuerstabantriebe_o Der Gesarntquersclmitt aller Rohre ist wesentlich kleiner als der Querschnitt des Heaktorkernes, infolgedessen liegt nur eine Minderheit der langgestreckten Brennstoffelemente innerhalb der Öffnungen der Lbindungen der erwähnten Rohre; diese Brennstoffelemente können durch einfaches Anheben in axialer Richtung herausgenommen werden. IUit Hilfe eines Spezialbedienungsgerätes ist es aber auch möglich, Brennstoffelemente, die ausserhalb des Bereiches der Ilündung eines -Rohres liegen, herauszunehmen und gegen frische Brennstoffelemente durch das betreffende Rohr hindurch auszuwechseln.

Die Brennstoffergänzung wird in der Weise bewerkstelligt, dass der Antriebsmechanismus des oder der Steuerstäbe aus einem ausgewählten i'ührungsrohr entfernt wird und die Kernelemente, welche den zentralen Teil dieser Kernzone einnehmen, doho mit dem Führungsrohr fluchten, durch Herausnahme des Antriebs:uechanismusses herausgezogen werden. Dies geschieht mit Hilfe eines einfachen Greifers in gerader Linie vertikal durch die Mündungsöfi'nung des Pührungsrohres»

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In das Führungsrohr, in welchem vorher der Steuerstabantriebsmechanismus war, wird nun ein Gerät eingeführt, welches einen Arm besitzt, der in den durch die herausgezogenen Kernelemente frei gewordenen Raum eingreift und zur Erfassung der in dieser Kernzone verbliebenen Brennstoffelemente seitlich bewegt werden kann« Hat dieser Arm ein Brennstoffelement erfasst, so wird er radial nach innen in Achsflucht mit der Mündungsöffnung des Führungsrohres gebracht» Hierauf kann dieses Brennstoffelement vertikal durch das Führungsrohr herausgehoben werden, bis es von einem Greifer ausserhalb des Druckbehälters gefasst und abgeführt wird.

Frische Brennstoffelemente werden in den Kern Jn der umgekehrten Reihenfolge eingesetzt. Auf diese Weise kann eine Zone des Reaktorkernes beherrscht werden, die wesentlich grosser ist als der Querschnitt der Mündungsöffnung eines Führungsrohres in dem Druckbehälter, ohne dass ein grosser Spielraum zwischen den Brennstoffelementen in dem Reaktorkern und der oberen Wandung des Druckbehälters, durch welche das Laden und Entladen erfolgt, erforderlich wäre.

Die Kernenergieanlage 15 der Figur 1 umfasst einen gasgekühlten Kernreaktor 16 und eine zugeordnete Bedienungsbühne 17« Der Kernreaktor 16 besteht aus einem im wesentlichen kugeligen Druckbehälter 18 aus widerstandsfähigem Werkstoff, wie Stahl} dieser

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Druckbehälter schliesst einen Reaktorkern 19 ein., Wie am besten aus den Fig. 3 und 4 erkennbar, besteht der Reaktorkern 19 aus einem zylindrischen Bündel von stehend angeordneten, langgestreckten Brennstoffelementen 23, die nebeneinander angeordnet sind. Steuerstäbe 25 können in vertikaler Richtung selektiv in den Kern 19 eingeschoben und aus diesem herausgezogen werden.

Eine Vielzahl von in regelmässigem Abstand vertikal angeordneten Rohren 27 für die Steuerstäbe erstreckt sich vom Oberteil des kugeligen Druckbehälters 18 aus nach oben? diese Rohre.kommunizieren mit dem Inneren des Behälters_e Jedes dieser B-ohre 27 (Pig. 3) schliesst herausnehmbar einen Steuerstabantriebsmechanismus 28 zum Heben und Senken eines Paares von Steuerstäben 25 eino Ist der Antriebsmechanismus 28 herausgenommen, dann dienen die Rohre 27 als Zugang in das Innere des sphärischen Druckbehälters 18 und des Kernes 19ο

Die ii'ig. 1 und 2 lassen erkennen, dass ein im wesentlichen zylindrischer sekundärer Behälter 29 aus hoch widerstandsfähigem Werkstoff wie Stahl den Druckbehälter 18 umgiebt, Der Behälter 29 trägt auch ein Betonschild 31 zum Schutz gegen biologische Schaden. Am oberen und unteren Teil des zylindrischen Bohaitera 29 sind Abschnitte ausgeschnitten, die mit dem BetonöuhLrm 31 ausgefüllt sind. Im oberen Ende dieses iJch.ildes 31 ulnä Durahgangskanäle für die Steuerstabrohre 27 vorgesehen.

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Der Schild 31 trägt oberseitig einen Deckel 32, durch.

welchen die Rohre 27 hindurchgeführt sind. Dieser Deckel ist ein Teil des Sekundärbehälters und schliesst zellenförmiges Material ein zur Absorbierung der Energie irgendwelcher Stücke eines Rohres, wenn abgebrochene Stücke nach oben geblasen werden,

Der Sekundärbehälter 29 ist in einem Reaktorgehäuse 33 getrageno Dieses besitzt eine Arbeitsbühne 34, die über den Behälter 29 hinweggeht» Auf der Bühne ist ein Schienensatz angeordnet, welcher den Reaktor 16 mit der Arbeitsbühne 17 verbindet und eine Laufbahn für die ßedienungsgeräte bildete In der Arbeitsbühne 34 zwischen den Schienen 35 befindet sich eine offene Grube, die Spielraum lässt für Bedienungsvorrichtungen, die bis unterhalb des Niveaus der Schienen 35 ragen* Im Boden der Grube über dem Reaktor ist eine Öffnung 36 vorgesehen, die den Zugang zu den Steueratabrohren 27 ge~ ) stattet.

An der Stelle der Öffnung 36 befindet sich in dem Bühnenboden 34 eine Vertiefung, die ein Paar von Querschienen 37 bildet zur Aufnahme einer beweglichen Brücke 38» Diese ist senkrecht zu don Schienen 35 verfahrbar und überspannt die Öffnung 36_o Die Uriioko 30 i;rä,^t kuraa Jchienonabachnitco :i9, .lie auf die Schienen 3^[i au:jg«riehi;ol; wurden künnan, mo cku-is ein ßedienungsgertib 'lir*;!:»; über die OL'tiiuny 36 zu dam Ueaktor Ü> gebracht

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werden kann; und zwar über irgendein ausgewählte β iSteuorelementrohr 27 durch die kombinierte Bewegung der Brücke 38 und des Arbeitsgerätes entlang der Brücke 38„ Die letztere ist zwischen den kurzen Üchienenabschnitten 39 offen»

Die verschiedenen Bedienungs- oder .Ausrüstungsgeräte_; welche längs der Schiene 35 bewegt werden könne)!, ;:^;ind ein Hilfshebezeug 4-1 (wenn niclit ein Überkopfbaukran vorgesehen ist), ein Hilfstransportgefäss 43 und ein Brennstofftrannportgefäss 45 (£^lig° l)o Jedes dieser Bedienungsgeräte int auf einen Transportwagen montiert, der auf den- Schienen läuft« Diese Ausrüstung dient zur Bedienung des Keaktors 16 und sum (Transport von für den i.eaktorbetrieb erforderlichen Teilen zwischen dem Eeaktor 16 und verschiedenen Stellen der Keaktcrbedienungsbühne 17« Solche Stellen sind beispielsweise Aufbewahrungsräume 47 für Steuerstabantriebsvorriehtungeii, eine Kammer 49 zur Aufnahme von Brennstoffelementen, ein Laderaum 51 für Brennstoffelemente und eine Heiskammer 53ο

Das Hilfshebezeug .41 dient zum Abdecken der Steuerstabrohre 27 und zur Vorbereitung des ausgewählten Hohres für die Betriebsstoff ergänzung. Das Hilfstransportgehäuse 43 (siehe Pig. 5) dient zum Entfernen und zum Einsetzen des Steuerstabantriebsmechanismusses 28 und einer Einrichtung 57 (Pig* 8 bis 10), mit welcher die Kernelemente aus jeder Zone, die nicht axial auf ein Rohr 27 ausgerichtet ist, entfernt werden₀ Das Transportgehäuse 4 5 (Fir. 7) dient zum Einsetzen und Entfernen der Kernelemente und zum Transport derselben zu und von der Bedienungsbühne 17 c

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Der kugelige Druckbehälter 18-des Reaktors ist auf einem rohrförmigen I'u^s oder Gestell 61 über dem Boden 62 (Fig. 1) de« hohl ausgeführten Hehirmea 31 getragene Ein koaxial rohrförmig er Träger von gleichem Durchmesser wie der Fuss 61 ist im Inneren des Druckbehälter s- 18 angeordnet} er ti^ägt Durchzüge 65, auf welchen eine Gi 1 terrlatte 69 liegt-- Hl)Br dieser in geeignetem Abstand befindet ^i oh ein Heufrcnenßckild 71«

^ Zum leitern der Bremifii off elemente 'c'l in der- reaktorkern l'-j djent eine 'r'nv^r.rr.:.·;keodc- Anzahl yc-ii !j?v·'. f'-e;; gf-r:· chteten Stuten 7;" (iß e-M-ier für ,if.ä<-;-:j Ereiiiistoii:el(^:..iiient; 2TO^ In.oee Stinte f-ind t=u]' u<^:;"j· Gi i/teri-lattti 69 befestigt» Jedeß ßrennBtoifeleineiii ,?.''■ hai ah :?("■=.,,■-.;:; t;literc-u 1-JiJf- clue über den sngehilrj.gf.-n Stift pr;B3endr 3oi;ru'.-.,'-■; oaer Ausnehmung, auf diese WQ-i.s¹-- dient jeder fvti.it r.uiu Trage).· und Orieatieror; des unteren Endos eines .,ü-rennntoff element es 2":. ih Hpj.ner ge^;ünßchten otel'Jur.vi in der:« Reaktorkern*

Die i:?"-f:-n;iatcffelemente k';'· sind, ^e m:;.t einem oder neiir-cron lijngen 7*5 verneheiij welche die .iirennstoxfelemente J.ärhst dem obt^-en Ende :i.j: A.bp-tahd halten und eine gefreiiRpitige Abstützung cer Brnnnstof ί'^j eii;'^%3itr bildenr

Nächst den Aussenkaj'te):· der Durchsüge 6^r: sind Jtonsclon 7Ί vorgesehen_f die einen nach oben ßerii-htt.ten seitlicher. Warcin~ Schild/tragen, der den Reaktorkern 19 nm^ieht. Wie em besten aus Fig. 4 ersichtlich_f besteht der V/ärmeöchutsschild aus zwölf vertikalen Platten, die an ihren f?tohüen verbunden sind.

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Oer Schutzschild 75 ist gasdicht und lenkt den Kühlgasstrom wie später beschrieben wird«, Ausserdem sind die Kernelemente, welche längs des Umfanges des Reaktorkernes 19 verlaufen^ und erwünschtenfalls Reflektorelemente sein können, in Kontakt mit dem seitlichen Schutzschild 65 und dadurch seitlich abgestützt.

Um das obere Ende des Reaktorkernes 19 abzudichten, ist eine Abscnlusshaube 79 vorgesehen, welche das obere Ende des seitlichen Wärmeschutzschildes 75 überspannt. Diese Abschlusshaube besteht aus einem flachen Mittelteil 79a und einem nach unten geneigten Umfangsflansch 79b« Letzterer iat in zwölf Abschnitte unterteilt, die an die zwölf Seitenwandungen des Wärmeschildes 75 angeschlossen sind, ^ie Unterseite der Abschlusshaube 79 ist mit einem Überzug aus feuerfestem Isolierstoff versehen, um einen oberen Wärmedamm 82 zu bilden. Zur Herstellung der Verbindung zwischen den Steuerstabrohren 27 und dein Reaktorkern 19 ist an dem Ende eines jeden ftohrea 27 eiiu: Verlang«rung 26 vorgesehen, welche in einer Öffnung Bl f der Beimtahaubö 79 sitst,

Jedes Rohr 27 ist geschlossen und abgedichtet durch eLnen lHiruiflanseh oder eine Deckplatte 00, um das Kühlmitfcelnyatem in dem Druckbarsyltor 10 zu halten»

ü^i Jem .·.-;·.» ζ oi g ten [leak 'cor. isir.a !·-< (neunsebn) 0U;u ,r ML-iorohoo 2"(

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Die Lage der Rohre 27 relativ au den Kernelementen ist in dem Teil der Fig. 4 durch die gestrichelten Zutrittsöffnungen zu den Rohren au sehen» In einem Bündel direkt unter jedem Steuerstabrohr 27 befinden π Loh fünf Brennstoffelemente 23 und zwei Führung sr öhre 83? in '.ve Lohe zwei Steuerstäbe 25 gewöhnlich mindestens teilweise hineinragen, wenn der Reaktor in Betrieb ist, Diese sieben Kernelemente -werden als zentrale ilernelemente in einer Zone bezeichnet; die übrigen Brennstoffelemente in der t Zone, weloho die sieben geηαπnten Brennstoffelemente umgeben, werden im folgendsn p^rlpherischo Kernelertiente .qenannfc» Der Steuerstabantriebsmech-dniaiüiia 28, welcher sich in dem zugehörigen Rohr 21 während des Bn trieb^y ti?;3 üe&ktors 16 :;oi*indet, regelt beide Steuorotäb^in den Führungsrohren einer 3one durch Heben und Senken, ?;odu;:-::li ü-ar >'■>■>. ■:■:.-leb das Reaktors gesteuert wird»

G-emäas £'ig_a 2 sind in leu 'i-a'-tor In Doppel-Wärmeentnahmesysteme 84 vorgesehen* Um ein^ ^'rr'OLiaai'^v iroindun^ zwischen diesen Sysberaon "tuj-'i ü&iv Γϋηο··.·--.·,! "¹^- bi'dn'M^hHlt-sra IS -lorsnuitellen, ' b:3u:i ί·;;ΐ Άί:ν i'r.'iv\ ^--haj · :.i. ; ; j.ü >.*■..- _;:^;-:t'^ner 1 ieje:·:<;;ΐι Seiten Of i'tiüu ; -.n .-V¹.., In.i.::'-:"·.· . ir- u >-,:v ^:-)ΐίΐί>.\η^-ι~ι geht I:;>a>:iH.l ein Einlasskanal. .'56, und υ Ln ^u; Lasskanul 87 (Fig. ^)» Der Auslasakan-il >·; / Liegt iientraL im Ennoren dos Einlasskaiiales 86, so dass nur «inο euuu^o, lom hohen Drur:k ausgeaet-zfce Verbindung an .itidfr üi'fnum', i\^lj vovh-ir.-ien au sein braucht,

iioiMiu- - ■■;; ■-.- ■. ^^; ■-■:· I- i ■ · -^!^: '-ι > ->^!;-- ■■ i -'!-V,:^ - ι ί, ■■..;!■: t:r>r und

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die Wärineentnahinesysteine 84« Der Gasstrom tritt in -'sor, Hc^ki.ny 16 bei verhältniöinässig niederer Temperatur ein und wirkt kühlend auf den .Reaktorkern; er vorl/jurit de). Reaktor η ei eraöhter [Temperatur, urn Vi/ürnie zn tion vV.^;:r-;.jf-i^rr!;nahm':?:'"r"nt<-.;:ie5j 84 zu bringen«. Um den eintretenden KUh3 rn;;"^:trora lisch οπ:Γ'7|-?ιΊ s ~',u dem oberer; h-noe des J¹ ■■■!·.■■'/. μ^]··^; l vors :',u li;ijken_? !*·-ν·:τ· <r nach unten a·: der ruhäj ϊκκ,-ίπηίι-ί;)) :·'.π f]οr-.-; -:oden uc-v Γ.<·:.·"π<ν·.; strömt, int nine .ninnsohcibc- g^ i?D iobireii J¹^iI q-:~ l.i^'.r.vj:t:·- hälters 18 v< ."gehoben. ^J-'.i.^<::^f; -/hf-joe :> si :ui der /:Π:·;·^·_;.^;;: ?T-t ο an der Innenwand des Ur-üc)·:; --'.;i J "■:?■-· ■■■:"· JS rtir.'oij i--"isc'^{! ;}n ^Tjf.· ;.'. !Ί^;] <^{: :}·ι ,

In l'i£« 3 ±i;i" dei G:iou1 ■ cn -'rarcli V}'euJ<: v.v.·,·; : deut ο.':« Γ·.ν. :■ :jjhl-· liiedium tritt ourc-i die V :3.η1;.,·;--ΰ' ;;ii»a.i e ^;-o (^j m; , s tr "■-':. 1; üb.r <iie Platte 89 naoii oV'^r?n und d;T>in. laui/rj der li&nbr- 79 ;^:;< «^?- ^:.ii:u"fan/··: des Kernes 19«. Vc-u hier s-ieiri: der (Jasstronj z^±^r,n_:n der, V/jn^nieachützschild 75 unä den I)ru<;!'..beh;i.lter IQ .;::u:> Uni e/eei <;e deg Ka»a3-ee Kerneja IV und dann öuvch dienen !rAvi·:;rillen den 3rennstoffelementen 2; nach ol.^enc

Bin kleiner i^nteäl des iCühi-itroiBow kann, ^T.-venn erv;-;üK;'Ctit, durch die Brennstoffelemente 23 gehen, \v:j a? s Reinif.w^sstroTJi in:: während des Reaktorbetriebes erzeugte Spaltprcdukte au v;jrkeu. Bei Brennstoffelementen der beschriebenen Art aind liittol ^orgesehen zum Abziehen des Heinigungsstromes du ch dAe H.-/J.terunija-

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stifte 72 und dann durch ein ^eeignete-Ujej i ung- -·ί κ^!' '¹^ gezeigt).

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Der erhitzte Kühlstrom verlässt den Druckbehälter 18 durch die Auslasskanäle 87, welche zu Dampferzeugern 91 führen Der Kühlgasstrom bewegt sich in einem geschlossenen Kreis; nachdem die nutzbare Wärme von dem Kühlstrom in den Dampferzeugern genommen ist, kehrt er zu dem Druckbehälter 18 über die Einlasse 86 zur Rückzirkulation durch den Kern 19 zurück» Wenn erwünscht, können nicht gezeichnete Einrichtungen zur Reinigung und zur Ergänzung des Kühlmediums vorgesehen sein. Der erzeugte Dampf wird in geeigneten Maschinen, wie Dampfturbinen (nicht gezeigt), in Energie umgesetzt.

Fig. 3 zeigt, dass der im allgemeinen zylindrische Reaktorkern 19 mit axial und vertikal verlaufenden Brennstoffelementen 23 den grosseren Teil des sphärischen Druckbehälters 18 einnimmt. Der grösste Durchmesser oder die Höhe des Druckbehälters 18 ist wesentlich kleiner als die zweifache Länge eines Brennstoffelementes 23} und das Volumen des Kernes 19 nimmt wesentlich mehr ein als eine Hälfte des Volumens des sphärischen Druekbehälters 18.

Ausserdem ist die Höhe des lichten Raumes über dem oberen Ende des Reaktorkernes, begrenzt durch die Abschlusshaube 79» nur ca. 1/10 der Länge der Brennstoffelemente. Es leuchtet ein, dass peripherischen Brennstoffelemente 23, die sich nicht direkt unter einem Rohr 27 befinden, nicht einfach durch direktes Anheben aus dem Kern 19 genommen werden können. Es ist aber

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die liohte Höhe zwischen den oberen Enden der Brennstoffelemente 23 und der Abschlusshaube 79 ausreichend, um irgendein Brennstoffelement von dem zugehörigen !ragstift 72 abheben zu können. Dieser Vorgang wird später beschrieben«

Zur Betriebsstoffergänzung werden, wenn der Deckel 32 von dem Sekundärbehälter 29 durch das Hilfshebezeug 41 abgehoben, ist und so die oberen Enden der Rohre 27 freiliegen, ein Verbindungsstutzen 93 und ein. Sperrventil 95 mit dem ausgewählten Rohr durch welches die Entladung zunächst stattfinden soll, verbunden. Der Stutzen. 93 dient zur Erleichterung der Verbindung zwischen den. Gehäusen 43 und 45 mit dem ausgewählten Rohr 27.

Der Adapterstutzen. 93 ist rohrförmig. Seine Bohrung ist etwas grosser als der Innendurchmesser des Rohres 27· Hm das Rohr 27 abzudichten, wenn, der Steuerstabantriebsmechanismus entfernt ist und so ein Entweichen von verunreinigtem (giftigem) Kühlmittel aus dem Reaktor zu vermeiden, ist das Absperrventil 95 an dem unteren. Ende des Stutzens 93 vorgesehen. Das untere Ende { dieses Ventils wird gegen das obere Ende des ausgewählten Rohres 27 durch einen federbelasteten. Balg (nicht gezeichnet) abgedichtet, der in dem Ventilkörper 95 enthalten ist. Durch Schlissung des Ventiles 95 wird ein Entweichen von verunreinigtem Kühlmedium nach aussen unterbunden. Diese Anordnung ist besonders wichtig, wenn ein Kühlmedium in ^orm von Gas Verwendung findet, das

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leichter ist als Luft z.B. Helium, denn ein derartiges Medium würde, wenn das Rohr nicht abgeschlossen ist, leicht entweichen.

Um einen Strahlungsschutz für das die Brennstoffergänzung vornehmende Personal zu schaffen, ist der Adapterstutzen 93 mi-fe abgeschirmt, beispielsweise durch Blei. In ähnlicher Weise ist das Ventil 95 abgeschirmt. Hiermit wird erreicht, dass die maximale Bestrahlung, der eine Bedienungsperson ausgesetzt wird, in zulässigen Grenzen selbst dann gehalten wird, wenn ein verbrauchtes Brennstoffelement 23 das offene Ventil 95 passiert.

Nachdem der Stutzen 93 und das Absperrventil 95 in Stellung gebracht sind, wird das Hilfstransportgehäuse 43 (Fig. 5 und 6) über dem Reaktorrohr 27 in Stellung gebracht, und gegen den Stutzen 93 abgedichtet. Dieses Hilfstransportgehäuse dient zum Entfernen des Steuerantriebsmechanismussea 28 von dem Rohr 27 und zum Abstellen dieses Antriebsmechanismusses in dem Raum 47.

Das Hilfstransprotgehäuse 43 ist ein hohlzylindrischer Körper 97,welcher auf einem Wagen 99 montiert ist, so dass er längs der Schienen 35 und der kurzen Schinenabschnitte 39 der Brücke 38 verfahren, werden kann. Vorzugsweise hat der Wagen einen Antrieb 101, so daBS er sich selbst fortbewegt.

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An dem oberen Ende des Gehäuses 97 ist ein Elektrozug 103 angeordnet, der mit einem Greifer 105 zum Passen von entsprechenden Ansätzen (nicht gezeigt) der zu transportierenden Seile, nämlich des Steuerstabantriebmechanismusses 28 und der die Kernelemente fassenden Maschine 57» versehen ist.

Zur Verbindung mit dem oberen ®nae des Adapterstutzens 93 ist das Transportgehäuse 97 mit einem hohlen unteren Teil ausgerüstet, der unter das Niveau der Schienen 35 greift und sich beim Verfahren in der erwähnten Grube bev/egt, um den Anschluss an den Stutzen 93 zu erleichtern. Dieser Teil hat einen im wesentlichen quadratischen oder rechteckigen Innenquerschnitt und trägt einen vertikal beweglichen Randstutzen oder —Schurz 109· letzterer ist rohrförmig und bewirkt eine dichte Verbindung mit dem oberen Ende des Stutzens 93ο Der Schurz 109 kann durch Schraubenspindeln 111 auf und abbewegt werden? die Schraubenspindeln können motorisch angetrieben werden. Eine geeignete Dichtung, z.B. eine aufblasbare Gummidichtung (nicht gezeigt) ist zwischen dem Schurz i 109 und der Aussenwand des Gehäuseteiles 107 vorgesehen· Ein O-Eing ist an der unteren Fläche des Schurzes 109 vorgesehen und sorgt für eine Abdichtung zwischen den Teilen 109 und 93.

Gemäss Pig. 6 ist der untere Teil 107 des Gehäuses 43 mit einer Verschlusseinrichtung 115 versehen, mittels derer die dieses Teiles 107 abgesperrt werden kann.

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Die Verschlusseinrichtung besteht aus einem Paar von Flügeln 117, die an ihren Stosskanten ineinandergreifen und so einen im wesentlichen horizontalen Abschluss bilden. Zur Betätigung der Verschlussvorrichtung dienen zwei Kabel 119» die je an der rückwärtigen Kante der Flügel 117 angreifen und nach oben zu drehbaren Trommeln 121 geführt sind. Bin kleiner Reversiermotor 122 (Fig. 5) treibt die Trommeln 121 an, so dass die Flügel gehoben und gesenkt werden können. In gegenfc · überliegenden Innenwandungen des Teiles 107 sind FUhrungsschlitze 123 eingeschnitten? in diese greifen an den Flügeln 117 befestigte Stifte ein und führen die Stosskanten ineinander, wenn die Flügel oder Klappen die Verschluss-Stellung einnehmen. Bin Paar von Führungsplatten 125 gewährleistet, dass die Frontkanten der Flügel in der Verschluss-Stellung ineinandergreifen·

Die Flügel 117 bestehen aus schwerem Material, das einen guten Strahlungsschutz gewährleistet, z.B. Blei. Durch ihr Gewicht wirken die Flügel 117 im Sinne des Schliessens. Ausserdem " bilden die Flügel einen Schutz des Bedienungspersonals gegen. übermässige Bestrahlung von radioaktiven aus d em Reaktor kommenden Teilen.

Nachdem der Steuerstabmechnismus 28 aus dem Reaktor entfernt ist, wird das Brennstofftransportgehäuse 45 (Fig. 7) auf die Brücke 38 über dem Adapterstutzen 93 in Stellung gebracht· Dieses Transportgehäuse dient zum Umsetzen und zum Transport

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der Brennstoffelemente 23 und der Steuerstabführungsrohre 83* Is besteht aus einem vertikalen hohlzylindrischen Körper 127, der auf einem selbstfahrenden Wagen 129 längs der Schienen 35 verfahren werden kann. Ein geeignetes Gaszirkulationssystem aoagi; für die Aufrechterhaltung der gewünschten Umgebungsbedingungen in dem Iransportgehäuse 45. Dieses kann für eine beliebig lange Zeitspanne entweder fünf Brennstoffelemente 23 und zwei Steuerstabführungsrohre 83 oder sechs Brennstoffelemente 23 aufnehmen« Der zylindrische Körper 127 ist zum Schutz des Be- ä dienungspersonals gegen Strahlungsschäden abgeschirmt«

Der Zylinder 127 erstreckt sich unter das Niveau der Schienen 35 (ähnlich wie das Hilfstransportgehäuse 43 )> so dass sein unteres Ende in nächster Nähe des oberen Endes des Adapterstutzens 93 liegt« Zur Abdichtung gegenüber demselben ist ein radial beweglicher Randstutzen oder Schurz 131 am unteren Ende des Zylinders 127 durch Schraubenspindeln 133 getragen. Der Stutzen oder Schurz 131 ist ähnlich ausgeführt wie der Teil 109 und vorzugsweise aus strahlenabschirmendem Material. Die Spindeln können motorisch angetrieben sein, um den Stutzen 131 auf den Adapterstutzen 93 aufzusetzen.

Aufblasbare Dichtungen verhindern ein lecken des Gases zwischen den Teilen 131 und 127. Ein O-Ring (nicht gezeigt), ähnlich dtm Ring 113 ist an. der unteren Strinfläche des Teiles 131 zur Abdichtung der Verbindung zwischen diesem und dem Stutzen 93 vorgesehen« '

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TJm das Entweidhen von radioaktivem Material aus dem Gehäuse 45 zu verhindern, wenn dieses zwischen dem Reaktor 16 und der Bedienungsbühne 17 transportiert wird, ist im Inneren des Körpers 127 nächst dem Boden desselben ein Verschluss vorgesehen? dieser besteht aus zwei passend abgedichteten, exzentrisch montierten, drehbaren Scheiben (nicht gezeigt), die je eine Öffnung besitzen· Durch Drehung der Scheiben können diese Öffnungen selektiv zur Deckung gebracht werden, um einen Durchgang unter verschiedenen Stellen des Gehäuses 45 ■ zu schaffen, welche mit den Relativlagen der sieben zentralen Kernelemente korrespondieren.

Um die Brennstoffelemente 23 und die Steuerstabführungsrohre 83 aus dem Reaktor herauszuziehen, ist im oberen Ende des Tranaportgefäaskörpers 127 ein Hebezeug 135 angeordnet. Dieses dient zum Senken und Heben eines Greifers 137 Ci¹Ig* 10) und zum Steuern dieses Greifers, derart, dass er die Kernelemente fasst. Ausserdem kann das Hebezeug 135 so angetrieben werden, dass es den Azimut und die radiale Stellung des Greifers 137 ändert, so dass dieser direkt, d.h. in axialer Flucht mit einem der sieben zentralen Kernelemente (lig. 4), in eine aufzufüllende Zone unter einem Rohr 27 gebracht werden kann. In ähnlicher Weise lassen sich die Öffnungen der genannten Scheiben aufeinander ausrichten, so dass sie mit diesen Stellen koinzidieren. Das zylindrische Gefäsa 127 ist mit geeigneten Halterungaeinrichtungen (nicht gezeigt) versehen, welche in.

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die Kernelemente, nach dem diese in das Gehäuse gehoben

wurden, eingreifen und die Kernelemente halten.

Nachdem die sieben zentralen Kernelemente einer ausgewählen Zone entfernt wurden, wird das Hilfstransportgefäss 43 dazu benutzt, die Maschine 57 zu dem Reaktor zu transportieren und in das leere Steuerstabrohr 27 abzusenken. Zwischen der Maschine 57 und dem Rohr 27 werden geeignete Dichtungen vorgesehen, um ein Lecken von Kühlmittel aus dem Reaktor in die i

in ihrem Oberteil/ Atmosphäre zu verhindern_e Die Maschine 57 enthälv auch ein Ventil (nicht gezeigt), das geschlossen wird, so lange ein Gehäuse nicht über der Maschine steht.

Wie aus den I¹Ig. 8, 9 und IQ zu ersehen, dient die Maschine 57, nachdem sie in ein Rohr 27 eingesetzt ist, dazu, die peripheralen Brennstoffelemente 23 in der betreffenden Zone, d.h. die Elemente 23, welche die sieben zentralen Elemente in der Zone umschliessen, und ausserhalb der ^lucht mit der Druckbehälteröffnung und dem zugehörigen Rohr 27 liegen, zu entfernen. Ein Beispiel für eine derartige Umsetzmaschine ist gezeigt in der deutschen Patentanmeldung G 41*537 Viii c/21g der Anmelderin.

Nachdem die Maschine 57 in Stellung gebracht ist, wird das Hilfstransportgefäss 43 entfernt und das leere Brennstofftransportgefäss wird über den Adapterstutzen 93 gesetzt und mit diesem verbunden, worauf das Ventil in der Maschine 57 geöffnet wird. Die Maschine hat einen inneren Schlitten oder

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Wagen 141» welcher über ein Kreuzgelenk 142 einen nach unten hängenden Schenkel (U-Eisen) 143 tragt, dessen Länge im wesentlichen der Länge eines Brennstoffelementes 23 entspricht,

Wenn die Maschine 57 betätigt wird, senkt sich der Wagen oder Schlitten 141 und damit der Schenkel 143 nach unten in den Raum des Reaktorkernes der freigeworden ist durch Herausziehen der sieben zentralen Kernelemente in dieser Zone. Um die Brennstoffelemente 23 fassen zu können, ist ein Greifer vorgesehen, welcher ein Paar von relativ zueinander beweglichen Backen 145 umfasst, die zwischen den flanschen des U-Eisens relativ in diesem in der Vertikalen beweglich sind.

Nachdem'der Schenkel 143 seine tiefste Stellung erreicht hat, wird die Maschine 57 so gesteuert, dass sie diesen Schenkel zu dem gewünschten Azimut dreht und ihn radial nach aussen gegen das zu fassende Brennstoffelement 23 bewegt, (Fig. 8). Ist diese Stellung erreicht, so tritt der Greifer in Tätigkeit; die Backen 145 schliessen und erfassen das Brennstoffelement nächst dem unteren Ende in einem verengten Querschnitt, der einen Absatz 147 bildet, gegen welchen die Backen 145abstützen, wenn das Brennstoffelement gezogen wird. Die Greiferbacken 145 werden so weit gehoben, dass das betreffende Brennstoffelement 23 ausser Eingriff mit seinem Lager- oder Halterungsstift tritt. Hierauf wird der Schenkel 143 radial nach innen zurückbewegt in eine Stellung direkt unter dem Rohr 27.

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In dieser Stellung wird der Wagen oder Schlitten 141 "betätigt zum Heben des Schenkels 143 sowie zum Heben der Greiferbacken innerhalb des Schenkels 143 (siehe i'ig. 9).'

Wenn die Maschine 57 ihre Aufwärtsbewegung vollendet hat, ragt das Brennstoffelement 23 über das obere E_ndedes Rohres 27 hinaus* In dieser Stellung wird das obere Ende des Brennstoffelementes durch den Greifer 137 d,es Transportgehäuses 45 (Fig. 10) erfasst, welcher dieses Element in eine Vorratskammer des Gehäuses hebt.

Das Verfahren wird wiederholt bis das Brennstofftransportgehäuse 45 gefüllt ist} nach dem gezeigten Beispiel, wenn sechs Brennstoffelemente 23 aus dem Reaktor 16 herausgezogen : sind. Die abgezogenen Brennstoffelemente 23 werden in eine Vorratskammer 49 übergeführt. Offensichtlich kann das Verfahren · auch umgekehrt durchgeführt werden, zum Einbringen frischer

4--

Brennstoffelemente 23 in ihre Stellung in dem Reaktorkern

Im folgenden ist ein typischer Brennstoffergänzungsvorgang erläutert· Nach dem Stillsetzen des Reaktors lässt man eine hinreichende Zeit verstreichen zum Kühlen des Reaktors und zum Reinigen und Drucknachlassen des Kühlmittels» Während der Srennstoffergänzung findet eine kontinuierliche Zirkulation des Kühlmittels statt; der Einlassdruck und die Temperatur werden : bei ca. 14»5 psia (1,02 ata) bzw. 250 ϊ (121⁰O) gehalten.

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Wie oben schon angedeutet, erfolgt die Betriebstoffergänzung des Reaktors durch aufeinanderfolgendes Tüllen individueller Zonen des Reaktorkernes 19. Bei dem gezeigten Reaktor 16 enthält jede Zone ca. 47 Brennstoffelemente und zwei Steuerstäbe und die Brennstoffergänzung jeder Zone wird durch die Rohre 27 vorgenommen, die über und im wesentlichen zentral zu jeder Zone angeordnet sind.

^ Wenn der ganze Kern 19 gleichzeitig mit Brennstoff ergänzt werden soll, wird jeder der neunzehn Kontrollstabantriebsrohre zur Füllung benutzt. Wenn aber z_eB_o ein Ergänzungs- oder Füllzyklus von sechs Jahren zur Anwendung kommt, werden nur drei oder vier Rohre in einem Jahresdurchschnitt geöffnet. In einem solchen Jahr werden ca. 160 Brennstoffelemente ausgewechselt und diese Auswechslung findet in einer Zeitspanne von weniger als zwei Wochen statt. Die verbrauchten Brennstoffelemente werden nach ihrer Entfernung aus dem Reaktor in einer Kammer während einer Zerfallperiode aufbewahrt, bevor sie zum Aufbe-

" reiten versandt werden.

Wenn die Kühl- und Drucknachlassperiode abgeschlossen ist, wird der Deckel 32 von dem Sekundärbehälter 29 mittels des Hebezeuges 41 abgehoben und der Adapterstutzen 93 und das Absperrventil 95 werden auf ein ausgewähltes Steuerstabrohr 27 gesetzt} der Blindflansch 80 wird entfernt.

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Das Hilfstransportgehäuse 43 wird auf die Brücke 38 gefahren und mit dem Adapterstutzen 93 verbunden. Die Kontrollstabantriebsvorrichtung 28 samt ihren beiden Kontrollstäben 25 wird aus dem Rohr 27 durch das Hebezeug 103 und dessen Greifer 105 in das Gehäuse 43 gezogen* Der Verschluss 115 am Boden des Gehäuses wird zugemacht und das Ventil 95 wird geschlossen, um ein Entweichen von Küünittel aus dem Druckbehälter zu verhindern. Der Stutzen oder Schurz 109 wird von dem Adapterstutzen 93 abgehoben und die Kontrollstabantriebsvorrichtung wird durch das Hilfstransportgefäss in eine Vorratskammer 47 oder in die Heizkammer 53 transportiert. ·

Hierauf wird das Brennstofftransportgehäuse 45 über den Adapterstutzen 93 gesetzt und mit diesem verbunden. Das Ventil 95 wird wieder geöffnet und die Öffnungen in den Scheiben, welche den Boden des Gehäuses abschliessen, werden in die gewünschte Stellung eingerichtet. Die Hebevorrichtung 135 bringt den Greifer l37 nacheinander in Stellung über die fünf zentralen Brennstoffelemente 23 und zwei Kontrollstabführungsröhre 83 in der Zone, aus welcher diese Teile in das Gehäuse 45 gehoben werden sollen· Nachdem das Ventil 95 und die drehbaren Scheiben des Transportgehäuses geschlossen sind, und der Schurz oder Stutzen 131 angehoben ist, wird das Transportgehäuse 45 dazu benutzt, diese Kernelemente zu der Bedienungsbühne 17 zu befördern und in dem Raum 49 abzusetzen.

Eine Kernelementumsetzmaschine 57 wird durch einen in dem Hilfs-

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transportgehäuse 43 untergebrachten Mechanismus aufgenommen und über dem Adapterstutzen 93 in Stellung gebracht (zentriert). Nachdem die Verbindung zwischen dem Gehäuse 43 und dem Stutzen 93 hergestellt ist, wird das Trennventil 95 geöffnet und die Maschine 57 in das leere Rohr 27 abgesenkt« Me Verbindung zwischen dem Hilfstransportgehäuse 43 und dem Adapterstutzen wird unterbrochen und dieses Gehäuse gegen ein leeres brennstoff transportgehäuse 45 ausgewechselt. Der Schurz oder ^ Stutzen 31 wird zur Abdichtung des Transportgehäuses 45 gegen den Adapterstutzen 93 abgesenkt.

Die Maschine 57 wird so betätigt, dass das TJ-*-Profil 143 in den durch die sieben zentralen Kernelementen freigemachten Raum ragt ο Nacheinander greifen nun die Backen 45 eines der peripheralen Brennstoffelemente 23, die durch die Maschine 57 nach oben aus dem Rohr 27 gezogen werden, in eine Stellung, in. welcher sie der Greifer 137 in dem Brennstofftransportgehäuse 45 fasst.

Die Verwendung einer Umsetzmaschine 57 dieser Art gestattet eine wirksame Brennstoffergänzung, wenn die lichte Höhe zwischen den Enden der Brennstoffelemente und der Reaktorbehälterkonstruktion, gleich ist, nur ca. 10 i» der Länge eines Brennstoffelementes 23· Dieser Vorteil ist dadurch möglich, dass die Maschine 57 ein peripherales Brennstoffelement 23 von seinem zugehörigen Stift 72 abhebt und dann etwa in dieser vertikalen Ebene seitlich zu einer Stelle unter der Rohrmündttng

"bringt,

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von wo dieses Element axial nach oben aus dem Druckbehälter gezogen werden kann.

Nachdem das verbrauchte Brennstoffelement 23 in einer Halterung des Brennstofftransportgehäuses 45 gesichert ist, wiederholt sich der Vorgang· Sind sechs verbrauchte Elemente 23 in das Gehäuse 45 eingebracht und gesichert, werden der Bodenverschluss zugedreht, das Trennventil in der Maschine 57 geschlossen und der Schurz oder Stutzen 131 gehoben. Die sechs g verbrauchten Brennstoffelemente werden auf die Bedienungsbühne 17 befördert und in dem Vorratsraum 49 abgesetzt.

Sobald genügend viel peripherale Brennstoffelemente in einem Sektor einer Zone entfernt worden sind, um diesen Sektor frei zu machen, kann statt dass man das Gehäuse 45 leer zurückführt, um sechs weitere verbrauchte Brennstoffelemente zu entfernen, dieser Sektor mit sechs frischen Brennstoffelementen gefüllt werden. Die frischen Brennstoffelemente werden in den freigemachten Sektor gesetzt und sechs weitere verbrauchte Elemente werden " aus dem benachbarten. Sektor der Zone entnommen. Man kann aber auch, wenn dies bevorzugt wird, alle verbrauchten Brennstoffelemente in einer Zone herausnehmen, bevor die Füllung mit frischen Brennstoffelementen beginnt·

Sind alle peripherals*! verbrauchten Elemente 23 aus einer Zone ausgeladen und durch frische Brennstoffelemente ersetzt, dann

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Wird das Transportgehäuse 45 wegbewegt und das leere Hilfstransportgehäuse mit dem Adapterstutzen 93 verbunden. Die Umsetzmaschine 57 wird aus dem Rohr 27 durch Hebezeug 103 und Greifer 105 gehoben. Das Ventil 95 wird geschlossen und der Schurz oder Stutzen 109 gelüftet» Das Gehäuse 43 transportiert die Maschine 57 in den Raum 47 und stellt sie dort ab, um einen Steuerstabantriebsmechanismus und dessen beide Kontrollstäbe 25 aufzunehmen

Das fünf frische Elemente 23 und zwei Steuerstabführungsrohre 83 tragende Gehäuse 45 wird über den Adapterstutzen 93 gesetzt und mit diesem verbundene Das Ventil 95 wird geöffnet und die sieben genannten Kernelemente werden individuell durch den Greifer 137 in die Zonenmitte abgesenkt. Das Ventil 95 wird geschlossen, das Gehäuse 45 wird weggefahren und das Gehäuse 43 wird mit dem Adapterstutzen 93 verbunden. Der KontroUstabantriebsmechanismus 28 wird in das Rohr 27 abgesenkt und der Blindflansch 80 wird in die Verschluss-Stellung " gebracht. Der Adapterstutzen 93 und das Ventil 95 werden aus dem Rohr, durch welches die Brennstoffeinführung stattgefunden hatte, gezogen und zu dem nächst ausgewählten ^ohr 27 bewegt. Das Verfahren wird wiederholt bis die gewünschte Zahl an verbrauchten Brennstoffelementen ersetzt ist·

Nach dem beschriebenen Verfahren lässt sich der Reaktor 16 durch öffnungen in dem Druckbehälter 18, deren Gesamtquerschnitt klein

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ist im Verhältnis zu dem Querschnitt des Reaktorkernes 19, mühelos mit Brennstoff beschicken. Dabei vollzieht sich die Umsetzung der Brennstoffelemente, ohne dass eine grosse lichte Höhe in dem Druckbehälter 18, in welchem die Brennstoffelemente, während des Ladens und Entladens des Kernes manipuliert werden, erforderlich ist. Diese Besonderheit gestattet die "Verwendung eines sphärischen oder kurzen Druckbehälters, wenn auch langgestreckte, stabförmige Brennstoffelemente, die gute Wärmeübertragungseigenschaften haben, in dem Reaktorkern benutzt j werdeno Darum sind die Anlagekosten, verglichen mit ähnlichen Reaktoren, die viel grössere Druckbehälter zur Anpassung an einen aus Brennstoffelementen dieses Types gefertigten Kern erfordern, erheblich reduziert«

Die Erfindung ist nicht an die gezeigte und beschriebene Ausführungsform gebunden. Beispielsweise kann die Kernelementanordnung mehr rechteckig statt der in Pig. 4 gezeigten Anordnung sein, auch können Bündel oder Büschel von. Kernelementen als Einheiten umgesetzt werden, statt jeweils nur i eines Elementes, wie gezeigt und beschrieben·

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   )1· Kernreaktor mit einem Kern aus einer Vielzahl von im wesentlichen vertikal nebeneinander liegenden, langgestreckten Kernelementen, die eine Mehrheit von Brennstoffladezonen in einem umgebenden Druckbehälter bilden, dadurch gekennzeichnet, dass letzterer (18) eine Höhe

   w kleiner als die doppelte Länge der Kernelemente hat und in seinem Oberteil eine der Zahl dieser Zonen entsprechende Anzahl von je zentral über der zugehörigen Zone liegenden Zugangsöffnungen (81) aufweist, deren jede mehrere Kernelemente (23) einer Zone überdeckt und deren Gesamt'quer— schnitt wesentlich kleiner ist, als der Querschnitt des Reaktorkernes (19), dass an die Öffnungen (81) vertikal nach oben gerichtete Rohre (27) zum direkten axialen Anheben und Entnehmen der im Bereich der zugehörigen Öffnung liegenden

   k Kernelemente aus dem Reaktor angeschlossen sind, dass mindestens in bestimmten Zonen auf die Öffnungen (81) ausgerichtete Steuerstäbe oder Kontrollstäbe (25) mit in den Rohren (27) über diesen Zonen untergebrachten, abhebbaren Steuerstabantriebsvorrichtungen (28) liegen und dass die Öffnungen (81) genügend gross für den Durchgriff von Geräten (57) zum Herausnehmen der übrigen Kernelemente aus der betreffenden Zone sind·

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   2«, Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (19) im wesentlichen zylindrisch ist.

   3ο Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (l8) kugelig ist.

   4· Kernreaktor nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche oder allen, dadurch gekennzeichnet, dass der _Λ Druckbehälter (18) von einem Betonsehirm (31) umgeben ist, durch welchen die Rohre (27) senkrecht nach oben herausgeführt sind.

   5. Kernreaktor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder allen, dadurch gekennzeichnet, dass am Boden des Druckbehälters (18) eine Gitterplatte (69) mit aufwarte stehenden Stiften (72) zum Aufsetzen der Kern elemente (23) vorgesehen ist und dasa letztere nächst den oberen Enden Ringe (73) zur Abstandhaltung und gegen- f seitigen seitlichen Abstützung tragen,

   6, Kernreaktor nach einem oder mehreren der vorangehenden

   Ansprüche oder allen, dadurch gekennzeichnet, dass das

   aus Entnahmegerät (57)/einem sich aus dem Rohr (27) heraus in den Reaktorkern (19) erstreckenden !EeIl (141) und einem¹ an diesem angebrachten Glied (145) mit Mitteln (145) zum Passen der Kernelemente» Überführen derselben in den Be-

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   reich der zugehörigen Öffnung (81) und Herausziehen durch das zugehörige Rohr (27) besteht,,

   7β Kernreaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einen axial verschiebbar geführten Teil (141) ein Greiferglied (143) zum Fassen der peripherischen Kernelemente, zum Anheben derselben um die Länge der Halterungsstifte (72) und zum anschliessenden Überführen in den Bereich des Rohres (27) der zugehörigen Zone vorgesehen ist.

   8· Verfahren zur Betriebstoffergänzung oder -Füllung eines Reaktors nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst alle Kernelemente des zentralen Teiles einer Zone, welche im Bereich einer Öffnung des Behälters liegen, durch die Öffnung und das angeschlossene Rohr axial herausgezogen, anschliessend die peripherischen Elemente,reiche ausserhalb dieses Bereiches liegen, durch seitliche Bewegung in Flucht mit der Öffnung gebracht und durch das Rohr herausgezogen weeden und dass der Vorgang des Wiederfüllens, falls erwünscht in umgekehrter Reihenfolge stattfindet, indem zuerst die peripherischen Kernelemente Und hierauf die zentralen Kernelemente in die Zone eingesetzt werden·

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   t ■ - ■ ■ ί

   9β Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine ausgerüstete Zone zunächst durch Herausziehen der Steuerstabantriebsvorrichtungen entleert und dadurch der Zugang zu dieser mit Brennstoff zu füllenden oder zu ergänzenden Zone geschaffen wirdo

   Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass nach Entfernung aller zentraler Kernelemente aus der ausgewählten Zone des Reaktors in den so frei gewordenen Raum das Gerät zum Entnehmen der peripheresehen Elemente eingesetzt wird·

   11· Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die peripherischen Elemente zunächst um einen der länge von sie tragenden Halterungsstiften entsprechenden Höhe vertikal angehoben, dann seitlich in den durch die gezogenen zentralen Elemente freigewordenen Baum bewegt und so in Flucht mit der BehälterÖffnung dieser Zone gebracht und schliesslich durch das auf dieser Öffnung sitzende Rohr aus dem Reaktor herausgezogen werden·

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