DE1514629A1 - Nuclear reactor with pressure chamber - Google Patents

Nuclear reactor with pressure chamber

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Description

465372.6. . Augsburg, den 2. Dezember I965465372.6. . Augsburg, December 2nd, 1965

G Priorität: LuxemburgG Priority: Luxembourg

'■"■■■■ · 4. Dezi 1964'■ "■■■■ · December 4, 1964

■15U6-29 Nr· 4? ■ 15U6-29 No. 4?

Dipl.-ing.Dipl.-ing.

kBusselmeler Ρα ,-ian'.valt PatentanmeldungkBusselmeler Ρα, -ian'.valt patent application

g rottenaug rottenau

Dr. Expl.Dr. Expl.

Societe An.qlo-Belffe Vulcain, 331 des Colonies, Bruxelles, BelgienSociete An.qlo-Belffe Vulcain, 331 des Colonies, Bruxelles, Belgium

Kernreaktor mit DruckkammerNuclear reactor with pressure chamber

Die Erfindung bezieht sich auf Kernreaktoren, die eine Druckkammer besitzen und bei denen der Reaktorkern durch ein Strömungsmittel gekühlt wird, das sich zum Teil oder gänzli-ch während wenigstens eines Teils seines Kreislaufs im flüssigen Zustand befindet.The invention relates to nuclear reactors which have a pressure chamber and in which the reactor core is cooled by a fluid which is partly or wholly during at least part of its cycle in the liquid state is located.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Kernreaktoren, bei denen die Druckkammer in das Druckgefäß eingebaut ist, das den Reaktorkern enthält.The invention relates in particular to nuclear reactors, in which the pressure chamber is built into the pressure vessel that contains the reactor core.

Die Erfindung besteht in einem Kernreaktor mit Druckkammer, dadurch gekennzeichnet, . daß das Element, das den unteren Abschnitt der Druckkammer bildet, die Elemente des Reaktorkerns trägt.The invention consists in a nuclear reactor with a pressure chamber, characterized in that. that this Element that forms the lower section of the pressure chamber that carries the elements of the reactor core.

Auf diese Weise erhält man eine Verklcxnerung ;. s Druckverlustes, der mit Ccc l_reislaui der Kühlflüssigkeit im Reaktor verbunden ist, indem dasIn this way a transfiguration is obtained. s Pressure loss, which with Ccc l_reislaui of the coolant connected in the reactor by the

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ganze Strömungsmittel oder dessen größter Teil nicht mehr die Tragplatte des Kerns durchqueren muß.all or most of the fluid no longer traverses the support plate of the core got to.

Der untere Abschnitt der Druckkammer kann außerdem so durchbohrt sein, daß er einen Anteil des Strömungsmittels pasieren läßt, das den Kern durchquert hat.The lower portion of the pressure chamber can also be pierced to contain a portion of the fluid that has passed through the core.

Der untere Abschnitt der Druckkammer kann zwei getrennte Platten aufweisen, von denen wenigstens die untere·Platte durchborht ist,»wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, um den Raum zxvischen den Platten während des Wiedereinbringens des Reaktors mit Kühlflüssigkeit für den Kern zu speisen.The lower section of the pressure chamber can be two separate Have plates, of which at least the lower plate is perforated, »with a device is provided to the space between the panels to feed the core coolant while the reactor is being reinserted.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematiseher Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is illustrated schematically below on the basis of hand Drawings explained in more detail using an exemplary embodiment.

Fig. 1 zeigt einen vertikalen Teilschnitt bei einem Kernreaktor gemäß der Erfindung, undFig. 1 shows a vertical partial section in a nuclear reactor according to the invention, and

die Fig. 2 und 3 zeigen vergrößerte Ansichten von Ausschnitten der Fig. ,1, welche' jeweils eine, von zwei Phasen beim Zusammenbau verdeutlichen.FIGS. 2 and 3 show enlarged views of excerpts from FIG. 1, each showing one of clarify two phases of assembly.

• BAD OFifQlNAL• BAD OFifQlNAL

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Wendet man sich nun den Zeichnungen zu, so zeigen diese einen Kernreaktor, in dem Druckwasser sowohl als Moderator als auch als Kühlmittel für den Reaktor dient. Dieser Reaktor weist ein Druckgefäß 1 auf, in. dem ein mit Brennelementen 3 (von denen lediglich eines dargestellt ist) versehener Reaktorkern 2 angeordnet ist, der durch das Druckwasser gekühlt werden muß. Das Wasser wird unterIf you now turn to the drawings, show this a nuclear reactor, in which pressurized water both as a moderator and as a coolant for the Reactor is used. This reactor has a pressure vessel 1 in which a fuel element 3 (from which only one is shown) provided reactor core 2 is arranged, which by the pressurized water must be cooled. The water is under

Druck gesetzt, um das Sieden des Wassers im Kern 2 |Pressure put to the boiling of the water in the core 2 |

zu kontrollieren; zu diesem Zweck.ist eine Druckkammer 4 vorgesehen, in der ein Druckmittel, beispielsweise ein Gas oder Dampf, eingeschlossen sein muß und seinen Druck an das Druckweasser überträgt. Die Druckkammer 4 besitzt die Form eines zylindrischen Gefäßes 5 mit zwei mit Abstand-"angeordneten Basisplatten 6 und 7· Diese Plattend und·7 weisen miteinander fluchtende Öffnungen 8 und 9 für die Brennelemente auf, und alle Öffnungen 8 besitzen · einen oberen aufgeweiteten Abschnitt 10. . 'to control; For this purpose, a pressure chamber 4 is provided, in which a pressure medium, for example a gas or steam, must be enclosed and which transmits its pressure to the pressurized water. The pressure chamber 4 has the shape of a cylindrical vessel 5 having two Spacer "arranged base plates 6 and 7 · This Plattend and · 7 have aligned openings 8 and 9 for the fuel assemblies to, and have all the openings 8 · an upper flared portion 10 .. '

Jedes Brennelement 3 stellt ein Aggregat aus Kernbrennstoff in Form einer bestimmten Zahl von ummantelten Stäben 11 dar, die parallel zueinander und mit Abstand durch ihre Enden unterstützende Gitter (von denen das obere Gitter dargestellt und mit der Bezugsziffer 12 versehen ist) und durchEach fuel assembly 3 constitutes an aggregate of nuclear fuel in the form of a certain number of sheathed rods 11, which are parallel to each other and spaced by their ends supporting grids (of which the upper grid is shown and is provided with the reference number 12) and through

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dazwischenliegende, nicht dargestellte Abstandsgitter gehalten sind; das Aggregat der,Stäbe ist in einem Leitungsstück bzw. Mantel 13 angeordnet. An seinem oberen Ende weist dieser Mantel 13 Hippen 14 auf (von denen lediglich eine darge- . , . stellt ist), wobei eine Befestigung an einem, koaxialintermediate spacer grids, not shown, are held; the aggregate of, rods is arranged in a line piece or jacket 13. At its upper end, this jacket has 13 ribs 14 (only one of which is shown., . represents), with an attachment to one, coaxial

ausgerichteben Tragorgan I5 vorgenommen ist. Diesesalign support member I5 is made. This

Tragorgan I5 stellt Teil eines Sperrmechanismus . dar, mittels dessen das Brennelement 3 an derSupport member I5 is part of a locking mechanism. represents, by means of which the fuel assembly 3 at the

Basisplatte der Druckkamer 4 aufgehängt ist. Jeder Sperrmechanismus besitzt ein bewegliches Organ in Gestalt eines kegelstumpfförmigen Stopfens l6 mit einer Stange I7, die an ihrer Außenfläche mit einem Gewinde versehen ist, damit dieses Stück mit einer mit einem inneren Gewinde versehenen Kappe am oberen Ende l8 der Unterstützungskammer I5 und mit einer mit einem inneren Gewinde versehenen Kappe am Ende 19 sowie mit einer deformierbaren Muffe 20 zusammen-Base plate of the pressure chamber 4 is suspended. Each locking mechanism has a movable organ in it Shape of a frustoconical stopper l6 with a rod I7, which is provided with a thread on its outer surface, so that this piece with a with an internally threaded cap at the upper end l8 of the support chamber I5 and with a internally threaded cap at end 19 as well as with a deformable sleeve 20 together

) wirken kann, das drei äquidistante Nuten 21 aufweist ) can act, which has three equidistant grooves 21

(von denen lediglich eine dargestellt ist), die sich in Längsrichtung erstrecken. Der Stopfen l6 besitzt einen hexagonalen Kopf 22 mit einem konischen Führungsansatz 23 und ist mit einer Stirnfläche 24 ausgebil- (only one of which is shown) which extend longitudinally. The stopper l6 has a hexagonal head 22 with a conical guide projection 23 and is designed with an end face 24

t det, die beim Anheben dienlich ist. Das Tragorgan I5 hat eine Zylinderform mit ausgesparten Öffnungen 25, einen äußeren Lagebestimmungsflansch 26 mit einer Nut bzw. Aussparung 27 zum Aufnehmen eines von dert det that is useful when lifting. The support member I5 has a cylindrical shape with recessed openings 25, an outer locating flange 26 having a groove 27 for receiving one of the

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Platte 7 getragenen Stabes 28; und eine untere Kappe am Ende 2.% mit einer Zerstäubungsdüse 30.Plate 7 carried rod 28; and a bottom cap at the 2nd% end with an atomizing nozzle 30.

Zwischen dem Gefäß 1 und dem Kern 2 ist ein Ab-"'. schirmring und zwischen dem Gefäß 1 und der Druckkammer 4 eine Leitwand oder Prallwand ange-· ordnet. Die Druckkammer 4 weist ein Zuführungs·»· rohr 33 und Rohre 34 zum Steuern und zum Sperren auf, die sich quer durch die Druckkammer' erstrecken. Die Platten 6 und 7 und die Seitenwände begrenzen zwischen sich ein Gefäß bzw. eine Sammelkammer 35· Das Kühlmittel gelangt nach oben quer durch den· Kern in den Kanälen, die die Brennstäbe 11 zwischen sich bilden, und von dort aus quer durch die nicht dargestellten Wärmeaustauscher in das Gefäß 1, wobei es die Öffnungen 36 durchquert, die in dem Abschnitt der Platte 7 ausgebildet sind, der zwischen der Prall- oder Leitwand und der Druckkammer 4 gelegen ist. Jeder Mantel I3 besitzt an seinem unteren Ende eine zentrale, nicht dargestellte Stange, die einen Ansatz nach unter bildet und sich in eine entsprechende Bohrung einer nicht dargestellten unteren Platte zur Lagebestimmung des Kerns erstreckt; auf diese Weise wird die Lagebestimmung des Kerns erreicht und jede Transversalbewegung verhindert, weil eine axiale Ausdehnung des Kerns gestattet wird.Between the vessel 1 and the core 2 there is a shielding ring and between the vessel 1 and the A guide wall or baffle wall is arranged in the pressure chamber 4. The pressure chamber 4 has a supply · »· tube 33 and tubes 34 for controlling and locking on, which extend across the pressure chamber '. The plates 6 and 7 and limit the side walls between them a vessel or a collecting chamber 35 The coolant passes upwards across the Core in the channels that the fuel rods 11 form between them, and from there across the not illustrated heat exchanger in the vessel 1, passing through the openings 36, which are in the Section of the plate 7 are formed between the baffle or guide wall and the pressure chamber 4 is located. Each coat has I3 on his lower end of a central rod, not shown, which forms an approach and below into a corresponding hole in a lower plate, not shown, for position determination the core extends; in this way the determination of the position of the core and any transverse movement is achieved prevented because axial expansion of the core is allowed.

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Während des Zusammenbaus des Reaktorkerns 2 werden die Brennelemente '3 in einer solchen Weise angeordnet, daß sich die Mantel 13 auf der unteren Lagebestimmungsplatte des Kerns abstützen und die zentralen Kerne, die sich auf den unteren Enden der Mantel abstützen, Verlängerungen in die Bohrungen hinein bilden, die in den unteren Positionierungsplatten für den Kern entsprechend ausgebildet sind. Die Dinckkammer 4 wird anschließend im Behälter 1 an ihren Platz gebracht, wobei die Dimensionen der Sperrmechanismen, die auf den Brennelementen 3 montiert sind, so gewählt sind, daß die Platten. 6 und 7 oberhalb der Sperrmechanismen in die in Fig. 2 dargestellte Position gelangen, d. h,. mit einer Anordnung der Stäbe 28 in den Aussparungen 27, wobei die Organe I5 in die Öffnungen 8 hineinragen und die hexagonalen Köpfe 22 in dem Abschnitt zugänglich sind, der oberhalb der Platte 6 liegt. Backen yi eines Fernbedienungswerkzeugs werden angewendet, um jeden Kopf 22 an seinem Umfang zu ergreifen und dort unterhalb der Anhebfläche 24t anzuordnen. Das Fernbedienungswerkzeug hebt das Brennelement so lange an, bis der Flansch 26 zur Anlage an der unteren Fläche der Platte 7 kommif. Die Backen 31 "■> welche den Kopf 22 unterstützen, werden in Drehung versetzt; das hat zur Folge, daß die an ihrer Außenseite mit Gewinde verseheneDuring the assembly of the reactor core 2, the fuel assemblies 3 are arranged in such a way that the shells 13 are supported on the lower orientation plate of the core and the central cores, which are supported on the lower ends of the shells, form extensions into the bores which are formed in the lower positioning plates for the core accordingly. The Dinckkammer 4 is then brought into place in the container 1, the dimensions of the locking mechanisms mounted on the fuel assemblies 3 being chosen so that the plates. 6 and 7 move into the position shown in Fig. 2 above the locking mechanisms, i. H,. with an arrangement of the rods 28 in the recesses 27, the organs 15 protruding into the openings 8 and the hexagonal heads 22 being accessible in the section which lies above the plate 6. Jaws yi of a remote control tool are used to grip each head 22 by its periphery and locate it below the lifting surface 24t. The remote control tool raises the fuel assembly until the flange 26 comes into contact with the lower surface of the plate 7. The jaws 31 which support the head 22 are set in rotation; the result is that the one provided on its outside with a thread

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Stange I7 noch mehr in den mit innerem Gewinde versehenen oberen Deckel l8 eindringt» bis der Deckel am unteren Ende I9 zur Anlage am Deckel am oberen Ende l8 kommt. Eine erneute Drehung des Kopfes 22 bewirkt dann, daß der Stopfen l6 in die Muffe 20 eindringt und ihn deformiert; dadurch entsteht ein Eingreifen des Stopfens l6, der Muffe 20 und des Abschnitts 10, bei dem so das ' Brennelement 3 auf der Platte 6 verriegelt bzw. festgehalten wird, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Die Basisplatte 6 der Druckkammer k dient so als obere Stützplatte des Kerns, von wo aus die Brennelemente 3 des Kerns 2 durch den Sperrmechanismus aufgehängt sind; auf diese Weise wird Rod I7 penetrates even more into the upper cover l8, which is provided with an inner thread, until the cover at the lower end I9 comes to rest on the cover at the upper end l8. A further rotation of the head 22 then causes the plug 16 to penetrate the socket 20 and deform it; this creates an engagement of the plug 16, the sleeve 20 and the section 10, in which the fuel assembly 3 is locked or retained on the plate 6, as shown in FIG. The base plate 6 of the pressure chamber k thus serves as an upper support plate of the core, from where the fuel assemblies 3 of the core 2 are suspended by the locking mechanism; that way will

ι -ι -

der Zusammenbau des Reaktorkerns erleichtert, und es werden die Schwierigkeiten verringert, die durch Druckverlust des Kühlmittels entstehen könnten.the assembly of the reactor core is facilitated and the difficulties caused by Pressure loss of the coolant could occur.

In der in Fig. 3 dargestellten Lage sind die Stangen 17 von den Deckeln 19 freigekommen; auf diese Weise wird ein Anheben der Stopfen 16 bei den Operationen zum Brennstoffwiedereinbringen vereinfacht, während der Kollektor 35 ein Hilfskühlmittel aufnimmt, das durch die Öffnungen 25 und die'Leitungen 30 tritt, um auf die Brennelemente 3 gestäubt zu werden.The rods are in the position shown in FIG. 3 17 released from the lids 19; in this way lifting of the plugs 16 during fuel reintroduction operations is facilitated during the collector 35 receives an auxiliary coolant that passes through the openings 25 and the lines 30, to be dusted onto the fuel assemblies 3.

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Claims (3)

- δ - 2. Dezember I965 t, " 15U629 Patentansprüche- δ - December 2, 1965 t, "15U629 patent claims 1. Kernreaktor mit Druckkammer, dadurch gekennzeichnet , daß das den unteren Abschnitt der Druckkammer bildende" Element die Elemente des Reaktorkerns trägt.1. Nuclear reactor with pressure chamber, characterized in that the lower Section of the "element forming the pressure chamber" carries the elements of the reactor core. P P. 2. Kernreaktor nach Anspruch i,tdadurch g e -2. Nuclear reactor according to claim i, t thereby ge - kennzeichnet , daß der untere Ab- ,indicates that the lower down, schnitt der Druckkammer durchbohrt bzw. perforiert ist, um einen durch den Kern gelangten Anteil des Strömungsmittels durchzulassen.cut of the pressure chamber pierced or perforated is to pass a portion of the fluid that has passed through the core. 3. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder.2, dadurch gekennzeichnet , daß der untere Abschnitt der Druckkammer zwei Voneinander getrennte Platten enthält, von denen wenigstens die untere Platte durchbohrt bzw. perforiert ist, wobei Mittel vorgesehen si-nd, um den Raum zwischen den Platten während des Wiedereinbringens des Reaktors mit Kühlflüssigkeit für den Kern speisen.3. Nuclear reactor according to claim 1 oder.2, characterized in that the lower Section of the pressure chamber contains two separate plates, of which at least the lower plate is perforated, means being provided around the space between the plates during the reintroduction of the reactor with cooling liquid for feed the core. 909819/0718909819/0718
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