DE1589831A1 - Verfahren zum Inbetriebsetzen eines dampfgekuehlten Kernreaktors,insbesondere eines schnellen Brutreaktors und Kernreaktors zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zum Inbetriebsetzen eines dampfgekühlten Kernreaktors, insbesondere eines schnellen Brutreaktorsund Kernreaktors zur Durchführung des Verfanrens. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Inbetriebsetzen eines dampfgekühlten Kernreaktors, insbesondere eines schnellen Brutreaktors, dessen Reaktorkern im abgeschalteten Zustand für den Brennstoffwechsel bzw. für Wartungsarbeiten mit vor der Leistungsaufnahme wieder zu entfernendem Wasser gefüllt wird, und einen Kernreaktor zur Durchführun:#- des Verfahrens.
• Dieses Wasser hat u.a. den Zweck, die Nachwärme der Brennelemente abzuführen. Es wird vor dem Anfahren des Reaktors abgelassen und durch Kühldampf ersetzt, der z.B. einem Hilfskessel entnonmen wird. Zur eigentlichen Leistungsaufnahme werden dann die Abschalt-und Regelstäbe so weit aus dem Reaktorkern herausgezogen, bis der Reaktor kritisch wird. Durch das Fluten wird der Reaktor, insbescndere wenn seine Brennstäbe weitgehend abgebrannt sind, so stark unterkritisch, daß'seine Reakt-ivität zumindest mit den derzeit bekannten Meßverfahren nicht mehr mit der für d-fesen Zweck erforderlichen Genauigkeit festgestellt werden kann. Negative Reaktivitäten können bis etwa - 2 % geinessen werden. Be;##.::-. Lenzen des Reaktors wird die gleiche Reaktivität, um welche der Reaktor beim Fluten un terkritisch wurde, als positive Reaktivität induziert % betragen. Außerdem kann die Reak-und kann insgesamt mehr als t) X tivität durch das Beladen mit frischen Brennelementen in gefluteten Zustand zusätzlich erhöht worden sein.
• Vor allem während des Ablassens des Wassers, dem sogenannten Lenzen, muß daher bei derartige-ii Reaktoren sichergestellt sein, daß die Abschalt- und Regelstäbe in den Reaktorkern eingefahren um eine Leistungs-Exkursion zu verhindern. Die Überwachung sindY ,-.ieser Steuerelemente erfolgt im allgemeinen über Anzeigeinstrumente, die z.B. mit deren Antriebsorganen gekoppelt sind.
• Die Erfindung hat zur Aufuabe, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, durch die der Zustand des Reaktors während des Lenzens zusätzlich und unabhängig von den vorgenannten Anzeigeinstrumenten überwacht werden kann.
• Das Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß der Reaktorkern zonenweise gelenzt wird, und daß je-, weils nach dem Lenzen einer Zone die Reaktivität des Reaktorkerns gemessen wird, wobei die Größe der einzelnen Zonen einer durch das Lenzen induzierten Reaktivität entspricht, deren Betrag h5chstens so groß ist wie die durch Mess ung feststellbare negative Reaktivität des Reaktorkerns.
• Auf diese Weise kann frühzeitig-im unterkritischeni Zustand bereits erkannt werden, ob durch weiteres Lenzen der Reaktor überkritisch werden kann, was zu einer Leistungs-Exkursion fUhren würde.

  Dies wäre z.B. der Fall, wenn vor dem Lenzen der letzten noch

  gefluteten Zone die £festgestellte, negative Reaktivität des

  ci

  Reaktors Ihrem Betra- nach cleiner ist als L:er Betrag der Reak-

  F5

  tivität, der durch das Lenzen der letzten Zt-,ic induziert würde.

  Um die Nachwärme abzuführen, werden die Zi-neii nacheinander e-

  weils nach dem Lenzen an t-*--i#-.i Dampfkühlkreislauf an,.-:eschlossen.

  Zur Durchführung dieses Verfahrens wird vor.eschla#,en, den Reak-

  torkern durch Ti,cnnwände in Züncii einzul-eilen, die sich minde-

  stens über die L,-ln,--e der Br,2nn- bzw. Bru'.ele.nen',e erstrecken und

  die über --esondc-i,-,e Ansät.lüsse unabhän, 2 z v(#neinander an einen

  9-1 f--L-

  Wasser- oder Davipfkühlkizc£'slauf bzw. an eine Lenzeinrichtun#:

  CD

  anschließbar sind.

  ErL-,änzend sei noch bei.#ei-k"L-., daß der bei der FeststellunL.

  4.

  negativer heaktiviiiiten, u.a. von der 1,ie.#.zel%, 2bha-'n,#--t. Für die

  Messun:- eincr ne--ati-verL ,ie,-#ktiv#-"tät von ca. 1 bis 2 55 werden z.B.

  C- L,

  mehrere Minuten benöti--1-. Nac-'; dem c--i,findun-:-s,emK-rlen Verfahren

  C>

  hat die Meßzeit. iedoch a.Ä4 d'Le Ini,ensit.-*-. der Kühlun-- der Brenn-

  elemente kelnen Einfluß, de während der 1.:-essung sowohl die tefl-u',eten

  als auch die berei,#s _elenz,#en Zcnen Wasser bzw. Dampf ge-

  kühlt werden. Die Zeitspa-nne für das Lenz-;n einer einzelnen Zone

  kann durch eine aus-reichende Förderkapazit-*.*i, der Lenzpumpe so

  kurz gehalten werGe-i, daß sich diese Brennelemente

  bis zum Einsetzen dcr L#Lnpfkühlun-, nicni, unz-ulässi_ aufheizen.

  Ein Ausführur4_rsbeispiel der Erfindung wird anhand du.#c Z--ichnunc#en

  näher erläutert:

  Fic-3-- 1 zeigt schematisch im LäriLsschnitt einen dampf-

  ,-ekühlten, schnellen Br-j*.reaktor,

  FiG. 2 einen Schnitt, entlang der Linie II-II von-Fi£. 1.

  Der in einen Druckbehälter 1 eingesetzte Reaktorkern 2 besteht im wesentlichen aus der zentralen Spaltzone 3, den axialen Brutzonen 11 und 5, und dem-radialen Brutmantel 6. Der Brutmantel 6 .ist außerdem noch von einem therrnischen Schild 7 umgeben, das während des Reaktorbetriebes z.B. mit Druckwasser gekühlt sein kann. Oberh.#A' des Reaktorkerns 2 sind Anschlüsse 8, 9 für die Zu- und Abfuhr des Kühldampfes vorgesehen. Der zu überhitzende Dampf strömt aus der Leitung 8 durch einen äußeren Ringraum 10 von oben nach unten zunächst durch den Brutmantel 6, wird darin von einer unterhalb des Reaktorkerns befestigten Bodenwanne 11 um-,gelenkt, um von hier aus durch die axialerl Brutzonen 4, 5 und die Spaltzone _3 nach oben durch die konzentrisch in der, Leitung 8 angeordnete Leitung 9 wieder abzuströmen. Der so überhitzte Dampf kann dann z.B. direkt einem Nutzaggregat zugeführt werden. Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, ist der Reaktorkern.2 durch drei Trennwände 12 in drei Uleich große Sektoren 1,3 unterteilt. Jedem Sektor 13 ist eine durch die Bodenwanne 11 geführte Leitung 14 zugeordnet, durch die jede Z..ne wahlweise geflutet (Flutleitung 15 mit Flutventil 15 a und Flutpumpe 15 b) oder gelenzt (Lenzleitung 16 mit Lenzventil 16 a und Lenzpumpe 16 b) werden kann.
• Bei abgeschaltetem Reaktor kann das Wasser bis auf die Höhe 17 ansteigen und über die Leitungen 8, 9 über einen Wärmetauscher (nicht dargestellt) und eine an die Leitung 14 angeschlossene Umlaufleitung 18 mit Pumpe 18 a irä'Kreislauf geführt werden. In dem dargestellten Beispiel sind die Trennwände 12 von der Bodenwanne ll'bis'über die Anschlüße 8, 9 hinausgeführt. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Trennwände auf Höhe oder kurz über dem Rc :.-rkern enden zu lassen. Wesentlich ist, daß die Sektoren mindestens im Bereich des Reaktorkerns einzeln und unabhängig voneinander Felenzt und nach dem Lenzen mit Dampf gekÜhlt werden können. Bereits während des Lenzens kann über dem Wasserspiegel der Sektoren ein Dampfdruck aufrecht erhAten werden, so daß die Dampfkühlung unmittelbar nach dem Lenzen eines Sektors in Gang gesetzt werden kann. Die noch gefluteten Zonen können dabei unabhängig von den bereits gelenzten und mit Dampf gekühlten Zunen weitL..-.in mit gasser gekühlt werden.
• An Stelle von Sektoren kann der Reaktorkern 2 auch in Zonen beliebiger anderer geoinetrischer Formen. z..B. in ringföriaige Zc"nen aufgeteilt werden. Auch wäre es denkbar, den Reaktorkern abschnittweise von oben nach unten zu lenzen. Im vorliegenden Beispiel erscheint jedoch die sektor,förmie.,e Einteilung hinsichtlich der Reaktorsicherheit, besonders zur zusätzlichen Überwachung der Steuerorgane lci und auch i"-i Hinblick auf die Kühlung als besonders vorteilhafte Lösung.

Claims (2)

1. PatentansErüche: 1. #lerfahren zum Inbetriebsetzen eines da.-npfgekühlten Kernreaktors, insbesondere eines schnellen Brutreaktors, dessen Reaktorkerri im abgeschalteten Zus-U:ind für den Brennstoffwechsel bzw. für Wartunt-sarbeiten i..1'- vor der Leistunr-saufnah".".e EI CI wie,#er zu entfernendem Wasser Lefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktorkern (2) zonenweise i#elenzt wird, und daß jeweils nach demi Lenzen einer Zone die Reak,ivität des Reaktorkerns gemessen wird, wobei die Größe der einzelnen Zunen einer durch das Lenren induzierten Reaxtivität entspricht, der-en Betrag höchstens so -roß ist wie die durch Messung feststellbare neL-,ative Reaktivität des Reaktorkerns.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurcil t--eker#-.zeichnet, daß die Zonen nacheinander jeweils nac.11 de.,ii Lenzen in ei'nen DampfkUhlkreislauf an,-:-,eschlossen werden. 3. Verfahrer. nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß C> sowohl während des Lenzens als auch während des Messens die Wasserkühlung der noch gefluteten ZGne aufrecht-,erhalten wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während des Lenzens über den Zonen ein Dampfdruck aufrechterhalten wird. 5. Kernreaktor zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, d--ß der Reaktorkern" (2) durch Trennwände-(12) in Zonen eingeteilt ist. die sich mindestens über die Länge der Spalt- bzw. Brutzonen 49 5, 6) erstrekken, und daß die einzelnen Z--nen unabhängig voneinander wahlweise mit Wasser oder mit Dampf kühlbar sind. Kernreakt-or nach Anspruch 5 mit einer zylindrischen Spalt- zone (2), die von einem radialen Brutmantel (6) umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwa:'ride (12) in radialer Richtunt# verlaufen und zusam#.ci, r.iit den Be.:prenzuni"s- wanden der Spalt- bzw. Brutzonc einzelnü Sektoren (13) bil- den. 7. Kernreaktor nach Anspruch 5 unJ, -, dadurch Eekennzeichnet, daß der Reaktorkern (2) un*,erhalb der Brenn- bzw. Brutelenientle von einer Bodenwanne (11) --b._escillossen ist, und daß die Trennwände (12) bis auf den Büden dieser Wanne, in der auch die Lenz- bzw. Flutleitun,#,#en (14.. 15, 1,-;) r.,.lnden, herab- geführt sind. 8. Kernreaktor nüch Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß die Trennwände (12) bis oberhalb der Rohranschlüsse (8, 9) für die Dampf- bzw. Wasserkühlun"" heraufgeführt sind.