DE1764924C3

DE1764924C3 - Beschickungsanlage für einen Kernreaktor mit einem eine Schüttung kugelförmiger Brennelemente aufweisenden Reaktorkern

Info

Publication number: DE1764924C3
Application number: DE19681764924
Authority: DE
Inventors: Leon Dipl.-Ing. 5170 Jülich Valette
Original assignee: Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 5000 Kohl
Filing date: 1968-09-05
Publication date: 1977-06-16

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschickungsanlage für einen Kernreaktor mit einem eine Schüttung kugelförmiger Brennelemente aufweisenden Reaktorkern, wobei die Beschickungsanlage ein Entladerohr zur Entnahme der Brennelemente aus dem Kern, ein Beschickungsrohr zur Zugabe der Brennelemente zu dem Kern sowie einen Bruchabscheider und eine Abbrandmeßaniage zwischen dem Entlade- und dem Beschickungsrohr enthält. Die Brennelemente, die in einem fortwährenden Zyklus zugegeben und abgezogen werden, bewegen sich kontinuierlich in Richtung auf das im Boden des Kernreaktors befindliche Entladerohr zu.

Der Durchgang der Brennelemente durch das Entladerohr nimmt mehrere Tage in Anspruch, und in dieser Zeit kühlen die Brennelemente von der Betriebstemperatur, die etwa bei 900° C liegt, auf eine Temperatur von ungefähr 300° C ab.

Es ist eine Beschickungsanlage bekannt, bei der sich an das Entladerohr ein Vereinzelner anschließt, der mit einer Sortiervorrichtung, die gleichzeitig als Bruchabscheider fungiert, zu einem Gerät kombiniert ist; die Abbrandmessung wird mittels eines kritischen Reaktors vorgenommen, dessen kritische Masse so klein ist, daß sich seine Leistung beim Einbringen von spaltbarem, absorbierendem oder streuendem Material ändert (»The Journal of the British Nuclear Energy Society«, Bd. 5 (1966), S. 388 und 389).

Es besteht also die Möglichkeit, einmal Brennelemente mit mechanischen Beschädigungen, d. h. mit Unrundheiten oder verkleinertem Durchmesser, aus dem Beschickungskreislauf auszusortieren, und zum anderen alle die Brennelemente auszuscheiden, die nur noch einen ungünstigen Beitrag zur Neutronenausbeute liefern. Die übrigen Brennelemente werden daraufhin wieder von oben dem Reaktorkern zugeführt.

Es ist bisher jedoch noch keine Methode bekanntgeworden, mit deren Hilfe es möglich ist, aus der in dem Reaktorkern befindlichen Kugelschüttung diejenigen Brennelemente zu ermitteln, die einen ungewöhnlich hohen Freigabewert an Spaltprodukten besitzen. Bei derartigen Brennelementen weisen die Brennstoffpartikeln Beschädigungen auf, und sie setzen daher bei den im Reaktorkern herrschenden Temperaturen eine bedeutende Menge an radioaktivem Gas freu Brennelemente mit unbeschädigten Brennstoffpartikeln hingegen geben bei den in Frage kommenden Temperaturen nur wenig Spaltprodukte ab.

Es ist zwar bereits eine Vorrichtung zur Feststellung von Schutzhüllenbrüchen in Kernreaktoren bekannt, bei der in das Kühlgas eingetretene gasförmige Spaltprodukte mittels eines Strahlendetektors nachgewiesen werden (Deutsche Auslegeschrift 11 88 222). Das Kühlgas wird dabei durch eine Zerfallskammer geleitet, in der sich die sehr kurzlebigen Spaltprodukte infolge der Beta-Radioaktivität in positive Ionen umwandeln, die von der Wand einer Metalltrommel absorbiert werden. Die Trommelwand wird dann abschnittsweise vor den Strahlendetektor gebracht Mit dieser Vorrichtung kann zwar festgestellt werden, ob innerhalb des Kernreaktors ein Hüllenbruch stattgefunden hat; es ist aber nicht möglich, das Brennelement, dessen Hülle schadhaft geworden ist, zu lokalisieren. Das fehlerhafte Brennelement kann somit nicht aus dem Reaktorkern entfernt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beschickungsanlage der eingangs beschriebenen Bauart dahingehend zu verbessern, daB Brennelemente mit fehlerhaften Brennstoffpartikeln ermittelt und aus dem Beschickungskreislauf eines Kugelhaufen-Kernreaktors aussortiert werden können.

Die Lösung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Entlade- und Beschickungsrohr zusätzlich ein Ofen angeordnet ist, der die entladenen Brennelemente auf eine Temperatur nahe der Betriebstemperatur im Reaktorkern bringt, daß weiterhin eine Meßkammer in Flußrichtung der Brennelemente auf den Ofen folgt und daß die in der Meßkammer aus dem jeweils in ihr befindlichen Brennelement austretenden gasförmigen Spaltprodukte zu einem Aktivitätsmeßgerät gelangen.

Als Meßgerät kann z. B. ein Gammaspektrometer oder ein Strahlungsdetektor verwendet werden, mit dem die gasförmigen Spaltprodukte, insbesondere Xe 133 und Kr 85, quantitativ nachgewiesen werden.

Die Temperatur des Ofens soll etwas unterhalb der im Reaktorkern herrschenden Betriebstemperatur liegen, also niedriger als 900° C sein. Bei der Festlegung der Meßtemperatur muß von folgenden Gesichtspunkten ausgegangen werden: einmal soll die Temperatur so niedrig wie möglich gehalten werden, um das Problem der Kompatibilität zwischen dem Material des Ofens und dem Graphit der Brennelemente bewältigen zu können, und zum anderen muß die Temperatur hinreichend hoch sein, um die Freigabe der gasförmigen Spaltprodukte zu beschleunigen und dadurch den Meßvorgang zu verkürzen.

Die Brennelemente sind genügend vorgeheizt, ehe sie nacheinander in die eigentliche Meßkammer eintreten. Dadurch wird vermieden, daß infolge der bei Beginn der Wiederaufheizung auftretenden Spitzenwerte an freigesetzten Spaltprodukten die Meßergebnisse verfälscht werden.

Vorteilhaft ist die Kapazität des Ofens so bemessen, daß er eine größere Anzahl von Brennelementen aufzunehmen vermag, damit die Wartezeit für das Vorheizen reduziert werden kann.

Durch Ausscheiden der Brennelemente mit fehlerhaften Brennstoffpartikeln ist die Sauberkeit des Kühlgas-Primärkreislaufes verbessert, da ein fehlerhaftes Brenn-

element zwar die vor der ersten Beschickung vorgenommene Eingangskontrolle passieren kann, aber nach Verlassen des Reaktorkernes aus dem Beschickungskreislauf genommen wird, bevor es eine für die Kontamination des Kühlgas-Primärkreislaufes hinreichende Menge an Spaltprodukten aufbauen konnte. Die Anwendung der Erfindung bietet den weiteren Vorteil, daß ein höherer Abbrand der Brennelemente — bis nahe an die theoretische Grenze — zugelassen werden kann. Dieser Umstand kann zu einer bedeutenden Verringerung der Stromerzeugungskosten führen.

Claims

Patentansprüche:

1. Beschickungsanlage für einen Kernreaktor mit einem eine Schüttung kugelförmiger Brennelemente aufweisenden Reaktorkern, wobei die Beschickungsanlage ein Entladerohr zur Entnahme der Brennelemente aus dem Kern, ein Beschickungsrohr zur Zugabe der Brennelemente zu dem Kern sowie einen Bruchabscheider und eine Abbrandmeßaniage zwischen dem Entlade- und Beschickungsrohr enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Entlade- und Beschickungsrohr zusätzlich ein Ofen angeordnet ist, der die entladenen Brennelemente auf eine Temperatur nahe der Betriebstemperatur im Reaktorkern bringt, daß weiterhin eine Meßkammer in Flußrichtung der Brennelemente auf den Ofen folgt und daß die in der Meßkzmmer aus eiern jeweils in ihr befindlichen Brennelement austretenden gasförmigen Spaltprodukte zu einem Aktivitätsmeßgerät gelangen.

2. Beschickungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen eine größere Anzahl von Brennelementen aufzunehmen vermag.

25