DE1807285C - Regelvorrichtung mit stromungsfahigen, neutronenabsorbierenden Substanzen fur Kern reaktoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung mit st^römungsfähigen, neutronenabsorbierenden Substanzen für Kernreaktoren, bestehend aus den Reaktorkern durchdringenden Rohren, die an ihrem oberen Ende gemeinsam an ein Gassystem angeschlossen sind, während sie an ihrem unteren Ende mit einer Sicherheitsabschaltvorrichtung mit neutronenabsorbierenden flüssigkeiten in Verbindung stehen, wobei die Sicherheitsabschaltvorrichtung die Flüssigkeit während des normalen Betriebs auf ein Niveau unterhalb des Reaktorkerns hält, nach Eintritt des Alarmfalls diese jedcch auf ein Niveau oberhalb des Reaktorkerns einstellt. Eine derartige Vorrichtung ist aus der belgischen Patentschrift 678 235 bekannt.

Sicherheitsabschaltvorrichtungen für Kernreaktoren sind oft in der Weise ausgeführt, daß eine neutronenabsorbierende Flüssigkeit von unten in den Reaktorkern durchragende Rohre eingeführt wird. Während des normalen Betriebs hat die neutronenabsorbierende Flüssigkeit in den Rohren ein Flüssigkeitsniveau, das etwas unterhalb der Unterkante des Reaktorkerns liegt. Es ist daher erwünscht, diese während des normalen Betriebes ungenutzten Rohre für eine Regelung mittels eines neutronenabsorbierenden Gases zu benutzen, da diese Regelung gegenüber der herkömSn, mittels massiver Regelstäbe erfoloonHen Reeelune Vorteile aufweist
^g Aus Sr bSchen Patentschrift 1042315 ist eine Regelvorrichtung für einen Kernreaktor bekannt mit in den Reaktorkern von oben hineinragenden am unteren Ende geschlossenen Rohren die nut eirer ein neutronenabforbierendes Gas enthaltenden Vorrichtung in Verbindung stehen, mit der der Gasdruck m den Rohren und üamit die Gasdichte und das neutronenabsorbierends Verhalten verändert werden konn-n Diese Vorrichtung besteht aus einem Absaugoehälier und einem das neutronenabsorbierende Gas enthaltenden Druckbehälter, wobei beide Behalter alternativ über ein Ventil mit den Rohren verbunden werden können. .

Diese Regelvorrichtung ist jedoch nicht dafür geeignet im Fall einer Sicherheitsabschaltung die pichen Rohre mit einer neutronenabsorbierenden Flüssigkeit zu beaufschlagen, .-,«,-,ic·. ·

Aus c! - beigischen Patentschrift 678 235 ist eine Sicherru-itsdbschaltvorrichtung mit neutronenabsurbierend.n Flüssigkeiten bekannt, bei der eine neutronenabsorbiercnde Flüssigkeit mittels eires Treibgases von unten in den Reaktorkern vertikal durchragende Rohre bis zu einem bestimmten Niveau gedruckt wird Ein Beaufschlagen dieser Rohre mit einem ?eutronenabsorbierendj.i Gas veränderlichen Druckes ist nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsabschjltvorrichtung mit neutronenabsorbierenden Flüssigkeiten im normalen Betriebszustand als Regel· orrichtung zu verwenden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gas mindestens einen neutronenabsorbierenden Bestandteil aufweist unri daß Mittel vorhanden sind, um den Druck des Gases auf Werte zu regeln, die höher als der Dampfdruck der Flüssigkeit sind, jedoch nicht so hoch, daß sie den Anstieg des Flüssigkeitsniveaus über den Reaktorkern im Alarmfall behindern.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Mittel zur Druckregelung in Reihe angeordnet, ein erstes Ventil, einen Niederdruckbehäiter, einen Verdichter, einen Hochdruckbehälter und ein zweites Ventil umfassen und daß die beiden Ventile mit dem oberen Ende ier Rohre in Verbindung stehen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten A.usführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Regelvorrichtung,

F i g. 2 eine zweite Ausführungsform der Regelvorrichtung,

F i g. 3 eine dritte Ausführungsform der Regelvorrichtung,

F i g. 4 eine vierte Ausführungsform der Regelvorrichtung,

F i g. 5 eine fünfte Ausführungsform der Regelvorrichtung.

Fig. 1, die also ein System strömungsfähiger neutronenabsorbierender Substanzen darstellt, das sich auf eine Betätigungsvorrichtung für neutronenabsorbierende Flüssigkeiten mit einem Sammelbehälter, mit Einblasrohr und mit oberem Sammelbehälter mit in ihn hineinragenden Rohren bezieht, zeigt den Reaktorkern 1 des Reaktors, der von unten nach

1 307 285

oben von Rohren 2 durchragt ist, die von einem unteren Sammelbehälter 3 ausgehen und in einen oberen Sammelbehälter 4, hineinragen, der mit einem ein Absperrventil 6 aufweisenden Abführrohr 5 versehen

Bei der an Hand von F i g. 1 beschriebenen Vorrichtung muß die die für die Alarm-Einstellung der neutronenabsorbierenden Flüssigkeit in den Reaktorkern notwendige Energie liefernde Antriebskraft stets i bbid

p g g

ist. Der untere Sammelbehälter 3 ist an einen Sarr- 5 groß genug bleiben, um die neutronenabsorbierende lbhäl 7 f i h ihlb d f di

melbehälter 7 für eine neutronenabsorbierende Flüssigkeit angeschlossen, der mit einem ebenfalls in den oberen Sammelbehälter 4 einmündenden Einblasrohr 8 versehen ist. Der Sammelbehälter 7 ist auf

g gg ,

gasförmige Regelatmosphäre innerhalb der fur die besonderen Gegebenheiten erforderlichen Zeiten vor sich hertreiben zu können, und zwar selbst zu dem Zeitpunkt, da die Regelatmosphäre ihren Höchstwert dem Niveau 9 unmittelbar unter dem Niveau des Ein- io erreicht.

tritts der Rohre 2 in den Reaktorkern 1 mit einem Andererseits muß nach Festlegung der Konzentra-

Überlaufrohr 10 mit Ventil 11 versehen und wird aus tion des neutronenabsorbierenden Gasisotops (Neueinem Behälter 15 über ein Dreiwegventil 12-13-14 tronenabsorber) der der minimalen Reaktivitätsvermit unter Druck stehendem Antriebsgas gespeist. Die minderung entsprechende Mindestdruck der neutro-Oberseite der Rohre 2 ist mit Hilfe des oberen Sam- 15 nenabsorbierenden gasförmigen Regelatmosphäre melbehälters 4 und eines Anschlußrohres 16 an einen stets höher sein als die Dampfspannung der bis zu Gaskreislauf angeschlossen, der in Reihe aus einem dem Pegeirtanci 9 reichenden neutronenabsorbierenersten Ventil !7, einem Niederdruckbehälter 18, den Flüssigkeit.

einem Verdichter 19, einem Hochdruckbehälter 20 Bei der in F i g. 2 dargestellten Vorrichtung ist der

und einem zweiten Ventil 21 besteht. Der Verdichter 20 Gasbehälter 25 an die Oberseite der Rohre 2 ange-19 dient zum Umfüllen von Gas aus dem Nieder- schlossen. Der Sammelbehälter 26 für eine neutrodruckbehälter 18 in den Hochdruckbehälter 20. Da- nenabsorbierende Flüssigkeit ist an den Gasbehälter bei läuft das Gas in Richtung der Pfeile 22 um. Der 25 über zwei zueinander parallele Wege angeschlosden Anschluß 16 umfa« .ende Teil 23 dieses Kreis- sen, von welchen einer ein Ventil 27 und der andere laufs ist außerdem über die Leitung 24 an den Weg 25 ein Ventil 28 und ein Rückschlagventil 29 umfaßt, 13 des Dreiwegventils 12-13-14 angeschlossen. welches den Gasdurchfluß nur in der durch den Pfeil

Es leuchtet ein. daß der Gasdruck in der Leitung 23
und folglich in dem oberen Sammelbehälter 4 und in
den Rohren 2 durch öffnen und Schließen des ersten
Ventils 17 und des zweiten Ventils 21 einfach gere- 30
gi'lt werden kann. Die Öffnungs- und Schließvorgänge dieser Ventile können entweder von Hand oder
mittels einer (nicht dargestellten) Steuervorrichtung
des Reaktors gesteuert werden. Das in dem vorstehend beschriebenen Kreislauf enthaltende Gas oder 35 sind ein Bestandteil der Abzweigung 23 des Regel-Gasgemisch enthält mindestens einen neutronenab- kreislaufes 17-23 für den Druck der neutronenabsorsorbierenden Bestandteil. Eine Möglichkeit ist bei- bierenden gasförmigen Regelatmosphäre. Die Abspielsweise die Verwendung von mit Helium 3 antie- zweigung 23 ist einerseits durch den Behälter 25 und reichertem Helium. andererseits durch den Weg 32-33 des Dreiwegventils

Während des normalen Betriebes des Reaktors 40 32-33-34 unterbrochen, um den Einschluß der vorwird die neutro-enabsorbierende Flüssigkeit auf dem stehend beschriebenen Einheit zu ermöglichen. Niveau 9 gehalten. Während des normalen Betriebes des Reaktors

In den Reaktorkern des Reaktors und in den glei- wird das Niveau 9 der neutronenabsorbierenden chen Rohren 2 befindet sich oberhalb dieses Niveaus Flüssigkeit mittels eines Gegendrucks in dem Behäldas neutronenabsorbierende Gas. Seine durch den 45 ter 25 aufrechterhalten und wird der Druckunter-Kreislauf 16-23 bewirkten Druckveränderungen füh- schied zwischen den Behältern 25 und 26 mit Hilfe ren eine Veränderung der Konzentration des neutro- der Ventile 21 und 27 automatisch überwacht, nenabsorbierenden Bestandteiles herbei und ändern Bei einem Alarmsignal wird das Ventil 28 geöffnet,

damit die Reaktivität des Reaktors. das die Behälter 25 und 26 auf gleichen Druck bringt,

Auf diese Weise läßt sich der Neutronenfluß im In- 5° so duiS die neutronenabsorbierende Flüssigkeit in die neren des Reaktorkerns in viel einfacherer Weise re- RoI'rc 2 hochsteigen kann. Der Behälter 15 für Angeln als mit Hilfe df üblichen Vorrichtungen mit triebsdruckgas wird nur benötigt, wenn vlie Einstellmassiven Regelstäben. geschwindigkeit der neutronenabsorbierenden Flüs-Damit die beschriebene Vorrichtung als Regelvor- sigkeit in den Reaktorkern des Reaktors erhöht werrichtung arbeitet, genügt das Schließen des Ventils 6 55 den soll. Dazu genügt beim öffnen des Ventils 28 das und das öffnen des Weges 13-14 des Dreiwegventils gleichzeitige öffnen des Weges 34-32 des Dreiweg-

l ventils 32-33-34.

Das Rückschlagventil 29 verhindert, das Ausströmen des aus dem Behälter 15 kommenden Gases in

30 angedeuteten Richtung zuläßt. Für das Ventil 29 ist eine ein Ventil 31 enthaltende Abzweigung mit geringem Querschnitt vorgesehen.

Der Sammelbehälter 26 kann außerdem über den Weg 32-34 des Dreiwegventils 32-33-34 mit einem Behälter 15 für Hochdiuckantriebsgas verbunden werden. Die gesamten Behälter 25 und 26 sowie die sie miteinander verbindenden Leitungen und Ventile

g g

12-13-14, so daß die Druckveränderungen des Regelgases für den Reaktor den Flüssigkeitsspiegel 9 der bbid liki d

gpg
Flüssigkeit unverändert

neutronenabsorbierenden g

lassen. 60 Richtung auf den Behälter 25. Die das Ventil 31 ent-

Tm Fall eines das öffnen des Weges 12-14 (und das haltende Abzweigung ermöglicht das Stabilisieren des hiß d W 1314) bikd Al endgültigen Pegelstandes nach Art kommunizieren

der Gefäße nach einer Alarm-Einstellung mit Hilfe des aus dem Behälter 15 kommenden Gases.

g (

Schließen des Weges 13-14) bewirkenden Alarms
drückt das aus dem Behälter 15 kommende, unter
Druck stehende Antriebsgas die neutronenabsorbierende Flüssigkeit aus dem Sammelbehälter 7 in die 65 In F i g. 2 ist außerdem eine Steuervorrichtung j5 Rohre 2 hinein, wobei die neutronenabsorbierende für das öffnen des ersten Ventils 17 und des zweiten Flüssigkeit das aus dem Kreislauf 16-23 stammende
neutronenabsorbierende Gas vor sich hertreibt.

Ventils 21 dargestellt. Selbstverständlich kann die gleiche Ausführung für die Vorrichtungen gemäß den

anderen Figuren verwendet werden. Die Steuervorrichtung 35 kann entweder von Hand betätigt oder mit Hilfe des Regelsystems des Reaktors gesteuert werden. Ein Beispiel dieses Regelsystcms ist in F i g. 2 dargestellt. Es· enthält eine Ionisierungskammer 36, einen Stromverstärker 38 mit automatischer Anpassung der Verstärkung an die vorgeschriebene Leistung und einen Vcrgleichsverstärker39.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung benutzt man die Schwerkraft als Antriebskraft für die ncutroncnabsorbicrcnde Flüssigkeit in den Rohren. Die Vorrichtung umfaßt verschiedene Behälter 40, 41, 49, eine Pumpe 42, ein Dreiwegvenül 43-44-45 und verschiedene Ventile 46, 47, 48 und 50. In einer den Vorrichtungen mit Einblasrohr (Fig. 1) und mit Gegendruck (F i g. 2) entsprechenden Weise ist oberhalb der Rohre 2 ein Gaskrcislauf 16-23 mit zum Regeln veränderbarem Druck für ein neutronenabsorbierendes Gas angeschlossen. Die Atmosphären der verschiedenen Behälter 40. 41 und 49 sind an den Niederdruckbehäller 18 unmittelbar angeschlossen.

Bei den in den F i g. 4 und 5 dargestellten Vorrichtungen verwendet man Sammelbehälter mit einer Membran, um die neutronenabsorbierende Flüssigkeit im Alarmfall in den Rohren 2 einzustellen. In beiden Fällen ist oberhalb der Rohre 2 ein Gaskreislauf 16-23 mit zum Regeln veränderbarem Druck für ein neutronenabsorbierendes Gas angeschlossen.

Der Kreislauf für die neutronenabsorbierende Flüssigkeit der Vorrichtung nach F i g. 4 umfaßt außer dem Sammelbehälter 51 mit Membran die weiteren Behälter 52 und 53 sowie die weiteren Ventile

ίο 54, 55, 56, 57 und 58. Der Kreislauf für das Antriebsgas umfaßt die weiteren Ventile 59 und 60.

Der Kreislauf für die neutronenabsorbierende Flüssigkeit der Vorrichtung nach F i g. 5 umfaßt außer dem Sammelbehälter 51 mit Membran und den weiteren Behältern 52 und 53 die weiteren Ventile 61, 62, 63 und 64-65-66. Der Kreislauf für das Antriebsgas umfaßt das Dreiwegventil 67-68-69.

Bei beiden Vorrichtungen mit Sammelbehältern mit Membran sind die verschiedenen Atmosphären

ao der die nculronenabsorbicrende Flüssigkeit enthaltenden Behälter an den Niederdruckbehälter 18 unmittelbar und die der Sammelbehälter über das Venti 60 bzw. 69-70 an ihn angeschlossen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Regelvorrichtung mit strömungsfähigen, neutronenabsorbierenden Substanzen für Kernreaktoren, bestehend aus den Reaktorkern durchdringenden Rohren, die an ihrem oberen Ende gemeinsam an ein Gassystem angeschlossen sind, während sie an ihrem unteren Ende mit einer Sicherheitsabschaltvorrichtung mit neutronenabsortierenden Flüssigkeiten in Verbindung stehen, wobei die Sicherheitsabschaltvorrichtung die Flüssigkeit während des normalen Betriebs auf ein Niveau unterhalb des Reaktorkerns hält, nach Eintritt des Alarmfalls diese jedoch auf ein Niveau oberhalb des Reaktorkerns einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas mindestens einen η jutronenabsorbierenden Bestandteil aufweist und daß Mittel vorhanden sind, um den Druck des Gases auf Werte zu regeln, die höher als der Dampfdruck der Flüssigkeit sind, jedoch nicht so hoch, daß sie den An-'ieg des Flüssigkeitsniveaus über den Reaktorkern im Alarmfal! behindern.

2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Druckregelung in Reihe angeordnet, ein erstes Ventil (17), einen Nitderdruckbehä'ter (18), einen Verdichter (19), einen Hochdruckbehälter (20) und ein zweites Ventil (21) umfassen und daß uie beiden Ventile mit dem oberen Ende der Rohre in Verbindung stehen.

3. Regelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnen und Schließen der Ventile (17, 21) von Hand erfolgt.

4. Regelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das öffnen und Schließen der Ventile (17, 21) mittels einer Steuervorrichtung des Reaktors erfolgt.

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