DE1902308C - Kapsel für die Aufnahme von Bestrahlungsproben - Google Patents

Description

I 902

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kapsel für die Aufnahme von in einem mit einem umlaufenden Kühlmittel gekühlten Atomkernreaktor zu bestrahlenden Proben mit einem oben offenen äußeren Zylinder mit vertikaler Achse, dessen unterer Boden eine Leitung für die Einspeisung von Kühlmittel durchquert, mit einem zu dem äußeren Zylinder koaxialen und davon umgebenen, ebenfalls oben offenen inneren Zylinder, der gemeinsam mit dem äußeren Zylinder einen bis zum oberen Rand der Kapsel reichenden Zwischenraum von ringförmigem Querschnitt begrenzt, und mit einem Abschlußdeckel am oberen Ende der Kapsel, der den inneren Zylinder mit dem Außenraum außerhalb der Kapsel verbindet.

Probenkapseln dieser Art sind auf S. 400 der Zeitschrift »Atompraxis« 10, Heft 9/10, 1964, beschrieben. Der wesentliche Nachteil dieser bekannten Probenkapsdn liegt darin, daß ihr innerer Zylinder gegen das die Kapsel von außen umgebende Kühlmittel des Atomkernreaktors dicht abgeschlossen ist. ao Will man daher die in diesem inneren Zylinder untergebrachten Proben mit einem Kühlmittel in unmittelbare Berührung bringen, so muß dies in einem gesonderten Arbeitsgang außerhalb des Kernreaktors erfolgen, und ebenso bedarf es dann nach der Entfernung der Probenkapseln aus dem Kernreaktor eines eigenen Arbeitsganges, um das eingebrachte Kühlmittel wieder aus dem inneren Zylinder der Kapseln zu entfernen.

Ausgehend von diesem Plande der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Probenkapsel anzugeben, bei der sich die Füllung und die Entleerung mit bzw. von Kühlmittel gleichzeitig mit dem Einbringen bzw. Entnehmen der Kapsel in den bzw. aus dem Atomkernreaktor voll zieht, wobei gleichzeitig das Vorhandensein einer das Kapselinnere gegen den Außenraum isolierenden Gasatmosphäre für alle Betriebszustände der Kapsel sichergestellt ist.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Kapsel der eingangs erwähnten Art, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Leitung für die Einspeisung von Kühlmittel den unteren Boden auch des inneren Zylinders durchsetzt, daß der Abschlußdeckel den äußeren Zylinder unter Freilassung eines Spielraumes zwischen dem äußeren Zylinder und dem Deckelboden übergreifend überdeckt, daß der übergreifende Außenrand des Abschlußdeckels an seinem unteren Ende auf eine Schulter des Mantels des äußeren Zylinders aufgesetzt ist und daß mindestens eine in den Mantel des äußeren Zylinders eingearbeitete ubere Öffnung den Zwischenraum mit dem Spielraum und mindestens eine auf einem unterhalb der oberen Öffnung gelegenen Niveau liegende, den Außenrand des Abschlußdeckels durchsetzende untere öffnung den Spielraum mit dem Außenraum außerhalb der Kapsel verbindet.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Deren einzige Figur zeigt einen Längsschnitt entlang der Achse durch eine in das Kühlmittel eines Atomkernreaktors eintauchende er· findungsgemüß ausgebildete Probenkapscl,

Wie man aus der Zeichnung sieht, weist die Kapsel 1 im wesentlichen einen oben offenen inneren Zylinder 2 auf, der seinerseits aus einem seitlichen Mantel 3 besteht, an den ein in seiner Mitte mit einer Leitung S versehener unterer Boden 4 angesetzt und insbesondere mittels einer Schweißverbindung befestigt ist. Koaxial zu dem inneren Zylinder 2 ist ein zweiter äußerer Zylinder 6 angeordnet, der ebenfalls aus einem seitlichen Mantel 7 und einem unteren Boden 8 besteht, der seinerseits einen Ansatz 9 an dem Boden 4 dos inneren Zylinders 2 kapselartig überdeckt und auf diese Welse eine Zentrierung des inneren Zylinders 2 in dem äußeren Zylinder 6 bewirkt.

Zwischen den beiden Zylindern 2 und 6 besteht außerdem ein ringförmiger Zwischenraum 10, der oben durch irgendein geeignetes Mittel und insbesondere durch eine an dem Mantel 3 des inneren Zylinders 2 nach außen vorspringende Schulter 11, die an der Innenwand des äußeren Zylinders 6 zur Anlage kommt, abgeschlossen ist. Das aus den beiden Zylindern 2 und 6 bestehende Gebilde ist oben mit einem Abschlußdeckel 12 abgedeckt, der einen zentralen Teil 13 aufweist, der ein wenig axial in das Innere des inneren Zylinders 2 hineinragt. Außerdem weist der Abschlußdeckel 12 einen zylindrischen Außenrand 14 auf, der sich bei 15 auf eine an dem zugehörigen Ende des äußeren Zylinders 6 vorgesehene Schulter aufschrauben läßt. Weiterhin ist der Abschlußdeckel 12 in seinem zentralen Teil 13 mit einem Kopf 16 versehen, der es insbesondere ermöglicht, die gesamte Kapsel 1 zu handhaben.

In den Mantel des äußeren Zylinders 6 ist eine obere öffnung 17 eingearbeitet, die den ringförmigen Zwischenraum 10 zwischen den Zylindern 2 und 6 mit einem unterhalb des Bodens des Abschlußdeckels 12 und der Oberkante der Zylinder 2 und 6 verbleibenden freien Spielraum 18 verbindet, und eine in den Außenrand 14 des Abschlußdeckels 12 eingearbeitete untere Öffnung 19 stellt eine Verbindung des Spielraumes 18 mit dem Außenraum außerhalb der Kapsel 1 her. Hingewiesen sei dabei darauf, daß entsprechend einem wesentlichen Merkmal der Erfindung die untere Öffnung 19 auf einem niedrigeren Niveau liegt als die obere Öffnung 17. Mit sehr feinen Linien ist schließlich in der Figur noch die zu bestrahlende Probe 20 im Innern der Kapsel 1 veranschaulicht, und außerdem sieht man im Innern der Kapsel 1 einen Träger 21, der eine Zentrierung und Festlegung der Probe 20 in dem inneren Zylinder 2 bewirkt.

Die in dieser Weise aufgebaute Kapsel 1 läßt sich insbesondere zur Durchführung einer Bestrahlung der Probe 20 im Innern eines mit flüssigem Natrium gekühlten Atomkernreaktors benutzen. Zu diesem Zweck wird die Kapsel 1 nach und nach in den Kern des Atomkernreaktors eingeführt und vollführt dabei eine Absenkbewegung, die sie am Ende in eine Zone bringt, wo der Neutronenfluß und die Gammastrahlung, die von den Brennstoffelementen des Atomkernreaktors ausgehen, ausreichen, um die gewünschte Bestrahlung zu bewirken. Dabei hängt die Kapsel 1 mit dem Kopf 16 an einer geeigneten Handhabungsvorrichtung und wird in Richtung auf den Reaktorkern abgesenkt, wobei sie zunächst eine üblicherweise aus Argon bestehende Oasatmosphäre durchquert, die in dem Schutzbehälter des Reaktors oberhalb des Natriumspiegels herrscht, Sobald das untere Ende der Kapsel 1 den Natriumspicgel erreicht, dringt das Natrium Über die Leitung 5 in das Innere des inneren Zylinders 2 ein und steigt in der Kapsel 1 nach oben, bis es nach und nach die Probe 20 vollständig umspült. Während des Eintauchens der Kapsel 1 in das Natrium verbleibt eine nicht ver-

nachlässigbare Menge an Argon in der Kapsel 1, und zwar in dem Zwischenraum 10 zwischen den Zylindern 2 und 6 und in dem Spielraum 18, enthalten, bis das Natrium außen die öffnung 19 erreicht. Von da an steigt der Natriumpegel im Innern der Kapsel 1 nochmals leicht an und komprimiert das eingeschlossene Gas, bis der so entstehende Innendruck gleich dem von außen wirkenden Natriumdruck wird.

Im Verlauf der sich anschließenden Bestrahlung der Probe 20 variiert der Spiegel des Natriums mit der Temperatur und dem Druck. Um diesen Änderungen Rechnung zu tragen, sind die Abmessungen der Kapsel 1 so gewählt, daß das Natrium die obere öffnung 17, die den Spielraum 18 mit dem ringförmigen Zwischenraum 10 verbindet, nicht erreichen kann. Der Zwischenraum 10 bleibt auf diese Weise ständig und vollständig mit Argon gefüllt, und die so zwischen den beiden Zylindern 2 und 6 vorhandene Gasschicht stellt ständig eine wirksame ao thermische Isolierung dar. Unter diesen Umständen kann das in der Kapsel 1 enthaltene Natrium infolge der Einwirkung der Bestrahlung auf die Probe 20 eine höhere Temperatur annehmen als das die Kapsel 1 außen umspülende Natrium. Beachtenswert ist weiter, daß während der Bestrahlung der Probe 20 keinerlei Austritt von Natrium aus der Kapsel 1 in ihre Umgebung zu befürchten steht. Durch die Bauweise des Deckels 12 mit einem geringfügig in die Kapsel 1 hineinragenden zentralen Teil 13, welcher Teil 13 im Innern des inneren Zylinders 2 einen relativ kalten Punkt darstellt, kondensieren sich nämlich die von dem Natrium im Innern der Kapsel 1 entwickelten Dämpfe an diesem Teil 13 und Hießen danach in das Innere der Kapsel 1 zurück, so daß auf diese Weise jegliche Verseuchung des in dem ringförmigen Zwischenraum 10 verbleibenden Argons vermieden bleibt.

Ist die Bestrahlung der Probe 20 abgeschlossen, so erfolgt sofort beim Herausnehmen der Kapsel 1 aus dem Reaktorkern unmittelbar die Entleerung der Kapsel 1 von dem Natrium, das in umgekehrter Richtung wie bei der Einbringung der Kapsel 1 in den Reaktorkern durch die Leitung 5 ausfließt. Anschließend braucht man lediglich die Kapsel 1 zu öffnen, indem men den Abschlußdeckel 12 abhebt, um unmittelbaren Zugang zu der Probe 20 zu haben, und dieser Vorgang läßt sich im Innern einer üblichen Untersuchungszelle durchführen, ohne daß man ein Ausfließen von Natrium aus der Kapsel 1 Defürchten müßte, da dieses bereits zuvor vollständig aus der Kapsel 1 herausgeflossen ist,

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kapsel für die Aufnahme von einem mit einem umlaufenden Kühlmittel gekühlten Atomkernreaktor zu bestrahlenden Proben mit einem oben offenen äußeren Zylinder mit vertikaler Achse, dessen unteren Boden eine Leitung für die Einspeisung von Kühlmittel durchquert, mit einem zu dem äußeren Zylinder koaxialen und davon umgebenen, ebenfalls oben offenen inneren Zylinder, der gemeinsam mit dem äußeren Zylinder einen bis zum oberen Ende der Kapsel reichenden Zwischenraum von ringförmigem Querschnitt begrenzt, und mit einem Abschlußdeckcl am oberen Ende der kapsel, der den inneren Zylinder mit dem Außenraim außerhalb der Kapsel verbindet, dadurchgekennzeichnet, daß die Leitung (5) für die Einspeisung von Kühlmittel den unteren Boden (4) auch des inneren Zylinders (2) durchsetzt, daß der Abschlußdeckel (12) den äußeren Zylinder (6) unter Freilassung eines Spielraumes (18) zwischen dem äußeren Zylinder (6) und den Deckelboden übergreifend überdeckt, daß der übergreifende Außenrand (14) des Abschlußdeckels (12) an seinem unteren Ende auf eine Schulter des Mantels (7) des äußeren Zylinders (6) aufgesetzt ist und daß mindestens eine in den Mantel (7) des äußeren Zylinders (6) eingearbeitete obere öffnung (17) den Zwischenraum (10) mit dem Spielraum (18) und mindestens eine auf einem unterhalb Jer oberen öffnung (17) gelegenen Niveau liegrnde, den Außenrand (14) des Abschlußdcckels (12) durchsetzende untere Öffnung (19) den Spielraum (18) mit dem Außenraum außerhalb der Kapsel (1) verbindet.

2. Kapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absch'ußdeckel (12) einen zentralen Teil (13) aufweist, der geringfügig in das Innere der Kapsel (1) hineinragt.

3. Kapsel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußdcckel (12) einen Kopf (16) für die Handhabung der Kapsel (1) aufwtist.

4. Kapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das den Zwischenraum (10) erfüllende Neutralgas Argon ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen