DE2112471B2 - Sicherungseinlage fuer absorberstaebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Absorberstab für gasgekühlte Reaktoren mit kugelförmigen Brennelementen.

Ein derartiger Stab ist aus der US-PS 35 19 536 bekannt; seine Wand ist dreischichtig aufgebaut, wobei ein inneres Trägerrohr von einer Schicht aus Neutronen absorbierendem, durch dieses Trägerrohr vom inneren Kühlgasstrom getrenntem Material umgeben ist, das außenseitig mit einem Stahlmantel hoher Temperaturbeständigkeit belegt ist

Bei Kernreaktoren mit kugelförmigen Brennelementen werden die Absorberstäbe vorzugsweise pneumalisch in den das Core bildenden Kugelhaufen hineingedrückt. Aufgrund des Widerstandes des Kugelhaufens erfahren die Stäbe beim Einfahren eine durch seitliche Kräfte hervorgerufene Durchbiegung, die auch dann entsteht, wenn bei eingefahrenen Stäben einzelne Brennelementkugeln am unteren Ende des Cores über eine Ausflußöffnung entnommen werden, wobei die übrigen im Core befindlichen Brennelementkugeln in Richtung der Flußlinien auf die zentrale Ausflußöffnung nachrücken und die in das Core ragenden Absorberstäbe in Querrichtung auf Biegung beansprucht werden.

Die aus Stahl bestehenden Absorberstäbe sind dem Fluß der schnellen Neutronen ausgesetzt, der ab einer Dosis von ca. 10²¹ nvt aber eine merkbare Stahlversprödung bewirkt. Diese Stahlversprödung verursacht eine Verringerung der Biegefestigkeit der Absorberstäbe, so daß die Absorberstäbe aufgrund der erwähnten Querkräfte beim Eindrücken und bei der Kugelentnahme brechen können. Ein Abbrechen der Absorberstäbe führt aber zu längerem, kostspieligem Betriebsausfall, 6s um die abgebrochenen Stabteile aus dem Core zu entfernen.

Um diese erhebliche Beeinträchtigung weitgehend auszuschalten, wird bisher beim Betrieb der Reaktoren die zulässige Dosis des Neutronenflusses stark unterschritten, wodurch die mögliche Verfügbarkeit der Reaktoren allerdings stark eingeschränkt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mit bekannten Absorberstäben verbundenen Nachteile zu beseitigen und einen Absorberstab zu schaffen, der auch im gebrochenen Zustand aus dem Core herausgezogen werden kann. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine im Stabinnern angeordnete, an beiden Stabenden befestigte Sicherungseinlage, die im Falle eines Stabbruchs die mechanische Verbindung der auseinandergebrochenen Teile sicherstellt Die mit der Einlage im Falle eines Bruchs sichergestellte Verbindung der ausftinandergebrochenen Teile gibt in einfacher Weise die Möglichkeit abgebrochene Stabteile aus dem Core herauszuziehen.

An eine derartige Möglichkeit ist bei dem in der eingangs erwähnten US-PS beschriebenen und dargestellten Absorberstab in keiner Weise gedacht denn die Gefahr eines möglichen Bruchs der Absorberstäbe wird nicht angesprochen, vielmehr ist es das Ziel dieser bekannten Ausbildung, eine Reaktivitätsbeeinflussung mit Hilfe der Absorberstäbe ohne die Notwendigkeit störender Einbauten im Core zu erreichen.

Auch in der einen anderen Aufbau von Absorberstäben beschreibenden GB-PS 9 91004 ist das der Erfindung zugrundeliegende Problem nicht angesprochen, geschweige denn gelöst. Der bei einer Ausführungsform dieses bekannten Absorberstabs im Stabinnern vorgesehene Bauteil ist als Führungsstab ausgelegt, der die Aufgabe hat, beabsichtigte Relativbewegungen zwischen zwei ihn umgebenden koaxialen Rohren zu ermöglichen, um somit einen temperaturabhängigen, selbstregelnden Absorberstab zu schaffen. Als S'cherungseinlage im Sinne der Erfindung ist dieser Bauteil weder gedacht noch geeignet.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Sicherungseinlage aus einem schlaffen Seil, das aufgrund der ihm innewohnenden Flexibilität jeder Biegung des Stabes folgen kann, ohne selbst gespannt oder durch Biegung beansprucht zu werden, was auf die Befestigungsstellen des Seiles am Stab schädliche Auswirkungen haben könnte. Obwohl auch das Seilmaterial durch den Neutronenfluß eine gewisse Versprödung erfahren kann, behält es bei allen im Betrieb und bei einem eventuellen Bruch auftretenden Auslenkungen die erforderliche Zugfestigkeit. Vorteilhafterweise besteht die Einlage aus einem hitzebeständigen Material, so daß die innerhalb des Cores herrschenden hohen Temperaturen die Festigkeit der Sicherungseinlage bzw. des Seiles nicht negativ beeinflussen können.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Sicherungseinlage im Bereich des im Stabinnern achsparallel verlaufenden Kühlmittelkanals angeordnet so daß hinsichtlich des für die Einlage zu verwendenden Materials die Temperatureinflüsse im wesentlichen außer Betracht bleiben können.

Je nach den Stababmessungen sowie seines Aufbaus und seiner Verwendung, die den Austausch gewisser Stabteile als Möglichkeit einschließen könnten, ist die Sicherungseinlage nach einem weiteren Merkmal der Erfindung am oberen, kalten und unteren, heißen Stabende entweder lösbar befestigt oder verschweißt.

Der dargestellte Absorberstab 1 ist doppelwandig ausgeführt und besteht aus einer oberen Schubstange 2 und einem unteren Absorberteil 3. Das Absorberteil 3

besitzt zwei konzentrisch zueinander angeordnete Wandungen 4 und 5, zwischen denen sich die eigentliche Absorberschicht 6 aus einem die eindringenden Neutronen absorbierenden Material befindet

Im Stabinnern befindet ski« ein axial verlaufender Kühlmittelkanal 7, der durch die am oberen Stabende befindlichen öffnungen 8 mit Kühlgas beaufschlagt wird, das an der abgerundeten Stabspitze 9 durch Schlitze 10 in ein aus Brennelementkugeln 11 bestehendes Core 12 austritt , ic

Die Kühlung des Absorberstabes 1 ist deshalb notwendig, da die Brennelementkugeln 11 eine Oberflächentemperatur von ca. 1000° C besitzen, und sich der Absorberstab I bei dieser Temperatur ohne Kühlung zumindest plastisch verformen würde. Innerhalb des hohlen Absorberstabes 1 ist erfindungsgemäß ein schlaffes Seil 13 beispielsweise aus Stahl als Sicherungseinlage angeordnet Dieses die Schubstange 2 mit dem Absorberteil 3 verbindende Seil 13 ist durch die an seinen beiden Enden beVestigten Schraubbolzen 14 mit dem Absorberstab 1 verbunden. Ebenso ist es möglich, das Seil 13 durch Schweißen an dem Absorberstab 1 zu befestigen. Das durch den Hohlraum 7 verlaufende Seii 13 wird von dem Kühlgas gekühlt so daß eine schädliche Überhitzung des Seilmaterials verhindert wird Sollte ein durch das Seil 13 gesicherter Absorberstab 1 beim Einfahren in das Core 12 brechen, so bleibt die untere, abgebrochene Stabspitze des Absorberteils 3 weiterhin mit dem oberen Stabende, der Schubstange 2, verbunden und kann mit dieser zusammen aus dem Core 12 in einfacher Weise herausgezogen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Absorberstab für gasgekühlte Reaktoren mit kugelförmigen Brennelementen, gekennzeichnet durch eine im Stabinnern angeordnete, an beiden Stabenden befestigte Sicherungseinlage, die im Falle eines Stabbruchs die mechanische Verbindung der auseinandergebrochenen Teile sicherstellt

2. Absorberstab nach Anspruch 1, dadurch gekannzeichnet, daß die Sicherungseinlage aus einem schlaffen Seil (13) besteht

3. Absorberstab nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungseinlage im Bereich des im Stabinnern achsparallel verlaufenden Kuhlmittelkanals (7) angeordnet ist

4. Absorberstab nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die Sicherungserniage an beiden Stabenden lösbar befestigt ist.

5. Absorberstab nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Enden des Seils (13) an beiden Stabenden verschweißt sind.

6. Absorberstab nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, der eine Schubstange und ein mit einer abgerundeten Spitze versehenes Absorberteil aufweist dadurch gekennzeichnet daß ein Ende der Sicherungseinlage im Innern der Schubstange (2) und das andere Ende der Sicherungseinlage im Bereich der abgerundeten Spitze (9) des Absorberteils befestigt ist.