DE2130589A1 - Method of fueling a nuclear reactor - Google Patents

Method of fueling a nuclear reactor

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fuel rods
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Andrews Harry N
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Description

STANSTAN

. ing. K. HOLZES . ing. K. HOLZES

PO AUGSBUHGPO AUGSBUHG

- WKLSBB-βΤΒΑββ» U, - WKLSBB-βΤΒΑββ » U,

W.W.

Augsburg, den 18. Juni I97IAugsburg, June 18, 1997I

Westinghouse Electric Corporation, Westinghouse Building, Gateway Center, Pittsburgh, Allegheny County, Pennsylvania 15 222, V.St.A.Westinghouse Electric Corporation, Westinghouse Building, Gateway Center, Pittsburgh, Allegheny County, Pennsylvania 15 222, V.St.A.

Verfahren zum Brennstoffbeschicken eines KernreaktorsMethod of fueling a nuclear reactor

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Brennstoffbeschicken eines Kernreaktors mit einem Unterteil, welches innerhalb eines Druckgefäßes ein Core mit zu ersetzenden Brennstoffstäben sowie untere Innenteile enthält, und mit einem Oberteil, zu welchem ein Druckgefäßdeckel,The invention relates to methods of fuel loading of a nuclear reactor with a lower part, which is inside a pressure vessel with a core to be replaced Contains fuel rods and lower inner parts, and with an upper part, to which a pressure vessel lid,

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obere Innenteile, Steuerstabantriebsvorrichtungen und -gehäuse sowie elektrische Kabel gehören, wobei der Druckgefäßdeekel durch mit Spann- und Lesevorrichtungen versehene Spannbolzen auf dem Druckgefäß festgehalten wird.upper inner parts, control rod drive devices and -housing as well as electrical cables, the pressure vessel cover through with clamping and reading devices provided clamping bolt is held on the pressure vessel.

Es handelt sich im Rahmen der Erfindung insbesondere um Kernreaktoren, welche in Kraftwerksanlagen als Primärenergiequelle eingesetzt werden. Bei derartigen Reaktoren wird gefordert, daß sie in periodischen Zeitabständen mit neuem Brennstoff beschickt werden. Der Brennstoffbeschickungsvorgang dauert bei bekannten Kernreaktoren etwa drei Wochen bis sechs Wochen.It is within the scope of the invention in particular nuclear reactors, which in power plants as Primary energy source are used. In such reactors it is required that they be at periodic intervals be charged with new fuel. The fuel loading process lasts for known ones Nuclear reactors about three weeks to six weeks.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zwar besonders günstig für die Brennstoffbeschickung von Druckwasserreaktoren geeignet, es kann jedoch auch für die Brennstoffbeschickung anderer Reaktortypen verwendet werden. Bei den Druckwasserreaktoren handelt es sich dabei, um es ganz genau zu sagen, um Reaktoren mit vertikal angeordnetem Druckgefäß.The process according to the invention is particularly advantageous for feeding fuel to pressurized water reactors suitable, but it can also be used for fueling other types of reactor. at The pressurized water reactors are, to be more precise, reactors with vertically arranged Pressure vessel.

Das Druckgefäß eines solchen Kernreaktors besteht aus einem Druckgefäßkörper, der durch einen Deckel dichtThe pressure vessel of such a nuclear reactor consists of a pressure vessel body which is tightly sealed by a cover

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verschlossen ist. Der Druckgefäßkörper umschließt das aus Brennstoffstäben gebildete Core und die oberen und unteren Innenteile.is locked. The pressure vessel body encloses the core formed from fuel rods and the upper and lower inner parts.

Der Reaktor ist mit Steuerstäben versehen, welche zu Steuerzwecken mittels Steuerstabantriebsvorrichtungen in das Core eingefahren oder aus dem Core herausgezogen werden. Die SteuerStabantriebsvorrichtungen arbeiten innerhalb von Gehäusen, welche druckdicht mit dem Druckgefäßdeckel verbunden sind und nach oben über diesen vorragen. Jedes Gehäuse umschließt eine Antriebsvorrichtung, eine Steuerstabantriebswelle, die mit der Antriebsvorrichtung verbunden ist und sich von dem Steuervorrichtungsgehäuse aus durch den Druckgefäßdeckel hindurch erstreckt. Jede dieser Wellen ist mit zugeordneten Steuerstäben verbunden.The reactor is provided with control rods, which retracted or withdrawn from the core for control purposes by means of control rod drive devices will. The control rod drive devices work inside housings, which are pressure-tightly connected to the pressure vessel lid and above it protrude. Each housing encloses a drive device, a control rod drive shaft connected to the drive device is connected and extends from the controller housing through the pressure vessel cover. Every this shaft is connected to associated control rods.

Bei der Brennstoffbeschickung werden der Druckgefäßdeckel und die Steuervorrichtungsgehäuse abgehoben und entfernt, so daß die Steuerstabantriebswellen und die Steuerstäbe freiliegen. Die Steuerstabantriebswellen werden sodann von den Steuerstäben gelöst und gemeinsam mit den oberen Innenteilen entfernt, worauf die Brennstoffbeschickung ausgeführt wird, während welcher sich die Steuerstäbe im Core befinden. Nach der Brennstoffbeschickung wirdWhen the fuel is charged, the pressure vessel cover and the control device housing are lifted off and removed, so that the control rod drive shafts and the control rods are exposed. The control rod drive shafts are then released from the control rods and shared with the upper ones Internal parts removed, whereupon the fuel loading is carried out, during which the control rods are in the core. After the fuel has been charged

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das oben beschriebene Verfahren in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt.the procedure described above is carried out in reverse order.

Die lange Stillegung von mehreren Wochen, die bei diesem bekannten Brennstoffbeschickungsverfahren erforderlich ist, verhindert eine häufige Brennstoffbeschickung. Die Brennstoffbeschickung nach den bekannten "Verfahren erfolgt deshalb nur etwa jährlich einmal.The long shutdown of several weeks required with this known fuel loading process prevents frequent fuel loading. The fuel is charged according to the known "method therefore only about once a year.

Es hat sich gezeigt, daß diese jährliche Brennstoffbeschickung hohe Anforderungen an den Anfangs- und Ersatzbrennstoff stellt. Typischerweise muß die Anfangsanreicherung an spaltbarem Material des Brennstoffes so groß sein, daß die Reaktivität des Reaktors zumindestens ein Jahr lang erhalten bleibt. Diese Anreicherung liegt typischerweise in der Größenordnung von 3*2 %, Wegen dieser verhältnismäßig hohen Anfangsanreicherung muß das Medium, in welches der Brennstoff eingetaucht ist, am Anfang eine verhältnismäßig hohe Konzentration von neutronenabsorbierendem Material, wie beispielsweise Bor, aufweisen. Diese Bedingungen muß nicht nur der Anfangsbrennstoff, sondern auch jeder Ersatzbrennstoff erfüllen. Darüberhinaus entspricht die Anzahl der zu ersetzenden Brennstoffstäbe,It has been shown that this annual fuel loading places high demands on the starting and substitute fuel. Typically, the initial enrichment in fissile material of the fuel must be so great that the reactivity of the reactor is maintained for at least one year. This enrichment is typically on the order of 3 * 2 %. Because of this relatively high initial enrichment, the medium in which the fuel is immersed must initially have a relatively high concentration of neutron absorbing material, such as boron. These conditions must not only be met by the initial fuel, but also by every substitute fuel. In addition, the number of fuel rods to be replaced corresponds to

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die durch den jährlichen Brennstoffbeschickungszyklus bestimmt wird, einem beträchtlichen Bruchteil der Gesamtanzahl der Brennstoffstäbe im Core.which is determined by the annual fuel loading cycle, a considerable fraction of the Total number of fuel rods in the core.

Eine Abschätzung der wirtschaftlichen Auswirkungen der Brennstoffbeschickungszeit offenbart, daß eine beträchtliche Verringerung der Brennstoffbeschickungszeit große wirtschaftliche Vorteile mit sich bringt. Durch eine kürzere Brennstoffbeschickungszeit können nämlich nicht nur die Verluste, die sich dadurch ergeben, daß der Reaktor während langer Zeitspannen stillgelegt ist, verringert werden, sondern es werden auch Vorteile dadurch erzielt, daß ein Brennstoff mit geringerer Anreicherung verwendet werden kann und daß bei einem häufigen Auswechseln der Brennstoffstäbe nur ein verhältnismäßig geringer Anteil der Brennstoffstäbe bei jeder Brennstoffbeschickung ausgewechselt zu werden braucht, weil die Brennstoffbeschickung in kurzen Zeitabständen stattfinden kann. Darüberhinaus kann die Konzentration des Neutronenabsorptionsmaterials in dem Medium, beispielsweise Bor in Wasser, in welches das Core eingetaucht ist, geringer sein.An estimate of the economic impact fuel feed time reveals that a significant reduction in fuel feed time brings great economic benefits. With a shorter fuel loading time, you can not only the losses resulting from the reactor being shut down for long periods of time, can be reduced, but there are also advantages that a fuel with less enrichment can be used and that with frequent replacement of the fuel rods only a relatively small proportion the fuel rods are changed each time the fuel is loaded needs to be because the fuel loading can take place in short time intervals. Furthermore can be the concentration of the neutron absorbing material in the medium, for example boron in water, in which the core is submerged, be lower.

Typischerweise ist bei einem Druckwasserreaktor mit jährlicher Brennstoffbeschickung, welche eine AnreicherungTypically in a pressurized water reactor with annual fuel feed, which is an enrichment

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an spaltbarem Material in der Größenordnung von 3,2 % verlangt, in dem Wasser eine Konzentration von etwa 1200 ppm (Teile pro Million) von natürlichem Bor erforderlich, welches typischerweise am Beginn der Lebensdauer bzw. Zerfallszeit aus 20 Gewichtsprozent B und 80 Gewichtsprozent B besteht und zur Folge hat, daß sich während der Zerfallszeit, während welcher die Konzentration von Bor auf etwa 10 ppm abnimmt, eine hohe Konzentration von Tritium H ergibt. Bei einem typischen Beispiel verringert sich bei halbjährlichem Brennstoffbeschickungszyklus die Anfangsanreicherung und außerdem die Konzentration des Bors am Beginn der Zerfallszeit auf 650 ppm, was eine Verringerung des erzeugten -jH zur Folge hat; bei einem vierteljährlichen Brennstoffbeschickungszyklus beträgt die Anreicherung nur 2,7 % und die Borkonzentration verringert sich am Beginn der Zerfallszeit auf 350 ppm.of fissile material on the order of 3.2 % , in which water requires a concentration of about 1200 ppm (parts per million) of natural boron, which typically consists of 20 percent by weight B and 80 percent by weight B at the beginning of the life or disintegration period and as a result, a high concentration of tritium H results during the disintegration period during which the concentration of boron decreases to about 10 ppm. In a typical example, the biannual fuel loading cycle reduces the initial enrichment and also the concentration of boron at the beginning of the disintegration period to 650 ppm, which results in a reduction in the -jH produced; with a quarterly fuel feed cycle the enrichment is only 2.7 % and the boron concentration decreases to 350 ppm at the beginning of the decay period.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die Wirtschaftlichkeit des Betriebes von Kernreaktoren zu verbessern und ein Verfahren anzugeben, welches eine Brennstoffbeschickung von Kernreaktoren in der kurzen Zeitspanne von nur wenigen Tagen gestattet.The invention is intended to solve the problem, the economic efficiency of the operation of nuclear reactors to improve and to specify a method, which a fuel loading of nuclear reactors in the short Allow a period of just a few days.

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Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe beinhaltet die Erfindung ein Verfahren zum Brennstoffbeschicken eines Kernreaktors mit einem Unterteil, welches innerhalb eines Druckgefäßes ein Core mit zu ersetzenden Brennstoffstäben sowie untere Innenteile enthält, und mit einem Oberteil,.zu welchem ein Druckgefäßdeckel, obere Innenteile, Steuerstabantriebsvorrichtungen und -gehäuse sowie elektrische Kabel gehören, wobei der Deckel durch mit Spann- und Lösevorrichtungen versehene Spannbolzen auf dem Druckgefäß festgehalten wird. Ein derartiges Verfahren ist gemäß der Erfindung durch folgende Schritte gekennzeichnet:In order to achieve this object, the invention includes a method for feeding a fuel Nuclear reactor with a lower part, which inside a pressure vessel contains a core with fuel rods to be replaced as well as lower inner parts, and with an upper part, to which a pressure vessel lid, upper inner parts, Control rod drive devices and housings, and electrical cables, with the lid being tightened with tensioning and clamping bolts provided with release devices is retained on the pressure vessel. One such procedure is characterized according to the invention by the following steps:

a) Betätigen der Lösevorrichtung zum Entriegeln und Entfernen der Spannbolzen in einem einzigen Arbeitsgang und damit zum Entriegeln des Deckels auf dem Druckgefäß,a) Actuation of the release device to unlock and remove the clamping bolts in a single Operation and thus for unlocking the lid on the pressure vessel,

b) Wegbewegen des Oberteiles mit sämtlichen an diesem befestigten Teilen von dem Unterteil zu einem vorbereiteten Ort hin, so daß das Core zugänglich ist, undb) Moving away the upper part with all parts attached to it from the lower part a prepared location so that the core is accessible, and

c) Ersetzen der Brennstoffstäbe.c) Replacing the fuel rods.

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Durch das Verfahren nach der Erfindung wird die Anzahl der bei der Brennstoffbeschickung gesondert auszuführenden Einzelaufgaben beträchtlich verringert, so daß das Druckgefäß schnell zugänglich ist. Die Möglichkeit von Verzögerungen infolge Betriebsstörungen wird ebenfalls verringert, so daß die Brennstoffbeschickung in wenigen Tagen durchgeführt werden kann, verständlicherweise unter minimaler elektrischer Belastung der Anlage, und außerdem der Brennstoffbeschickungszyklus nur drei Monate bis sechs Monate zu betragen braucht.By the method according to the invention, the number of the fuel loading is separated the individual tasks to be carried out are considerably reduced, so that the pressure vessel is quickly accessible. the The possibility of delays due to malfunctions is also reduced, so that the fuel loading can be carried out in a few days, understandably with minimal electrical load on the system, and moreover, the fuel loading cycle need only be three months to six months.

Das Entfernen der Steuerstäbe während der Brennstoffbeschickung erfordert, daß die Borkonzentration" während der Brennstoffbeschickung vergrößert wird. Es ist interessant, daß die Borkonzentration bei einem jährlichen Brennstoffbeschickungszyklus auf 25OO ppm vergrößert werden muß, während sie bei einem sechsmonatigen Brennstoffbeschickungszyklus während der Brennstoffbeschickung auf I88O ppm verringert und bei einem dreimonatigen Brennstoffbeschickungszyklus entsprechend weiter verringert werden kann.Removing the control rods during fuel loading requires that the boron concentration "be increased during fuel loading. It It is interesting that the boron concentration for an annual fuel feed cycle drops to 25OO ppm must be increased while it is in a six month fueling cycle during fueling decreased to 1880 ppm and correspondingly for a three month fuel cycle can be further reduced.

Die Ersatzbrennstoffstäbe werden in einem einzigen Arbeitsgang in das Reaktorgebäude, in welchem sichThe substitute fuel rods are in a single operation in the reactor building, in which

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das offene Druckgefäß befindet, gebracht und für die •Brennstoffbeschickung bereitgehalten. Die verbrauchten Brennstoffstäbe werden in gleicher Weise in einem einzigen Arbeitsgang aus dem Reaktorgebäude hinaustransportiert. Gemäß der Erfindung ist in dem Reaktorgebäude eine Brennstoffweitertransportgrube vorgesehen, in welcher die verbrauchten Brennstoffstäbe vorübergehend aufbewahrt werden.the open pressure vessel is located, brought and for the • Fuel supply kept ready. The spent fuel rods are in the same way in one transported out of the reactor building in a single operation. According to the invention is in the reactor building a fuel transport pit is provided in which the spent fuel rods temporarily be kept.

Bei einer Brennstoffbeschickung in Intervallen von sechs Monaten wird typischerweise jeweils ein Fünftel der verbrauchten Brennstoffstäbe im Core ersetzt. Dabei werden die Brennstoffstäbe aus der Mitte des Cores entfernt und durch Brennstoffstäbe aus dem Außenbereich des Cores ersetzt. Die peripheren Brennstoffstäbe des Cores werden dann durch neue Brennstoffstäbe ersetzt.If the fuel is loaded every six months, typically one fifth of the spent fuel rods in the core replaced. Included the fuel rods are removed from the center of the core and fuel rods from the outer area of the core replaced. The peripheral fuel rods of the core will be then replaced with new fuel rods.

In Weiterbildung der Erfindung kann ein Brennstoffbeschickungsverfahren auch so durchgeführt werden, daß keine Umverteilung der Brennstoffstäbe erfolgt. Bei jeder Brennstoffbeschickung braucht dabei nur ein geringer Teil der Brennstoffstäbe im Core ersetzt zu werden. Die bereits ersetzten Brennstoffstäbe werden jedes MalIn a further development of the invention, a fuel charging method can be used also be carried out in such a way that there is no redistribution of the fuel rods. at Each time the fuel is loaded, only a small part of the fuel rods in the core needs to be replaced. the already replaced fuel rods are being used every time

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gekennzeichnet, so daß nach etwa 2 1/2 Jahren sämtliche Brennstoffstäbe ersetzt worden sind.marked so that after about 2 1/2 years all Fuel rods have been replaced.

Nach der Brennstoffbeschickung wird die Borkonzentration auf den erforderlichen Wert verringert, beispielsweise auf 350 ppm bei einem Dreimonatszyklus.After the fuel charge, the boron concentration is reduced to the required value, for example to 350 ppm for a three month cycle.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand der anliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen:The method of the present invention is as follows For example, described with reference to the accompanying drawings. Show it:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Anlage «Fig. 1 is a plan view of a system.

zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Oberteil des Reaktors und der Kran weggelassen sind,to carry out the method according to the invention, the The top of the reactor and the crane are omitted,

Fig. 2 einen Schnitt längs derFig. 2 is a section along the

Linie II-II in Fig. 1, undLine II-II in Fig. 1, and

Fig. 3 anhand eines Diagrammes die mitFig. 3 based on a diagram with

dem Verfahren nach der Erfindung erzielbaren Vorteile.the method according to the invention achievable benefits.

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In den Pig. 1 und 2 sind ein in einer Grube Ij5 angeordneter Kernreaktor 11 und eine Hebevorrichtung 15, beispielsweise ein Kran, zum Anheben und Wegtransportieren des Oberteils des Reaktors 11 dargestellt. Der Kran 15 ist mit nicht dargestellten, üblichen Antriebseinrichtungen versehen" und vorzugsweise auf nicht dargestellten Geleisen verfahrbar. Außerdem ist eine Grube 17 für Ersatzgeräte vorgesehen. Ein Wagen 19, der den Ersatzbrennstoff vor der Brennstoffbeschickung sowie den verbrauchten Brennstoff nach der Brennstoffbeschickung enthält, befindet sich vorübergehend in der Grube I7. Mit der Grube I7 ist über einen Schieber 20 eine Grube für verbrauchten Brennstoff verbunden. Während der Brennstoffbeschickung sind die Gruben IJ und 17 jeweils mit Wasser gefüllt. Für den Fall, daß Reparaturen erforderlich sind, wird der Schieber 20 geschlossen und das Wasser aus der Grube 17 herausgepumpt. Für die Durchführung des Brennstoffaustausches ist ein Kran 2J vorgesehen. Dieser Kran ist auf Geleisen 25 verfahrbar und weist einen verstellbaren Mastbaum 27 zum Anheben und Transportieren der Brennstoffstäbe auf.In the pig. 1 and 2 are one in a pit Ij5 arranged nuclear reactor 11 and a lifting device 15, for example a crane, for lifting and transporting away of the upper part of the reactor 11 is shown. The crane 15 is with not shown, conventional drive devices provided "and preferably movable on tracks not shown. In addition, a pit 17 is for Replacement devices provided. A car 19, the substitute fuel before fuel loading and the fuel consumed after fuel loading is temporarily in pit I7. With the pit I7 there is a pit via a slide 20 connected for spent fuel. While the fuel is being fed, pits IJ and 17 are with each other Filled with water. In the event that repairs are required, the slide 20 is closed and the water pumped out of the pit 17. A crane 2J is provided to carry out the fuel exchange. This The crane can be moved on tracks 25 and has an adjustable mast boom 27 for lifting and transporting the fuel rods on.

Der Reaktor 11 weist ein Unterteil 31 und einThe reactor 11 has a lower part 31 and a

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10 98847 11 2.9.10 98847 11 2.9.

Oberteil 33 auf. Zu dem Unterteil 31 gehört der Druckgefäßkörper 35. Innerhalb des Druckgefäßkörpers 35 befindet sich ein aus Brennstoffstäben gebildetes Core (Fig. 1). Leitungen 39 bzw. 41 sind an den Druckgefäßkörper 35 angeschlossen und dienen zur Weiterleitung von Strömungsmittel zwischen Dampferzeugern 43 und dem Druckgefäß bzw. zwischen Pumpen 45 und dem Druckgefäß.Upper part 33 on. The pressure vessel body 35 belongs to the lower part 31. Inside the pressure vessel body 35 there is a core formed from fuel rods (Fig. 1). Lines 39 and 41 are connected to the pressure vessel body 35 and are used to forward Fluid between steam generators 43 and the Pressure vessel or between pumps 45 and the pressure vessel.

Zu dem Oberteil 33 gehört der Deckel 51 des Druckgefäßes. Nicht dargestellte Gehäuse für nicht dargestellte Steuerstabantriebsvorrichtungen sind druckdicht mit dem Druckgefäßdeckel 51 verbunden. Jeweils ebenfalls nicht dargestellte Antriebskolben, Antriebswellen und Steuerstäbe erstrecken sich von den ebenfalls nicht dargestellten Gehäusen durch den Druckgefäßdeckel hindurch in das Core hinein. Diese Antriebe, Wellen und Steuerstäbe werden während der Brennstoffbeschickung magnetisch jeweils in ihrer zurückgezogenen Stellung gehalten und sind als Teil des Oberteils 35 mit diesem gemeinsam abnehmbar. Das Oberteil 33 weist außerdem einen Schutzschild 53 auf. An dem Schutzschild 53 ist eine Huböse 55 angebracht, an welcher eine Hebevorrichtung 55 zum Abheben des Oberteils eingehängt wird. Ein Gehäuse 57, welches die nicht dargestellten Steuerstabantriebsvorriohtungen umschließt,The lid 51 of the pressure vessel belongs to the upper part 33. Housing, not shown, for control rod drive devices, not shown, are pressure-tight with the Pressure vessel cover 51 connected. Drive pistons, drive shafts and control rods are also not shown extend from the housings, also not shown, through the pressure vessel cover into the core into it. These drives, shafts and control rods are magnetically in each case during fuel loading held their retracted position and are part of the upper part 35 removable with this together. That Upper part 33 also has a protective shield 53. At A lifting eye 55 is attached to the protective shield 53, on which a lifting device 55 for lifting the upper part is hooked. A housing 57 which encloses the control rod drive devices, not shown,

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weist einen Ring 59 auf, an welchem ein Kabeltragarm 6l angelenkt ist. Kabel 65 sind in üblicher Weise mit Sehaltschränken 63 in einem Raum &J verbunden.has a ring 59 to which a cable support arm 6l is articulated. Cables 65 are connected to control cabinets 63 in room & J in a conventional manner.

Der Deckel 51 ist mittels Spannbolzen 71 druckdicht mit dem Druckgefäßkörper 35 verbunden. Jeder Spannbolzen 7I ist mit einer hydraulischen Lösevorrichtung 73 zum schnellen Entfernen der Spannbolzen versehen. Typischerweise werden besser 26 große Spannbolzen anstelle von 52 kleineren Spannbolzen verwendet. Die Spannbolzen 7I und die Lösevorrichtungen 73 sowie der Druckgefäßdeckel sind in ein wärmeisoliertes Gehäuse 75 eingeschlossen.The cover 51 is connected to the pressure vessel body 35 in a pressure-tight manner by means of clamping bolts 71. Each clamping pin 7I is provided with a hydraulic release device 73 for quick removal of the clamping bolts. Typically it is better to use 26 large clamping bolts instead of 52 smaller clamping bolts. The clamping bolts 7I and the release devices 73 and the pressure vessel lid are enclosed in a thermally insulated housing 75.

Die Grube I3 ist von einem äußeren Betongebäude 8l umgeben, welches als radioaktiver Schild dient. Innerhalb des Gebäudes 81 ist ein Gebäudedruckmantel 83 angebracht, welcher typischerweise aus Stahl ist. Dieser Druckmantel weist eine Basis 85 auf, mit welcher das Fundament 87 des Gebäudes 81 verkleidet ist. Der Kran 23 und seine Geleise sind innerhalb des Mantels 83 angeordnet.The pit I3 is surrounded by an outer concrete building 8l, which serves as a radioactive shield. Within a building pressure jacket 83 is attached to the building 81, which is typically made of steel. This pressure jacket has a base 85, with which the foundation 87 of the Building 81 is clad. The crane 23 and its tracks are arranged within the jacket 83.

Innerhalb des Mantels 83 ist eine innere Betonkonstruktion 91 angebracht, in welcher der Reaktor 11An inner concrete structure 91, in which the reactor 11

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und die diesem zugeordneten Geräte, wie beispielsweise die Dampferzeuger 43, die Pumpen 45 und die Strömungsmittelleitungen 39 und 41, untergebracht sind. Der Reaktor 11 ist in der Grube 13 angeordnet, die einen Teil der inneren Betonkonstruktion 9I bildet. Das Druckgefäß 35 ist mit einer Außenverkleidung 95 aus wärmeisolierendem Material versehen, die durch einen nicht dargestellten Luftspalt von der Wand 93 der Grube getrennt ist. Die Leitungen 39 und 41 sind durch öffnungen in der inneren Betonkonstruktion bzw. im Druckgefäß hindurchgeführt und tragen Außenverkleidungen 97 aus wärmeisolierendem Material, die ebenfalls von Wänden durch Luftspalte getrennt sind. Die Dampferzeuger 43 und die Pumpen 45 ruhen auf der Basis 100 der inneren Betonkonstruktion. Die Anlagenteile 39, 41, 43 und 45 sowie andere ähnliche Teile sind durch Inspektionsluken bzw. öffnungen 101 und I03 zugänglich bzw. sichtbar, vgl. Fig. 1. Ein Betriebsdeck oberhalb des Reaktors ist gegenüber dem Dampferzeuger 43 durch bogenförmige Betonschilde I05 abgeschirmt, welche Wände 107 überspannen, die an einer innerhalb des Mantels 83 angebrachten bogenförmigen Betonkonstruktion I09 befestigt sind. Zur Belüftung der Grube I3 sind öffnungen 104 vorgesehen.and the devices associated therewith, such as the steam generator 43, the pumps 45 and the fluid lines 39 and 41, are accommodated. The reactor 11 is located in the pit 13 which forms part of the inner concrete structure 9I. The pressure vessel 35 is provided with an outer cladding 95 made of heat-insulating material, which is separated from the wall 93 of the pit by an air gap (not shown). The lines 39 and 41 are passed through openings in the inner concrete structure or in the pressure vessel and carry outer linings 97 made of heat-insulating material, which are also separated from the walls by air gaps. The steam generators 43 and pumps 45 rest on the base 100 of the internal concrete structure. The system parts 39, 41, 43 and 45 and other similar parts are accessible or visible through inspection hatches or openings 101 and I03, see FIG Spanning walls 107 which are attached to an arcuate concrete structure I09 mounted within the shell 83. Openings 104 are provided for ventilating the pit I3.

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Eine Grundfläche 99 ist mit einem kreisförmigen Aufnehmer 111 versehen, auf welchen das Oberteil J53 während der Brennstoffbeschickung aufgesetzt wird. Es können außerdem Aufnehmer 113 und II5 zur Lagerung des Druckgefäßdeckels 5I und der oberen und unteren inneren Teile (nicht dargestellt) dort vorgesehen sein, wo sie erforderlich sind. Außerdem ist ein Druckerzeuger II6 vorgesehen, der während des Betriebes des Reaktors 11 den Druck aufrechterhält.A base 99 is provided with a circular receiver 111 on which the upper part J53 is put on while the fuel is being charged. In addition, transducers 113 and II5 can be used to store the Pressure vessel lid 5I and the upper and lower inner Parts (not shown) can be provided where they are required. There is also a pressure generator II6 provided, which maintains the pressure during the operation of the reactor 11.

Die innere Betonkonstruktion 9I ist mit einem Lukendeckel II7 aus Stahl und Beton versehen, der aufgeklappt in Fig. 2 dargestellt ist. Dieser Lukendeckel II7 ist an Scharnieren II9 gehaltert und gestattet in aufgeklapptem Zustand den Zugang zu dem Reaktor 11 und zu den diesem zugeordneten Geräten. Der Lukendeckel II7 dient, wenn er während des normalen Betriebes des Reaktors 11 abgesenkt ist, als Schutzschild.The inner concrete structure 9I is with a Hatch cover II7 made of steel and concrete, which is shown unfolded in FIG. 2. This hatch cover II7 is held on hinges II9 and allowed in opened position State access to the reactor 11 and to the devices assigned to it. The hatch cover II7 serves, when it is lowered during normal operation of the reactor 11, as a protective shield.

Innerhalb des Mantels 83 ist eine Vertiefung 121 vorgesehen, innerhalb welcher der Wagen I9 während der Brennstoffbeschickung mit den Ersatzbrennstoffstäben bzw., nach der Brennstoffbeschickung, mit den verbrauchtenA recess 121 is located inside the jacket 83 provided within which the car I9 during the fuel loading with the substitute fuel rods or, after the fuel has been charged, with the consumed

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Brennstoffstäben angeordnet ist. Dieser Schacht 121 ist von Betonwänden 125 umschlossen und vom Innenraum der inneren Betonkonstruktion 91 durch einen Schieber 125 getrennt.Fuel rods is arranged. This shaft 121 is enclosed by concrete walls 125 and from the interior of the inner concrete structure 91 separated by a slide 125.

Die Brennstoffbeschickungsgrube 17 ist eine Vertiefung in einer Wand I3I der Grube 18, in welcher der verbrauchte Brennstoff gelagert wird. Diese Wand I3I stößt an einer Seite an die benachbarte Wand 1;53 des Betonschildes 8l an. Ein Durchlaß 155 erstreckt sich durch die Wände 151, 155 und 12} hindurch. Dieser Durchlaß 135 weist"eine zylindrische Metallwand I36 auf und ist auf der Seite der Grube I7 durch einen Schieber 137 verschlossen, der zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung verschiebbar ist. Auf der Seite des Schachtes 121 ist dieser Durchlaß durch einen Deckel 139 verschlossen, der mit einem an der Metallwand I36 gebildeten Plansch 141 verschraubt ist.The fuel supply pit 17 is one Depression in a wall I3I of the pit 18 in which the used fuel is stored. This wall I3I meets the adjacent wall 1; 53 of the concrete sign on one side 8l on. A passage 155 extends through the Walls 151, 155 and 12} through. This passage 135 has a cylindrical metal wall I36 and is on the side of the pit I7 closed by a slide 137, which is slidable between an open and a closed position. On the side of the shaft 121 is this passage closed by a cover 139, the with a splash 141 formed on the metal wall I36 is screwed.

Die Brennstoffbeschickung wird zum Schutz gegen Radioaktivität unter Wasser durchgeführt. Es ist dabei wichtig, daß die oberen Innenteile stets unter Wasser bleiben, wenn sie zusammen mit dem Oberteil angehoben werden.The fuel loading is carried out under water to protect against radioactivity. It is there It is important that the upper inner parts always remain under water when they are lifted together with the upper part.

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Der Wasserspiegel wird in gleichem Maße erhöht, wie das Oberteil angehoben wird. Der Wasserspiegel muß jedoch unterhalb der lesevorrichtungen 73* des Kabeltragarms und der Kabel 65 bleiben. Am Anfang ist die Innenseite der Grube I3 trocken. Bei Beginn der Brennstoffbeschickung befindet sich der Brennstoffwagen I9 niit Ersatzbrennst off stäben 151 unter Wasser in der Grube I7. Die Borkonzentration wird nun auf den für die Brennstoffbeschickung erforderlichen Wert von 25ΟΟ ppm bei jährlichem Zyklus und auf 1440 ppm bzw. auf einen noch niedrigeren Wert für kürzere Zyklen erhöht. Die nicht dargestellten Steuerstabantriebsvorrichtungen werden betätigt, so daß diese die nicht dargestellten Steuerstäbe in die zurückgezogene Stellung bewegen. Die Lösevorriehtungen 73 werden nunmehr betätigt und die Spannbolzen 7I aus der verriegelten Stellung ausgeschwenkt. Das Oberteil wird sodann in die Stellung A (Fig. 1) angehoben und zu dem Aufnehmer Hl in Stellung B transportiert. In diesem Zeitpunkt oder bereits vorher wird der Wasserspiegel in der Grube I3 erhöht. Der während dieses Arbeitsvorganges ansteigende Wasserspiegel wird immer oberhalb der oberen Innenteile in dem sich nach oben bewegenden Oberteil, jedoch unterhalb der Spannbolzenlösevorrichtung, des Kabeltragarmes 6l und der Kabel 65 gehalten.The water level is raised in the same way as that The upper part is raised. However, the water level must be below the reading devices 73 * of the cable support arm and the cable 65 remain. In the beginning is the inside the pit I3 dry. At the start of fuel loading there is the fuel car I9 with replacement burner off rods 151 under water in pit I7. The boron concentration is now to the value of 25ΟΟ ppm required for the fuel loading with an annual cycle and increased to 1440 ppm or an even lower value for shorter cycles. The control rod driving devices not shown are actuated so that these control rods, not shown, in the retracted Move position. The release devices 73 are now actuated and the clamping pin 7I from the locked Swiveled out position. The upper part is then raised to position A (Fig. 1) and to the transducer Hl transported to position B. At this point in time or before that, the water level in pit I3 elevated. The water level rising during this process is always above the upper inner parts in the upper part moving upwards, but below the clamping bolt release device, of the cable support arm 6l and the cable 65 held.

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Anschließend wird der Schieber 137 hochgezogen und der Wagen I9 in den Schacht 121 gefahren. Nun wird der Schieber 125 hochgezogen und die Brennstoffbeschickung mit Hilfe des Krans 23 durchgeführt. Die Ersatzbrennstoffstäbe 151 ersetzen, einer nach dem anderen, die verbrauchten Brennstoffstäbe, welch letztere in den Wagen I9 gebracht werden.Then the slide 137 is pulled up and the car I9 drove into the shaft 121. Now the slide 125 is pulled up and the fuel feed carried out with the aid of the crane 23. The substitute fuel rods 151 replace, one by one, the used ones Fuel rods, the latter being brought into car I9 will.

Nachdem die Brennstoffstäbe vollständig ersetzt worden sind, wird der Wagen I9 mit den verbrauchten Brennstoffstäben wieder in die Grube 17 zurückgebracht, von wo aus die Brennstoffstäbe unter Wasser in die Grube 18 transportiert v/erden. Das Oberteil wird in dem Maße, wie der Wasserspiegel nach und nach abgesenkt wird, wieder aufgesetzt. Die wieder festgezogenen Spannbolzen verbinden den Deckel 5I dicht mit dem Druckgefäßkörper 35. Der Schild 53 wird in die Betriebsstellung abgesenkt und die Steuerstäbe werden wieder in das Core 37 eingeschoben. Die Borkonzentrabion des Wassers in dem Reaktorgefäß wird nun auf den Betriebswert verringert, d.h. auf 1200 ppm bei jährlichem Brennstoffbeschickungszyklus bzw. auf 650 ppm bei halbjährlichem Brennstoffbeschickungszyklus bzw. auf 350 ppm bei vierteljährlichem Brennsboffbeschlckungszyklus. Der Reaktor 11After the fuel rods have been completely replaced, the car will return to I9 with the spent fuel rods brought back to the pit 17, from where the Fuel rods transported into the pit 18 under water v / earth. The upper part is put back on as the water level is gradually lowered. The again Tightened clamping bolts tightly connect the cover 5I with the pressure vessel body 35. The shield 53 is lowered into the operating position and the control rods are pushed back into the core 37. The boron concentration of the water in the reactor vessel is now reduced to the operating value, i.e. to 1200 ppm for the annual fuel feed cycle or to 650 ppm for a six-monthly fuel loading cycle or to 350 ppm for a quarterly one Fuel supply cycle. The reactor 11

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kann nun normal in Betrieb genommen werden.can now be put into operation normally.

Anstelle der Brennstoffbeschickung von einem mit Brennstoffstäben gefüllten Wagen aus können die Brennstoffstäbe auch einer nach dem anderen in das Gebäude IJ> hineingebracht werden, wie es gegenwärtig gemacht wird.Instead of the fuel loading of a container filled with fuel rods cars from the fuel rods can also be a brought in by one in the building IJ>, as is done currently.

Pig. 3 zeigt ein Diagramm, in welchem horizontal die Brennstoffbeschickungszykluslänge in Monaten und vertikal die Brennstoffkosteneinsparung in DM/kW aufgetragen sind.Pig. 3 shows a diagram in which horizontal the fuel charging cycle length in months and the fuel cost savings vertically in DM / kW are.

Für drei verschiedene Brennstoffbeschickungszeiten sind Kurven eingetragen. Pig. J zeigt, daß bei einer Brennstoffbeschickungszeit von drei Tagen die Brennstoffkosteneinsparung bei einem Vierteljahreszyklus ein Maximum hat.Curves are plotted for three different fuel loading times. Pig. J shows that with one Fuel charging time of three days, the fuel cost savings for a quarterly cycle Has maximum.

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Claims (7)

Patentansprüche;Claims; f 1,/Verfahren zum Brennstoffbeschicken eines Kernreaktors mit einem Unterteil, welches innerhalb eines Druckgefäßes ein Core mit zu ersetzenden Brennstoffstäben sowie untere Innenteile enthält, und mit einem Oberteil, zu welchem ein Druckgefäßdeokel, obere Innenteile, Steuerstabantriebsvorrichtungen und -gehäuse sowie elektrische Kabel gehören, wobei der Deckel durch mit Spann- und Lösevorrichtungen versehene Spannbolzen auf dem Druckgefäß festgehalten wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte: f 1, / method for feeding fuel to a nuclear reactor with a lower part, which contains a core with fuel rods to be replaced as well as lower inner parts within a pressure vessel, and with an upper part, to which a pressure vessel cover, upper inner parts, control rod drive devices and housings as well as electrical cables belong, whereby the lid is held on the pressure vessel by clamping bolts provided with clamping and release devices, characterized by the following steps: a) Betätigen der Lösevorrichtung zum Entriegeln und Entfernen der Spannbolzen in einem einzigen Arbeitsgang und damit zum Entriegeln des Deckels auf dem Druckgefäß,a) Actuation of the release device to unlock and remove the clamping bolts in a single Operation and thus for unlocking the lid on the pressure vessel, b) Wegbewegen des Oberteils mit sämtlichen an diesem befestigten Teilen von dem Unterteil zu einem vorbereiteten Ort hin, so daß das Core zugänglich ist, und,b) moving away the upper part with all parts attached to it from the lower part to one prepared place so that the core is accessible, and, c) Ersetzen der Brennstoffstäbe.c) Replacing the fuel rods. - 20 109884/1129 - 20 109884/1129 2. Verfahren nach Anspruch 1 für Reaktoren mit einem Schutzschild, der einen Teil des Oberteiles bildet und der aus einer Betriebsstellung in eine Brennstoffbeschickungsstellung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des SchutzSchildes das Oberteil derart angehoben wird, daß zunächst der Schutzschild aus seiner Betriebsstellung in die Brennstoffbeschickungsstellung gebracht und dadurch die Steuerstabantriebsvorrichtungen auf die Brennstoffbeschickung eingestellt werden.2. The method according to claim 1 for reactors with a protective shield which forms part of the upper part and which is movable from an operating position to a fuel loading position, characterized in that that the upper part is raised in such a way by means of the protective shield is that first the protective shield from its operating position into the fuel loading position brought and thereby the control rod drive devices are adjusted to the fuel charge. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Ersatzbrennstoffstäbe vor dem Beginn des Austausches gegen die verbrauchten Brennstoffstäbe in einem einzigen Arbeitsgang in eine Brennstoff beschickungsposit ion gebracht werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized characterized in that all replacement fuel rods are replaced with the spent fuel rods before the start of the exchange be brought into a fuel loading position in a single operation. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis j5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffbeschickung in verhältnismäßig kurzen Zeitintervallen in der Größenordnung von drei Monaten bis sechs Monaten stattfindet und daß bei jeder Brennstoffbeschickung nur ein Teil der Brennstoffstäbe in dem Core ersetzt wird.4. The method according to any one of claims 1 to j5, characterized in that the fuel charge takes place at relatively short time intervals on the order of three months to six months and that only a portion of the fuel rods in the core are replaced with each fuel loading. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,5. The method according to claim 4, characterized in that - 21 -- 21 - 10988A/1 12910988A / 1 129 daß Anfangsbrennstoffstäbe und Ersatzbrennstoffstäbe verwendet werden, die jeweils einen Brennstoff mit einer verhältnismäßig geringen Anreicherung von weniger als 5*2 vorzugsweise von etwa 2,7 %t an spaltbarem Material enthalten.that initial fuel rods and substitute fuel rods are used, each containing a fuel with a relatively low enrichment of less than 5 * 2 % » preferably of about 2.7 % t of fissile material. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für Reaktoren, bei welchen sich das das Core enthaltende Druckgefäß in einem Gebäude befindet, welches normalerweise dicht verschlossen ist und welches eine während des normalen Betriebes dicht verschlossene öffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß während der Brennstoffbeschickung die Ersatzbrennstoffstäbe sämtliche in einem einzigen Arbeitsgang durch die öffnung hindurch in das Gebäude hinein transportiert werden.6. The method according to any one of claims 1 to 5 for Reactors in which the pressure vessel containing the core is located in a building, which is normally is tightly closed and which has an opening that is tightly closed during normal operation, characterized in that during fuel loading the substitute fuel rods are all in one be transported through the opening into the building in a single operation. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Herausziehen der Steuerstäbe aus dem Core während der Brennstoffbeschickung dadurch kompensiert wird, daß die Konzentration von neutronenabsorbierendem Material, wie beispielsweise7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the pulling out of the Control rods from the core during the fuel loading is compensated by the fact that the concentration of neutron absorbing material such as 10B, in dem Reaktorgefäß erhöht wird. 10 B, in the reactor vessel is increased. - 22 109884/1129 - 22 109884/1129
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