DE2154350A1

DE2154350A1 - Verfahren zum betrieb eines gasgekuehlten kernreaktors und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2154350A1
Application number: DE2154350A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Stracke
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1971-10-15
Filing date: 1971-11-02
Publication date: 1973-04-19
Also published as: FR2156358A1; CH537073A; US3816244A; FR2156358B3; GB1384803A

Description

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Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Verfahren zum Betrieb eines gasgekühlten Kernreaktors und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines gasgekühlten Kernreaktors,durch dessen geöffnetes Standrohr, welches im Reaktordruckgefäss angeordnet ist, der Brenneleinenfcwechsel vorgenommen wird, wobei Standrohr und Stopfen mit einer Kühlung versehen sind, und der Stopfen den Regelstabantrieb aufnimmt und ein Führungsrohr aufweist, durch das der Regelstab in den Reaktorkern einfunrund ausziehbar ist und eine Einrichtung zur Durchführung dos Verfahrens zun Betrieb.

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Es sind Kernreaktoren bekannt, deren Standrohre, die das Reaktordruckgefäss durchdringen, mit einem Stopfen verschlossen sind, der währenddes Brennelementwechsels entfernt wird, wobei die Stopfen während des Betriebes gekühlt werden. Als Kühlmittel wurde hierzu Wasser herangezogen.

Bei gasgekühlten Reaktoren, insbesondere bei Hochtemperaturreaktoren, werden aus wirtschaftlichen Gründen einerseits höhere Temperaturen und andererseits ein Brennstoffwechsei während der Betriebslast des Reaktors angestrebt. Da aufgrund der Graphittechnologie des Reaktorkernes kein Wasstr in den Primärkreislauf gelangen darf, ist es notwendig, die Kühlung des Stopfens während des Brennstoffwechsels auszuschalten. Damit ist aber auch eine Entleerung des Küfclsys tents, zumindest aber eine Sicherung gegen Auslauf verbunden. Hinzu kommt, dass der Stopfen in der Zeit zwischen dem Abstellen der Kühlung und dem Herausziehen des Stopfens, durch die W Belademaschine nicht gekühlt wird, und somit die Grundlagen der einwandfreien Manipulation erschwert werden.

Bei einer Störung der Belademaschine, während des Ziehens des Stopfens oder knapp vorher, ist eine Ueberhitzung des Stopfens die Folge, so dass der Reaktor unbedingt abgestellt werden muss.

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Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu ermitteln, das die vorgenannten Nachteile vermeidet und die Sicherheit des einwandfreien Betriebes eines Kernreaktors erhöht.

Die Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen mit Kaltgas entsprechend dem Kühlgas des Reaktors versorgt wird, wobei ein Primärstrom dem Stopfen und ein Sekundärstrom d^r Regelstabfulirung Wärme entzieht und die beiden Teilströme dem Reaktorkern nachfolgend zugeführt werden, wobei die Drücke von Primär- und Sekundärstrom mindestens gleich dem höchsten Gasdruck im Reaktorkern sind.

Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Betrieb des gasgekühlten Kernreaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen mittels einer formschlüssigen Befestigungseinrichtung mit Doppel- Dichtungen und einem Verschluss in das Standrohr eingesetzt ist, und ein Ringraum zwischen Standrohr und dem reaktorkern'seitigen Mantelrohr des Stopfens gebildet ist, der gegen den Reaktorkern durch eine Drosselstelle nahezu abgeschlossen ist, wobei der Ringraum mit einer im Reaktordruckgefäss untergebrachten Leitung verbunden ist, und dass der Ringraum über mindestens eine Bohrung mit dem mit einem Ringspalt versehenen Führungsrohr für den Hegels tab verbunden ist, das an der dem Reaktorkorn zugekehrten Seite offen ist.

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Die Lösung bietet neben der erhöhten Sicherheit den Vorteil, dass ein Brennstoffweehsel oder Brennelementwechsel auch unter Leistungsabgabe des Kernreaktors durchgeführt werden kann, ohne dass dabei durch plötzlich auftretende Störungen der Reaktor abgestellt werden muss. Weiters werden durch den einfachen Aufbau der Erfindung die Manipulationsarbeiten vermindert, wobei keine Rücksicht auf das Kühlmedium genommen werden braucht. Dartiber hinaus wird mittels des erfindungsgemassen Verfahrens eine ständige Kühlung des Standrohres und des Stopfens erreicht, so dass selbst eine zeitlich-.begrenzte Ueberhltzung der Teile während des Brennelementwechsels vermieden wird.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese zeigt einen Längsschnitt durch ein Standrohr eines Kernreaktors.

w Die Wand des Druckgefässes 1 des Kernreaktors umgibt das Standrohr 2, das an def sog. Reaktorplattform 3 überstehend angeordnet ist. An der dem Reaktorkern zugekehrten Seite des Druckgefässes 1 ist ein sog. Liner 4 angebracht, der die Betonhülle vor Strahlung durch Wärme und Spaltstoffe schützt und ausserdem für die Dichtigkeit sorgt.

Das Standrohr 2 ist mit einer Absetzung versehen in deren

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Uebergangszone die formschlüssige Befestigungseinrichtung 5 und auch die Doppel- Dichtung 6 untergebracht ist. Am Stopfenrand 8 greift ein Verschluss 9 bzw. 9' an, der das Standrohr nach aussen abschliesstl

Der Stopfen 7 besteht im wesentlichen aus dem Mantelrohr 10, das gegengleich zum Standrohr 2 mLt einer Absetzung versehen ist, aus dem Stopfenboden 11, dem Zwischenboden 12 und den Stopfendeckeln 15 und l^a, die wegen der verlangten Sicherheit zweiteilig ausgeführt sind.

Am Umfang des Mantelrohres 10, im Bereich zwischen den Doppel-Dichtungen 6 und dem Verschluss 9» ist in der Ausnehmung j6 ein "englischer Verschluss" vorgesehen, der die formschlüssige Befestigungseinrichtung 5 des Stopfens 7 im Standrohr 2 bildet. Dieser besteht aus einem Käfigrohr 14, in dem schräge Bohrungen vorgesehen sind, in welchen die Zylinder 15 gleitbar eingesetzt sind. Im Mantelrohr 10 und im Standrohr 2 sind · Nuten 17 und 17* vorgesehen, die die Enden der Zylinder 15 aufnehmen, wodurch eine Verriegelung bzw. Befestigung des Stopfens 7 gegenüber dem Standrohr 2 erfolgt.

Durch Hochziehen des Käfigrohres 14 mittels einer nicht dargestellten Mechanik oder Hydraulik, gleiten die Zylinder 15 aus

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den bzw. tiefer in die Nuten 17 und 17' und geben so die Verriegelung frei, so dass der Stopfen 7 herausgezogen werden kann.

Der Stopfen 7 ^is^ durch den Zwischenboden 12 unterteilt, und bildet einen Raum 18, in dem.der Regelstabantrieb untergebracht ist, der jedoch wegen der besseren Uebersichtlichkeit in der Zeichnung weggelassen wurde. Im Zwischenboden 12 ist die Mündung 21 des Führungsrohres 19 für den Regelstab 22 vorgesehen, das aus einem DoppelmanteLrohr gebildet wird, und einen Rings palt 20 aufweist, der sich über die ganze Länge des Führungsrohres 19 erstreckt. Der Ringspalt 20 an der Win dung, 21 des Führungsrohres 19 ist verschlossen, dagegen bleibt der Ringspalt 20 an dem in den Reaktorkern eingeführten Ende des Führungsrohres offen.

Der Stopfenboden 11 umschliesst das Führungsrohr 19 und ist am Mantelrohr 10 befestigt, wobei an der dem Gasraum des Reaktors zugekehrten Seite des Stopfenbodens 11 eine Isolation 23 vorgesehen ist. Der Absctberraum 24, zwischen Stopfenboden 11 und Zwischenboden 12, ist mit Strahlung absorbierendem Schüttgutt ausgefüllt und umhüllt auch das Führungsrohr 19 des Regelstabes 22.

Zwischen Standrohr 2 und Stopfen 7 ist ein Ringraum 25 ausge-

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bildet, der einerseits durch die Absetzung und Dichtung 6 und andererseits durch eine in das Standrohr 2 eingesetzte Drosselsteile 26 abgeschlossen wird, wobei die Drossel durch einen einfachen Kolbenring 26* gebildet v/erden kann. In den Ringraum mündet- die Kelt-saezufUhrlei tung ?8_; die 1n der Wandung des Druckgefässes 1 untergebracht ist. An dem, den Ringraum 25 stopfenseitig gildenden Mantelrohr 10 des Stopfens 7 ist eine Bohrung, oder bei Schüttgutfüllung des Absorberraumes 24, eine Rohrleitung 27 angeordnet, die den Ringraum 25 mit dem Ringspalt 20 verbindet.

Die Wirkungsweise der Kühlung wird im nachfolgenden näher beschrieben. Der Stopfen 7 wird durch die formschlüssige Befestigungseinrichtung 5 Im Standrohr 2 gegenüber dem unter den überdruck stehenden Gasraum des Reaktors festgehalten. Die Doppel- Dichtungen 6 verhindern ein Entweichen von Kühlgas aus. dem Gaskreislauf des Kernreaktors. Damit das Heissgas des Reaktorkerns nich auf den Ringraum 25 einwirken kann, ist ein Kolbenring 26' im Standrohr 7 vorgesehen. Da dieser mit einer bestimmten Lässigkeit ausgelegt ist, strömt ständig ein Primärstroa (Pfeil a) des Kaltgases, das durch die Zufuhrleitung 28 in den Ringraum 25 herangeführt wird, über den Kolbenring 26', der als Drosselstelle wirkt, in den Heissgasraum. Dadurch wird die Wärme vom Stopfen 7 abgeleitet und in den Heissgasraura wieder eingebracht. Das Standrohr 2 und der Liner 4 sind

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mit nicht dargestellten Kühlschlangen umgeben, die in der Wand des Betondrueirgefässes vorgesehen sind. Um das Führungsrohr 19, und indirekt auch den Regelstab 22, in gewissem Ausmass zu kühlen, wird vom Ringraum 25 ein Sekundäretrom (Pfeil . b), über die Rohrleitung 27 abgezweigt, der den Ringspalt 20 durchströmt, und nach der Wärmeaufnahme, gleich dem Primärstrom, in den Gasraum des Reaktors eingeführt wird. Das relativ kalte Kühigasjdas durch den Ringraum 25 und den Ring-™ spalt 20 fliesst, ist auf einem ur.i eine bestimmte Druckdifferenz höheren Druck als das das im Reaktorkern, mindestens aber gleich dem höchsten Druck dej Gases im gesamten Gaszyklus, zu halten, so dass eine umkehrung der Fliessrichtung nicht möglich ist.

Wird nun der Stopfen 7 entriegelt und danach gezogen, so braucht die Zufuhrleitung 28 nicht geschlossen zu werden, sondern wäh- _ rend und nach dem Ziehen des Stopfens 7 fliesst das Kühlgas

weiterhin in den Heissgasraum. Bei gezogenem Stopfen 7 wird

die Kühlung des Standrohres 2 durch die Kühleinrichtung der Belademaschine unterstützt, so dass auch während dieses Betriebsschrittes eine zulässige Beanspruchung des Standrohres 2 gewährleistet bleibt.

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Claims

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Patentansprüche

j 1.) Verfahren zum Betrieb eines gasgekühlten Kernreaktors durch dessen geöffnetes Standrohr, welches im Reaktordruckgefäss angeordnet ist, der Brennelementwechsel vorgenommen wird, wobei Standrohr und Stopfen mit einer Kühlung versehen sind, und der Stopfen den Regelstabantrieb aufnimmt und ein Führungsrohr aufweist durch das der Regelstab in den Reaktorkern einfuhr- und ausziehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen (7l mit Kaltgas entsprechend dem Kühlgas des Reaktors versorgt wird, wobei ein Primärstrom (a) dem Stopfen (7) und ein Sekundärstrom (b) der Regelstabführung (19-22) Wärme entzieht und die beiden Teilströme dem Reaktorkern zugeführt werden, wobei die Drücke von Primär-(a) und Sekundärstrom (b) mindestens gleich dem höchsten Gasdruck im Reaktorkern sind.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Betrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen (7) mittels einer formschlüssigen Befestigungseinrichtung (5) mit Doppel- Dichtungen (6) und einem Verschluss (9) in das Standrohr (2) eingesetzt ist und ein Ringraum (25) zwischen Standrohr (2) und dem reaktorkernseitigen Mantelrohr (10) des Stopfens (7) gebildet ist, der gegen den Reaktorkern

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- ίο -

durch eine Drosselstelle (26) nahezu abgeschlossen ist, wobei der Ringraum (25) mit einer im Reaktordruckgefass (I) untergebrachten Leitung (28) verbunden ist, und dass der Ringraum (2[3) über mindestens eine Bohrung (27) mit dem, mit einem Ringspalt (20) versehenen Führungsrohr (19) für den Regelstab (22) verbunden ist, das an der dem Reaktorkern zugekehrten Seite offen ist.

J5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (26) durch eine an sich bekannte Koloenringdichtung (26') gebildet wird.

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.

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