DE2215703A1

DE2215703A1 - Vorrichtung zum Abstreifen von Natrium an einem zylindrischen Stab

Info

Publication number: DE2215703A1
Application number: DE19722215703
Authority: DE
Inventors: Jean Aix-en-Provence; Michot Gilbert Beaumont de Pertuis; Bernavon (Frankreich)
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1971-04-02
Filing date: 1972-03-30
Publication date: 1972-10-19
Also published as: ES401364A1; IT954592B; BE781298A; FR2135697A5; CH552268A; DE2215703C3; DE2215703B2; GB1359085A

Description

410-18.563P(18.564H) 30. 3. 1972

Commissariat a 1'fenergie Atomique, Paris (Frankreich)

Vorrichtung zum Abstreifen von Natrium an einem zylindrischen Stab

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abstreifen von Natrium an einem in flüssigem Natrium beweglichen zylindrischen Stab. Insbesondere geht es darum, daß man den Natriumniederschlag entfernen will, der sich an einem zylindrischen Stab infolge des Eintauchens des Stabes in ein flüssiges radioaktives Natrium enthaltendes Medium bildet. Dies ist vor allem bei einem der Elemente des Haltearms der Fall, der zum Einführen oder Herausholen der Brennstoffelemente in das Innere bzw. aus dem Inneren eines mit flüssigem Natrium gekühlten Kernreaktors verwendet wird. Während dieser Vorgänge ist dieses Haltearmelement wechselweise im Innern des flüssigen Natriums und wieder außerhalb desselben. Dieses Element in Form eines sich in einem senkrechten, das Innere des Reaktors mit der äußeren Umgebung in Verbindung bringenden Schacht verschiebenden zylindrischen Stabes muß einerseits die Abdichtung zwischen dem Stab

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und der Schachtwand sichern und andererseits alle Natriumoxydabscheidungen vom Stab entfernen, da dieses Natrium radioaktiv ist.

Um diese Funktion zu erfüllen, wurden schon verschiedene Vorrichtungen angegeben.

Sie haben alle eine mehr oder weniger zylindrische Form, wobei sich der zylindrische Stab im Inneren des Abstreifers verschiebt.

Verschiedene Formen wurden hierfür ins Auge gefaßt, worunter genannt seien:

Ein Einblockabstreifer mit drei Zungen, bestehend aus Teilen mit 120° Abstand und Umlenk streifdruck durch Federn erhalten wird;

drei Teilen mit 120 Abstand und Umlenkblech, wobei der Ab-

ein Abstreifer mit einer um ^5 geneigten Zunge, gebildet aus drei gleichen Teilen, wobei der Abstreifdruck durch eine Feder mit lückenlosen Windungen erhalten wird.

Diese verschiedenen Vorrichtungen haben ungünstigerweise verschiedene Nachteile. So gilt, daß sich die das Andrücken der Zungen des Abstreifers an den zylindrischen Stab sichernden Federn deformieren und ihre Funktion nicht mehr sicherstellen; weiter hat die Mischung von Natrium und Natriumoxyd nach dem Abstreifen eine Tendenz, den Raum zwischen den Zungen des Abstreifers zu verstopfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Abstreifen von Natriumablagerungen an einem in dem

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flüssigen Metall beweglichen zylindrischen Stab anzugeben, mit der eine erhöhte Funktionslebensdauer erzielbar ist und nachteilige Verstopfungen vermieden werden.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine Vorrichtung zum Abstreifen von Natrium an einem in flüssigem Natrium beweglichen zylindrischen Stab, insbesondere an einem Haltestab für Brennelemente eines Reaktors mit schnellen Neutronen, mit dem Kennzeichen, daß sie aus einer den beweglichen Stab umgebenden festen zylindrischen Krone besteht, deren Basis leicht kegelförmig verjüngt ist, wobei das untere Ende der Basis eine messerförmige Zunge bildet, die an der Oberfläche des Stabes unter Druck anliegt, und hierzu die Krone auf dem größten Teil ihrer Länge mit zur Achse der Vorrichtung parallel angeordneten Schlitzen versehen ist.

Ein weiterbildendes Merkmal der Vorrichtung sieht vor, daß das Andrücken der durch die Schlitze gebildeten Zungenblätter an den zylindrischen Stab durch einen Kreisring geringer Dicke in halber Höhe der Zungenblätter gesichert ist,

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der einzigen Figur größtenteils im Schnitt dargestellt ist, wobei die Abstreifvorrichtung bereits auf einen Haltearm eines Kernreaktors aufgesetzt ist.

In der einzigen Figur ist schematisch der obere Teil des Einführmechanismus eines Haltearms eines Kernreaktors dargestellt, der in an sich bekannter Weise mit flüssigem Natrium gekühlt wird, z. B, entsprechend dem Haltearm, der

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FR-PS 1569728 ist.

In dieser Figur ist der obere Teil des Reaktormantels 1 dargestellt, in dem eine Öffnung 2 vorgesehen ist; durch diese Öffnung 2 ist ein Schachtrohr 3 eingeführt, das auf dem Reaktormantel 1 mittels eines Bundes ruht, der am Mantel durch Schrauben 4 befestigt und durch Zapfen 5 passend in Stellung gebracht ist, wobei ein Tragstück 6 am Bund des Schachtrohres 3 ebenfalls durch die Schrauben k befestigt ist, während eine Manschette 7 am Bund des Tragstückes 6 durch Schrauben 8 befestigt und durch Zapfen 9 passend in Stellung gebracht ist. Diese drei koaxialen Rohre haben als Achse das Hohlrohr 10 des Haltearms, wobei die Abdichtung zwischen diesen Rohren durch Dichtringe wie 11 gesichert ist. Die Manschette 7 trägt eine Abdichtvorrichtung, die aus einem Querring 12, vier Dichtungssegmenten 13 aus Stahl mit 0,45 % C, 0,8 % Mn, 1,7 ^ Si, 0,3 ^ Mo und 0,75 # Cr und kalibrierten Querstreben besteht, wobei eine Argonsperre zwischen den beiden Lagen von Dichtungssegmenten angeordnet ist. Die Befestigung der Einheit wird durch einen Gewindering 14 ermöglicht. Eine AnIa^^scheibe 15» die durch den Haltefinger 16 in Rotation blockiert ist, vermeidet die Gefahren einer Beschädigung der Dichtung 17 im Lauf der Befestigung. Am Trag-,stück 6 ist eine Befestigungsmutter 18 aufgeschraubt, die durch die Schraube 18¹ in Rotation blockiert ist.

Die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Abstreifvorrichtung 19 r\fht mittels ihrer Schulter 20 auf der Befestigungsmutter 18. Die Mutter 18 weist außerdem eine Schulter 21 auf, die die Rolle des Andrückringes spielt, der die einzelnen Zungenblätter 22 der Abstreifvorrichtung 19 zum Hohlrohr 10 hin zusammendrückt.

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Die Abstreifvorrichtung 19 besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Körper 23· Am oberen Teil des zylindrischen Körpers 23 sitzt die schon genannte Schulter 20. An ihrem unteren Teil befindet sich die Basis 2k, die leicht kegelförmig verjüngt ist und in einer Zunge 25 endet. Der Winkel a zwischen der kegelförmigen Basis Zk und der Achse der Abstreifvorrichtung 19 muß unter 30 sein, um die Verklemmungserseheinungen zu verhindern, wobei die Schneidoberfläche der Zunge 25 einen Winkel von 90 mit den Mantellinien des Rohres 10 bildet 5 die zur Achse der Abstreifvorrichtung 19 parallelen Schlitze 26 sind wenigstens acht und regelmäßig am Umfang verteilt; diese Schlitze 2.6 nehmen den größten Teil der Länge der Abstreifvorrichtung 19 ein und haben eine sehr geringe Breite (z. B. 0,2 mm). Der Teil des zylindrischen Körpers 23 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schlitzen 26, stellt ein Zungenblatt 22 der Abstreifvorrichtung 19 dar. Jeder der Schlitze 26 läuft oben in ein erweitertes Loch 27 aus, um eine bessere Elastizität der einzelnen Zungenblätter 22 zu sichern.

Die Abstreifvorrichtung 19 muß aus einem gegenüber Abrieb sehr beständigen Material hergestellt sein und gleichzeitig eine sehr gute Elastizität aufweisen; man verwendet hierzu vorzugsweise den weiter oben genannten Stahl.

Ein Heizmantel 28 ermöglicht die Regulierung der Temperatur der Abstreifvorrichtung, und eine nicht dargestellte Platinsonde (Thermoelement) zeigt diese Temperatur an.

Die Zentrierung des hohlen Rohres 10 des Haltearms wird durch eine Wellenführung 29 gesichert.

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Die Funktion der Vorrichtung ist sehr einfach; beim Entfernen des hohlen Rohres 10 des Haltearms zum Herausziehen eines Brennelements aus dem Inneren des Reaktors entfernt die Abstreifvorrichtung 19 das Natrium und das Natriumoxyd, die am hohlen Rohr 10 niedergeschlagen sind, wobei die Abstreifvorrichtung mittels des Heizmantels 28 auf einer Temperatur von etwa 100 C gehalten wird.

Die Abstreifvorrichtung wurde erprobt, und nach 6kO Bewegungen entsprechend einer Länge von abgestreiftem Rohr von 11500 m konnte man folgendes feststellen;

Es gab keinen Natriumniederschlag im inneren und äußeren Teil der Abstreifvorrichtung, nur die Schlitze waren mit Natrium gefüllt 5

es trat nur eine sehr geringe Abnutzung in der Größenordnung von 0,1 mm in Durchmesserrichtung auf;

es gab keine Deformierung oder Zerstörung der Zungen; die Elastizität war unverändert.

Selbstverständlich lassen sich gewisse Abwandlungen im Rahmen der Erfindung vornehmen.

Insbesondere kann der Andruckring statt aus der Schulter 21 der Mutter 18 aus einem unabhängigen Ring bestehen, der um die Abstreifvorrichtung 19 angebracht ist und einen bestimmten Druck auf die einzelnen Zungenblätter 22 der Abstreifvorrichtung 19 ausübt.

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Claims

Patentansprüche

1.) Vorrichtung zum Abstreifen von Natrium an einem in flüssigem Natrium beweglichen zylindrischen Stab, insbesondere an einem Haltestab für Brennelemente eines Reaktors mit schnellen Neutronen, dadurch gekennzeichnet , daß sie aus einer den beweglichen Stab (1O) umgebenden festen zylindrischen Krone (23) besteht, deren Basis (24) leicht kegelförmig verjüngt ist, wobei das untere Ende der Basis eine messerförmige Zunge (2-5) bildet, die an der Oberfläche des Stabes (10) unter Druck anliegt, und hierzu die Krone (23) auf dem größten Teil ihrer Länge mit zur Achse der Vorrichtung parallel angeordneten Schlitzen (26) versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens acht Schlitze (26) vorgesehen und regelmäßig über den Umfang verteilt sowie von geringer Breite sind.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Andrücken der Zunge (25) an den zylindrischen Stab (1O) ein Kreisring geringer Dicke auf halber Höhe der einzelnen Zungenblätter(22) der Abstreifvorrichtung (19) dient.

k. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifvorrichtung (19) aus einem Stahl mit 0,45 io C, 0,8 # Mn, 1,7 % Si, 0,3 # Mo und 0,75 % Co besteht .

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5. Vorrichtung nach Anspruch 1, in Verbindung mit einem Haltearm eines mittels flüssigen Natriums gekühlten Kernreaktors, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifvorrichtung (19) am Mantel (1) des Reaktors mittels einer Mutter (18) befestigt ist, an der sie an einer Schulter (20) aufliegt, wobei die Mutter (18) auf ein Tragstück (6) in Manschettenform aufgeschraubt ist, das seinerseits am oberen Teil des Mantels (i) des Reaktors befestigt ist.

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