DE2258518C2 - Abnehmbare obere Abschirmung für den Kern eines Atomkernreaktors - Google Patents

Abnehmbare obere Abschirmung für den Kern eines Atomkernreaktors

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine abnehmbare obere Abschirmung für den Kern eines Atomkernreaktors in integrierter Bauweise mit Kühlung durch flüssiges Natrium, der als Abschluß für den oberen Teil seines Behälters zwei exzentrisch zueinander verdrehbare Stopfen unterschiedlicher Größe aufweist.
Bei bestimmten in integrierter Bauweise mit Kühlung durch flüssiges Natrium ausgeführten Atomkernreaktoren befindet sich der Reaktorkern im Inneren mehrerer Behälter. Dabei gewährleistet der äußere Behälter, der beispielsweise aus Beton bestehen kann, die Abschirmung gegen die Strahlung im Reaktorinneren. Dieser äußere Behälter wird durch zwei kreisförmige Stopfen verschlossen, die exzentrisch zueinander angeordnet sind und den Zugang zum Reaktorkern ermöglichen.
Der eigentliche Reaktorkern wird durch eine seitliche Abschirmung umgeben. Diese seitliche Abschirmung ihrerseits wird an ihrem oberen Teil durch einen oberen Abschirmdeckel abgedeckt, der gemeinsam mit der seitlichen Abschirmung die Aufgabe hat, die aus dem Reaktorkern austretenden schnellen Neutronen zu verzögern und einzufangen, um eine Verseuchung des im Sekundärkreislauf strömenden flüssigen Natriums bei seinem Durchgang durch die zwischengeschalteten Wärmetauscher zu vermeiden.
Bei einem mit flüssigem Natrium gekühlten schnellen Reaktor befindet sich die obere Abschirmung für den Reaktorkern völlig innerhalb des flüssigen Natriums. Angesichts der Temperatur dieses flüssigen Natriums ist der Abschirmdeckel hohen thermischen und chemischen Beanspruchungen ausgesetzt Besteht die obere Abschirmung aus einem einzigen Bauteil, so muß bereits bei einem lokalen Schaden die gesamte obere Abschirmung ausgetauscht werden, was naturgemäß ein komplizierter und kostspieliger Vorgang ist
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abschirmung der oben erwähnten Art so auszubilden, daß sie die Behebung lokaler Schäden ohne die Notwendigkeit eines totalen Ausbaues der gesamten Abschirmung ermöglicht
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Abschirmung erfindungsgemäß dadurch gelöst daß jeweils eine Mehrzahl von Flaschen aus einzelne, stofflich voneinander verschiedene Abschirmelemente umschließenden Mttallzylindern in einem an seiner Oberseite einen Aufhängehaken aufweisenden Rahmen zu einem Bündel zusammengefaßt und alle diese Bündel auf Böden abgestützt sind, die ihrerseits über ein Metallgerüst mit dem kleineren und dem größeren Stopfen verbunden sind und an der seitlichen Abschirmung für den Reaktorkern zur Anlage kommen. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels veranschaulicht; dabei zeigt in der Zeichnung
Fi g. 1 einen Vertikalschnitt durci. ein Traggerüst für
eine erfindungsgemäß ausgebildete obere Abschirmung;
Fig.2 eine mögliche Anordnung für die einzelnen Bündel einer erfindungsgemäß ausgebildeten oberen Abschirmung in Form eines Horizontalschnittes entlang der Horizontalebene A-A in F i g. 1;
Fig.3 ein einzelnes Bündel aus Flaschen für eine erfindungsgemäß ausgebildete Abschirmung in perspektivischer Darstellung; F i g. 4 eine einzelne Flasche einer erfindungsgemäß ausgebildeten oberen Abschirmung in einem Vertikalschnitt und
F i g. 5 die Arbeitsweise beim Austausch von Teilen einer erfindungsgemäß ausgebildeten Abschirmung in vier verschiedenen Stadien (a—d).
In F i g. 1 wird die obere Wand 1 des Behälters eines Atomkernreaktors durch einen drehbar angeordneten großen Stopfen 2 verschlossen, in dem ein kleinerer Stopfen 4 ebenfalls drehbar gelagert ist, wobei die beiden Stopfen 2 und 4 exzentrisch zueinander
eo angeordnet sind.
Sowohl mit dem großen Stopfen 2 als auch mit dem kleinen Stopfen 4 sind eine Mehrzahl von U-Eüsen verbunden, wobei in F i g. 1 zur Vereinfachung der Darstellung nur die mit d<:m großen Stopfen 2 verbundenen U-Eisen (» dargestellt sind. An das untere Ende der U-Eisen 6 sind im Querschnitt kreisförmig horizontale Ringe 8 angeschweißt, zwischen denen Flacheisen 10 in solcher Weise befestigt sind, daß sich
zwei horizontale Böden ergeben, von denen der eine mit dem großen Stopfen 2 und der andere mit dem Weinen Stopfen 4 fest verbunden ist Beide Böden liegen natürlich auf der Höhe des Reaktorkern und überdecken diesen genau; in F i g. 2 sind ein Teil der die beiden Böden bildenden F'acheisen 10 mit dünnen Linien eingezeichnet
Auf den Böden stützen sich die erfindungsgemäß ausgebildete Abschirmung bildende Bündel 12 ab, wie sie in F i g. 3 im einzelnen veranschaulicht sind. Das in F i g. 3 veranschaulichte Bündel 12 weist einen rechtekkigen Querschnitt auf, jedoch versteht es sich von selbst, daß auch andere Querschnittsformen wie beispielsweise Dreiecke oder Trapeze im Sinne der Erfindung brauchbar sind. In F i g. 2 sind mögliche Formen für die einzelnen Bündel zur vollständigen Überdeckung des Reaktorkernes mit dicken Strichen angedeutet Der fest mit dem kleinen Stopfen 4 verbundene Boden ist einerseits mit dem Ring 8 und andererseits mit Rohren 13 verbunden, die Steuerstäbe für die Regelung des Reaktorbetriebes umgeben.
Das in Fig.3 als mögliches Ausführur.gsbeispiel veranschaulichte Bündel 12 setzt sich aus einem I-Träger 14 zusammen, der an seinem oberen Ende einen Aufhängehaken 16 aufweist Am oberen und am unteren Steg 18 bzw. 20 des !-Trägers 14 sind transversal verlaufende Arme 22 befestigt, und zwischen diese Arme 22 sind Flaschen 24 so eingesetzt, daß sie jeweils mit ihren unteren Enden auf einem unteren Arm 22 aufsitzen und oben durch den zugehörigen oberen Arm 22 gehalten werden. Dazu tragen die unteren Arme 22 jeweils Zentrierkegel 26, denen in den oberen Armen 22 Bohrungen 28 in ihrer seitlichen Lage entsprechen.
In Fig.4 ist eine einzelne Flasche 24 im Schnitt dargestellt, und man sieht, daß sie aus einem Hohlzylinder besteht der an seinem unteren Ende 30 nach außen gewölbt ist und an seinem oberen Ende durch eine Kappe 32 abgeschlossen wird, die auf den Zylindermantel der Flasche 24 aufgeschraubt ist. In das gewölbte untere Ende 30 der Flasche 24 ist von unten her eine zentrierende hohlkegelförmige Öffnung 34 eingearbeitet, und die Kappe 32 weist an ihrer Oberseite zwei vertikale Laschen 36 auf, die jeweils eine Bohrung 38 enthalten.
Die Flasche 24 ist der Reihe nach mit verschiedenen « Schichten aus Abschirmungsmaterial gefüllt. Beispielsweise können vier solcher Schichten 39a bis 39d vorgesehen sein, wobei von oben nach unten eine erste Schicht 39a aus Graphit eine Schicht 396 aus Borkarbid, eine Schicht 39c aus rostfreiem Stahl und eine zweite Schicht 39c/aus Graphit aufeinanderfolgen können. Jede solche Flasche 24 ist im Metallgerüst ihres entsprechenden Bündels 12 in folgender Weise festgelegt. Die öffnung 34 der Flasche 24 ist über einen der Zentrierkfigel 26 auf den unteren Armen 22 des Bündels 12 aufgesetzt; das obere Ende der Flasche 24 ist durch einen Stift festgelegt der zum einen durch die entsprechende Bohrung 28 im zugehörigen oberen Arm 22 und zum anderen durch die Bohrungen 38 an der Kappe 32 der betreffenden Flasche 24 hindurchgeht Für den Austausch von beschädigtem Abschirmungsmaterial braucht lediglich der entsprechende Stift herausgezogen zu werden, so daß die beschädigte Flasche 24 aus dem Verband ihres Bündels 12 gelöst wird, worauf dann ihre Kappe 32 abgeschraubt werden kann. Dank dieser aufgeschraubten Kappe 32 läßt sich jede Flasche 24 selbst dann mehrfach verwenden, wenn ein Teil des in ihr enthaltenen Abschirmmaterials beschädigt sein sollte.
In Fig.5 sind die einzelnen Arbeitsschritte beim Austausch eines beschädigten Abschirmungselementes veranschaulicht Der durch die beiden drehbar gelagerten Stopfen 2 und 4 abgeschlossene Behälter 40 für den Atomkernreaktor wird oben di"v:h einen zweiten Behälter 42 umgeben, wobei zwischen diesen beiden Behältern 40 und 42 ein freien Zugang gewährender Gang 44 vorgesehen ist Gegenüber dem großen drehbaren Stopfen 2 geht durch den äußeren Behälter 42 eine öffnung 46 hindurch.
In einer in Fig.5a veranschaulichten ersten Verfahrensstufe wird über die Öffnung 46 eine transportable Beschickungsmaschine 48 gebracht, die in ihrem Inneren ein beispielsweise über sine Winde 52 betätigbares Hubsystem 50 enthält, das mit dem kleinen Stopfen 4 über darin eingelassene Haken verbunden werden kann.
In einem in Fig.5b veranschaulichten zweiten Verfahrensschritt wird der kleine Stopfen 4 mittels des Hubsystems 50 angehoben, und es wird eine gegenüber dem äußeren Behälter 42 verschiebbare Gleitschiene 54 über den Stopfen 4 gebracht Längs dieser Gleitschiene 54 wird sodann ein Flaschenzug 56 über ein abzutauschendes Bündel 12 geführt Dieses Bündel 12 wird dann mit Hilfe des Flaschenzuges 56 angehoben und in eine Speicherzone 58 überführt, worauf der Flaschenzug 56 ein neues Bündel 12 aufnimmt und an seinen Platz verbringt. Sobald alle beschädigten Bündel 12 am kleinen Stopfen 4 ausgetauscht sind, wird der kleine Stopfen 4 wieder abgesenkt und statt dessen entsprechend der Darstellung in F i g. 5c das Gesamtgebilde aus dem großen Stopfen 2 und dem kleinen Stopfen 4 angehoben. Der Austausch beschädigter Bündel 12 am großen Stopfen 4 vollzieht sich in der gleichen oben beschriebenen Weise. Als letztes werden dann beide Stopfen 2 und 4 in der in Fig.5d veranschaulichten Weise wieder abgesenkt, worauf die Beschickungsmaschi*:a 18 entfernt werden kann.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche;
1. Abnehmbare obere Abschirmung für den Kern eines Atomkernreaktors in integrierter Bauweise mit Kühlung durch flüssiges Natrium, der als Abschluß für den oberen Teil seines Behälters zwei exzentrisch zueinander verdrehbare Stopfen unterschiedlicher Größe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Mehrzahl von Flaschen (24) aus einzelne, stofflich verschiedene Abschirmelemente (39a—39d) umschließenden Metallzylindern in einem an seiner Oberseite einen Aufhängehaken (16) aufweisenden Rahmen (14, 18, 20) zu einem Bündel (12) zusammengefaßt und alle diese Bündel (12) auf Böden (10) abgestützt sind, die ihrerseits über ein Metallgerüst (8) mit dem kleineren und dem größeren Stopfen (4 bzw. 2) verbunden sind und an der seitlichen Abschirmung für den Reaktorkern zur Anlage kommen.
2. Abschirmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flaschen (24) jeweiis die Form eines am unteren Ende (30) nach außen gewölbten und am oberen Ende durch eine aufschraubbare Kappe (32) verschließbaren Hohlzylinders aufweisen, der in seinem Inneren mit Abschirmmai erial (39a bis 39d) gefüllt ist, daß der gewölbte Boden des Hohlzylinders eine sich nach unten und außen kegelförmig erweiternde öffnung (34) aufweist und daß die aufschraubbare Kappe (32) auf ihrem Scheitel zwei vertikale Laschen (36) mit je einer Bohrung (38) für die Einführung eines Haltestiftes trägt
3. Abschirmung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bündel (12) aus einem oben mit einem Aufhängehaktn (16) versehenen I-Träger (14) besteht, an dessen oberem und unterem Steg (18 bzw. 20) transversale Arme (22) befestigt sind, an denen die oberen Enden der Flaschen (24) mittels in Bohrungen (28) einführbarer Stifte und die unteren Enden der Flaschen (24) mittels aufgesetzter Zentrierkegel (26) festlegbar sind.
4. Abschirmung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmungsmaterial in den Flaschen (24) aus Graphit, rostfreiem Stahl und Borkarbid besteht.
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