DE2308882A1 - Kernenergieanlage - Google Patents

Description

Abschrift: 24.216.5

Go/Di 7.9.1973

INTERATOM

Internationale Atomreaktorbau GmbH 506 Bensberg

Kernenergieanlage

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reaktorkern insbesondere für kompakte Kernenergieanlagen mit nur einem einzigen Brennelement, der mit Fingerabsorberstäben geregelt ist, wobei jeweils Gruppen von parallelen Absorberstäben über je eine Spinne mit einem gemeinsamen Steuerstabantrieb verbunden sind.

Bei kleinen kompakten Reaktorkernen kann man aus Gründen der Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit die Anzahl der Absorberstabantriebe nicht beliebig reduzieren, obwohl dies aus Platz- und Kostengründen ansich erwünscht ist. Selbst wenn man die Anzahl der Steuerstabantriebe auf eine sicherheitstechnisch zulässige und wirtschaftlich vertretbare Zahl von z. B. 5 begrenzt, so ergab sich bisher das Problem, die zu einem Steuerstabantrieb gehörigen Absorberstäbe so über den Kernquerschnitt zu verteilen, daß auch beim Ausfall einzelner Steuerstabantriebe die restlichen Steuerstabantriebe den Reaktorkern sicher abschalten und bei der normalen Regelung während des Reaktorbetriebes keine unerwünschten Neutronenfluß- oder Temperaturspitzen auftreten.

Es ist bereits bekannt, die Anzahl der Steuerstabantriebe zu reduzieren, indem man Gruppen von zahlreichen parallelen Absorberstäben mit einer sogenannten Spinne außerhalb des Reaktorkernes verbindet und jeweils eine solche Spinne mit nur einem Steuerstabantrieb verbindet. Die derart verbundenen Absorberstäbe

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werden, im Reaktorquerschnitt betrachtet, oft -luf geraden Linien oder in Kreuzform angeordnet. In der DOS 2 135 845 sind mehrere kreuzförmige Anordnungen von miteinander verbundenen Absorberstäben beschrieben. Diese kreuzförmigen Anordnungen sind an ihren Enden jeweils wieder mit kreuzförmigen Anordnungen versehen und ineinander verschachtelt. Diese Anordnung führt aber, insbesondere bei einem kleinen kompakten Reaktorkern, nicht zu einer azimutal gleichmäßigen und radial beeinflußbaren Regelung des Reaktors, wenn einzelne Steuerstabantriebe ausfallen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Reaktorkern mit einer geringen Anzahl von Steuerstabantrieben, die jeweils mit einer Gruppe von Fingerabsorberstäben verbunden sind, t*obei der Reaktor auch bei Ausfall einzelner Steuerstabantriebe sicher abgeschaltet werden kann und der Reaktor im Normalbetrieb über den Kernquerschnitt azimutal gleichmäßig und radial unterschiedlich geregelt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die Gruppen von miteinander verbundenen Absorberstäben in schmalen Bändern auf Teilen von einem oder mehreren konzentrischen Kreisumfangen angeordnet sind. Bei dieser Anordnung können weite Bereiche des Reaktorquerschnitts, insbesondere die Reaktormitte, von einem oder zwei Steuerstabantrieben erfaßt werden. Bei Ausfall eines Steuerstabantriebes bleiben die nicht abgeschalteten Bereiche des Reaktorkerns auf schmale Bänder beschränkt, die auch bei hoher Spaltstoffdichte unterkritisch bleiben, weil die benachbarten Absorberstäbe genügend Durchgriff zu den absorberfreien Bereichen haben. Die Brenn- und Absorberstäbe eines Reaktors !herden oft in einem regelmäßigen Raster, beispielsweise in Quadraten oder Sechsecken angeordnet, deren Mitten naturgemäß nicht genau auf konzentrischen Kreisen anzuordnen sind. Daher liegt es im Rahmen der Erfindung, wenn die zu einem gemeinsamen Steuerstabantrieb gehörigen Absorberstäbe nur annähernd auf konzentrischen Kreisumfängen oder auch auf den Begrenzungslinien von Vielecken angeordnet sind. Insbesondere bei kleinen Reaktorkernen erscheint es aus konstruktiven Gründen oft zweckmäßig die vorgeschlagenen Kreise beispiels-

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weise durch Quadrate oder Sechsecke zu ersetzen. Es liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung, wenn zwei benachbarte, zu verschiedenen Steuerstabantrieben gehörigen Kreise oder Vielecke nicht streng konzentrisch angeordnet sind, sondern ihre Mitten um einen kleinen Betrag gegeneinander verschoben sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Spinnen der zu verschiedenen Steuerstabantrieben gehörigen Gruppen von Absorberstäben labyrinthartig ineinander verschachtelt sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die zu der mittleren Gruppe gehörigen Absorberstäbe auf zwei H-förmig miteinander verbundenen Halbkreisen angeordnet sind. Bei dieser Anordnung, bei der die beiden Seiten dieses H natürlich, wie bereits vorgeschlagen, annähernd auf einem konzentrischen Kreis oder Vieleck liegen sollen, wird der mittlere Bereich des Reaktorkerns in erwünschter V/eise von den Absorberstäben des mittleren Antriebs erfaßt, so daß dieser mittlere Steuerstabantrieb beim Normalbetrieb zur Regelung benutzt werden kann.

In spezieller Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß je zwei Gruppen von Absorberstäben spiegelbildlich gleich auf einem oder mehreren konzentrischen Halbkreisen angeordnet sind. Soweit bei dieser Anordnung die zu einem Steuerstabantrieb gehörigen Absorberstäbe auf Teilen von mehreren konzentrischen Halbkreisen angeordnet sind; ist es sicher zweckmäßig, diese konzentrischen Kreise durch einen radialen Streifen zu verbinden, so daß der Steuerstabantrieb im Schwerpunkt aller zu diesem Antrieb gehörigen Absorberstäbe angreifen kann. Es liegt im Rahmen der Erfindung, wenn dieser radiale Streifen ebenfalls mit Absorberstäben besetzt ist. In diesem Zusammenhang erscheint es zweckmäßig, wenn auch die etwa nur in Form eines einzelnen Kreisbogens angeordneten Absorberstäbe mit einem kurzem radialen nach innen weisenden Streifen verbunden sind, so daß auch diese einzelnen Kreisbögen in ihrem Schwerpunkt mit ihrem dazugehörigen Steuorstabantrieb verbunden werden können.

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In weiterer spezieller Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die äußeren Gruppen von Absorberstäben auf nahezu vollständigen Kreisen von abwechselnd unterschiedlichem Durchmesser angeordnet sind. Bei dieser Anordnung kann die Mitte des Reaktorkerns, wie bereits vorgeschlagen, von den Steuerstäben eines zentralen Absorberstabantriebes erfaßt werden. Die weiter außen liegenden Steu.TStabantriebe können jeweils die Hälfte eines konzentrischen inneren Kreises von Absorberstäben und abwechselnd einen nahezu vollständigen Kreis von Absorberstäben erfaßen, der jeweils den nächst kleineren Kreis von Absorberstäben eines anderen Absorberstabantriebes umfaßt. Bei dieser Anordnung kann der äußerste Kreis von Absorberstäben einen in sich vollständig geschlossenen Kreis bilden. Die durch diese Anordnung bedingte unterschiedliche Anzahl von Absorberstäben pro Steuerstabantrieb läßt sich ausgleichen, indem die Anzahl oder die Abstände der einzelnen Absorberstäbe voneinander auf den verschiedenen Kreisbögen entsprechend abgestuft werden.

Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die angeführten Beispiele, es sollen auch alle Vereinfachungen und Ergänzungen erfaßt sein, die aus dem der Erfindung zugrunde liegendem Prinzip abgeleitet sind.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Figur 1 zeigt als Draufsicht von oben auf einen Reaktorkern die Anordnung von fünf ineinander verschachtelten Absorberspinnen, die auf etwa konzentrischen Kreisen angeordnet sind. Figur 2 zeigt in gleicher Richtung die Anordnung von drei ineinander verschachtelten Absorberspinnen.

Figur 3 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen elektromechanischen Absorberstabantrieb einschließlich einer Absorberspinne und der Absorberstäbe.

In Figur 1 bestehen die Teile 1 bis 5 aus ebenen waagerechten Blechen, die jeweils aus schmalen, annähernd halbkreisförmig geschnittenen Stücken und aus geraden radial angeordneten Stücken bestehen. Diese Bleche 1 bis 5 sind labyrinthartig ineinander

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verschachtelt und tragen, wie in Figur 3 näher gezeigt wird, an ihrer Unterseite zahlreiche parallele Absorberstäbe und an ihrer Oberseite Verstärkungen sowie je einen Steuerstabantrieb, der im Schwerpunkt befestigt ist. Jede dieser sogenannten Absorberspinnen kann unabhängig von den anderen bewegt werden» Die mittlere Absorberspinne 1 besteht aus zwei H-förmig miteinander verbundenen Halbkreisen. Da sie im Bezug auf den Reaktorkern vollkommen konzentrisch angeordnet ist, wird sie im Normalbetrieb besonders vorteilhaft für die Feinregelung des Reaktorkerns benutzt. Die Absorberspinnen 2 und 3 wie auch 4 und 5 sind jeweils einander spiegelbildlich gleich angeordnet und können daher paarweise zur konzentrischen Regelung des Reaktors benutzt werden.

Die Figur 2 zeigt eine Anordnung von drei ineinander verschachtelten Absorberspinnen 5, 6 und 7. Teil 5 entspricht in seiner Anordnung Teil 1 in Figur 1. Die Teile 6 und 7 umfassen einander abwechselnd auf einem nahezu vollständigem Kreisumfang. Der äußere Kreisbogen des Teiles 7 kann sogar zu einem vollständig geschlossenen Kreis verbunden werden. Die flächenmäßig nicht genau konzentrische Belegung des Reaktorquerschnitts mit Absorberstäben kann durch unterschiedliche Anzahl oder den unterschiedlichen Abstand der an einer Absorberspinne befestigten Absorberstäbe ausgeglichen werden. Selbstverständlich kann diese Anordnung auch durch halbkreisförmige Absorberspinnen entsprechend den Teilen und 5 in Figur 1 erweitert werden.

In Figur 3 ist Teil 1 wiederum das aus Figur 1 bekannte ebene Blech, an dessen Unterseite zahlreiche parallele Absorberstäbe 10 befestigt sind. Diese Absorberstäbe 10 gleiten in an sich bekannter Weise in nicht näher gezeigten Führungsrohren, die den Reaktorkern senkrecht durchdringen. An seiner Oberseite ist das Blech 1 durch entsprechend geformte Stegbleche 11 versteift. Im Schwerpunkt des Systems, das aus Absorberspinne 1, Stegblechen und den zahlreichen Absorberstäben 10 besteht, greift ein an sich bekannter Steuerstabantrieb 12 an, dessen Antriebsgehäuse 13 in dem Reaktordeckel 14 befestigt ist.

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Claims (5)

- 6 - 24.216,5 7,9.1973 SCHUTZANSPROCHE

1. Reaktorkern, der rait Fingerabsorberstäben geregelt ist, wobei jeweils Gruppen von parallelen Absorberstäben über je eine Spinne mit einem gemeinsamen Steuerstabantrieb verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen von miteinander verbundenen Absorberstäben in schmalen Bändern auf Teilen von einem oder mehreren konzentrischen Kreisunifängen angeordnet sind.

2. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinnen der zu verschiedenen Steuerstabantrieben gehörigen Gruppen von Absorberstäben labyrinthartig ineinander verschachtelt sind.

3. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu der mittleren Gruppe gehörigen Absorberstäbe auf zwei H-förmig miteinander verbundenen Halbkreisen angeordnet sind.

4. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Gruppen von Absorberstäben spiegelbildlich gleich auf einem oder mehreren konzentrischen Halbkreisen angeordnet sind.

5. Reaktorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Gruppen von Absorberstäben auf nahezu vollständigen Kreisen von abwechselnd unterschiedlichem Durchmesser angeordnet sind.

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