DE2321167A1

DE2321167A1 - Kernreaktor, insbesondere gasgekuehlter schneller brutreaktor

Info

Publication number: DE2321167A1
Application number: DE2321167A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Dipl Ing Bittermann; Claus Dipl Ing Goetzmann; Klaus Dipl Ing Klein; Peter Rau
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-04-26
Filing date: 1973-04-26
Publication date: 1974-11-21
Also published as: BE814146A; FR2227601A1

Description

Kernreaktor, insbesondere gasgekühlter schneller Brutreaktor.

Es ist bekannt, Kernreaktoren mit einem aus Elementen zusammengesetzten Reaktorkern und mit darin beweglichen Absorberstäben zur Regelung der Reaktorleistung auszurüsten. Die Elemente enthalten den Spaltstoff oder Brutstoff in metallischen Hüllrohren, die in einem von einer Hülle umschlossenen Elementenkasten festgelegt sind. Die Absorberstäbe laufen üblicherweise in Führungsrohren. Im Normalbetrieb werden sie in kleinen Stufen verstellt. Zur Schnell- oder Notabschaltung werden sie dagegen vollständig in den Reaktorkern eingeworfen.

Die Regelung der Reaktorleistung muß umso zuverlässiger sein, je höher die Leistungsdichte im Reaktorkern ist. Sie stellt daher besondere Anforderungen bei gasgekühlten schnellen Brutreaktoren. Deshalb, sucht die Erfindung eine Möglichkeit, die Zuverlässigkeit der zur Leistungsregelung dienenden Absorberwirkung so zu verbessern, daß mindestens jederzeit eine Abschaltung des Reaktors möglich ist, und zwar auch dann, wenn in dem stark beengten Aufbau des Reaktorkerns die Absorberstäbe zum Beispiel verklemmen sollten.

Ausgehend von einem Kernreaktor mit einem aus Elementen zusammengesetzten Reaktorkern und mit darin beweglichen Absorberstäben zur Regelung der Reaktorleistung ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß einzelne Elemente des Reaktorkerns hohl ausgebildet sind und daß oberhalb dieser Elemente ein Raum zur Aufnahme von Absorberkugeln vorgesehen ist, die als Notabschalt einrichtung in die hohlen Elemente einfüllbar angeordnet sind.

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Die Absorberkugeln werden als zusätzliche Möglichkeit zur Notabschaltung für den Fall, daß die Absorberstäbe nicht oder nur ungenügend zur Leistungsverringerung beitragen, in die nach der Erfindung hohlen, also ohne Spalt- oder Brutstoff ausgeführten Elemente befördert. Diese Elemente sind aus den für normale Elemente verwendeten Teilen relativ einfach herzustellen und können deshalb mit geringen Kosten eingesetzt werden. Sie können zugleich für die Absorberstäbe der normalen Leistungsregelung Platz bieten, wobei dann ein hohles Element ein Führungsrohr für den Absorberstab enthält, das einen Ringraum begrenzt. Der Ringraum wird zur Notabschaltung mit den Kugeln aufgefüllt.

Die Außenwand des Ringraumee wird zweckmäßig von der Hülle eines das Führungsrohr einschließenden Elementekastens gebildet. Es sind aber auch andere Ausbildungen denkbar, die sicherstellen, daß der von benachbarten normalen Elementen mit Brennstäben oder Brutmaterial bestimmte Raum für ein hohles Element ohne großen Aufwand begrenzt und im Notfall mit den Absorberkugeln beschickt werden kann.

Es empfiehlt sich, den 'Yeg der Absorberkugeln durch Kugelfangbleche zu begrenzen, die den Elementekasten abschließen und zum Beispiel am unteren Ende eines Führungsrohres angeordnet sind. Mit dem Elementekasten können die Kugeln auch wieder aus dem Reaktorkern entfernt werden.

Die Abaorberkugeln können vorteilhaft in über dem Ringraum angeordneten Behältern untergebracht sein, die eine Sollbruchstelle aufweisen. Die Sollbruchstelle kann bei rohrförmigen Behältern an einer Haltevorrichtung angeordnet sein, die im Inneren des Rohres angebracht ist und eine das Rohr abschließen de Kappe trägt. Es sind auch fernbetätigbare Einrichtungen denkbar, die dafür eorgen, daß die Absorberkugeln bei Bedarf in den Raum im Inneren des Reaktorkerns gelangen. Zur Beschleunigung des Kugeltransportes kann man Sas einsetzen«

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand

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- 3 - YPA 73/9424 der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.

In Fig. 1 ist in einer Übersichtsdarstellung ein gasgekühlter schneller Brutreaktor in einem Vertikalschnitt gezeichnet. Der Reaktor besitzt einen Druckbehälter 1 aus Spannbetonelementen. Der Druckbehälter 1 umschließt den Reaktorkern 2, der aus dem eigentlichen Spaltkern 3 und dem Brutmantel 4 besteht. Die zum Reaktorkern 1 zusammengesetzten Brennelemente sind mit einem Elementenhaltegestänge 6 am oberen Rand des Druckbehälters 1 aufgehängt. Die Befestigungsstelle ist mit einem Behälter 8 abgedeckt. In diesem Behälter 8 sind auch die Steuerstabantriebe 10 untergebracht, die Steuerstäbe im Bereich des Spaltkerns 3 zu bewegen gestatten.

Der Reaktorkern 2 ist von einem radialen Schild 11 und axialen Schilden 12 und 13 umgeben. Zwischen den Schildteilen verlaufen Kühlmitteleintrittsleitungen 15 und -auslaßleitungen 16 zu den gleichfalls im Druckbehälter 1 untergebrachten Dampferzeugern 17. Am oberen Ende der Dampferzeuger sind Pumpen 18 angeordnet, die die Gasströmung durch den Druckbehälter und die Dampferzeuger 17 in Richtung der Pfeile 20 in Bewegung setzen. Die Pumpen 18 werden von Dampfturbinen 19 betätigt, die von der von den Dampferzeugern 19 kommenden Dampfleitung 21 gespeist werden.

Unterhalb des Kerns 2 sitzt eine Wanne 22. In dieser soll der bei einem Unfall schmelzende Kern aufgefangen und so weit gekühlt werden, daß die Schmelze nicht durch den Boden des Druckbehälters 1 durchbrennt, sondern eingeschlossen bleibt.

In den Fig. 2A und 2B sind im wesentlich größeren Maßstab zwei zusammen gehörende Abschnitte eines den Reaktorkern 2 bildenden Elementes 24 dargestellt, das in einer Gitterplatte 26 geführt ist. Das Element 24 umschließt ein zentrales Führungsrohr 27 für einen Absorberstab 28, der von den bereits erwähnten Steuerstabantrieben verteilt wird. Zu diesem Zweck ist im Führungsrohr 27 eine Absorberantriebsstange 30 angeordnet, die mit einer Sperrstange 31 der Ab-

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sorberstange über Klinken 32 gekuppelt werden kann.

Am Umfang des Absorberstabes 28 ist in einem im Querschnitt sechseckigen Hüllkasten 25 des Elementes 24 ein Ringraum vorgesehen, der bei normalen Brennelementen die nicht weiter gezeichneten Brennstäbe des Spaltkernes 3 aufnimmt. Bei dem gemäß der Erfindung hohlen Element 24 bleibt der Ringraum jedoch frei für die Absorberkugeln 36, die zur Notabschaltung verwendet werden.

Die Absorberkugeln 36 lagern im Normalfall in stabförmigen Kugelbehältern oder Rohren 37, die oberhalb des Spaltkernes 3 um das Führungsrohr des Absorberstabes gruppiert sind. Die Behälter 37 sind mit einem Kugelboden 38 als Kappe verschlossen, der an einem zentralen Stab 39 über eine Sollbruchstelle 40 befestigt ist.

Sollte bei einem Unfall die Leistungsregelung mit Hilfe der Absorberatäbe 28 nicht zur Verringerung der Leistung ausreichen, so wird der Strom eines Niederhaltemagneten abgeschaltet und von diesem eine Federkraft freigegeben, die den Haltestab 39 an der Sollbruchstelle 40 zerreißt. Ber Kugelboden 38 fällt herunter, und die im Kugelbehälter 37 enthaltenenAbsorberkugeln 36 können sich unter der Einwirkung der Schwerkraft in das Element 24 ergießen. Bei Bedarf können die Kugeln auch mit Gas beschleunigt werden, das von oben in die Rohre 37 eingeleitet wird. Am unteren Ende des Elementes 24 werden die Absorberkugeln 36 von Kugelfangblechen 42 aufgehalten, so daß sie, wie gewünscht, im Bereich des Spaltkernes 2 wirksam sind. Dadurch wird die Leistung des Reaktors stark verringert. Bei einer genügend großen Zahl von über den Spaltkern 3 verteilten hohlen Elementen kann der Reaktor mit den Absorberkugeln schnell und sicher abgeschaltet werden. Zum Entfernen der Kugeln werden die Elemente 24 einzeln aus dem Reaktorkern gehoben und entlerrt.

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Claims

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Patentansprüche

!./Kernreaktor, insbesondere gasgekühlter schneller Brutreaktor, mit einem aus Elementen zusammengesetzten Reaktorkern und mit darin beweglichen Absorberstäben zur Regelung der Reaktorleistung, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Elemente (24) des Reaktorkerns (2) hohl ausgebildet sind und daß oberhalb dieser Elemente (24) ein Raum (37) zur Aufnahme von Absorberkugeln (36) vorgesehen ist, die als Notabschalteinrichtung in die hohlen Elemente (24) einfüllbar angeordnet sind.
2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein hohles Element (24) ein Führungsrohr (27) für den Absorberstab (28) enthält, das einen Ringraum (35) für die Absorberkugeln begrenzt.
3. Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand des Ringraumes (35) die Hülle (25) eines das Führungsrohr (27) einschließenden Elementekastens ist.
4. Kernreaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elementekasten durch Kugelfangbleche (42) abgeschlossen ist.
5. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (36) über den hohlen Elementen (24) in Behältern (37) untergebracht sind, die eine Sollbruchstelle (40) aufweisen.
6. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter Rohre (37) sind, die unten mit einer Kappe (38) verschlossen sind,und daß in den Rohren (37) eine mit einer Sollbruchstelle (40) versehene Haltevorrichtung (39) für die Kappe untergebracht ist.

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7. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Absorberkugeln mit Hilfe von Gas in die hohlen Elemente transportierbar sind.

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