DE2327776A1 - Sicherheitsstab mit fluessigem absorber fuer kernreaktoren - Google Patents

Sicherheitsstab mit fluessigem absorber fuer kernreaktoren

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DE2327776A1
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Claude Malaval
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    • G21C9/02—Means for effecting very rapid reduction of the reactivity factor under fault conditions, e.g. reactor fuse; Control elements having arrangements activated in an emergency
    • G21C9/033—Means for effecting very rapid reduction of the reactivity factor under fault conditions, e.g. reactor fuse; Control elements having arrangements activated in an emergency by an absorbent fluid
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

DIPL. ING. DIETRICH LEWAtD
PATENTASWALT
8 MUNCTIBW 40
TELEE1QN 80 6514 BIHNAtTER STRASSEG
DIPIi. I.VG. DTETHICH LEWALD MÜNCHEN 4O
BIItNAITEK STHASSE β'
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POSTSCHECKKONTO MÜNCHEN 1990 20 · HYPOBAWK MÜNCHEN, KTO.-NR. 324/88.4
ist sehr platsraubsnd nnü. äußerst
and«»: foiiiftßbtuagÄ1 elrkuXievb;-* dear ÄserBsr in: Röhren,- welche- stell#aw@is"@- den:- Eeafctez5- attareh&etseii,,-der-Absorber" auS'ertialb- de»-- Sems- ff« Hea3ctörs
Mag alt- Hilfe eines- Oftedsmokee: gö&siteix wobei die A^eo-Tb^T^&B&rw-B atiS@rtel-"b dss" Ei3Ät0i?ff in ©1λα:- GfiflFtSüiaök" easgp:se*gtea Senk" gehalten
TörBlöEtttsigeJi-tefeeii" aas--fcefitei:"!^ daJt
notwendig; sir.aiä: f-. xat die"-wegungen su vei^uilaeeen·- Andererseits s-ind- die flüssig-»- k#£t8'gef&Hten~-- Hoteltittmgea νelfttiT lang« wes: %-&. Drucic«- veilüsten- tust Trlgheitsä: "tjeia- laieweguagsetaeir der Fltteölgkeit" ftinrt, ws» einea~ eehnellen; Anepreehen schadet«, Auoftr sind" erhebllohe- Brücke erf örde-rlieh.. Derller"" hinauswirken eifen diese Vagheiten am- Ende; dew- Hulnweges--" un>gößstig" und man: muß" stoödüapfes* anordnen-, uat- die flüssig-ksitesäti.1©
Um die versehledenen Haohteile- au- eliminieren wurde Sieherheitsstab mit flüssigem" Alareorber'- geschaffen« der· die Flüssigkeitsmeng® entsprechend" einer" Säule mit der Höhe des Reaktorkerns benutet. Diese- Flüssigkeitssäule hat eine gering® Irägheit und kann ©inerseits schnell auf Geschwindigkeit gebracht werdien 'aad andererseits ohne komplizierte Bremseinrlchtungen- ssam Stillstand gebracht werden.
Di® Erfindung geht aus von einem- Sieherheltsstab mit flüssigem Absorber für Kerar@alE"toreii: und umfaßt einerseits
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wird, geht der Korben wieder nach oben und das Hohlrohr wird vom Kopf des vertikalen Rohres getrennt? das Gas entweicht dann aus der unteren Kammer, so daß der flüssige Absorber-bei s@te großer Geschwindigkeit in dies© unter dem Einfluß des in der oberen Kammer herrschenden Druckes ausgetrieben wird.
Um den Sieherheitsstab nach der Erfindung erneut zu' armieren baw. in den Bereitschaft©zustand surttokzusteilen, genügt es j den zylindrischen Körper wieder unter Druck eu setzen.
lach einer vorsugeweisea AÄsfütwaggfoisi der-Erfindung weisen die Einrichtungen zur Unterdrückeetsung bzw« zur Druckentlastung der unteren Kammer nur swei Schieber aufs einen Dreiwegschieb©r mit geringem Durettsats„ der, wenn das Hohlrohr mit dem Kopf äss Ytrtikalrohrs verbunden ist?die langsamen Bewegungen d©s liaflihr®na und Heraus führ ©ns des flüssigen Absorbers ermöglicht sowie ein Hohlrohr mit Schnell-Bffnungs wodurch das !Trennen des Hohlrohres und das schnelle Einführen des flüssigen Absorbers möglich werden.
Die Kreise außerhalb das Heaktore sind also allein pneumatische Kreise, die nicht aktiv und nicht gefährlich und von geringem Platsbedarf sind.
iäaeh einem anderen Merkmal der Erfindung ist das Reservoir von geringem diametralen Platzbedarf und kann in ©inem Hüllrohr von einer Geometrie gleich der der Brennstoffelemente enthalten seins was Handhabungsvorgänge-erleichtet.
Baispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert
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5 -
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0S85 07ÖS17 '
tinte*©5 Φ©11 C Fig«, 2s)" ist; vertikal im lasern-©ines-Htllrohres 10 beweglich9 in- dessen Inaerefi sieü ©In 1-1 b©£in€et, äsff auf einest Gestell 12 öes Ee^BS 5; ruht.
Man- erkennt M übrigen öffnungen' 15 in der Stange 9:" i-Ja
In Figi 2a- ist der Teil des Sieherheitsstabesj "der sich in Hi5K©: des KernreaktorauSenvolumens* und des Kern befijs&t, dargestellt. Man erkennt wieder das Reservoir 11 innerhalb des- HSllröhres 1O5 welches auf «i©m Gestell 12
rollt. '" ■ ■
Das- Reservoir 11 ist van" syliadria-G&ez1 Gestalt" und ®tw® in .der" Mitte durch eine Trennwand 14 uaterteilt^ welch© eine obere- Kammer 15
eine untere Kammer-IP* im RealstoÄera "begram
Di® untere -lamm« 15" steht mit äear Umgetamg des Reservoirs 11 über ein vertikal©® Eofer 1 bindung", welches völlig ii© obas® E©am@r 15 durohs©t und in s-e-l-nem oberen Seil mit ©iser vertikal "büwügli Glocke 17 verse-hem ist9 di© mit ©iaes7 Siohtüag mit £ IS ausgestattet ie-t, welche iß ä©r Lage iet9 in Stellung das Rohr 16
Die "beiden lammera 15 und 155 steten iTber eine g 19 in Verbindung ρ dis von ä@r Basis der uatargn Kammer "1 ausgeht und 'in öl© ober© Kammer 15 in Höhe der Trennwand 14· über ein© Siphoneinrichtung 20 einmündet ο
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Der obere.Ssil &®b Reservoirs 11 ist mit stüek mit konischer Kapsel 21 v©rseh.®n9 άΐβ durefe ©in Zylinderteil 22 an ihrem-Ort .gehalten ist«
la Pig- 2b9 die Hainen Eorisontalschnitt durch &®ά Sicher heitsstab darstellt, unterscheidet man nacheinander das hexagonal© Hüllrohr 1O9 tee.Reservoir 11$ die dl® Hingleitung 19 begr©n»©ade Wandungβ öl© Wandung d©s. Siphon 20 und das vertikal© Rote IS0 .
Avlb Pig. 39 di© i©& Seil des- Siefet^teitsstabes la BSfe© Ton der Hauls© od&r Döoksl uai t©@ Sioh©sh@its8topfQii8 d©s Eeaktora sei$t9 fiad©t m©a äoa syliadrisehea 8 ©iageeetst in im Sohutsstopf@n
Im Inneren dieses zylindrischen Kbrpers 8 sich @ia fest mit der Stange 9 nnü .©ijaem Hohlrofer 24 ( oann© ereiise ) im laneren &&τ Stang© 9 u&ä Tom gleiches Achs«-verbundener-Kolben 23» B©r Kolbea 23 weist la-seia.© Mitte ©5,ne öffnung. 23* auff die ein© ¥©r"biadimg;swigob,iaa dem oberen Seil des gylindriscliea Körpers B -aad ä@m Hohl·» rohr 24 gestattet«
Bas lint er© IM© 25 (siehe )?ig. 2a) äes Hohlrote ©in© kugelförmig© @@stalt und trägt Rippen 26s die gegenüber der Stt,ng@ 9 festlegen. In unt©r@r sttitst siGh di©s©s Ende 25 §©g©n di@ Dicfetengskaps©! 21 dss Reservoire .11 abs wäteead der untei1® Stil i©2? Stang© 9 d©n ob©r©n Sail des s^lindrischen Seils 2.2.
Der ©b©r© Teil t©s syliateieehoa Kdrps^s 8 imfeSt @ia Mag
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netventil mit Sohnellöffnung und für großen Durchsatz sowie ein Dreiwegventil mit normaler öffnung und geringem Durchsatz 28. Der Auslaß dieser zwei Magnetventile geht in eine Kammer 29, die über einen den zylindrischen Körper umschließenden Ringraum in Verbindung mit dem das Deckschichtgas 3 enthaltenden Raum (Fig. 1) steht.
In Ruhestellung werden sowohl der Kolben 23 wie das Hohl·*· rohr 24 und die Stange 9 in die obere Stellung durch eine Feder 30 aufgrund der Tatsache, daß der Druck im zylindrischen Körper 8 fehlt, zurückgeführt«
Das Hohlrohr 24 trägt an seinem unteren Ende ein Kugelventil 31* welches das Gas in oberer Stellung der Kugel 31* durchläßt. Diese3 Kugelventil ermöglicht es, den Druck zu halten, um die Verschiebung des Kolbens bis sum Augen blick der Verbindung mit dem Speicher 11 zu erhalten. Einige Millimeter vor dieser Verbindung wird die Kugel 31* des VEntils 31 durch einen vertikalen Zapfen 32 angehoben, der an der Glocke 17 vorbe!geführt ist.
Ein anderen Kugelventil 33 OsfiMet sieh im oberes Teil dss Hohlrofri-©8-24 vin& Tnrsebließt ö.ie öffnung 23s des Kolbens 23, wenn die Kugel 35* des Ventils 33 sich in oberer Stellung befindet. Seine Rolle besteht darin, die Entspannung des im Volumen zwischen den beiden Ventilen enthaltenen Gases au vermeiden» Dieses Volumen ist tat·=· sächlich wesentlich größer als das Volumen des zylindrischen Körpers 8, welches sioh oberhalb des Kolbens 23 befindet. Die Entspannung des im Volumen zwischen den beiden Ventilen enthaltenen Gases würde um ein Erhebliches
9 -
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die FunktlonsEoit/äea Sioheraeitsetabes
Sie Funktionsweise des Slcheraeitsßt&b<§8 nach Ser Erfindung ist die folgendes
Befindet sich, das Reservoir 11 in seiner Mge auf dem Gestell 12 und ist ssine untere Kammer 15* mit flüssigem Absorber, beispielsweise Lithium β gefüllt8 @© @@tst mail das Yolumen des zylindrischen Körpers 8 ©b©rtelb des KoI** bena 23 mit Hilfe eines Iteeiwegmagnetventils '28· unter Druck. Bas Kugelventil- 31 aöfeli@It sieh, mat des Kolben 23 geht nach untsn, ,Sobald das unter® SaS© §5 i©a Eoliisoferg '24 in der Höhe des Kopfs des Speichers ai&oai&it, iff net der Zapfen 32 der 51©ok© 17 du. KugelYüStil 3I9 ©9 daß dag flüssig© Natrium durch das aus i©ak¥@at£l 31 austretende unter Ifeusk etefe.©aäe G-ss ausg@t^ie"b®ß w£2?t0 Di@ öloöke 17 wird la unter© Stellung dureli ias !fet© 25 ä@s Hohlrohres gedrÜGlet, "bis ti© Bänder d£®ß©s Baä©s sieb. gegen die Dichtungakapsel 21 abstütsea« Bas unter Bsuek stehende Gas tritt dann in die unter© lasaer 15' des Speichers 11 @±&9 indem es den flüssigen Absorfees1 in die. obere Kammer 15 austreibt.
Wenn das Niveau der Flüssigkeit in der unteren Kammer in Hahe des unterem Endes der Ringleitung 19 gelangt« so tritt das Sas seinerseits in äl.e Leitung, derart« daß der Druck Pl in der oberen Kammer 15 gleich dem Druck P2
in der unteren Kammer gleich dem statischen Druck wird? und zwar in etwa entsprechend der Differenz der Niveaus der Flüssigkeit In den beiden Kammern.
Wenn sämtlicher flüssiger Absorber in die obere Kammer 15»
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getreten ist und der Brück in dar unt©r@s Kuntr liefe größer ala d#r im Reaktorktrn herrschend· ist, wird ate Brackgaszufuhr in dis untere Kammer 15 unterbrochen, indem man das Sr «iwegmagnet ventil 28 in die ge schloss en« Stellung bringt,
OfJTnet man den schnellen Magnets©hieber 27» so wird dor Druek im- zylindrischen Körper en -lull und das Kugelventil 33 schließt. Die koabiaierte Wirkung der Feder 30 land Bod©m©influse«s auf das MagelfSrsigfüSiid® 25 d®e EoIiI-
24 HBt den Iolb©ß S? und ime Hofelrote 24 aacla ®ls®ia gelea, wli&enft das Imgelvsaidl Jl gohliefit und das "beiden ¥©ntilen im Hotelrete 24 entteltese Sas ©£a
@*s entweißiat aus öer uater@ii laimer 15-* wad der flliseige Absorber wiri gegea dlse© durch iea Druck getrieben, der in der oberen Kammer 15 feerrsent.
Bas Sas entweicht zwischen dem kugelförmigen Ende 25 und der konischen Kapsel 21 und tritt an die Oberfläche des la der Ringleitung zwischen dem Hohlrohr 24 und der Stange 9 enthaltenen Natriums« Dieses G-as tritt dann durch die Bohrungen-13 der Stange 9 in fiea äas Deckgas enthaltenen Raum 3·
Der Übergang des flüssigen Absorbers aus der oberen Kammer 15* in die untere Kammer 15 erfolgt praktisch momentan9 sobald die Dichtheit in Höhe der konischen Kapsel 21 s erst ort 1st.
Unter dem Einfluß des noch in der unteren Kammer 15f herrschenden Gasdruckes nimmt die Glocke 17 eine obere Stellung ein
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und die Dichtung 18 legt eich gegen das Ende des vertikalen Rohres 16 und hindert das Natrium daran» in das Reservoir 11 wieder einzutreten«
Indem man schnell flüssigen Absorber in den Reaktorkern einführt, kann man also plötzlich dessen Reaktivität fallen lassen.
Indem man den Druck im zylindrischen Körper wieder herstellt, kann man den Arbeitszyklus erneut beginnen lassen und den Sieherheitsstab erneut armieren, indem man den flüssigen Absorber aus der unteren Kammer in dia obere Kammer zurücktreten läßt.
Es ist immer möglich, langsame Bewegungen des Hebens und Senkens der flüssigkeit mittels des Dreiwegmagnetventila 28 zu veranlassen» In diesem Pail ist die Dichtigkeit in Höhe der konischen Kapsel 21 nioht zerstört. Der Sicherheitsstab nach der Erfindung läßt sich sowohl als sohneller Sieherheitsstab wie als Feinregelstab verwenden. Seine Verwendung ist nicht auf den Fall sohneller Reaktoren begrenzt? er läßt sieh vielmehr bei sämtlichen schnellen oder langsamen Reaktoren verwenden, indem man einen geeigneten flüssigen Absorber verwendet, um die Reaktivität dieser Reaktoren plötzlich zu vermindern uder langsam sich verändern zu lassen.
Im Hinblick auf eine knappe Darstellung wurde der Sicherheitsstab nach der Erfindung nur anhand einer einzigen Ausführungeform erläutert; Änderungen und Abänderungen liegen Im Rahmen der Erfindung. Gewisse Elemente können durch andere,
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dis In der Lage sind, die gleiche oder eine äquivalente technisch© Punktion auszuführen, sraetst werden.
Ansprüche - 13 -
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Claims (1)

1.) Stoh®rfe@i
torsn mit ©in@m
"bestehend aus
im Reaktor ©bestell des
flüsslgsii Absofffes
liegt v gefüllt ist u&ä ii© -mates© te Kesa mit ©laea§ms toä ©ia@a Is^ek f als d@r Bmok Fl gsfBllt ist? miaä mit lia di© ■antes© feegr imteE1 Br-mek sm
fte äas UatesämiQksatgija wää ffe <ä£o
Übt ia einaa sjlimä^isetea Efepes (8) alai©ts la s!©la. ©la alt einar ^©afsalda d££aws.{2, (IS8
alt
dem Eol"b©a
t lad®
Stellung gsgea @ia
2* Sicherfesitsstafc tür fl!iasig@j£ Absorber naoh Mapruca 1, dadurch gekennzeichnet, daS das Reservoir (11) oben mit einem Dichtungsstück (21) versehen ist, gegen das sich der Umfang des harbkugelförmigen Endes (25) des Hohlrohres (24-) abstützt.
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3» Sictierheitsetab für flüssigen Absorber nach einem der vorfeurgeliendes. AnspiHioläe ^ fiatareh gekenas©ie!inet9 daß die Einrichtungen für das XJnterdsucksetzea nnä für die Druckentlastung lediglich zwei Schieber aufweisen, einen Dreiwegschieber X28)" für geringen Durohsats stm langsamen lififüaren d@e -flüssigen Absorbers in di© untere Kammer (15') sowie für daß langsame Herausführen i@s Absorbers - und
Schieber mit SeteallöffniiBg (2?) sum sohnellan SIndes Absorbers la die untere Kaaaer (15*)«
Sicherheitentab aseh ©iaeia- S©r irorfeergetoßfiea
dadurch gok©£mseiohE®ts fiel das mit Sem eis untere lassiaer (15 9J mit «äes? n fertilsalrete (16) «sls© §Iee Aehee wie las ReIr?? (1&% sää& läags di®s@r Achse "baweglioh ist, wobei der R&&& f'i®sei> Glesk© (17) ait eijser Sichtung (18) mit lepssl Tefsefeea i®ta di© ia -oberer Stelluag ä©r Sloöke (17) eiofe g@g@a iea Umfang fies Oberteils äe© Rohres (16) abstütet.
5* Sicherheitsstab aach eifern Si® vorte^geheaaea An sprüche, äaäureii gekeajaa®ietoet9 &bB Sas Hohlrohr (24) you einer gleiohachsigen Staag© (9) 1OaSe1OeIi ist, die falls fest mit ä®m Kolben (23) verbunden ist maä d&am dient, äas aua 'der materea laamer (15") ios Speieliers (U) entweichende Gas gegen dem urne Deekgas (5) öea ReÄtore enthaltenden Raum zu leiten«
6. Sicfeerheitsstab naob. einem ä@T Yösh.erg@h.©n.äeii Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dai daa unter« Ende (25) des Hohlrohrs (24) mit einem Kugelventil (31)- versehen ist, welches das Sas in oberer Stellung der Kugel (31s)
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passieren läßt.
7. Sieherheitsstab nach, einem der Ansprüche 4 und
6, dadurch gekennzeichnet, daß die Glocke (17) mit einem vertikalen Zapfen (32), der so ausgebildet ist, daS er die Kugel (31') dieses Ventils (31) in unterer Stellung des Kolbens (23) anhebt, versehen ist.
8. Sicherheitestab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale öffnung (23*) des Kolbens (23) mit einem Kugelventil (33) das so ausgebildet 1st, daß es das Gas in unterer Stellung der Kugel (33*) passieren läßt, versehen 1st.
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