DE2434226A1

DE2434226A1 - Vorrichtung zur reaktivitaetsregelung von kernreaktoren

Info

Publication number: DE2434226A1
Application number: DE2434226A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Phys Dr Kollmar
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1971-11-30
Filing date: 1974-07-16
Publication date: 1976-02-05

Description

Vorrichtung zur Reaktivitätsregelung von Kernreaktoren Zusatz zu Patent . ... ... (Anm.: P 21 59 196.8 = VPA 71/9450) Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Reaktivitätsregelung von Kernreaktoren nach Patent . ... ...
(Anm.: P 21 59 196.8) mit einer durch Konzentrationsänderung mehr oder weniger neutronenabsorbierenden Flüssigkeit, die von einer außen liegenden Quelle in den mit Wasser als Kühlmittel gefüllten Reaktor geleitet wird und dabei in leerstehende Steuerstabführungsrohre in den Brennelementen des Reaktorkerns gelangt.
Nach dem Hauptpatent umfaßt eine Vorrichtung zur Durchführung das den Gegenstand des Hauptpatents bildenden Verfahrens besondere Behälter, die in die Führungsrohre einsetzbar sind.
Solche Behälter sind Jedoch so schlank, d.h. dünn und lang, daß sie nur mit großem Aufwand zu fertigen sind.
Bei einer anderen Vorrichtung nach dem Hauptpatent nehmen die Behälter die für Brennelemente vorgesehenen Positionen ein, wobei sie deren Größe aufweisen. Hier lassen sich die Behälter leicht fertigen, obwohl sie auch noch relativ lang sind, jedoch ist das Volumen der Behälter viel größer als für die gewünschte Reaktivitätsregelung an sich erforderlich wäre.
Die Erfindung sucht daher zur Verbesserung der Reaktivitätsregelung nach dem Hauptpatent eine neue Ausbildung der Vorrichtung, die mit geringem zusätzlichem Aufwand zu fertigen ist, ohne daß die zur Reaktivitätsregelung verwendete Flüssigkeitsmenge unnötig groß sein muß.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstabfuhrungsrohre selbst mit ihrem einen Ende an die Quelle angeschlossen und unmittelbar mit der Flüssigkeit füllbar sind, während das andere Ende der Führungsrohre mit dem Kühlmittelraum des Reaktors in Verbindung steht. Hier werden also keine zusätzlichen Behälter eingesetzt, vielmehr werden Teile der normalen Brennelemente durch geeignete Anschlüsse als Behälter verwendet. Dies reduziert den zusätzlichen Aufwand für Reaktivitätsregelung nach dem Hauptpatent auf die Anschluß stellen und vermeidet die mechanisch aufwendigen schlanken Behälter, die im Durchmesser naturgemäß kleiner sein müssen als die Führungsrohre selbst. Mithin gelingt mit der Erfindung die gewünschte Vereinfachung bei gleichzeitiger Anpassung der eingesetzten Flüssigkeitsmenge an die vorliegenden Bedürfnisse.
Die Führungsrohre mehrerer Brennelemente können vorteilhaft über eine Ringleitung gemeinsam angeschlossen sein. Man erreicht dadurch, daß nur wenige Durchführungen durch die Wand des Reaktordruckbehälters erforderlich sind, die zu der außerhalb des Reaktors gelegenen Flüssigkeitsquelle führen.
Vorzugsweise sind im oberen Kerngerüst zwei Ringleitungen vorgesehen, um eine redundante und entsprechend sichere Ausführung zu erhalten.
Die Erfindung ist in erster Linie als zusätzliches Abschaltsystem in Druckwasserreaktoren vorteilhaft einzusetzen. Damit ist gemeint, daß zusätzlich zu einem Regelsystem mit sogenannten Steuerstäben, d.h. mit festen Absorbern, die in ihrer Eintauchtiefe in bezug auf den Reaktorkern verstellt werden, die absorbierende Flüssigkeit nach der Erfindung dann eingesetzt wird, wenn beim Abschalten des Reaktors die festen Absorberstäbe aus irgend einem Grunde nicht genügend wirksam werden sollten. Hier kommt es nur darauf an genügend schnell genügend Absorbermasse in den Reaktorkern einzubringen, ohne eine genaue Dosierung einzuhalten. Es ist aber auch denkbar, daß die Erfindung zur Leistungsregelung des Reaktors dient, wobei das Kühlmittel insbesondere das bei normalen Druckwasserreaktoren vorliegende leichte Wasser ist.
Im Gegensatz zu einem aus der DDR-Patentschrift 37 088 bekannten Kernreaktor, bei dem als Absorber flüssige oder gasförmige Medien innerhalb der aktiven Zone in eigenen geschlossenen Rohrsystemen beweglich sind, nehmen bei der Erfindung die Steuerstabführungsrohre von Brennelementen die Absorbermedien auf. Da die Führungsrohre mit ihrem einen, vorzugsweise dem unteren Ende mit dem Kühlmittelraum des Reaktors in Verbindung stehen, braucht man keinen Rücklauf vorzusehen wie bei der bekannten Anordnung, wodurch der Aufbau wesentlich vereinfacht wird.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung vereinfacht ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das in Fig. 1 in einem Querschnitt durch den Reaktordruckbehälter eines Druckwasserreaktors und in Fig. 2 in einem Querschnitt durch ein Brennelement des Reaktorkerns in größerem Maßstab dargestellt ist.
Die Quelle 1 der als neutronenabsorbierenden Flüssigkeit eingesetzten Borsäure ist über eine Leitung 2 mit dem Inneren des Reaktordruckbehälters 3 verbunden. Die Leitung 2 führt durch den Deckel 4 des Reaktordruckbehälters 3 und endet in einer Steckverbindung 6, die einer Ringleitung 7 am oberen Kerngerüst 8 zugeordnet ist. Von dort führen Anschlußleitungen 9 zu den einzelnen Brennelementen 10, die in ihrer Gesamtheit den von einem Kernbehälter 11 umschlossenen Reaktorkern 12 bilden.
Zur Veränderung der Reaktivität des Reaktorkerns 12 wird in das rom Reaktordruckbehälter 3 eingeschlossene, als Kühlmittel dienende leichte Wasser mehr oder weniger konzentrierte Borsäure als neutronenabsorbierende Flüssigkeit geleitet. Zu diesem Zweck führen Verteiler 14 zum oberen Ende der 20 Steuerstabführungsrohre 15, die in einem Brennelement 10 vorgesehen sind, wie Fig. 2 zeigt. Die Führungsrohre 15 sind an ihrem anderen, in diesem Fall unteren Ende offen. Deshalb kann aus der Quelle Borsäure über die als Drosseln wirkenden Verteiler 14 unmittelbar in die Steuerstabführungsrohre 15 gedrückt werden, die zwischen den Brennstäben 16 des Brennelements 10 verteilt sind. Dort übt die Flüssigkeit ihre neutronenabsorbierende Wirkung aus und verringert die Reaivitnt.
Zur Vergrößerung der Reaktivität kann die Borsäure in den Führungsrohren 15 durch Deionat, d.h. praktisch reines Wasser verdrängt werden. Die Borsäure tritt beim Ausführungsbeispiel am unteren Ende der Steuerstabführungsrohre 15 in das Kühlwasser über. Wegen der großen Volumenunterschiede hat dies jedoch keinen spürbaren Einfluß auf die Reaktivität. Maßgebend bleibt die Konzentration der Flüssigkeit in den Steuerstabführungsrohren 15.
3 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche k)w1. Vorrichtung zur Reaktivitätsregelung von Kernreaktoren nach Patent o OOO OOO (Anm. P 21 59 196.8) mit einer durch Konzentrationsänderung mehr oder weniger neutronenabsorbierenden Flüssigkeit, die von ener außen liegenden Quelle in den mit Wasser als Kühlmittel gefüllten Reaktor geleitet wird und dabei in leerstehende Steuerstabführungsrohre in den Brennelementen des Reaktorkerns gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstabführungsrohre (15) selbst mit ihrem einen, insbesondere dem oberen Ende an die Quelle (1) angeschlossen und unmittelbar mit der Flüssigkeit füllbar sind9 während das andere5 gegebenenfalls untere Ende der Führungsrohre mit dem Kühlmittelraum (3) des Reaktors in Verbindung steht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrohre (15) mehrere Brennelemente (10) über eine Ringleitung (7) gemeinsam angeschlossen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ringleitungen (7) im oberen Kerngerüst (8) vorgesehen sind.