DE2747419A1 - Kernreaktor - Google Patents

Kernreaktor

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DE2747419A1 DE19772747419 DE2747419A DE2747419A1 DE 2747419 A1 DE2747419 A1 DE 2747419A1 DE 19772747419 DE19772747419 DE 19772747419 DE 2747419 A DE2747419 A DE 2747419A DE 2747419 A1 DE2747419 A1 DE 2747419A1
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Nikolaj Ivanovitsch Savin
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BUGROV VALERIJ VLADIMIR
CHRAMOV DMITRIJ ALEKSANDROVITSCH
FILIPPOV VLADIMIR JUREVITSCH
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BUGROV VALERIJ VLADIMIR
CHRAMOV DMITRIJ ALEKSANDROVITSCH
FILIPPOV VLADIMIR JUREVITSCH
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Description

1. Nikolaj I. Savin
2. Dmitrij A. Chramov
3. Vladimir J. Filippov
4. Valerij V. Bugrov
Gorkij/UdSSR P 7o 337-E-61
21 . Okt .1977
L/Br
KEENKEAKTOR
Die Erfindung betrifft Kernenergieanlagen, nämlich einen Kernreaktor, und bezieht sich insbesondere auf einen Schnellreaktor mit einem Flüssigmetallwärmeträger·
Es sind Kernreaktoren mit einer aktiven Zone bekannt» in der Brennstoffpakete und eine Vorrichtung zu deren Umladung mit einem Greifzeug untergebracht sind, das sich mitsamt dem umzuladenden Brennst off paket innerhalb eines am Deckel des Reaktors angebrachten Führungsrohres bewegt, wobei das Führungsrohr an seinem Fuß einen Außenbund zur Verhinderung des Herauszifcens von benachbarten Brennstoffpaketen besitzt (siehe z.B. FE-FS 1236554 ).
Da die Gestalt des Bundes des Führungsrohres der Torrichtung zur Umladung von Brennstoffpaketen dieser Kernreaktoren lediglich das gemeinsame Herausziehen von an das umzuladende Brennstoffpaket angrenzenden Brennstoffpaketen zu vermeiden ermöglicht, ist diese Vorrichtung mit
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dem Nachteil behaftetv daß sie zur Erleichterung des Herausziehens des umzuladenden Brennstoffpaket es die benachbarten Brennstoffpakete nicht auseinanderrücken kann» was beträchtlich die Umladung von Brennstoffpaketen erschwert und sie länger dauern läßt.
Die Umladevorrichtung dieser Ausführung benötigt einen Antrieb großer Leistung, wodurch das Gewicht, die Abmessungen und die Kosten für die Umladevorrichtung groß sind.
Nachteile der verstehend angegebenen Bauart des Kernreaktors sind teilweise bei einem bekannten Kernreaktor mit einer aktiven Zone behoben, in welcher Brennstoffpaket· untergebracht sind, deren Köpfe eine Eindrehung für das Arbeiteorgan des Greif zeug es der Torrichtung zur Umladung von Brennstoffpaketen aufweisen, das von einem Führungselement getragen wird, dessen Stirnfläche als Kegelstumpf mit zun Kopf des umzuladenden Brennstoffpaketes gerichteter Spitze ausgestaltet ist (siehe z.B. GB-FS 1009333 ).
Für die Zentrierung der Umladevorrichtung auf das umzuladende Brennstoffpaket verfügt der oben genannte Kernreaktor über eine Zentriervorrichtung, welche am Führungselement in dem Paketabstand von der Längsachse des Greif zeug es angeordnet und als Führungskegel ausgebildet ist·
Während der Zentrierung der Umladevorrichtung auf das umzuladende Brennstoffpaket fährt der Führungskegel der Zentriervorrichtung in die Ausdrehung des Kopfes des an das umzuladende Brennstoffpaket angrenzenden Brennstoffpakete ein,
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und das Führungselement gelangt in den Spalt zwischen dem Kopf des umzuladenden Brennstoffpaketes und den benachbarten Brennstoffpaketen vor der Berührung der Stirnfläche der Kegel mit den Kegelflächen an den Flanken der Köpfe von an das umzuladende Brennstoffpaket angrenzenden Brennstoffpaketen, wodurch die benachbarten Brennstoffpakete auseinandergerückt und mit dem umzuladenden Brennstoffpaket nicht mit herausgezogen werden.
Bei dieser Ausführung des Kernreaktors gestattet das kegelförmige Führungselement nur die an das umzuladende Brennstoffpaket angrenzenden Brennstoffpakete auseinanderzurücken, wobei der Hochgang von benachbarten Brennstoffpaketen bei der Entfernung eines verbrauchten Btnennst off pake tea zuverlässig nicht verhindert wird, was die Betriebssicherheit der Umladevorrichtung und des gesamten Kernreaktors beeinträchtigt . *
Hinzu kommt, daß die an den Flanken des Kopfes des Brennst offpaketee vorhandenen Kegelflächen den Durchmesser des Durchlaßguerschnittes des Kopfes des Brennstoffpaketee für den Durchlaß des Wärmeträgers vermindern, wodurch sich» erstens, eine notwendige Verkleinerung des Arbeitsorganes
von
des <ireifzeuges und da mit eine Abnahne dessen Festigkeit und, zweitens, ein höherer Strömungswiderstand des Brennst offpaketes ergibt
Bei der dargelegten Bauart des Kernreaktors wird die Zentrierung des Arbeitsorganes des Greifzeuges der Vorrichtung zur Umladung von Brennstoffpaketen auf das umzuladende
Brennst off paket mit Hilfe des einen Elementes, also der
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-i-
Fiihrungskegel der Zentriervorrichtung, und das Auseinanderrücken sowie das teilweise Festhalten der benachbarten Brennstoffpakete mit Hilfe des anderen Elementes» nämlich des Führungselementes erreicht» so daß der Aufbau des Kernreaktors kompliziert wird·
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , einen Kernreaktor zu entwickeln» bei dem nur ein Mittel die Zentrierung des Arbeitsorganee des Greifzeuges der Vorrichtung zur Umladung von Brennstoffpaketen auf das umzuladende Brennst off paket, das Auseinanderrücken der daran angrenzenden
von
Brennstoffpakete und eine wirksame Verhinderung deren Herausziehen mitsamt dem umzuladenden Brennstoff paket gewährleistet ist·
einem Die Aufgabe ist dadurch gelöst, daß bei Kernreaktor,
in dessen aktiver Zone Brennst off pake te mit Köpfen in Form von vielflächigen Prismen mit einer Ausdrehung für das Arbeitsorgan des Greifzeuges der Vorrichtung zur Umladung von Brennstoffpaketen untergebracht sind» das von einem Führungselement getragen wird, dessen Stirnfläche als Kegelstumpf mit zum Kopf des umzuladenden Brennstoffpaketes gerichteter Spitze ausgestaltet ist» gemäß der Erfindung die Kopfenden der Flächen der Köpfe der Brennst off pakete mit Aushöhlungen versehen sind» deren Anzahl gleich der der an das umzuladende Brennstoff paket abgrenzenden Brennstoffpakete ist und die bezüglich der Kanten der Flächen der Köpfe von brennst off paket en symmetrisch angeordnet sind» wobei die dem umzuladenden Brennstoffpaket zugewandten Seiten der mit der
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Aushöhlung benachbarten Aushöhlungen, die an der Aushöhlung des umzuladenden Brennstoff paketes anliegt, also alle zu» sammen Oberflächenteile eines Kegelsturapfes ausbilden, dessen Achse mit der Längsachse des umzuladenden Brennstoffpaketes
wobei
zusammenfällt, der Durchmesser der geringeren Grundfläche des Kegelstumpfes des Führungselementes größer als Durchmesser der geringeren Grundfläche des teilweise durch die des umzuladenden Brennstoffpaket zugewandten Seiten der Aushöhlungen gebildeten Kegelstumpf es, aber kleiner als der
von
Durchmesser dessen größerer Grundfläche ist.
Dieser konstruktive Aufbau des Kernreaktors läßt gemäß der Erfindung besser die Senkrecht bewegung von benachbarten Brennstoffpaketen bei der Umladung eines Brennstoffpaketee verhindern, und somit wird zur Betriebssicherheit der Umlade« vorrichtung und des Kernreaktors im ganzen beigetragen. Darüber hinaus ermöglicht solch ein Aufbau des Kernreaktors den Durchlaßquerschnitt des Kopfes des Brennstoffpaketes für den Durchlaß des Kühlmittels zu vergrößern, so daß der Strömungewiderstand des Brennstoffpaketes herabgesetzt und ein festeres Arbeitsorgan des Greifzeuges eingesetzt werden kann· Nachstehend wird die Erfindung durch Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit £ezug auf die
diesen
Zeichnungen erläutert, in zeigt
Fig, 1 erfindungsgemäßen Kernreaktor (Längsschnitt) Fig · 2 in der aktiven Zone des erfindungsgemäßen Kernreaktors angeordnete Brennstoffpakete (in größerem Maßstab, Draufsicht);
ein
· 3 erfindungsgemäßes Brennstoffpaket des Kernreaktors ; (Gesamtansicht);
Fig. 4 den Kopf des Brennet offpaketes in Fig· 3 in größeres Maßstab (Längsschnitt);
dasselbe Fig· 5 wie in Fig. 4 (axonometrische Darstellung);
Fig· 6 die Köpfe von erfindungsgemäßen Brennstoffpaketen für den Kernreaktor und teilweise die Umladevorrichtung in dem Moment» wo die Fratze des Greif zeug es einen der Köpfe ergriffen hat (Längsschnitt);
Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie YII-VII der Fig. 6·
Der erfindungsgemäße Kernreaktor wird am Beispiel eines Schnellreaktors erläutert, welcher ein Gehäuse 1 (Fig. 1) mit drehbaren Stopfen 2, 3 hat» die exzentrisch am Kopfende des Gehäuses l'um die eigenen Achsen drehbar/in Lagern 4, 5^ angeordnet sind. Die Stopfen 2» 3 dienen als biologischer Schutz des Reaktors. Das Gehäuse 1 ist mit einem Kühlmittel 6 aufgefüllt. Im Inneren des Gehäuses 1 befinden sich eine aktive Zone A und ein Speicher 7. In der aktiven Zone A und * dem Speicher 7 sind Brennstoffpakete 8 (Fig. 2» 3) angeordnet· Die letzteren (Fig. 3) bestehen aus einem Mantel 9 mit einem Kopf IO und einem Schaft 11·
Der Mantel 9 und der Kopf 10 sind in Form von vielflächigen Prismen ausgestaltet, das bei dieser Ausführungeform sechflächig iet.
Jeder Kopf 10 (Fig. 4) des Brennstoffpaketes 8 hat eine Ausdrehung 12· An den Kopfenden 13 (Fig. 5) der Flächen 14
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jedes Kopfes IO sind Aushöhlungen 15 vorgesehen. Die Zahl der Aushöhlungen 15 (Fig. 2) ist gleich der der Brennstoffpakete 8, die an das umzuladende (neue» verbrauchte) Brennstoffpaket 8* angrenzen. Bei dieser Ausführung cform des Kernreaktors beläuft sich die Anzahl von Aushöhlungen 15 auf 6. Die Seiten 16 und 17 (Fig. 5) der Aushöhlungen 15 liegen symmetrisch zu den Kanten 18 der Flächen 14 des Kopfes Die Schnittlinie 19 der Seiten 16 und 17 verläuft radial bezüglich der Längsachse des Erennstoffpaketes 8.
In dca drehbaren Stopfen 3 (Fig. 1) ist eine Vorrichtung 20 zur Umladung von Brennstoffpaketen, und zwar für die Entfernung von verbrauchten Brennstoffpaketen aus der aktiven Zone A sowie für die Unterbringung von frischen Brennstoff pake ten eingebaut. Durch den Einbau der Vorrichtung 20 im Stopfen 3 kann eine Verschiebung des
Stopfen 3 über den Stopfen 2 für einen Teil von in der aktiven
erfolgen Zone A unter dem Stopfen 3 befindlichen Brenn&toffpaketen 8 (Fig. 2) und durch die Bewegung des Stopfen 2 über das Kopfen-
kann sie
de des Gehäuses 1 für einen weiteren Teil von in der aktiven Zone A unter dem Spund 2 angeordneten Brennstoffpaketen 8 (Fig. 2) erfolgen.
Die Vorrichtung 20 aur Umladung von Brennstoffpaketen setzt sich aus einem an dem drehbaren Stopfen 3 befestigten Gehäuse 21, einem Führungselement 22 υηα einem von dem Führungs« element 22 getragenenGrexfzeug 23 (Fig. 6) zusammen. Das Führungselement 22 hat eine Stirnfläche 24 in Form eines Kegelstumpfes mit zu dem Kopf 10 des umzuladenden Brenn-
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stoffpaketes 81 gerichteter Spitze. Das Führungselement 22 geht unter Einwirkung eines Antriebes 25 (Fig. 1) hin und her, welcher an dem Gehäuse 21 angebracht. und in bekannter 7/eise
ausgeführt ist·
Das Greif zeug 23 (Fig. 6) besteht aus einer Außen- 26 und Innenstange 26 bzw· 27· An der Außenstange 26 ist mittels Gelenke 28 ein Arbeitsorgan in Form von unter einem Winkel von 120° zueinander angeordneten Pratzen 29 (Fig. 7) befestigt. Diese greifen beim Nehmen des umzuladenden Brennstoff paket es 6* mit einem ihrer Ansätze 30 in die Hut 31 der Innenstange 27 und mit den anderen Ansätzen 32 in die Eindrehung 12 des Kopfes 10 des umzuladenden Brennstoffpaketes 8* ein.
In der aktiven Zone A (Fig. 2) des Reaktors sind die Brenn* stoffpakete 8 bezüglich des umzuladenden Brennstoffpaketes 8* derart angeordnet, daß die Seiten 16 (in der Zeichnung schraffiert angedeutet) der der Aushöhlung 15* benachbarten Aushöhlungen 15» die an der Aushöhlung 15" des umzuladenden Brennstoffpaketee 8* anliegen, dem umzuladenden Brennstoff -packet 8' zugewandt sind und alle diesen Seiten/Oberflächenteile eines Kegelstumpfes 33/bilden} dessen Achse mit der Längsachse des umzuladenden Brennst off paket es 8* zusammenfällt·
Der Durchmesser der geringeren Grundfläche des Kegelstumpfes am Führungselement 22 ist größer als Durchmesser der
die geringeren Grundfläche des teilweise durch dem umzuladenden
Brennstoffpaket 8* zugev/andten Seiten 16 der Aushöhlungen 15
der gebildeten Kegelstumpfes 33» jedoch kleiner als i/urcfcEesser von
dessen größerer Grundfläche.
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Die Umladung des Kernreaktors besteht erfindungsgemäß im folgenden·
Beim Betrieb des Kernreaktors ist nach der Erreichung eines bestimmten Ausbrennungsgrades des Brennstoffes die Auswechselung von verbrauchten Brennstcffpdketen 8* (fig. 2) gegen neue erforderlich. Diese Auswechselung von Brennstoffpaketen geschieht beim stillgelegten Kernreaktor. Nach der Außerbetriebnahme des Kernreaktors werden die verbrauchten Brennstoffpakete aus der aktiven Zone A (Fig. 1) des Kernreaktors zum Speicher 7 umgesetzt, wonach an ihre Stellen frische Brennstoffpakete kommen. Zu diesem Zweck wird die Vorrichtung 20 zur Umladung von Brennstoffpaketen mittels der Stopfen 2 und 3 auf das umzuladende Brennstoffpaket S* (Fig. 2) eingestellt.
Die Umladung von verbrauchten Brennstcffpaketen 8* vollzieht sich wie folgt. Das Führungselement 22 (Fig. 1) bewegt sich dank dem Antrieb 25 nach unten und nimmt die Stellung über den Stirnflächen der Köpfe 10 (Fig. 3) der Brennstoffpakete 8 ein. Zum Greifen des Brennstoffpaketes geht das Greifzeug 23 (Fig. 6) mitsamt den Stangen 26 und 27 nieder· Bei der Senkung fährt die Stange 27 in den Kopf 10 des umzuladenden Brennstoffpaketes 8* hinein.
Hitgenommen wird das Brennst off paket 8* mit den Pratzen 29 beim Niedergang des Führungselementes 22 und der Stange 26 in die untere Endstellung. Hierbei greifen die Ansätze 30 der Pratzen 29 in die Nut 31 der Innenstange 27 und der Ansatz 32 in die Ausdrehung 12 des Brennst off paket es 8* ein, wodurch
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das Brennstoff paket 8' ergriffen wird. Bei der Senkung des Fuhrungselementes 22 gelangt dieses in die Aushöhlungen 15» welche dem umzuladenden Brennstoff paket 8· benachbart sind. Da der Durchmesser der geringeren Grundfläche des Kegelstumpfes des Fuhrungselementes 22 grosser ist als der Durchmesser der geringeren Grundfläche des teilweise durch die Seiten 16 der Aushöhlungen 15 gebildeten Kegelstumpf es, werden die an das umzuladende Brennstoff paket 8f angrenzenden Brennstoffpakete 8 auseinandergeruckt, wodurch das nachfofeende. Herausziehen des gegriffenen Brennstoffpaketes 81 erleichtert und das Herausziehen der benachbarten Brennstoffpakete 8 gleichzeitig mit dem Brennstoffpaket 8' durchaus vermieden wird.
Fur das Herausziehen des Brennstoff paketes 81 bewegt sich das Greif zeug 2p dank dem Antrieb 25 (Fig. 1) zusammen mit dem umzuladenden Brennstoff paket 8' (Fig. 6) nach oben. Die Senkrechtbev/egung des Greifzeuges 23 setzt aus, sobald der Schaft 11 (Fig. 3) des umzuladenden Brennstoff paketes 81 (Fig. 6) die Stellung oberhalb der Kopfe 10 der benachbarten Brennstoffpakete 8 einnimmt. Anschliessend geht dank dem Antrieb 25 (Fig. 1) das Führungselement 22 hoch. Mit Hilfe der
des drehbaren Stopfen 2 und 3 erfolgt weiteren der Transport des Brennstoff paketes 8f zum Speicher 7» und mittels eines Aus— tragsmechanismus (nicht abgebildet) wird dann das Brennstoffpaket 81 aus dem Gehäuse 1 des Kernreaktors entfernt.
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Die Unterbringung eines neuen Brennst off paket es wird folgendermaßen vorgenommen. Das Führungselement 22 geht dank dem Antrieb 23 bis zum Anschlag nach unten« Hierbei tritt seine Stirnfläche 24 (Fig· 6) in die Aushöhlungen 15 der benachbarten Brennstoffpakete 8 ein, wodurch die Vorrichtung 20 für die Umladung von Brennstoffpaketen bezüglich des Unterbringung sortes des umzuladenden Brennstoffpaketes 8* zentriert und das Auseinanderrücken der benachbarten Brennstoff« pa&eto 8 gesichert wird· Anschließend geht das Greifzeug zusammen mit dem umzuladenden Brennst off paket 8' unter Einwirkung des Antriebes 25 nieder. Sobald das Brennstoff paket an seine Stelle gebracht ist, hört das Greifzeug 23 auf, sich zu bewegen. Die Entkupplung der Fratzen 29 des Greifzeuges 23 geschieht bei dem Hochhaus des Führungselementes 22, wobei auchjsich die Außenstände 26 nach oben mit bewegt, und die Pratzen 29 verlassen die Ausdrehung 12 des Kopfes 10 des umzuladenden Brennstoffpaketes 8* · Dann bewegt sich unter Einwirkung des Antriebes 25 die Innenstange 27 nach oben. Die Umladevorrichtung 20 kommt in ihre Ausgangslage zurück·
Das Zusammenwirken des Führungselementes 22 mit den Aushöhlungen 15 der Köpfe 10 der Brennst of fpaket e 8 trägt zur Betriebssicherheit der Umladevorrichtung 20 und des gesamten Kernreaktors bei und ermöglicht den Querschnitt für den Durchlaß des Wärmeträgers in den Köpfen 10 der Brennstoffpakete 8 zu vergrößern und ein festeres Arbeitsorgan ale Greifzeug 23 einzusetzen.
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Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH
    Kernreaktor» in dessen aktiver Zone Brennstoffpakete mit den Köpfen in Form von vielflächigen Prismen mit einer Eindrehung für das Arbeitsorgan des Greifzeuges der Vorrichtung für die Umladung von Brennstoffpaketen untergebracht sind, das von einem Führungselement getragen wird, dessen Stirnfläche als Kegelstumpf mit ■ zum Kopf des umzuladenden Brennstoffpaketes gerichteter Spitze ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kopfenden (13) der Flächen (14) der Köpfe (10) von Brennstoffpaketen (8) Aushöhlungen (15) vorgesehen sind, deren Anzahl gleich der der an das umzuladende Brennstoffpaket (8.1) angrenzenden Brennstoffpakete (8) ist und die bezüglich der Kanten (18) der Flächen (14) der Köpfe (10) von Brennstoffpaketen (8) symmetrisch angeordnet sind, wobei die dem umzuladenden Brennstoffpaket (8*) zugewandten Seiten (16) der mit der Aushöhlung (Iß*) benachbarten Aushöhlungen (15), die an der Aushöhlung (15") des umzuladenden Brennst off pake tes (8*) anliegen,also alle zusammen Oberflächenteile eines Kegelstumpfes (33) ausbilden, dessen Achse mit der Längsachse des umzuladenden Brennst off paket es (8*) zusammenfällt, wobei der Durchmesser der geringeren Grundfläche des Kegelstumpfes des Führungselementes (22) größer als Durchmesser der geringeren Grundfläche des teilweise durch die dem umzuladenden Brennstoffpaket (8*) zugewandten Seiten (16) der Aushöhlungen (15)
    der gebildeten Kegelstumpfes (33)> aber kleiner* als Durchmesser
    dessen größerer Grundfläche ist·
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DE19772747419 1977-11-30 1977-10-21 Kernreaktor Withdrawn DE2747419A1 (de)

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