DE3143737A1

DE3143737A1 - Sicherungsvorrichtung fuer staebe bei reaktoren mit kugelfoermigen brennelementen

Info

Publication number: DE3143737A1
Application number: DE19813143737
Authority: DE
Inventors: Claus Dr.-Ing. 6702 Bad Dürkheim Elter; Hermann Dipl.-Ing. 6751 Langmeil Schmitt; Josef Dr. Dipl.-Ing. 7521 Hambrücken Schöning
Original assignee: Hochtemperatur Reaktorbau 5000 Koeln GmbH; Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Current assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Priority date: 1981-11-04
Filing date: 1981-11-04
Publication date: 1983-05-11
Also published as: DE3143737C2

Description

Sicherungsvorrichtung für Stäbe bei Reaktoren mit kugelförmi-
gen Brennelementen Die Erfindung betrifft eine Sicherungsvorrichtung für Stäbe bei Reaktoren mit kugelförmigen Brennelementen, wobei die Sicherheitsvorrichtung im Stabinneren angeordnet ist und im Falle eines Stabbruchs eine mechanische Verbindung zwischen Staboberteil und Stabspitze sicherstellt und der Stab im Inneren von Kühlgas durchströmt ist.
Die Stäbe bei Kernreaktoren mit kugelförmigen Brennelementen können aus den unterschiedlichsten Gründen beim Einfahren in den Kugelhaufen reißen, bzw. brechen. Dabei muß unbedingt verhindert werden, daß die abgebrochene Spitze in das Core fällt, da sie dort praktisch nicht mehr zu beseitigen wäre.
Es sind die unterschiedlichsten Sicherheitseinrichtungen für Stabspitzen von Absorberstäben bekannt geworden. Die DE-AS 2 112 471 offenbart eine Sicherheitseinlage für die Stabspitze in Form eines Seiles. Das Seil ist im Inneren des Stabes angeordnet Das Seil ist am oberen und unteren Ende des Stabes befestigt, hängt schlaff achsparallel im Kühlmittelkanal und stellt im Falle eines Bruches eine Verbindung zwischen den auseinandergebrochenen Teilen des Stabes her.
Im Fall eines Bruches hängt das untere Ende des Stabes pendelnd am genannten Seil ohne richtige seitliche Führung, so daß es sich beim Ziehvorgang an der Durchführung durch die Coredecke verklemmen kann.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Sicherungsvorrichtung zu vereinfachen, einen größtmöglichen Kühlquerschnitt im Stab zu gewährleisten und im Falle eines Bruches des Stabes eine gute, insbesondere seitliche Führung zu ermöglichen, u;çF die abgebrochene Stabspitze aus dem Core ziehen zu können.
Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einer Sicherungsvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Innenrohr selbs-t die Sicherungsvorrichtung ist und daß das Innenrohr und Außenrohr im Bereich des oberen Endes des Innenrohres eine Fangvorrichtung besitzen.
In besonders günstiger Weise wird die Fangvorrichtung dadurch vereinfacht hergestellt, daß am oberen Ende des Innenrohres ein zylindrischer axial am Außenrohr geführter Absatz befestigt ist, daß der Absatz radial über das Innenrohr ragt, daß der Absatz mit einem Abstand über einem zylindrischen Widerlager angeordnet ist, und daß das Widerlager mit seiner Außenfläche an der Innenseite des Außenrohres befestigt ist.
Bei dieser angegebenen Fangvorrichtung für Stabspitzen wird das vorhandene innere Hüllrohr selbst als Teil der Fangvorrichtung benutzt. Zusätzliche Bauteile, die den Kühlquerschnitt im Stabinneren beeinträchtigen könnten, brauchen hierbei nicht verwendet werden. Das innere Hüllrohr des Stabes ist aufgrund der Absorberfüllmasse dem Neutronenfluß nicht in gleicher-Weise ausgesetzt, wie das äußere Hüllrohr des Stabes.
Besonders günstig ist am oberen Ende des Innenrohres ein zylindrischer, axial am Außenrohr geführter Absatz befestigt Der Absatz führt das innere Hüllrohr bei unterschiedlichen Längendehnungen im äußeren Hüllrohr des Stabes Der Absatz ragt radial über das Innenrohr hinaus und liegt im Falle eines Stabbruches an einem Widerlager des Außenrohres auf. Der Schwerpunkt der abgebrochenen Stabspitze liegt somit in jedem Falle unterhalb der Fangvorrichtung. Für die.Stabilisierung der Stabspitze in radialer Richtung spielt es keine Rolle in welcher Höhe unterhalb der Fangvorrichtung das Außenrohr bricht. Liegt die Bruchstelle in der Nähe der Stabspitze, so ist das Außenrohr eine zusätzliche seitliche Führung für das Innenrohr. Beim Ziehen des Stabes hängt die abgebrochene Stabspitze in der Achslinie des Stabes senkrecht nach unten. Ein Versetzen bzw. Verkanten der Stabspitze beim Ziehen durch die Coredecke ist somit nicht möglich Der Absatz ist vorzugsweise eine kreisringförmige Scheibe, die an dem stirnseitigen Ende des Innenrohres befestigt ist und das Stabinnenrohr gleitend im Stabaußenrohr führt und abdichtet.
In besonders günstiger Ausführungsform ist das Widerlager ebenfalls eine kreisringförmige Scheibe, die oberhalb von Lüftungsschlitzen am Stabaußenrohr befestigt ist Ein leichtes punktförmiges oberseitiges Anschweißen des Widerlagers an dem Stabaußenrohr ist kostengünstig.
Zwischen dem Stabaußenrohr und dem Stabinnenrohr ist in an sich bekannter Weise Absorbermaterial angeordnet, das von dem unteren Ende des Stabes bis etwa zur Höhe des Widerlagers reicht. Eine Versprödung wie beim äußeren Hüllrohr kann bei dem inneren Hüllrohr bis zur Höhe der Fangvorrichtung also nicht auftreten. Aus diesem Grund kann das Innenrohr gleichzeitig Sicherungsaufgaben übernehmen.
Oberseitig am Innenrohr ist vorteilhafterweise ein Reißdraht befestigt, der zum oberen Ende des Stabes führt. Der Reißdraht zerreißt im Falle des Stabbruches und zeigt somit den Defekt an.
Weitere Vorteile und wesentliche Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung mit schematisch im Schnitt gezeigten Ausführungsbeispielen hervor.
Es zeigt: Fig. 1 einen halbseitigen Schnitt durch einen Stab mit einem Stabinnen- und Stabaußenrohr und der innenliegenden Sicherungsvorrichtung vor einem Bruch des Außenrohres, Fig. 2 die gleiche Anordnung wie in Fig. 1, nach einem-Bruch des Außenrohres.
Fig. 1 zeigt einen Stab 1 innerhalb eines nicht näher gezeigten gasgekühlten Reaktors mit kugelförmigen Brennelementen.
Der Stab 1 setzt sich aus einem Innenrohr 2 und einem Außenrohr 7 zusammen. Innenrohr 2 und Außenrohr 7 sind an ihrem unteren Ende mit einer Stabspitze 15 verbunden. An dem oberen Ende des Innenrohres 2 ist als Teil der Fangvorrichtung ein Absatz 4 angeordnet. Der Absatz 4 ist mit einem Abstand 6 oberhalb eines Widerlagers 5 als zweiter Teil der Fangvorrichtung angeordnet. Das Widerlager 5 ist innen am Außenrohr 7 verschweißt. Der gesamte innere Querschnitt des Innenrohres 2 steht für einen Kühlgasstrom 12 zur Verfügung.
Der Kühlgasstrom 12 tritt an der Spitze 15 des Stabes 1 aus, Zwischen dem Innenrohr 2 und dem Außenrohr 7 ist Absorbermaterial 10 angeordnet. Das Absorbermaterial 10 reicht von der Stabspitze bis kurz unterhalb des Widerlagers 5. Die gesamte Fangvorrichtung bestehend aus dem Absatz 4 und dem Widerlager 5 ist unterhalb von Lüftungsschlitzen 11 angeordnet. Die Lüftungsschlitze 11 sind über den gesamten Rohrquerschnitt des Außenrohres 7 verteilt.
Unterhalb der Lüftungsschlitze 11 ist das Widerlager 5 in Form einer kreisringförmigen Scheibe 9, am Außenrohr 7 befestigt.
Fig. 2 zeigt die gleiche Anordnung wie in Fig. 1 mit dem Unterschied, daß das Außenrohr 7 gebroehen ist. Das Innenrohr 2 ist um den Abstand 6 axial nach unten gerutscht und liegt auf der Scheibe 9 auf. Die Bruchstelle 13 liegt kurz vor der Stabspitze 15. Hierbei trägt das Außenrohr 7 wesentlich zur Führung des abgebrochenen Endstückes bei. Liegt die Bruch stelle 13 am Außenrohr 7 höher, so ist aufgrund der Schwerpunkt lauge und der s,eitlichen Führung durch den Absatz 4 und das Widerlager 5 das Endstück des Stabes 1 in radialer Richtung geführt.
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Claims

Ansprüche 01. Sicherungsvorrichtung für Stäbe mit Innen und Außenrohr bei Reaktoren mit kugelförmigen Brennelementen, wobei die Sicherungsvorrichtung im Stabinneren angeordnet ist und im Falle eines Stabbruchs eine mechanische Verbindung zwischen Staboberteil und -spitze sicherstellt und der Stab im Inneren von Kühlgas durchströmt ist; dadurch gekennzeicho net, daß das Innenrohr (2) selbst die Sicherungseinrichtung ist und daß das Innenrohr (2) und Außenrohr (7) im Bereich des oberen Endes (3) des Innenrohres (2) eine Fangvorrichtung'" besitzen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende des Innenrohres (2) ein zylindrischer, axial am Außenrohr (7) geführter Absatz (4) befestigt ist, daß der Absatz (4) radial über das Innenrohr (2) ragt, daß der Absatz (4) mit einem Abstand (6) über einem zylindrischen Widerlager (5) angeordnet ist, und daß das Widerlager (5) mit seiner Außenfläche an der Innenseite des Außenrohres (7) befestigt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Absatz (4) eine kreisringförmige Scheibe (8) ist, die an einem stirnseitigen Ende (3) befestigt ist und das Innenrohr (2) gleitend im Außenrohr (7) führt
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (5) eine kreisringförmige Scheibe (9) ist, die unterhalb von Lüftungsschlitzen (11) am Außenrohr (7) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Außenrohr (7) und dem Innenrohr (2) in an sieh bekannter Weise Absorbermaterial (10) angeordnet ist, das vom unteren Ende des Stabes (1) bis etwa zur Höhe des Widerlagers (5) reicht.
6. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß oberseitig am Absatz (4) ein Reißdraht (14) befestigt ist, der zum oberen Ende des Stabes (1) führt.