DE3544895C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochtemperaturreaktor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Hochtemperaturreaktor ist in der DE-OS 33 45 113 offenbart. Er ist vom Kugelhaufentyp und weist einen von Seiten-, Decken- und Bodenreflektoren umgebenen Reaktorkern für die Kugelschüttung auf. Zumindest der Seitenreflektor ist mit hochbelasteten Reflektorabschnitten ausgestattet, insbesondere in den Reaktorkern vorspringenden, Hohlräume zur Aufnahme von Abschaltstäben oder -kugeln von Abschalteinrichtungen aufweisenden Nasenelementen. Diese bestehen aus einer Vielzahl von übereinandergeschichteten Reflektorelementen.

Diese hochbelasteten Reflektorabschnitte sind nur dann austauschbar, wenn der Reaktor fast vollständig auseinandergebaut wird, also erst nach Demontage des Dampferzeugers, der Gebläse, des oberen Teils des Druckbehälters, der Abschalt- und Regeleinrichtung und der angeschlossenen Rohrleitungen. Ein Ausfall dieser Reflektorabschnitte hat somit ein längeres Stilliegen des Reaktors zur Folge.

In der DE-OS 28 17 541 ist ein Hochtemperaturreaktor des Kugelhaufentyps offenbart, der mit einem Manipulator versehen ist, mit dem Reflektorabschnitte aus- und wieder eingebaut werden können. Dabei sind diese Reflektorabschnitte derart an eine Entnahmeöffnung für den Manipulator angepaßt, daß sie mit dem Manipulator durch die Entnahmeöffnung in zumindest einer Stellung passen. Eine nähere Beschreibung und Darstellung des Manipulators und der Reflektorelemente fehlt. Letztere sind lediglich als rechteckige Blöcke zu erkennen.

In der DE-OS 28 51 915 ist gleichfalls ein Hochtemperaturreaktor des Kugelhaufentyps beschrieben. Dessen Seitenreflektorelemente bestehen aus langgezogenen Stäben, deren Stirnseiten über Stifte und passende Ausnehmungen ineinandergreifen. Dabei dienen diese Stifte bzw. Ausnehmungen allein der Drehmomentübertragung, denn die säulenförmigen Seitenreflektorelemente sollen im Betrieb des Reaktors drehbar sein. Das Problem des Auswechselns der Seitenreflektorelemente ist in dieser Druckschrift nicht behandelt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Hochtemperaturreaktor der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß hochbelastete Reflektorabschnitte zeitsparend ausgetauscht werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß sind also die Reflektorelemente leicht voneinander abhebbar ausgebildet und sind des weiteren miteinander korrespondierende Ausnehmungen an der Oberseite und Vorsprünge an der Unterseite vorgesehen, die die leichte Abnehmbarkeit nicht behindern, beim Aufeinanderschichten aber für eine Zentrierung der Reflektorelemente zueinander sorgen, so daß allein hierdurch schon gesichert ist, daß ein Abstürzen des Seitenreflektors beim Aufeinanderschichten nicht geschehen kann. Dabei wird den Ausnehmungen eine Doppelfunktion zugewiesen, denn sie dienen nicht nur der Aufnahme der Vorsprünge, sondern bilden ergänzend zusammen mit der besonderen Ausbildung des Entnahmegreifers als Greifer ein Funktionspaar, das dem Greifer erlaubt, das betreffende Reflektorelement durch Einfassen in die Ausnehmung in die Oberseite her packen zu können. Diese Art des Kraftangriffs macht die Manipulation des Reflektorelements, insbesondere das reproduzierbare Abheben und Aufeinanderschichten, besonders einfach. Entsprechend können diese Vorgänge zeitsparend durchgeführt werden. Ein Ausbau der vorbelasteten Reflektorabschnitte ist dann ohne größere Demontage des Reaktors möglich und kann sogar im Rahmen einer Großinspektion erfolgen. Entsprechend kurz ist die Zeit, während der der Reaktor stillstehen muß.

In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß jede Flanschöffnung gleichzeitig die Öffnung für die zugehörige Abschalteinrichtung, beispielsweise ein Kleinkugelabschaltsystem, bildet. Während des Reaktorbetriebes gehen dann durch die Flanschöffnungen die Rohrleitungen beispielsweise für dieses Kleinkugelabschaltsystem. Für den Ausbau der hochbelasteten Reflektorelemente, beispielsweise der Nasenelemente, müssen dann das Kleinkugelabschaltsystem ausgebaut und der Entnahmegreifer angebaut werden.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgeschlagen, daß ein an der Flanschöffnung befestigtes Halterohr mit einer seitlichen Entnahmeöffnung derart angeordnet ist, daß das Reflektorelement bis zur Entnahmeöffnung durch den im Halterohr getriebenen Entnahmegreifer anhebbar ist.

Zumindest eine der Ausnehmungen in den Reflektorelementen sollte eine Hinterschneidung aufweisen, um ein zuverlässiges Greifen zu ermöglichen. Ferner wird vorgeschlagen, daß zumindest die Reflektorelemente untenseitige Vorsprünge aufweisen, die dann passend in die Ausnehmungen einfassen. Auf diese Weise zentrieren sich die Reflektorelemente durch das Aufeinanderschichten.

Für den Fall, daß der Hochtemperaturreaktor aus Nasenelementen bestehende Nasenstege aufweist, sollten die Ausnehmungen derart zu den die Hohlräume bildenden Öffnungen in den Nasenelementen angeordnet sein, daß ein Greifer des Entnahmegreifers in beide einfassen kann.

Die leichte Abhebbarkeit der Reflektorelemente wird dadurch begünstigt, daß sie sich radial nach außen hin konisch verjüngen.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Hochtemperaturreaktor mit eingebautem Entnahmegreifer in der Ebene C-C in Fig. 2;

Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch den Hochtemperaturreaktor gemäß Fig. 1 in der Ebene A-A;

Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch den Hochtemperaturreaktor gemäß Fig. 1 in der Ebene B-B;

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch den Hochtemperaturreaktor gemäß Fig. 1 bei der Entnahme eines Deckenelements;

Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch den Hochtemperaturreaktor gemäß Fig. 1 bei der Entnahme eines Nasenelements;

Fig. 6 einen Vertikalschnitt durch ein Nasenelement des Hochtemperaturreaktors gemäß Fig. 1 mit Greifer.

Der in Fig. 1 verkürzt dargestellte Hochtemperaturreaktor (1) weist einen zylinderförmigen Seitenreflektor (2), einen Bodenreflektor (3) und einen Deckenreflektor (4) auf. Alle Reflektoren (2, 3, 4) sind aus einer Vielzahl von Graphitblöcken oder -platten zusammengesetzt. Sie schließen einen Reaktorkern (5) ein, in dem sich im Betrieb eine Kugelschüttung (6) aus Brennelementkugeln befindet.

Seiten-, Boden- und Deckenreflektor (2, 3, 4) sind von einem thermischen Schild (7) und einem Druckbehälter (8) umgeben. Oberhalb des Deckenreflektors (4) befindet sich ein Dampferzeuger (9), in dem mit Hilfe des durch den Reaktorkern (5) geführten und dort auf hohe Temperaturen erhitzten Gases Dampf produziert wird, das dann für verschiedene Zwecke, beispielsweise Energieerzeugung, genutzt werden kann. Das Gas wird anschließend im Kreislauf wieder nach unten geführt und strömt dann durch hier nicht näher dargestellte Zuleitungen im Bodenreflektor (3) wieder in den Reaktorkern (5).

Wie sich insbesondere aus Fig. 2 ersehen läßt, ist der Seitenreflektor (2) zweischalig aufgebaut. Seine äußere Schale (10) besteht aus relativ großen Reflektorelementen, während die innere Schale (11) von erheblich kleineren und halb so hohen Reflektorelementen gebildet wird. Jeder der Reflektorelemente der inneren Schale (11) weist eine Durchgangsbohrung - beispielhaft mit (12) bezeichnet - auf. Die jeweils übereinanderliegenden Durchgangsbohrungen (12) bilden einen Kanal für das Einfahren von Abschaltstäben.

In jeder Ebene sind vier der Reflektorelemente der inneren Schale (11) als in den Reaktorkern (5) hineinragende Nasenelemente (13) ausgebildet, die sich radial nach außen hin konisch verjüngen. Sie haben einen Winkelabstand von 90° zueinander. Die jeweils übereinandergeschichteten Nasenelemente (13) bilden dabei jeweils einen sich über die gesamte Höhe des Reaktorkerns (5) erstreckenden Nasensteg (15, 16, 17, 18). Jeder Nasensteg (15, 16, 17, 18) schließt einen Hohlraum (19, 20, 21, 22) ein, der von oben mit Bohrkarbitkugeln beschickt werden kann. Hierfür durchlaufen den Deckenreflektor (4) Zuleitungen (24, 25, 26, 27), die im Betrieb des Hochtemperaturreaktors (1) jeweils über ein Zuführrohr (25) mit einem Kleinkugelsammelbehälter (26) (gestrichelt dargestellt) verbunden sind. Die dort enthaltenen Borcarbitkugeln können zum Abschalten des Hochtemperaturreaktors (1) in die Hohlräume (19, 20, 21, 22) eingeleitet werden.

Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, bestehen die verschiedenen Schichten des Deckenreflektors (4) jeweils aus radial aufgeteilten Deckenelementen - beispielhaft mit (27) bezeichnet - und einem Mittelteil (28). Die zwei jeweils oberhalb der Nasenstege (15, 16, 17, 18) angeordneten Deckenelemente - beispielhaft mit (29) bezeichnet - sind aufgeteilt in einen inneren, herausnehmbaren Abschnitt (30) und einem äußeren Abschnitt (31). Außerdem sind diese Deckenelemente (29) nur halb so hoch wie die übrigen Deckenelemente (27).

Fig. 1 zeigt den Hochtemperaturreaktor (1) kurz vor dem Austausch des Nasenstegs (15). Der Hochtemperaturreaktor (1) ist abgeschaltet und hat sich inzwischen abgekühlt. Der Druckbehälter (8) ist druckentlastet und die hier noch dargestellte Kugelschüttung (6) ist dann vollständig nach unten abgezogen, so daß der Reaktorkern (5) leer ist. Zur Stabilisierung des Seitenreflektors (2) sind die Abschaltstäbe und deren Hubmechanismus (32) (gestrichelt dargestellt) im Bereich der Nasenstege (15, 16, 17, 18) herausgefahren bzw. demontiert und durch Sicherungstäbe (33) ersetzt. Ferner sind auch die Kleinkugelabschaltsysteme mit den Kleinkugelsammelbehältern (26) und dem jeweils zugehörigen Zuführrohr (25) ausgebaut worden.

Statt dessen ist jeweils ein Halterohr (34) auf einer am Druckbehälter (8) angeformten Flanschöffnung (35) angebaut worden, in dem innenseitig ein Entnahmegreifer (36) angeordnet ist. Der Entnahmegreifer (36) besteht aus insgesamt sechs Teleskopelementen (37, 38, 39, 40, 41, 42), einem Gelenkteil (43) und einem an dessen freien Ende angeordneten, zangenförmigen Greifer (44). Unmittelbar oberhalb der Flanschöffnung (35) weist das Halterohr (34) eine Entnahmeöffnung (45) auf.

In Fig. 1 befindet sich der Entnahmegreifer (36) in der zusammengeschobenen Stellung. Durch Ausfahren der Teleskopelemente (37, 38, 39, 40, 41, 42) läßt sich der Greifer (44) in Richtung auf den Deckenreflektor (4) nach unten ausfahren. Fig. 4 zeigt, wie der Greifer (44) einen herausnehmbaren Abschnitt (30) des Deckenreflektors (4) durch Einfassen in entsprechende Ausnehmungen angehoben und um 90° derart verdreht hat, daß er durch die Flanschöffnung (35) und nach entsprechender Verschwenkung auch durch die Entnahmeöffnung (45) paßt.

Nach Abdecken der herausnehmbaren Abschnitte (30) der Deckenelemente (29) können die Nasenelemente (13) entnommen werden. Das Erfassen eines Nasenelements (13) zeigen Fig. 5 und vergrößert Fig. 6. Die Greiferarme (46, 47) des Greifers (44) fassen einerseits in den Hohlraum (19) und andererseits in eine zylindrische Ausnehmung (48), die im Bereich des Bodens mit einer Hinterschneidung (49) versehen ist, in die ein Vorsprung (50) des rechten Greiferarms (47) hineinragt. Die Ausnehmung (48) dient in übereinandergeschichtetem Zustand der Nasenelemente (13) gleichzeitig zur Aufnahme eines passenden, zylindrischen Führungsaufsatzes (51) des jeweils darüberliegenden Nasensteges (13). Das Verschwenken und Hochfahren des Nasenelements (13) geschieht in gleicher Weise wie bei dem Hochfahren des herausnehmbaren Abschnittes (30) des Deckenelements (29) (Fig. 4).

Der Ausbau der drei übrigen Nasenstege (17, 18, 19) geschieht in gleicher Weise und mit gleichen Mitteln. Nach dem Ausbau können mit Hilfe des Entnahmegreifers (36) bzw. der hier nicht dargestellten übrigen Entnahmegreifer neue Nasenelemente (13) in umgekehrter Reihenfolge eingesetzt werden. Nachdem der Deckenreflektor (4) wieder komplettiert ist, kann das Halterohr (34) mit dem Entnahmegreifer (36) wieder entfernt und an seine Stelle das Kleinkugelabschaltsystem mit Kleinkugelsammelbehälter (26) und Zuführrohr (25) wieder montiert werden. Dann werden die Sicherungsstäbe (33) wieder durch Abschaltstäbe und deren zugehöriger Hubmechanismus (32) ersetzt. Anschließend kann der Hochtemperaturreaktor (1) wieder angefahren werden.

Claims (6)

1. Hochtemperaturreaktor des Kugelhaufentyps mit einem von Seiten-, Decken- und Bodenreflektoren umgebenen Reaktorkern für die Kugelschüttung, wobei zumindest der Seitenreflektor mit hochbelasteten Reflektorabschnitten, insbesondere in den Reaktorkern vorspringenden, Hohlräume zur Aufnahme von Abschaltstäben oder -kugeln von Abschalteinrichtungen aufweisenden Nasenelementen, ausgestattet ist, die jeweils aus einer Vielzahl von übereinandergeschichteten Reflektorelementen (13) bestehen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) die Reflektorelemente (13) sind leicht voneinander abhebbar ausgebildet;
• b) die Reflektorelemente (13) und die über den Reflektorelementen (13) liegenden Plattenelemente (30) des Deckenreflektors (4) weisen Ausnehmungen (48) für einen Entnahmegreifer (36) auf;
• c) zumindest die Reflektorelemente (13) haben unterseitige Vorsprünge (51), die passend in die Ausnehmungen (48) einfassen;
• d) die Ausnehmungen (48) sind derart zu den die Hohlräume (19, 20, 21, 22) bildenden Öffnungen in den Nasenelementen für den Entnahmegreifer (36) angepaßt, daß sie mit dem Greifer (44) des Entnahmegreifers (36) durch die Flanschöffnung (35) in zumindest einer Stellung passen.

2. Hochtemperaturreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Flanschöffnung (35) gleichzeitig die Öffnung für die zugehörige Abschalteinrichtung (25, 26) bildet.

3. Hochtemperaturreaktor nach Anpruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein an der Flanschöffnung (35) befestigtes Halterohr (34) mit einer seitlichen Entnahmeöffnung (45) derart angeordnet ist, daß das Reflektorelement (13, 30) bis zur Entnahmeöffnung (45) durch den im Halterohr (34) betriebenen Entnahmegreifer (36) anhebbar ist.

4. Hochtemperaturreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Ausnehmungen (48) eine Hinterschneidung (49) aufweist.

5. Hochtemperaturreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (48) derart zu den die Hohlräume (19, 20, 21, 22) bildenden Öffnungen in den Nasenelementen angeordnet sind, daß ein Greifer (44) des Entnahmegreifers (36) in beide einfassen kann.

6. Hochtemperaturreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Reflektorelemente (13) radial nach außen konisch verjüngen.