DE1052000B - Abschalteinrichtung fuer fluessigkeitsgekuehlte Kernreaktoren - Google Patents
Abschalteinrichtung fuer fluessigkeitsgekuehlte KernreaktorenInfo
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- G21C7/06—Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section
- G21C7/08—Control of nuclear reaction by application of neutron-absorbing material, i.e. material with absorption cross-section very much in excess of reflection cross-section by displacement of solid control elements, e.g. control rods
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- G—PHYSICS
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Description
ΟΖΞΒ IOgl SÜDDEUTSCHES
PATENTAMT
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
DND AUSGABE DER
AUSLEGES CHRI FT:
AUSGABE DER
PATENTSCHRIFT:
DBP 1052 000 kl. 21g 21/31
13. DEZEMBER 1957
5. MÄRZ 1959
27. AUGUST 1959
STIMMT ÜBEREIN MIT AUSLEGESCHRIFT 1 0S2 000 (S 56234 VIg c / 21 g)
Zum Abschalten von Kernreaktoren bedient man sich im allgemeinen, sogenannter Abschal tstäbe, die
eine Neutronenabsorbersubstanz enthalten und in den Reaktorkern eingefahren werden können. Während
man die Regelstäbe auch von allen Seiten in den Reaktor einlassen kann, besteht für die Abschaltstäbe
die Forderung, daiß diese im Notfall allein vermöge der Schwerkraft in den Reaktorkern einf ahren können.
Dadurch soll erreicht werden, daß der Reaktor auch bei Ausfall der Hilfsantriebe mit Sicherheit abgeschaltet
-wird. Infolgedessen ordnet man die Abschaltstäbe oberhalb des Reaktorkernes an, derart, daß
sie im Störungsfalle ohne Fremdantrieb in den Reaktorkern einfahren.
Bei Kernreaktoren mit Reaktorgefäß, bei denen im oberen Teil des Gefäßes eine Lademaschine angeordnet
ist, beeinträchtigen aber die hindurchgeführten Abschaltstäbe erheblich die Beweglichkeit der Lademaschine.
Um die Steuerung der Lademaschine nicht unnötig zu erschweren und störanfällig zu machen,
soll der Aktionsraum der Lademaschine möglichst frei von sperrigen Einbauten oder hindurchgeführten
Steuerorganen, wie Abschaltstäfee u.dgl., sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, rür Kernreaktoren der letztgenannten Art mit Flüssigkeitskühlung
eine Abschalteinrichtung zu schaffen, bei der zwar nach wie vor vom Schwerkraftprinzip Gebrauch
gemacht wird, bei der aber der Lademaschinenraum im oberen Teil des Reaktorgefäßes ganz für die
Lademaschine frei bleibt. Durch die bei der Abschaltung von Kernreaktoren bereits bekannte Verwendung
einer schüttfähigen Neutronenabsorbersubstanz und durch Ausnutzung der Strömungskräfte des Reaktorkühlmittels
wird diese Aufgabe mit relativ einfachen Mitteln gelöst. Die Lösung besteht darin, daß die
Absorbersubstaniz innerhalb des Reaktorgefäßes mit Hilfe der Kühlmittelströmung hydraulisch in unten
offenen Sanwn el topfen aufgespeichert ist, welche am oberen Ende einzelner brennstoff freier Kühlmittelführungsrohre
(Abschaltrohre) angeordnet und so beschaffen sind, daß die Absorbersubstanz durch Umsteuerung
der Strömungsrichrung zwecks Abschaltung des Reaktors schlagartig aus ihnen in die Abschaltrohre
strömen kann.
Die Zeichnung veranscbaulicht schemätisch zwei Ausführungsbeispiele im Längsschnitt; es zeigt
Fig. 1 ausschnittsweise einen Kernreaktor mit Reaktorgefäß und darin angeordneter Abschalteinrichtung
und
Fig. 2 eine einzelne Abschalteinrichtung in einer gegenüber Fig. 1 abgewandelten Ausführung.
Bei der Anordnung nach Fig. 1 ist die Absorbersubstanz 1 innerhalb des Reaktorgefäßes 2 in einem
unten offenen Sammeltopf 3, welcher am oberen Ende Abschalteinriditung für flüssigkeitsgekühlte Kernreaktoren
Patentiert für:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft, Berlin und Erlangen
Dipl.-Ing. Hermann Kumpf1 Erlangen, ist als Erfinder genannt worden
des brennstofffreien Kühlmittelführungsrohres (Abschaltrohr) 4 angeordnet ist, mit Hilfe der Kühlmittelströmung (voll ausgezogene Pfeile) hydraulisch aufgespeichert. Die Absorbersubstanz besitzt die Gestalt
einer Kugelschüttung. Sie verteilt sich auf mehrere Sammeltöpfe, von denen jedoch der Übersichtlichkeit
halber nur der Sammeltopf 3 dargestellt ist. Der Sammeltopf 3 besitzt oben die Kühlmittelaustrittsöffnung
5, das bei Strömungsrichtungsumkehr selbsttätig öffnende Ventil 6 und das die Absorberkugeln
davor zurückhaltende Schutzsieb 7. Von unten drückt der kolbenartig ausgebildete Gleitkörper 8 unter der
Einwirkung des Kühlmittels gegen die Absorberkugeln an.
Am Kühlmitteleintrittsende besitzt das zugehörige Abschaltrohr 4 die als Stoßdämpfer wirkende Fangvorrichtung 9, die bei Strömungsrichtungsumkehr ein
Entweichen der Absorberkugeln 1 aus der Reaktorkernzone verhindert. Sie ist so gestaltet, daß auch bei
gefangenem Gleitkörper 8 der Kühlmittelstrom teilweise aufrechterhalten bleibt (Überbrückungskanäle
10). Die Reaktorkernzone ist im übrigen gebildet durch die mit den Brennstoffelementen 11 beladenen
und von der Wanne 12 umgebenen übrigen Kühlmittelführungsrohren 13. 'Als Kühlmittelein- und -auslasse
für das Reaktorgefäß dienen die Stutzen 14 und 15.
Die Abschaltrohre sind zwar auch in den Kühlmittelstrom eingeschaltet, doch münden sie mit dem
Eintrittsende zunächst in die Sammelleitung 16 ein, die aus dem Reaktorgefäß 2 herausgeführt und erst
unter Zwischenschaltung der im gestrichelt umrandeten Feld 17 dargestellten Steuereinrichtung an
den Kühlmitteleinlaßstutzen 14 angeschlossen ist. Die Steuereinrichtung 17 besitzt den Schieber 18, der in
der -(eingezeichneten) Betrieibsstellung durch den
909 586/274
Claims (6)
1. Abschalteinrichtung für flüssigkeitsgekühlte Kernreaktoren mit Reaktorgefäß, bei der zum
Stillsetzen des Reaktionsprozesses von einer schüttfähigen Neutronenabsorbersubstanz Gebrauch
gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorbersubstanz (1) innerhalb des Reaktorgefäßes
(2) mit Hilfe der Kühlmittelströmung hydraulisch in unten offenen Sammeltöpfen (3)
aufgespeichert ist, welche am oberen Ende einzelner brennstofffreier Kühlmittelführungsrohre
(Abschaltrohre 4) angeordnet und so beschaffen sind, daß die Absorbersubstanzdurch Umsteuerung
(17) der Strömungsrichtung zwecks Abschaltung des Reaktors schlagartig aus ihnen in die Abschaltrohre
(4) strömen kann.
2. Abschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sammpltnpfp (3)
töpfe zurückzutreiben, zumal die oberen als Rückschlagventile wirken und somit schließen.
Soll der Reaktor wieder angefahren werden, so ist dies nur durch Betätigen der oberen Ventile 6 möglich.
Dies geschieht zweckmäßig mit der im Raum oberhalb der durchbrochenen, gestrichelten Bodenflächen 23 angeordneten
(nicht eingezeichneten) Lademaschine. Bei vorübergehend niedergedrückten Ventilen wird die
Strömung in den Abschaltrohren so stark, daß nun die Gleitkörper mit den Absorberkugeln in die Sammeltöpfe
zurückgetrieben werden. Infolge der niedrigen Bauhöhe der Sammeltöpfe geht nur wenig Raum für
die über der Bodemnäche 23 angeordneten Lademaschine verloren. Die Bewegungen der Lademaschine
sind in keiner Weise mehr durch die für Abschaltung des Reaktors erforderlichen Mittel beschränkt.
Die Anordnung gemäß Fig. 2 zeigt ein Abschaltröhr 24, bei dem der auf der Wanne 25 aufsitzende
Sammeltopf 26 einen Wendelkanal 27 besitzt. Diese Ausführung ist für Absorberkugeln mit einem Durchmesser
vorgesehen, der etwa dem Durchmesser des Abschaltrohres entspricht. Um den Aufprall abzuschwächen,
verwendet man am besten höhle Absorberkugeln. Es entfällt der bei der Anordnung nach Fig.
vorgesehene Gleitkörper, da dessen Funktion die untere der Absorberkugeln übernimmt. Sie besitzt
daher einen etwas größeren Durchmesser als die übrigen Kugeln, für die genügendes Spiel im Wendelkanal
vorhanden ist. Um Temperatureinflüsse auf die Maßhaltigkeit des Abschaltrohres an der oberen verengten
Austrittstelle, also der oberen Position der eine Kühlmittelaustrittsöffnung (5), ein bei Strömungsrichtungsumkehr
selbsttätig öffnendes Ventil (6) und ein die Absorbersubstanz zurückhaltendes
Schutzsieb (7) besitzen.
3. Abschalteimrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorbersubstanz
in Gestalt einer Kugekschüttung benutzt wird, gegen die unter der Einwirkung des Kühlmittels
von unten her ein kolbenartig ausgebildeter Gleitkörper (8) andrückt.
4. Abschalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von
Absorberkugeln- (28) mit einem Durchmesser, der dem Abschaltrohrdurchmesser etwa entspricht, die
Sammeltöpfe (3) einen Wendelkanal (27) zur Aufnahme dieser Kugeln besitzen.
5. Abschalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der
untersten Kugel mit großer Annäherung derjenigen des Abschaltrohres im engsten Querschnitt
entspricht, welcher unmittelbar unterhalb der Sammeltöpfe (3) in einem auch bei Temperaturschwankungen
maßhaltigen Rohrstück liegt.
6. Aibschalteimricbtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltrohre (4)
am Kühlmitteleintrittsende eine als Stoßdämpfer wirkende Fangvorrichtung (9) besitzen, die bei
Strömungsrichtungsumkehr zugleich ein Entweichen der Absorberkugeln aus der Reaktorkernzone
(12) verhindert und die ferner so gestaltet ist, daß auch bei gefangenem Gleitkörper (8) der
Priority Applications (3)
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