DE1220045B - Kernreaktor-Brennelementkette - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

G21c

Deutsche Kl.: 21g-21/20

Nummer: 1220 045

Aktenzeichen: U10324 VIII c/21 j

Anmeldetag: 6. Dezember 1963

Auslegetag: 30. Juni 1966

Die Erfindung bezieht sich auf Kernreaktor-Brennelementketten, die aus mehreren aufeinandergestapelten Bündeln von umhüllten Brennstoffstäben bestehen, wobei die in Halterungsplatten endfixierten Bündel auf einen Stab zum Heben und Senken der Kette als Einheit aufgefädelt sind.

Bei einem Kernreaktor mit zylindrischem Kern kann ein Vorteil in bezug auf die Brennstoffökonomie dadurch gewonnen werden, daß man, nachdem der Brennstoff für einige Zeit verwendet worden ist, Brennelemente zwischen reaktiven Zonen von hohem und niedrigem Neutronenfluß austauscht. Dies ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, daß der Brennstoff in den Kanälen der zentralen Zone des Kerns, nämlich der Zone mit hohem Neutronenfluß, rascher verbraucht wird als derjenige in der äußeren Zone, nämlich derjenigen mit niedrigem Neutronenfluß. Dieser Effekt des Abbrennens verändert sich sowohl radial durch den Kern hindurch als auch in axialer Richtung, wobei über einen gegebenen Zeitabschnitt der Abbrenngrad der mittleren Zone größer als derjenige der äußeren Zonen ist. Der Vorgang, durch welches Elemente von unterschiedlichem Abbrenngrad untereinander ausgetauscht werden, kann als Umschichten bezeichnet werden. Die radiale Umschichtung ist bei senkrecht ausgerichteten kettenartigen Brennelementen nicht übermäßig schwierig, wenn auch ein großräumiger, aber notwendigerweise trag- oder transportierbarer abgeschirmter Behälter zum Transport der Brennstoffketten von einem Kanal zum anderen erforderlich ist. Das axiale Umschichten macht es jedoch erforderlich, daß einzelne Elemente einer Kette getrennt und wieder zusammengebaut werden, wobei wegen der hohen Radioaktivität der Elemente Fernhandhabungsprobleme auftreten.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Brennelementkette zu schaffen, bei welcher das axiale Umschichten der aktiven Brennstoffkomponenten durch Fernbedienung ohne komplizierte Handhabung durchgeführt werden kann und bei der die Verbindungen zwischen den Bestandteilen der Kette und die Verriegelungseinrichtung dafür in der Ausführungsform und Wirkungsweise einfach gestaltet werden, so daß eine genaue Ausrichtung nicht erforderlich ist, bevor die Bestandteile verbunden oder getrennt werden können. Die Verriegelungseinrichtung unterscheidet sich von den Verbindungen und ist von diesen getrennt, und der Zustand von beiden ist durch Fernbeobachtung leicht festzustellen, und beide können ohne Verwendung komplizierter Sicht- oder Handhabungsvorrichtung bedient werden.

Kernreaktor-Brennelementkette

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority,

London

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,

Siegen, Eiserner Str. 227

Als Erfinder benannt:
Ernest Edward Jerkins,
Donald Garden Taylor, London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 10. Dezember 1962 (46 544)

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in erster Linie dadurch gelöst, daß der Auffädelstab aus einer Anzahl rohrförmiger Bauteile besteht, die über Kupplungen und ein oder mehrere durch diese Kupplungen geführte, jedoch herausnehmbare Verriegelungselemente aneinandergelenkt sind.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung wird darin gesehen, daß die Kupplung an jedem Ende jedes Bauteils einen Kopfabschnitt von größerem Durchmesser als der übrige Bauteil aufweist, wobei der Kopfabschnitt an einem Ende eine Aussparung zur Fixierung des am anderen Ende des benachbarten Bauteils vorgesehenen Kopfabschnittes und eine Seitenöffnung zum seitlichen Einführen des benachbarten Bauteils in die Aussparung besitzt.

Einem weiteren Erfindungsmerkmal zufolge kann das Verriegelungselement aus einem flexiblen Kabel oder aus einer Anzahl kurzer Stäbe bestehen.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert werden.

F i g. 1A und 1B zeigen zusammen eine Seitenansicht im Mittelschnitt;

F i g. 2 zeigt eine Seitenansicht im Mittelschnitt im rechten Winkel zu F i g. 1, während

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie HI-III von F i g. 1 darstellt.

Die F i g. 1A und 1B zeigen eine Brennelementkette mit an ihren Enden aufeinandergestapelten

609 587/340

Claims (1)

1. I 220 045

   3 4

   Brennelementen la, Ib, lc, die jeweils aus Bündeln migen Bauteil23 versehen ist, der den Haltering28 von umhüllten Kernbrennstoffkörpern 3 bestehen. trägt. Das Verlängerungsstück 22 und die Haltevor-Die Brennelemente sind auf einen im allgemeinen richtung 21 werden dann am oberen Ende der Brennzylindrischen Stab 4 aus rostfreiem Stahl aufgefädelt, elementkette befestigt, und die innere Stange 5 wird der aus einer Reihe von rohrförmigen Bauteilen 6 5 eingeführt, um die Bauteile 14, 15 miteinander zu besteht, die durch Kupplungen 7 und innere Verrie- verriegeln. Die Brennelementkette ist nun fertig und gelungsmittel, welche einen Stab 5 aufweisen, anein- kann in einen Brennelementkanal in einem Kernandergelenkt sind. Die Brennstoffkörper 3 haben reaktor eingeführt werden, wobei geeignete Re-Endstopfen 8, durch welche sie an beiden Enden in flektor- und Moderatoraufbauten am oberen und Halterungsplatten 9 fixiert sind. Die Platten 9 sind io unteren Ende der Brennelementkette hinzugefügt durch ringförmige Graphitabstandhalter 10 im Ab- werden, falls dies erforderlich ist.
   stand gehalten, so daß das Gewicht der Brennstoff- Wenn die Brennelementkette auseinandergebaut körper 3 von den jeweiligen unteren Halterungsplat- werden soll, wird sie zunächst aus dem Reaktor herten 9 getragen wird und die oberen Enden der Brenn- ausgenommen. Die Stange 5 wird dann durch eine Stoffkörper sich frei ausdehnen können. Die Halte- 15 Fernbedienungseinrichtung herausgenommen, da die rungsplatten 9 haben je eine Mittelöffnung 11 und Brennelementkette hochgradig radioaktiv ist. Die eine Anzahl von anderen Öffnungen 12, durch welche Brennelemente können dann durch Gleiten der Halte-Kühlmittel in Berührung mit den Brennstoffkörpern 3 vorrichtung 21 entlang dem Verlängerungsstück 22 strömen kann. Der Stab 4 ist durch die Mittelöffnung zu einem Punkt, wo die Haltevorrichtung 21 so weit 11 gefädelt und sitzt mit Gleitsitz darin und kann ao wie möglich vom obersten Brennelement la entfernt eine Axialbewegung relativ zu der Kette ausführen. ist, getrennt werden.-Die Brennelemente la, Ib, Ic Jedes der Brennelemente la, Ib, Ic hat einen ge- können dann umherbewegt werden, um die verkeilten trennten rohrförmigen Bauteil 6 mit einem Bauteil 14 Enden voneinander und die miteinander verbundenen am unteren Ende (außer am untersten rohrförmigen Bauteile 14, 15 durch relative Seitenbewegung zu Bauteil) und einem Bauteil 15 an seinem oberen 25 trennen. Auf diese Weise können Brennelemente nach Ende. Diese Bauteile 14, 15 bilden die Kupplung 7. Wunsch umgeschichtet und wieder zusammengebaut

   Der Bauteil 14 hat die Form eines T-fÖrmigen werden. Die Bewegung, die zum Trennen und

   Kopfstückes (in verschiedenen Lagen in den Wiederzusammenbauen der Brennelemente notwen-

   F i g. 1A, 1B, 2 und 3 gezeigt), das in eine Ausspa- dig ist, ist hauptsächlich eine Gleitbewegung, die

   rung 17 in dem entsprechenden oberen Bauteil 15 des 30 fernbetätigt durch verhältnismäßig einfache Mittel

   unter dem Bauteil 14 liegenden Brennelementes hin- ausgeführt werden kann.

   einpaßt. Die Brennelemente la, Ib, Ic sind jeweils Die innere Verriegelungsvorrichtung braucht nicht von einer Graphithülse 18 umgeben. Die Hülsen 18 ein kontinuierlicher Stab 5 zu sein, wie dargestellt ist. sind kerbverzahnt, so daß eine Kerbe 19 am oberen Sie kann auch eine Anzahl von kurzen Stäben auf-Ende der einen Hülse den Zapfen 20 der Hülse über 35 weisen, die mit ihren Enden aneinander in die hohlen ihr aufnimmt (deutlicher in der Fig. 2 gezeigt). Am rohrförmigen Bauteile23 eingeführt sind, wobei die oberen Ende der Brennelementkette befindet sich Stäbe von solcher Länge gemacht sind, daß verhineine Haltevorrichtung 21 für ein Verlängerungsstück dert wird, daß. ein Brechen zwischen ihnen an einem 22, das mit dem obersten rohrförmigen Bauteil 7 ver- Punkt auftritt, wo rohrförmige Bauteile durch eine bunden ist. Das Verlängerungsstück 22, das sich 40 demontierbare Kupplung verbunden sind. Die innere durch ein Distanzstück 24 hindurch erstreckt, hat Verriegelungseinrichtung kann auch ein flexibles Meeinen I-förmigen Bauteil 25 am unteren Ende, der tallkabel kontinuierlicher Länge aufweisen, das den von der gleichen Art wie der Bauteil 14 ist. Am hohlen rohrförmigen Körper einnimmt. In beiden oberen Ende des Verlängerungsstücks 22 befindet Fällen braucht ein abgeschirmtes Gehäuse zur Aufsich ein Block 26, der in die Haltevorrichtung 21 hin- 45 nähme einer radioaktiven Brennelementkette nur um einpaßt, wobei der Block 26 frei axial in der Halte- einen Betrag langer als die Länge einer Brennelevorrichtung 21 gleiten kann. Das Verlängerungsstück mentkette zu sein, der erforderlich ist, um einen ein-22 und der Block 26 haben eine Bohrung, die kon- zigen kurzen Stab oder eine kurze Länge flexiblen zentrisch mit den rohrförmigen Bauteilen 7 ist. Am Kabels (das über die Länge der Brennelementkette Boden der Brennelementkette befindet sich ein Halte- 50 zürüekgebogen werden kann, wenn es aus den rohrring 28. Der rohrförmige Bauteil 7 des untersten förmigen Bauteilen herausgezogen ist) herauszu-Brennelementes in der Kette ist an diesem Haltering nehmen. Die Alternativmöglichkeit hierzu besteht im 28 über eine mittlere Verdickung 29 und Stege 30 Fall eines kontinuierlichen inneren Stabes, wie er in befestigt. Die Mittelverdickung 29 hat ein Mittelloch der besonderen Ausführungsform beschrieben ist, 31 für den inneren Stab 5, der durch den rohrför- 55 darin, daß eine abgeschirmte Umhüllung von dem migen Bauteil 7, die Bohrungen 32, 33 der Bauteile Zweifachen der Länge der Brennelementkette gebaut 14, 15 und die Bohrung 27 des Verlängerungsstücks wird, um zu ermöglichen, daß der Stab voll zurück-22 und den Block 26 hindurchführt. Die vollstän- gezogen werden kann,
   dige Brennelementkette kann mit HiKe der Haltevor-

   richtung 21 oder einer Befestigung an dieser gehoben ⁶° Patentansprüche:

   werden, wobei das Gewicht der ganzen Brenn- 1. Kernreaktor-Brennelementkette, die aus

   eiementkette auf dem Haltering 28 liegt. mehreren aufeinandergestapelten Bündeln von

   Eine Brennelementkette mit einer Anzahl von umhüllten Brennstoffstäben besteht, wobei die in

   Brennelementen la, Ib, Ic wird dadurch zusammen- Halterungsplatten endfixierten Bündel auf einen

   gebaut, daß rohrförmige Bauteile 23 durch Öffnungen 65 Stab zum Heben und Senken der Kette als Ein-

   11 in den Halteplatten 9 gefädelt und die Bauteile 14 heit aufgefädelt sind, dadurch gekenn-

   mit den Bauteilen 15 in Eingriff gebracht werden, zeichnet, daß der Auffädelstab (4) aus einer

   wobei ^das unterste Brennelement mit dem rohrför- Anzahl rohrförmiger Bauteile (6) besteht, die

   über Kupplungen (7) und ein oder mehrere durch diese Kupplungen geführte, jedoch herausnehmbare Verriegelungselemente (5) anemandergelenkt sind.

   2. Brennelementkette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (7) an jedem Ende jedes Bauteils (6) einen Kopfabschnitt von größerem Durchmeser als der übrige Bauteil aufweist, wobei der Kopfabschnitt an einem Ende eine Aussparung (17) zur Fixierung

   des am anderen Ende des benachbarten Bauteils (6) vorgesehenen Kopf abschnittes und eine Seitenöffnung zum seitlichen Einführen des benachbarten Bauteils in die Aussparung besitzt.

   3. Brennelementkette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement aus einem flexiblen Kabel besteht.

   4. Brennelementkette nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungselemente aus einer Anzahl kurzer Stäbe bestehen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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