DE1464466B2

DE1464466B2 - Reflektor fuer atomkernreaktoren

Info

Publication number: DE1464466B2
Application number: DE19621464466
Authority: DE
Inventors: Didier Paris Costes
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1961-05-17
Filing date: 1962-05-15
Publication date: 1971-03-25
Also published as: BE616880A; FR1297267A; NL278535A; US3219540A; GB933523A; LU41673A1; DE1464466A1; CH385362A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Reflektor für andergestapelt sind und daß die Stangen zwischen

Atomkernreaktoren, bestehend aus zu einer min- den beiden Wänden nur eine einzige Lage bilden und

destens einen Teil der Innenwand eines Kernreaktor- an ihren Enden in Führungen an den Stirnseiten des

behälters auskleidenden Schichtung von konstanter Kernreaktorbehälters geführt und mindestens im Be-

Stärke aneinandergereihten, unter sich gleichen 5 reich einer den Kernreaktorbehälter durchsetzenden

Stangen aus festem Moderationsmaterial, die parallel Einführungsöffnung mit jeweils an einer Stange an-

zu der horizontalen Achse des Kernreaktorbehälters greifenden Förderorganen verbunden sind, die sie

angeordnet sind. längs der Innenwand des Kernreaktorbehälters und

Ein Atomreaktor, der mit einem in dieser Weise senkrecht zu dessen Achse verschieben,

ausgebildeten Reflektor versehen ist, ist aus der io Durch die erfindungsgemäße Bauweise des

französischen Patentschrift 1 130 109 bekannt. Bei Reflektors ist es ohne weiteres möglich, die ihn bil-

diesem Atomkernreaktor besteht der Reaktorkern denden Stangen unabhängig voneinander zu ver-

ebenso wie der Reflektor aus festem Material, das in schieben und gegebenenfalls einzeln auszutauschen,

Form von horizontalen Stangen übereinanderge- so daß für die Freisetzung von im Inneren des

schichtet ist. Rund um den Reaktorkern und um den 15 Reflektors gespeicherter Energie jeweils .nur die

Reflektor sind Stützvorrichtungen mit Federn ange- Stangen entfernt zu werden brauchen, in denen diese

ordnet, die den Zusammenhalt von Reflektor und Energie bevorzugt gespeichert ist. Die für die Be-

Reaktorkern sichern. herrschung des Energiehaushaltes bei einem erfin-

Auch für Atomkernreaktoren, die einen flüssigen dungsgemäß ausgebildeten Reflektor erforderlich Moderator in ihrem Kern enthalten, sind in ähnlicher 20 werdenden Umbauarbeiten reduzieren sich also auf Weise aufgebaute Reflektoren bekannt. Beispiele für ein absolutes Minimum und lassen sich daher rascher Atomkernreaktoren dieser Art finden sich in der und mit geringerem Kostenaufwand durchführen als deutschen Patentschrift 1 055 140, den britischen bei den bisher bekannten Reflektorkonstruktionen. Patentschriften 850 014 und 852 206, der französi- Für die Ausbildung der Förderorgane für den sehen Patentschrift 1 222 856, der schweizerischen 25 Transport der den Reflektor bildenden Stangen sind Patentschrift 322 468 und der belgischen Patent- zwei Bauweisen bevorzugt. So können diese Förderschrift 536 312 sowie auf S. 245 der »Proceedings of organe die Form von durch die Einführungsöffnung the International Conference on the Peaceful Uses of im Kernreaktorbehälter hindurchgreifenden, jeweils Atomic Energy« von 1955 in Bd. 3, den S. 478 und 479 eine Stange endseitig unterstützenden Schwenkarmen aus »Nuclear Engineering« vom November 1957 und 30 aufweisen, welche die erfaßte Stange bei infer Verden S. 43 bis 48 aus »Chemical Engineering Progress Schwenkung aus einer unteren Lage in eine obere Symposium Series« Nr. 12 von 1954 in Bd. 50. Alle Lage überführen, in der sie mittels durch die Bediese bekannten Reflektoren, die sämtlich für Atom- hälterwand hindurch in stirnseitige Bohrungen in den kernreaktoren bestimmt sind, deren Behälter eine Stangen einschiebbarer Verriegelungsstifte zeitweilig vertikale Achse aufweisen, bestehen aus festem 35 festlegbar ist. Bei der zweiten Ausführungsform sind Material, das in Form von Stangen, Klötzen oder die Förderorgane als Kabel ausgebildet, die einerseits Blöcken neben- und übereinander angeordnet ist. an stirnseitigen Vorsprüngen an den einzelnen ^:

Allen obenerwähnten bekannten Reflektoranord- Stangen befestigt sind und andererseits in Endkapseln

nungen ist dabei gemeinsam, daß bei ihnen die enden, die in Ausnehmungen rund um die Einfüh-

einzelnen Teilstücke entweder überhaupt ineinander- 40 rungsöffnung im Kernreaktorbehälter festlegbar sind,

geschachtelt sind oder aber sich zumindest gegen- In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand einiger

seitig abstützen, wobei der innere Zusammenhalt des Ausführungsbeispiele weiter veranschaulicht. Dabei

gesamten Reflektoraufbaues nur dann gewährleistet zeigt

ist, wenn sich alle seine Teilstücke an Ort und Stelle F i g. 1 einen schematisch gehaltenen Schnitt durch

befinden. 45 einen Kernreaktorbehälter, der mit einem erfindungs-

Ein derartiger Reflektoraufbau ist jedoch insofern gemäß aufgebauten Reflektor ausgestattet ist,
sehr nachteilig, als er keine Möglichkeit eröffnet, die F i g. 2 einen Teilschnitt durch eine der den Reim Inneren des Reflektors bzw. von dessen einzelnen flektor in F i g. 1 bildenden Stangen,
Teilstücken durch den Reaktorbetrieb gespeicherte Fig. 3 eine Fig. 1 analoge Darstellung für/eine Energie, die insbesondere auf den Wigner-Effekt 50 zweite Ausführungsform für einen mit einem erfinzurückgeht, ohne vollständige Zerlegung des gesamten dungsgemäß ausgebildeten Reflektor ausgestatteten Reaktorgefüges freizusetzen, was jedoch von Zeit zu Reaktorbehälter,

Zeit unbedingt erforderlich ist und dann bei den F i g. 4 einen Ausschnitt aus einer bevorzugten bekannten Reflektoren stets einen mehr oder weniger Ausführungsform für einen erfindungsgemäß ausgeweitgehenden und entsprechend langwierigen und 55 bildeten Reflektor,

kostspieligen Ab- und Umbau des gesamten Atom- F i g. 5 einen Schnitt durch den Reflektor von

kernreaktors verlangt. F i g. 4 entlang der Schnittlinie V-V in F i g. 4,

Ausgehend von diesem Stande der Technik liegt F i g. 6 einen Ausschnitt aus einer zweiten bevor-

daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen zugten Ausführungsform für einen erfindungsgemäß

Reflektor der eingangs erwähnten Art in der Weise 60 ausgbildeten Reflektor und

weiterzuentwickeln, daß seine einzelnen Teilstücke F i g. 7 einen Teilschnitt durch den in F i g. 6 verunabhängig voneinander ein- und ausgebaut werden anschaulichten Reflektorausschnitt,
können, ohne daß dadurch der Zusammenhalt des Wie Fig. 1 zeigt, setzt sich der erfindungsgemäße gesamten Reflektors als Ganzes verlorengeht. Reflektor aus einem im Inneren eines Kernreaktors 3

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- 65 befindlichen Stapel fester Stangen 1 — beispielsweise

löst, daß die Stangen in an sich bekannter Weise aus Graphit — zusammen, die vorzugsweise in eine

zwischen der Innenwand des Kernreaktorbehälters dichte, sehr feine Membran eingehüllt sind, die Neu-

und einer dazu parallelen Zwischenwand überein- tronen wenig absorbiert. Die Stangen 1 sind im

Kemreaktorbehälter 3 mittels Einführöffnungen eingebracht, wie sie etwa mit 4 bezeichnet sind. Die Stangen 1 sind an den Wänden des Kernreaktorbehälters 3 entlang aneinandergereiht, wie auch die Form dieser Wände sein mag. Um die Stangen 1 an Ort und Stelle zu halten, ist in einigem Abstand von der Wand des Kernreaktorbehälters 3 eine zweite sehr leichte und durchlässige Zwischenwand 5 vorgesehen, beispielsweise ein Gitter, das mittels Abstandshaltern geeigneter Länge befestigt ist, die in den Kernreaktorbehälter 3 selbst eingelassen oder auf andere Weise daran befestigt sind. Der auszustattende Bereich, der also den aktiven Teil des Reaktors umgibt, in welchem die Druckrohre mit der Bezugszahl 7 bezeichnet sind, wird über die Einführungsöffnungen 4 mit Stangen 1 versorgt; in ähnlicher Weise kann dieser Bereich durch die Entnahmeöffnungen 6 entleert werden, die den Einführungsöffnungen 4 entsprechen.

Der Querschnitt und die Form der Stangen 1 können beliebig sein. Vorzugsweise sind die Stangen 1 im Querschnitt kreisförmig (F i g. 2) oder annähernd rechteckig (F i g. 3 bis 6). Dabei können sie jeweils aus einem Kern 2 aus Graphit und einer Hülle in Form zweier Halbschalen 1 α und 1 b aus Metall bestehen, die durch Lötung oder Schweißung vereinigt sind, wobei ein geeignetes Metall Zirkonium oder Magnesium ist.

Im allgemeinen wählt man das Querschnittsprofil für die Stangen 1 in Anpassung an die Form des Reflektors selbst, der zu bilden ist, d. h. entsprechend der Form der Oberfläche des Kernreaktorbehälters 3.

Wenn der Kemreaktorbehälter 3 zylindrische Wände mit horizontaler Achse besitzt, werden die Stangen 8 in horizontaler Richtung durch seitliche Einführungsöffnungen 9 eingeführt und dann durch Führungsorgane in ihre Gebrauchsstellung befördert.

Diese Führungsorgane umfassen beispielsweise, wie man es in F i g. 4 und 5 sehen kann, Spornen 10, die an den Enden der Stangen 8 vorgesehen sind und in Führungen 11 gleiten, die an der Behälterwand angebracht sind.

Man kann dann in verschiedener Weise beim Einführen und An-Ort-und-Stelle-Bringen der Stangen 3 verfahren, sei es, daß jede der Stangen durch die Einführungsöffnung 9 am Reaktorboden eingeführt wird und in Verbindung hiermit Einrichtungen für das aufeinanderfolgende Hochstoßen der Stange 8 vorgesehen sind, die soeben eingebracht wurde (F i g. 4 und 5), sei es, daß die Stangen 8 durch die Einführungsöffnung 9 am Oberteil des Reaktors eingeführt und nacheinander mittels zurückhaltender Einrichtungen, etwa mittels Kabeln (F i g. 6 und 7) herabgelassen werden.

Gemäß der Ausführung nach F i g. 5 wird eine Stange 8 durch eine der Einführungsöffnungen 9 herangeführt und derart an Ort und Stelle gebracht, daß sie mit ihren beiden Enden etwa auf Stützen 12 ruht. Sie wird dann von Hubmitteln ergriffen, die beispielsweise aus Schwenkarmen 13 bestehen, die über Schraubenspindeln 14 derart manövriert werden, daß die Stange 8 von einer unteren Stellung 8 a in eine obere Stellung 8 b übergehen kann, in der sie durch ein zeitweise wirkendes Verriegelungsorgan festgehalten ist, das aus Verriegelungsstiften 15 besteht, die von außen her über Ausnehmungen 16 zu betätigen sind, und sie in stirnseitigen Bohrungen 17 eindringen, die an den entsprechenden Enden der Stangen 8 vorgesehen sind.

In diesem Augenblick ist es möglich, eine neue

Stange 8 einzuführen und den vorstehenden Arbeitsgang zu wiederholen, bis die Zahl der Stangen 8 ausreicht, um die Wand des Kernreaktorbehälters 3 zu überziehen, wobei die Stangen 8 dank der Sporne • 10 und der zugehörigen Führungen 11 in ihrer Lage verharren.

ίο Der Ausbau der Stangen 8 vollzieht sich auf die gleiche Weise in umgekehrter Reihenfolge, wobei die Einführungsöffnungen 9 und die Ausnehmungen 16 beim normalen Betrieb durch geeignete Stöpsel verschlossen bleiben.

Gemäß der in F i g. 6 und 7 gezeigten Ausführungsform wird das Einsetzen der Stangen 8 über die Einführungsöffnungen 9 durchgeführt, die im oberen Teil des Kernreaktorbehälters 3 nacheinander in ihre verschiedenen Lagen fallen zu lassen, wobei die Kabel

ao 18 für das Heranziehen der Stangen 8 in umgekehrter Weise betätigt werden.

Die Enden der Stangen 8 besitzen zu diesem Zweck Vorsprünge 19, an denen die Kabel 18 angehängt sind, deren andere Enden Endkapseln 20 tragen, wobei die Vorsprünge 19 in diesem Fall dieselbe Rolle wie die Sporne 10 gegenüber der Führung 11 spielen.

Zum Einführen und An-Ort-und-Stelle-Bringen' der. Stangen 8 werden die Kabel 18 gleichzeitige in Verbindung mit seitlichen Ausnehmungen 21 und Nuten 22 verwendet. Gegen die Nuten 22 legen sich ' die Endkapseln 20 in der entsprechenden Arbeitsstellung der Stangen 8 an. Für die Demontage genügt es, an den Kabeln 18 der obersten Stange 8 zu ziehen, um zunächst diese durch die Einführungsöffnungen 9 heraustreten zu lassen usf.

In F i g. 7 ist die obere Stange 8 mit einem Abdichtstöpsel 23 dargestellt, der als Verschluß für die Einführöffnung 9 dient.

Claims

Patentansprüche:

1. Reflektor für Atomkernreaktoren, bestehend aus zu einer mindestens einen Teil der Innenwand eines Kernreaktorbehälters auszukleidenden Schichtung von konstanter Stärke aneinandergereihten, unter sich gleichen Stangen aus festem Moderatormaterial, die parallel zur horizontalen Achse des Kernreaktorbehälters angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, aaß die Stangen (1, 8) in an sich bekannter Weise zwischen der Innenwand des Kernreaktorbehälters (3) und einer dazu parallelen Zwischenwand (5) übereinandergestapelt sind und daß die Stangen (1, 8) zwischen den beiden Wänden nur eine einzige Lage bilden und an ihren Enden in Führungen (11) an den Stirnseiten des Kernreaktorbehälters (3) geführt und mindestens im Bereich einer den Kemreaktorbehälter (3) durchsetzenden Einführungsöffnung (4, 9) mit jeweils an einer Stange (1, 8) angreifenden Förderorganen (13,18) verbunden sind, die sie längs der Innenwand des Kernreaktorbehälters (3) und senkrecht zu dessen Achse verschieben.

2. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen (1, 8) jeweils aus einem zylindrischen oder prismatischen Kern (2) aus

Graphit und aus einer diesen umkleidenden Hülle (1 a, 1 b) aus einem Material mit geringer Neutronenabsorption bestehen.

3. Reflektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen (1, 8) an beiden Stirnseiten mit Spornen (10) versehen sind, die in die Führungen (11) eingreifen.

4. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Förderorgane für die Stangen (8) durch die Einführungsöffnung (9) hindurchgreifende, jeweils eine Stange (8) endseitig unterstützende Schwenkarme (13) vorgesehen sind, welche die erfaßte Stange (8) bei ihrer Verschwenkung aus einer unteren Lage (8 α) in eine obere Lage (8 b) überführen, in der sie mittels durch die Wand des Kernreaktorbehälters (3) hindurch in stirnseitige Bohrungen (17) in den Stangen (8) einschiebbarer Verriegelungsstifte (15) zeitweilig festlegbar ist (F i g. 4 und 5).

5. Reflektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkarme (13) mittels Schraubspindeln (14) betätigbar sind.

6. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Förderorgane für die Stangen (8) Kabel (18) vorgesehen sind, die einerseits an stirnseitigen Vorsprüngen (19) an den einzelnen Stangen (8) befestigt sind und andererseits in Endkapseln (20) enden, die in Ausnehmungen (21) rund um die Einführungsöffnung (9) festlegbar sind (F i g. 6 und T).

7. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand als für Moderatorflüssigkeit durchlässiges Gitter (5) ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen