DE2702003C2 - Vorrichtung zur Überprüfung eines Brennelementes eines flüssigmetallgekühlten Reaktors - Google Patents
Vorrichtung zur Überprüfung eines Brennelementes eines flüssigmetallgekühlten ReaktorsInfo
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- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
- G21C17/06—Devices or arrangements for monitoring or testing fuel or fuel elements outside the reactor core, e.g. for burn-up, for contamination
- G21C17/07—Leak testing
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- G21C17/02—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator
- G21C17/022—Devices or arrangements for monitoring coolant or moderator for monitoring liquid coolants or moderators
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überprüfung eines Brennelementes nach dem Oberbegriff
des Hauptanspruchs; vgl. die DE-OS 23 50 334.
Große flüssigmetallgekühlte Leistungsreaktoren enthalten
den Brennstoff in mehreren tausend Brennstäben, die zu Brennstabbündeln in Brennelementen zusammengefaßt
sind. Ein Brennstab besteht im allgemeinen aus einem mehrere Meter langen, dünnwandigen
Zircaloy- oder Stahlrohr, das mit UO2, P11O2 oder
UO2-PUO2 Sintertabletten gefüllt und nach außen gasdicht
verschlossen ist, um das Austreten der Spaltprodukte und im besonderen der Spaltedelgase aus dem
Brennstab zu verhindern. Während ihres Einsatzes in Kernreaktoren können jedoch in Ausnahmefällen
Brennstäbe trotz sorgfältiger Herstellung aus verschiedenen Gründen undicht werden, wobei die Spaltprodukte
aus den Hüllrohren in das Kühlmetall übertreten und zu einer Verseuchung des primären Kreislaufes führen.
Es ist daher wichtig, bei Auftreten eines Verdachts von schadhaften Brennelementen die Zahl und Größe
der vermuteten Schäden festzustellen und bei einem Überschreiten eines entsprechenden Grenzwertes die
schadhaften Brennelemente aus dem Reaktor zu entfer
nen.
Dazu wird bei der aus der DE-OS 23 50 334 bekannten Vorrichtung das Brennelement in dem Kühlmetall
belassen und das Kühlmetall selbst über eine Spülung mit Edelgas und anschließender Entgasung auf die Abgabe
von Spaltprodukten untersucht Dies geschieht derart, daß auf den Hüllkasten des Brennelements ein
Schacht dicht aufgesetzt wird, wodurch die Zirkulation des Kühlmetalls im Brennelement unterbrochen wird.
Das Kühlmetall wird sodann in den Schacht hochgezogen
und nach der Entgasung wieder dem Kühlmetallkreislauf beigegeben. Bei flüssigmetallgekühlten Reaktoren
kommt es, wenn während des Meßvorganges die Kühlmetallzirkulation in dem zu untersuchenden
brennelement unterbrochen wird, zu einer starken Aufheizung
der Brennstabhülle und des die Hülle umgebenden Kühlmetalls. Nach Beendigung der Untersuchung
setzt die normale Kühlmetallzirkulation wieder ein, wobei es jedoch auf Grund der großen Wärmeleitfähigkeit
des flüssigen Kühlmetalls und des großen Wärmeübergangkoeffizienten zwischen Kühimetaii und dem Metaii
des Hüllrohres zu einem Temperaturschock kommt der die Hülle der Brennelemente leicht beschädigen kann.
Aufgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Überprüfung von Brennelementen durch welche eine Beschädigung
der Brennstabhülle bei und nach Abschluß der Überprüfung des- Brennelementes ausgeschlossen
wird.
Diese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst
Diese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst
In dem auf das Brennelement aufsetzbaren Schacht ist eine verstellbare Drossel im Strömungsweg vorhanden,
so daß durch den auf das Brennelement aufgesetzten Schacht zumindest zeitweilig eine steuerbare Strömung
des Kühlmetalls aufrecht erhalten werden kann.
Somit kann nach Beendigung der Überprüfung des Brennelementes die KühlmetaHströmürtg durch das EIement
sehr langsam erhöht werden, so daß das Brennelement nur sehr langsam abgekühlt wird. Ein Temperaturschock,
der das Hüllmaterial der Brennstäbe beschädigen kann, wird somit wirkungsvoll verhindert Weiter
ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung, die brennelemente gefahrlos auf höhere Temperaturen ohne
die Gefahr der Entstehung von Hüllrohrschäden aufzuheizen, da das Hüllrohr anschließend langsam auf die
normale Temperatur abgekühlt werden kann. Vorzugsweise sollte die Vorrichtung gemäß Anspruch 2 ausgebildet
sein, da es dadurch auf einfache Weise möglich ist, die sehr heißen Brennrohrhüllen unmittelbar nach Beendigung
der Untersuchung zunächst langsam abzukühlen und im unkritischen Temperaturbereich für das Auftreten
von Hüllrohrschäden durch Erhöhung der Strömungsmenge die Abkühlungsgeschwindigkeit zu erhöhen.
Gemäß einer vorzugsweisen weiteren Ausführung der Erfindung entsprechend Anspruch 4 wird durch einen
zu dem verstellbaren Durchlaß parallelen Durchlaß eine konstante Mindestströmung aufrecht erhalten. Dadurch
kann auf einfache Weise erreicht werden, daß auch während der Überprüfung des Brennelementes
keine die Hüllrohre schädigenden Temperaturen auftreten können.
Die Erfindung wird nun näher unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine Schnittansicht durch einen Teil eines
Die Erfindung wird nun näher unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine Schnittansicht durch einen Teil eines
Kernreaktors, aus welcher eine Vorrichtung bei der
Überprüfung eines Brennelementes gemäß dem be-
schriebenen Verfahren ersichtlich ist;
F i g. 2 eine Schnittansicht durch den Verbindungsbereich zwischen oberem Teil eines Brennelementes und
dem Schacht mit einer Drossel für das Kühlmeiall und
F i g. 3 eine Schnittansicht durch den Verbindungsbereich
zwischen dem oberen Teil eines Brennelementes und dem Schacht einer anderen Ausführungsform.
In F i g. 1 ist der obere Teil von drei Brennelementen 1, 2 und 3 «thematisch gezeigt, wobei lediglich das
Brennelement 2 im Schnitt dargestellt ist Auf das Brennelement 2 ist ein Schacht 4 aufgesetzt Der
Schacht 4 besitzt an der Unterseite einen halsartig verengten Teil 24 mit einer Eintrittsöffnung 23 für das
Kühlmetall. Die Verbindung zwischen Schacht 4 und Brennelement 2 ist durch die Dichtung 5 abgedichtet
Der Schacht 4 mit dem Hüllrohr 6 ragt durch eine Öffnung 7 des Reaktordeckels 8. Der obere Teil des
Schachtes 4 und des Hüllrohres 6 wird von einem Halterahmen 10 umgeben. Der Spiegel des Kühlmetalls 12
ist mit Ii bezeichnet
Der Schacht 4 wird oberhalb des Spiegeis ίί des
Kühlmetalis 12 durch eine Trennplatte 13 uirterteilt Im
Schacht 4 befindet sich eine Leitung 9, weiche durch die Trennplatte 13 hindurchführt und an der Oberseite des
Halterahmens 10 an einem Anschluß 15 endet In der Trennplatte 13 befindet sich eine öffnung, weiche an
eine weitere Leitung 14 angeschlossen ist, die gleichfalls an der Oberseite des Halterahmens 10 in einem Anschluß
16 endet An der Oberseite des Halterahmens 10 befindet sich ein weiterer Anschluß 17, welcher über
eine Leitung 18 eine öffnung 19 im Schacht 4 und eine
öffnung 20 im Hüllrohr 6 in der Reaktor-Atmosphäre oberhalb des Kühlmetallspiegels 11 mündet Unterhalb
des Kühlmetallspiegels 11 besitzt der Schacht 4 öffnungen
21. An der Unterseite des Schachtes 4 ist eine Drosse! 22 eingesetzt, durch welche die Strömung des Kühlmetalls
im Schacht 4 steuerbar ist.
Bei Oberprüfung des Brennelementes 2 wird der Schacht mit dem halsartig verengten Teil 24 auf den
Kopf des Brennelementes 2 aufgesetzt Das Kühlmetall 12 strömt durch die öffnungen 23 und die Drossel 22 in
den Schacht 4 hinein.
Danach wird über die Leitung 9 Edelgas in das im Schacht 4 befindliche Kühlmetall eingeführt, welches
unterhalb der Trennplatte 13 ausperlt und über die Leitung 14 und dem Anschluß 16 einer Meßanordnung 25
zugeführt wird. Das die Meßanordnung durchströmende Gas wird über den Anschluß 17 und die Leitung 18 in
die Reaktoratmosphäre zurückgeleitet. Durch das Einblasen des Edelgases in den Schacht 4 liegt das Niveau
26 des Kühlmetalls im Schacht 4 über dem Kühlmetallspiegel 11. Durch Vorsehen einer Drossel 22 im Teil 24
des Schachtes kann ständig eine steuerbare Strömung im Brennelement.?. aufrecht erhalten und damit auf einfache
Weise eine Überhitzung des Brennelementes verhindert werden. Die Strömung des Kühlmetalls erfolgt
dabei durch die Drossel 22, den unteren Teil des Schachtes 4, durch die öffnungen 21 in den Zwischenraum 27
zwischen dem Schacht 4 und dem Hüllrohr 6 und von dort über öffnungen 28 und 29 im Hüllrohr zurück in die eo
Reaktor- Kühlmetallatmosphäre.
In F i g. 2 ist der Verbindungsbereich zwischen Brennelement
2 und Schacht 4 dargestellt. Der verengte Teil 24 des Schachtes 4 besitzt eine flanschartige Erweiterung
28, an deren Unterseite eine ringförmige flüssigmetallbeständige Dichtung 29a, etwa eine Kunststoffdichtung
oder ein Kolbenring-System angeordnet ist, welche am oberen Rand des Brennelementes 2 abdichtet.
Der Kopf 30 des Schachtes 4 ist konisch verjüngt und besitzt schlitzartige öffnungen 23. An der Außenseite
des Kopfes befindet sich ferner eine gepanzerte Einlaufkante 31, etwa aus Inconel. Im Teil 24 des
Schachtes 4 befindet sich ein zylinderförmiger Einsatz 32, welcher in seiner Wand Durchlaßöffnungen 33 aufweist
Die Innenbohrung 34 des Einsatzes 32 ist im unteren Bereich 35 zylindrisch und erweitert sich konisch im
oberen Bereich 36. In der Innenbohrung 34 ist mit Hilfe einer Stange 37 ein Drosselkörper 38 geführt Der Drosselkörper
38 wird durch eine Feder 39 in Richtung der Bohrung 34 gedrückt, welche sich gegen eine Platte 40
abstützt
Durch Vorsehen der Durchlaßöffnungen 33 wird sichergestellt,
daß ständig eine Mindest-Strömung des Kühlmetalls zwischen dem Brennelement 2 und dem
Schacht 4 aufrecht erhalten wird. Dadurch wird verhindert, daß auch bei in der unteren Endstellung befindlichem
Drcsselkörper eine Überhitzung des Brennelementes eintreten kann. Durch ent» echende Formgebung
der Außenfläche des Drosseikorp;rs 38 kann die gewünschte Strömungskennlinie auf einfache Weise erreicht
werden. Die Strömungskennlinie für das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist gleichfalls aus dieser Figur
ersicht'xh, wobei auf der Abszisse des Verschiebewegs
des Drosselkörpers 38 und auf der Ordinate die Strömungsmenge durch die Bohrung 34 aufgetragen ist.
Die Ausführungsform nach F i g. 3 stimmt im wesentlichen mit jener nach F i g. 2 überein, der Drosselkörper
38 weist lediglich eine andere Außenform auf, wodurch sich eine andere Strömungskennlinie ergibt. Die Abdichtung
zwischen dem Brennelement 2 und dem Schacht 4 erfolgt mit Hilfe eines Tauchglockensystems.
Zu diesem Zweck besitzt der Teil 24 des Schachtes 4 eine ringförmige Ausnehmung 41, welche zusätzlich mit
Sperrgas 42 gefüllt ist. Das Sperrgas 42 wirkt als Gaspolster, das durch eine Druckdifferenz den Durchfluß
des Kühlmetalls unterbindet.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Vorrichtung zur Oberprüfung eines Brennelementes
eines flüssigmetallgekühlten, vorzugsweise natriumgekühlten Reaktors auf Schäden der
Brennstabhüllen mittels in das Kühlmetall übertretender Spaltprodukte, wobei das Brennelement aus
einem in einem Hüllkasten angeordneten Brennstabbündel besteht und wobei die Vorrichtung einen
Schacht enthält, welcher dicht auf den Hüllkasten
aufsetzbar ist und welchem das Kühlmetall aus dem Brennelement durchströmt, wobei die aus dem
Kühlmetall im Schacht durch ein Spülgas entfernten Spaltprodukte einem Nachweisgerät zuführbar sind,
dadurch gekennzeichnet, daß am Schachteinlaß im Strömungsweg des Kühlmetalls eine verstellbare
Drossel (22) vorhanden ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
d»t>die Drossel (22) eine Verstellcharakteristik
aufweist, bei der die einem gegebenen Verstellweg entsprechende Änderung des Durchflusses
um so größer ist, je weiter die Drossel (22) bereits geöffnet ist
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (22) eine durch zwei koaxial
zueinander angeordnete und verschiebbare, im wesentlichen kegelförmige Flächen begrenzte
Durchlaßöffnung (35) aufweist
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, c^durch gekennzeichnet daß die Drossel
aus einem konstanten Durrblaß (33) parallel zu einem verstellbaren Durchlaß für das Kühlmetall besteht
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung zwischen
dem Hüllkasten und dem Schachteinlaß durch eine Tauchglocke (41) mit Gaspolster (42) gebildet
wird, wobei eine Druckdifferenz den DurchfluD des Kühlmetalls unterbindet.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT39276A AT343236B (de) | 1976-01-21 | 1976-01-21 | Verfahren und vorrichtung zur uberprufung von brennelementen flussigmetallgekuhlter reaktoren |
Publications (2)
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---|---|
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DE2702003C2 true DE2702003C2 (de) | 1986-01-09 |
Family
ID=3489376
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2702003A Expired DE2702003C2 (de) | 1976-01-21 | 1977-01-19 | Vorrichtung zur Überprüfung eines Brennelementes eines flüssigmetallgekühlten Reaktors |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
AT (1) | AT343236B (de) |
DE (1) | DE2702003C2 (de) |
Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
FR2464538A1 (fr) * | 1979-08-28 | 1981-03-06 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif etalon pour l'emission de produits de fission pour la detection de rupture de gaine dans un reacteur nucleaire |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2202341B1 (de) * | 1972-10-09 | 1976-11-19 | Aristarkhov Nikolai | |
DE2304324A1 (de) * | 1973-01-30 | 1974-08-01 | Interatom | Vorrichtung zur ueberpruefung von brennelementen fluessigkeitsgekuehlter kernreaktoren auf huellrohrschaeden |
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- 1976-01-21 AT AT39276A patent/AT343236B/de not_active IP Right Cessation
-
1977
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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Legal Events
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: INTERATOM GMBH, 5060 BERGISCH GLADBACH, DE |
|
D2 | Grant after examination | ||
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