DE2724301C2 - Brennelementlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennelementlager mit einer Vielzahl von in parallelen Reihen angeordneten aufrechisiehendtn länglichen Lagerzellen, deren Wandungen einen rechteckigen Querschnitt begrenzen, zur Aufnahme von wenigstens einer Bi .nnelementanordnung, wobei die Lagerzellen in einem mit Wasser gefüllten Becken angeordnet sind, wobei zwischen benachbarten Lagerzellen innerhalb einer Reihe mit Wasser gefüllte Spalte vorhanden sind und wobei zwischen dem Innenraum der Lagerzellcn und dem Wasser der angrenzenden Spalte neutronenabsorbierendes Material angeordnet ist. Ein derartiges Brennelementlager ist aus der DE-OS 26 04 863 bekannt.

Bei dem bekannten Brennelementlager sind die Lagerzellen an allen vier Seiten mit Abstand von den benachbarten Lagerzellen angeordnet. Das Brennelementlager enthält somit durchgehende Zwischenräume zwischen benachbarten Reihen und ebenso zwischen benachbarten Lagerzellen innerhalb jeder Reihe. Eine optimale Ausnutzung einer zur Verfügung stehenden Fläche ist dabei nicht gegeben.

Es ist zwar aus der DE-AS 23 61 363 bereits ein Brennelementlager mit rechteckigen Lagerzellen bekannt, bei dem die benachbarten Lagerzellen vollkommen ohne Zwischenraum aneinander grenzen. Für gewisse Fälle reicht eine derartige Anordnung der Lagerzellen jedoch nicht aus, um eine ausreichende Sicherheit gegen das Auftreten kritischer Zustände zu gewährleisten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Lagerzellen mit rechteckigem Querschnitt innerhalb eines Brennelementlagers so anzuordnen, dab auf einer vorgegebenen Fläche eine größere Anzahl von Lagerzellen als bei dem bekannten Brennelementlager untergebracht werden kann, ohne daß die Gefahr der Entstehung kritischer Verhältnisse besteht.

Ausgehend von einem Brennelementlager der ein

gangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäö dadurch gelöst, daß die Lagerzellen benachbarter Reihen mit ihren Wandungen aneinanderliegen und daß zwischen benachbarten Lagerzellen innerhalb einer Reihe längliche, im Querschnitt rechteckige Gehäuse angeordnet sind, deren Wände neutronenabsorbierendes Material enthalten und die mit Wasser gefüllt sind.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Lagerzellen und die Gehäuse jeder Reihe gegenüber

ίο den Lagerzellen und Gehäusen der jeweils bentschbar ten Reihe um die Hälfte der aus Lagerzelle plus

Gehäuse gebildeten Teilung in Reihenrichiung versetzt Durch die nach der Weiterbildung der Erfindung

vorgesehene versetzte Anordnung von Reihe zu Reihe um jeweils die Hälfte der aus Lagerzelle plus Gehäuse gebildeten Teilung wird das Abfangen der Neutronen erhöht.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

Fig. I eine Draufsicht eines Brennelementlagers in einem mit Wasser gefüllten Becken,

F i g. 2 einen Ausschnitt einer Draufsicht des Brennelementlagers in vergrößerter Darstellung, F i g. 3 eine Seitenansicht einer Lagerzelle mit einem angrenzenden rechteckigen Gehäuse und

F i g. 4 eine Draufsicht auf den unteren Abschnitt der Lagerzelle.

Das in Fig. 1 veranschaulichte Becken 10 kann eine

beliebige, für den Zweck geeignete Ausbildung und

Anordnung haben. Solche Becken sind normalerweise

etwa 12 m tief, haben Wandungen 12 aus Beton und sind mit Wasser 13 gefüllt. An den Wandungen des Beckens 10 sind Winkelstangen 16 angeordnet, die durch Stützen

!5 18 gehalten werden. Sie erstrecken sich rund um die

Wandung des Beckens und dienen dazu, das darin

befindliche Brennelementlager abzustützen.

Wie Fi g. 2 zeigt, besteht das Brennelementlager aus einer Vielzahl von in parallelen Reihen angeordneten aufrechtstehenden länglichen La&'jrzellen 20 und zwischen benachbarten Lagerzellcn 20 befindlichen rechteckigen Gehäusen 22. Die Lagerzellen 20 sind aufrechtstehende, kastenartige Behälter, die einen ausreichenden Querschnitt für die Aufnahme wenigstens einer Brennelementanordnung 23 haben. Die Anzahl der in einem Behälter anzuordnenden Brennelementanordnungen hängt von ihren Abmessungen und ihrer Neutronenvermehrungscharakteristik ab. Oben und unten sind die Lagerzellen 20 offen. Jede Lagerzelle 20 enthält eine Trennwand 24 in der Nähe des Bodens, auf der die Brennelemente aufliegen. Weiter sind in den Wandungen vorzugsweise an allen vier Seiten Öffnungen 26 in der Nähe des Bodens vorgesehen, um eine ungehinderte Zirkulation des Wassers in und durch die Lagerzelle durch die Öffnungen 26 sowie eine mittlere Öffnung 28 in der Trennwand 24 zu ermöglichen. Die Lagerzellen 20 können aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen, beispielsweise aus Stahlblech. An einer Wandung sind an der Außenseite Profile 30 durch Schweißen oder in anderer Weise befestigt. Diese Profile 30 bestehen aus zwei oder mehreren verhältnismäßig kurzen Abschnitten, wie in Fig.3 dargestellt, oder einem einzigen langen Abschnitt.

Die zwischen benachbarten Lagerzellen 20 einer Reihe angeordneten Gehäuse 22 dienen als Neutronenfänger. Sie bestehen gleichfalls aus einem rechteckigen, langgestreckten Gehäuse, welches oben und unten offen ist. so daß das Wasser ungehindert zirkulieren kann.

Vorzugsweise sind sie unten etwas kurzer als die Lagerzellen 20, wie Fig.3 zeigt. Das im Gehäuse 22 befindliche Wasser wirkt als Moderator, d.h. es verlangsamt die Bewegung der Neutronen, wenn sie durch das Gehäuse hindurchtreten. Die Wände des Gehäuses haben die Aufgabe, die Neutronen einzufangen und zu absorbieren. Es sind verschiedene neutronenabsorbierende Materialien bekannt, wie z. B. Bor, Aluminium-Bor, Cadmium oder Gadolinium.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Wände der Gehäuse 22 aus Cadmium in Form eines dünnen Bleches mit einer Stärke von 1 mm. Es besteht auch die Möglichkeit die Wände der Gehäuse 22 mit einem geeigneten Stoff zu beschichten oder das Material in anderer Weise in die Wandung einzubringen.

Die Gehäuse 22 sind mit einer Haube 32 versehen, die aus Blech oder dergleichen bestehen kann. Die Haube 32 hat geneigt verlaufende Wandungen und ist oben offen, damit das Wasser hindurchtreten kann. Ein nach unten gerichteter Abschnitt 34 der Wandung erstreckt sich ein Stück in das obere Ende des Gehäuses 22 und liegt fest an diesem an, so daß die Haube 32 durch Reibung in der richtigen Lage gehalten wird. Dk Haube 32 erstreckt sich seitlich über die Wandungen 34 hinaus und bildet eine überstehende Kante 36, die rund um das Gehäuse 22 verläuft.

Bei dem Ausführungsbeispiel sind Lagerzellen 20 und Gehäuse 22 wie in Fig.2 dargestellt angeordnet. Die Lagerzellen 20 werden dadurch in ihrer Stellung gehalten und miteinander verbunden, daß jede Lagerzelle über die Schenkel der Profile 30 mit den jeweils benachbarten Lagerzellen durch Bolzen oder Nieten verbunden sind. Auf diese Weise entstehen Zwischenräume zwischen benachbarten Lagerzellen 20 innerhalb jeder Reihe, die eine Breite haben, die durch die Breite der Profile 30 festgelegt ist. In diesen Zwischenräumen werden die Gehäuse 22 angeordnet und aufgehängt, wobei die Kanten 36 auf allen Seiten an den benachbarten Kanten der Lagerzellen 20 aufliegen. Um einen guten Halt in dem Becken 10 zu bekomme.i, können die Profile 30 an den Lagerzellen 20 der letzten Reihe weggelassen werden. Die Lagerzellen stoßen dann unmittelbar gegen die Winkelstangen 16. An den Längsseiten des Beckens können die Winkelstangen 16 Abstandshalter 38 tragen, die mit den angrenzenden Gehäusen 22 in Berührung stehen, um die Abstützung auch an diesen Stellen zu gewährleisten. Beim Einsetzen der Brennelementanordnungen in die Lagerzellen werden diese durch die geneigt verlaufenden Seitenteile der Hauben 32 auf allen vier Seiten jeder Lagerzelle geführt.

ίο Wenn das Becken 10 mit Wasser gefüllt ist, wird praktisch das gesamte Wasser außerhalb der Lagerzellen 20 von den Gehäusen 22 umschlossen, so daß die Eigenschaften des Materials der Wandungen dieser Gehäuse ebenso wie der im Innern befindliche Moderator optimal genutzt werden. Der Auffangeffekt der Gehäuse beruht darauf, daß ein mit Wasser gefüllter Raum allseitig von Wandungen aus neutronenabsorbierendem Material umgeben ist. Dieses Material dient dazu, langsame Neutronen zu absorbieren. Schnelle Neutronen werden dann durch das Wasser im Gehäuse so verlangsamt, daß sie durch die au¹" jer anderen Seite liegende Wandung des Gehäuses aufge^fangen werden können. Die Gehäuse 22 stellen somit Neutronenfallen dar.

Üblicherweise ist zwischen benachbarten Spaiistoffelementgruppen ein Zwischenraum von wenigstens 50 cm erforderlich, um kritische Werte zu vermeiden. Bei dem dargestellten Brennelementlager sind zwischen benachbarten Reihen keine Spalte vorhanden. Dadurch wird eine erhebliche Platzersparnis erzielt. Die konstruktive Gestaltung kann den Gegebenheiten angepaßt werden, da die erforderliche Breite der Gehäuse 22 entsprechend der Neutronenvermehrungscharakteristik verändert werden kann, wodurch eine Anpassung

j5 an die kritischen Werte erfolgen kann. Ein solches Brennelementlager zeichnet sich durch eine äußerst einfache Konstruktion mit hoher Festigkeit und geringem Gewicht aus, das bezüglich seiner Abmessungen leicht angepaßt werden und schnell aufgebaut werden kann, da die Lagerzellen 20 lediglich durch Bolzen oder Nieten zusammengehalten werden und die Gehäuse 22 an den oberen Kanten der Lagerzellen eufgehängt sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Brennelementlager mit einer Vielzahl von in parallelen Reihen angeordneten aufrechtstehenden länglichen Lagerzellen, deren Wandungen einen rechteckigen Querschnitt begrenzen, zur Aufnahme von wenigstens einer Brennelementanordnung, wobei die Lagerzellen in einem mit Wasser gefüllten Becken angeordnet sind, wobei zwischen benachbarten Lagerzellen innerhalb einer Reihe mit Wasser gefüllte Spalte vorhanden sind und wobei zwischen dem Innenraum der Lagerzellen und dem Wasser der angrenzenden Spalte neutronenabsorbierendes Material angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerzellen (20) benachbarter Reihen mit ihren Wandungen aneinanderliegen und daß zwischen benachbarten Lagerzellen (20) innerhalb einer Reihe längliche, im Querschnitt rechteckige Gehäuse (22) angeordnet sind, deren Wände neutronenabsorbierendes Material enthalten und die mit Wasser gefüllt sind.

2. Brenneiementlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerzellen (20) und Gehäuse (22) jeder Reihe gegenüber den Lagerzellen und Gehäusen der jeweils benachbarten Reihe um die Hälfte der aus Lagerzelle plus Gehäuse gebildeten Teilung in Reihenrichtung versetzt sind.