CH387182A - Be- und Entladeeinrichtung für Kernreaktoren - Google Patents

Be- und Entladeeinrichtung für Kernreaktoren

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CH387182A
CH387182A CH1001860A CH1001860A CH387182A CH 387182 A CH387182 A CH 387182A CH 1001860 A CH1001860 A CH 1001860A CH 1001860 A CH1001860 A CH 1001860A CH 387182 A CH387182 A CH 387182A
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CH1001860A
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Nat Oetjen Georg-Wilhelm D Rer
Wilhelm Dipl Ing Nerge
Eilenberg Hanns
Jean Prof Van Impe
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Leybold Hochvakuum Anlagen Gmb
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/02—Details of handling arrangements
    • G21C19/12—Arrangements for exerting direct hydraulic or pneumatic force on fuel element or on control element
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
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    • G21C19/20—Arrangements for introducing objects into the pressure vessel; Arrangements for handling objects within the pressure vessel; Arrangements for removing objects from the pressure vessel
    • G21C19/202—Arrangements for handling ball-form, i.e. pebble fuel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description


      Be-    und     Entladeeinrichtung    für Kernreaktoren    Die Erfindung betrifft eine     Be-    und     Entladeein-          richtung    für Kernreaktoren mit festen, nicht umman  telten Brennstoffelementen.  



  Es sind Kernreaktoren bekannt, bei denen feste,  ungeschützte Brennstoffelemente, z. B. in     Form    von  Kugeln, in den Reaktorkern eingebracht werden, wo  bei man durch das Einfüllen einer grossen Anzahl  von Brennstoffkugeln die erforderliche kritische  Masse im Reaktorkern erreicht. Beim Betrieb eines  solchen Reaktors müssen die kugelförmigen Brenn  stoffelemente aus dem Reaktorkern entfernt werden,  wenn ein gewünschter     Abbrand    erreicht ist.

   Zur  Beurteilung des Zustandes der Brennstoffelemente ist  daher ein Ausschleusen aus dem Reaktorkern mit  anschliessender Kontrolle und Sortierung erforderlich,  wobei die Brennstoffelemente, deren     Abbrand    bereits  den erwünschten Grad erreicht hat, zum Abtransport  ausgeschieden werden, während die noch brauchba  ren Brennstoffelemente über eine Zuführungseinrich  tung wieder zurück in den Reaktorkern gelangen. Da  die ungeschützten Brennstoffelemente demnach meh  reren Manipulationsvorgängen unterworfen werden  müssen, ergeben sich für den Aufbau des Reaktors  besondere Probleme. Schwierigkeiten bereitet vor al  lem die Gasabgabe dieser Brennstoffelemente, da es  sich hierbei ebenfalls um hochradioaktive Gase han  delt, deren Austritt in die Atmosphäre bzw. in die  von Bedienungspersonen betretenen Räume verhin  dert werden soll.

    



  Gemäss der Erfindung wird zur     überwindung    der  aufgezeigten Schwierigkeiten und zur Schaffung einer  'besonders betriebssicheren Reaktoreinheit vorgeschla  gen, dass zum Umwälzen der Brennstoffelemente am  Reaktorgefäss eine geschlossene     Druckgasförderlei-          tung    vorgesehen ist und dass in Wirkverbindung mit  dieser     Druckgasförderleitung    Vorrichtungen zur Ein-         schleusung,    Vereinzelung,     Ausschleusung,    Kontrolle,  Sortierung, Verpackung und Rücktransport der  Brennstoffelemente vorgesehen sind, wobei diese Vor  richtung in mindestens einer gasdicht abgeschlosse  nen, biologisch abgeschirmten Zelle liegen,

   in der ein  vorgegebener Unterdruck einer     Inertatmosphäre     herrscht.  



  Bei einer vorteilhaften Ausführung erfolgen sämt  liche Manipulationsvorgänge in gasdicht abgeschlos  senen, abgeschirmten Zellen. Durch den vorgeschla  genen Aufbau ergibt sich eine wesentliche Verein  fachung, wenn die genannten gasdicht abgeschlos  senen, biologisch abgeschirmten Zellen so bemessen  sind, dass die ungeschützten     Brennstoffelemente    bis  zum Abtransport aus dem Reaktor ohne besondere  Schutzelemente behandelt werden können. Die abge  schlossenen Zellen stehen mit Vorteil nur über eine  Gas-     und/oder    Flüssigkeitsschleuse mit der Aussen  luft in Verbindung.

   Zur Vermeidung von chemischen  Reaktionen ist     in    den Zellen, in denen die unge  schützten     Brennstoffelemente    behandelt werden, eine       inerte    Atmosphäre, d. h. die Abwesenheit von che  misch reaktionsfähigen Gasen, erforderlich. Durch  die Aufrechterhaltung eines bestimmten Druckwertes  innerhalb der abgeschlossenen Zellen kann dafür  gesorgt werden, dass keine unerwünschten Gase aus  diesen austreten oder in sie hineingelangen können.  Hierzu     wird    ein entsprechender Unterdruckwert ge  wählt, der z. B. durch angeschlossene Vakuumpum  pen aufrechterhalten wird.  



  Da die abgeschlossenen Zellen bereits nach kur  zem Betrieb weitgehend radioaktiv verseucht sind  und nicht betreten werden können, sind vorzugs  weise in Verbindung mit den oben angeführten Vor  richtungselementen in den Zellen fernbediente     Han-          tierungsgeräte    vorgesehen. Der Aufbau in den Zellen      kann so gewählt sein, dass die Teile der Zellenein  bauten durch diese     Hantierungsgeräte        und/oder    zu  sätzliche     Fernbedienungsmittel    repariert oder ausge  tauscht werden können.

   Bei Einbau von mehreren  fernbedienten     Hantierungsgeräten    in einer einzelnen  Zelle kann ein solches     Hantierungsgerät        Vorrich-          tungselemente    enthalten, deren Konstruktionsmerk  male einen Austausch oder eine Aufbesserung defek  ter Teile der Zelleneinbauten, z. B. auch defekter  Teile eines anderen     Hantierungsgerätes,    gestatten. Zur  Überwachung der     Ferribedienungseinrichtungen    in  den abgeschlossenen Zellen können an diesen  Beobachtungseinrichtungen für direkte oder indirekte  Beobachtung angebracht sein.

   Die ausserhalb der  abgeschlossenen Zellen arbeitenden Bedienungsper  sonen können mit     Hilfe    dieser Beobachtungseinrich  tungen die Steuermittel für die     Fernbedienungsgeräte     handhaben. Bei der direkten Beobachtung können  gegebenenfalls mehrschichtige Fenster aus Bleiglas  oder mit flüssiger Zwischenschicht vorgesehen sein,  während die indirekte Beobachtung unter Benutzung  von elektronenoptischen Geräten nach der Art übli  cher Fernsehgeräte erfolgen kann. Bei einem solchen  Reaktoraufbau kann es ausserdem zweckmässig sein,  Mittel vorzusehen, mit deren Hilfe die abgebrannten  Brennstoffelemente vor dem Ausbringen aus einer  abgeschlossenen Zelle zum Abtransport, einzeln oder  in mehreren Stücken, in Behälter eingesetzt und in  diesen gasdicht verschlossen werden können.

   Auf  diese Weise wird sichergestellt, dass die Brennstoff  elemente, welche den Reaktor verlassen und zur Auf  arbeitung oder Lagerung abtransportiert werden müs  sen, keine schädlichen gasförmigen Bestandteile in  die Atmosphäre abgeben können. Zweckmässig     setzt     man die kugelförmigen Brennstoffelemente dabei ein  zeln oder in geringer Stückzahl übereinander in  büchsenartige Behälter, z. B. aus Aluminium, die im  Bereich der     Deckelzone    durch     Schweissung    verschlos  sen sind. Da das Zuschweissen der Behälter noch  innerhalb der abgeschlossenen Zellen erfolgen muss,  ist bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel eine  Schweissmaschine innerhalb einer solchen gasdichten  Zelle vorgesehen und durch entsprechende bekannte  Mittel zur Fernbedienung eingerichtet.

   Man kann  ferner die laufend benötigten, neuen Brennstoffele  mente ebenfalls in solchen abgeschlossenen Behäl  tern in eine gasdichte Zelle des Reaktors einschleu  sen und dort nach Öffnen der Behälter in einen  entsprechenden Lagervorrat fördern. Es kann ausser  dem zweckmässig sein, die verschlossenen Behälter  zusätzlich in einen     Kunststoffbeutel    einzuschliessen,  der mit Hilfe einer     Folienschweissmaschine    dicht ver  schlossen wird.  



  In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel  eines Reaktors mit einer     Be-    und     Entladeeinrichtung     nach der Erfindung in teilweise geschnittener per  spektivischer Ansicht schematisch dargestellt.  



  Man erkennt einen inneren Reaktorbehälter 1,  in dem sich der aus einer Vielzahl von kugelförmi  gen     Brennstoffelementen    2 gebildete Reaktorkern 3    befindet. Das Zuführen von kugelförmigen Brenn  stoffelementen 2 erfolgt über eine rohrförmige Zu  leitung 4 aus einer Beschickungskammer 5, welche  gemäss der Erfindung gasdicht abgeschlossen, biolo  gisch abgeschirmt und mit einer     inerten    Schutzgas  atmosphäre versehen ist. Im Inneren der     Beschik-          kungskammer    5 befindet sich ein Manipulator 6,  mit dessen     Hilfe    die Brennstoffkugeln 2 gehandhabt  werden können.

   Zur Bedienung des Manipulators 6  ist ausserhalb der abgeschlossenen Beschickungskam  mer 5 ein Bedienungsgerät 7 vorgesehen, wobei die  Bedienungsperson den Manipulator 6 unter optischer  Kontrolle durch ein Beobachtungsfenster 8 handhabt.  Durch geeignete Wahl der Wandstärke und Werk  stoffe für die Wand der abgeschlossenen     Beschik-          kungskammer    5 wird sichergestellt, dass in den für  die Bedienungspersonen bestimmten Räumen ausser  halb der Beschickungskammer 5 keine unzulässige  Strahlenbelastung auftritt.  



  Die kugelförmigen Brennstoffelemente 2 gelan  gen aus einer gleichfalls gasdicht abgeschlossenen  und abgeschirmten unteren Kammer 9 über weitere  Rohrleitungen 10, 11 in die Beschickungskammer 5.  In der in gleicher Weise mit     inerter        Schutzgasatmo-          sphäre    'bei entsprechendem Unterdruck gehaltenen  unteren Kammer 9 sind zwei weitere Manipulatoren  12, 13 vorgesehen, deren Tätigkeit über weitere  Beobachtungsfenster 14, 15 beobachtet und mit  Hilfe eines Steuerpultes 16 gesteuert werden kann.

    Aus dem Reaktorkern 3 können die kugelförmigen  Brennstoffelemente über ein Fallrohr 17 in eine  Entnahmevorrichtung 18 in der unteren Kammer 9  gelangen, in der eine Prüfung auf den     Abbrandzu-          stand    in an sich bekannter Weise durch Strahlungs  messung durchgeführt wird. Ebenso wird der mecha  nische Zustand der Brennstoffelemente überprüft.  Die unbrauchbaren Brennstoffelemente gelangen  über einen     Auslass    19 auf eine Fallrinne 20 und  von dort in die auf     karusselartig    drehbaren Trägern  21 angeordneten Transportbehälter 22, die daran an  schliessend mit Hilfe einer Schweissmaschine 23, die  von einem zugeordneten Bedienungspult 24 gesteuert  wird, verschlossen werden.

   Mit Hilfe des Manipula  tors 12 können die gefüllten Transportbehälter 22  aus dem     karussellartigen    Träger 21 herausgenommen  und nach Öffnen einer Klapptür 25 durch einen Fall  schacht in den Wasservorrat einer Wasserschleuse  26 gelangen. In dieser Wasserschleuse 26 werden  die verschlossenen Behälter 24 bis zum Abtransport  gelagert.  



  Die aus der Entnahmevorrichtung 18 als weiter  hin brauchbar aussortierten kugelförmigen Brenn  stoffelemente 2 werden über eine Rückführungslei  tung 27 weitergeleitet und gelangen schliesslich über  eine der Rohrleitungen 10, 11 mit     Hilfe    einer nicht  gezeichneten     Druckluftförderanlage    in die     Beschik-          kungskammer    5 zurück und werden von dort über  die rohrförmige Zuleitung 4 erneut in den Reaktor  kern 3 gebracht.      Mit Rücksicht auf die schematische Darstellung  sind die an sich erforderlichen, zusätzlichen     Mess-          und    Steuereinrichtungen für den Betrieb des Reak  tors nicht eingezeichnet worden.

   Ebenso wurde auch  auf die Darstellung der Vakuumpumpen verzichtet,  welche in der Beschickungskammer 5 und in der  unteren Kammer 9 einen entsprechenden Unterdruck  aufrechterhalten. Bei dem gewählten Ausführungs  beispiel gelangen die aus der Rückführungsleitung  27 austretenden kugelförmigen Brennstoffelemente 2  ebenfalls in büchsenartige Behälter 22, die in einem  weiteren     karussellförmigen    Träger 28 aufgehängt sind.  Diese mit rückzuführenden Brennstoffelementen 2  gefüllten Büchsen werden dann über eine der Rohr  leitungen 10 nach dem Rohrpostsystem in die Be  schickungskammer 5 gebracht.

   Dort werden die     büch-          senförmigen    Behälter 22 geöffnet, die kugelförmigen  Brennstoffelemente 2 entnommen und die Behälter  22 selbst über die andere Rohrleitung 11 in die  untere Kammer 9 zurückgeführt. Man kann auch  andere Transporteinrichtungen zwischen der unteren  Kammer 9 und der Beschickungskammer 5 anord  nen, wenn sich dies im Einzelfall als zweckmässig  erweist. Ebenso können die kugelförmigen     Brenn-          Stoffelemente    2 auch ohne Verpackung in Büchsen,  z. B. mittels einer Schaufelfördereinrichtung, in ent  sprechend abgeschlossenen Räumen innerhalb des  Reaktors transportiert werden. Vor dem Ausbringen  in die Wasserschleuse 26 ist jedoch in jedem Fall  ein Verschluss in gasdichten Behältern nötig.  



  In der Zeichnung sind ausserdem Laufkranen  29, 30 vorgesehen, die in die     darunterliegenden    Kam  mern 5 und 9 nach Öffnen einer     Verschlussvorrich-          tung    31, 32 eingreifen können. Da im allgemeinen  in den Kammern 5 und 9 ein Unterdruck von etwa  5 mm Wassersäule aufrechterhalten werden soll, wäh  rend im Reaktorinnenraum ein     überdruck    von etwa  10 atü herrscht, sind in den erforderlichen     Zufüh-          rungs-    und     Auslassleitungen    nicht gezeichnete Ab  sperrventile vorzusehen, welche eine     Druckschleuse     bilden. Da im Reaktorkern 3 verschiedenartige  Brennstoffelemente, z. B.

   Uran- und     Thorium-Ku-          geln,    untergebracht werden müssen, ist beim Sortie  ren in der unteren Kammer 9 und beim Einfüllen  in die zum Abtransport bestimmten Behälter 22 da  für Sorge zu tragen, dass nur Brennstoffelemente  der gleichen Art in die gleiche Transportbüchse ge  langen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Be- und Entladeeinrichtung für Kernreaktoren mit festen, nicht ummantelten Brennstoffelementen, dadurch gekennzeichnet, dass zum Umwälzen der Brennstoffelemente am Reaktorgefäss eine geschlos sene Druckgasförderleitung vorgesehen ist, und dass in Wirkverbindung mit dieser Druckgasförderleitung Vorrichtungen zur Einschleusung, Vereinzelung, Ausschleusung, Kontrolle, Sortierung, Verpackung und Rücktransport der Brennstoffelemente vorgese hen sind, wobei diese Vorrichtungen in mindestens einer gasdicht abgeschlossenen, biologisch ab geschirmten Zelle liegen,
    in der ein vorgegebener Unterdruck einer Inertatmosphäre herrscht. UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass für sämtliche Manipulationsvor gänge gasdicht abgeschlossene, abgeschirmte Zellen vorgesehen sind. 2. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass in den Zellen fernbediente Hantie- rungsgeräte vorgesehen sind und dass der Aufbau in den Zellen so getroffen ist, dass die Teile der Zellen einbauten durch diese Hantierungsgeräte und/oder zusätzliche Fernbedienungsmittel repariert oder aus getauscht werden können. 3.
    Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass an den abgeschlossenen Zellen Beobachtungseinrichtungen für direkte und/oder in direkte Beobachtung angebracht sind. 4. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass die abgeschlossenen Zellen nur über eine Gas- und(oder eine Flüssigkeitsschleuse mit der Aussenluft in Verbindung stehen. 5.
    Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe die abgebrannten Brennstoffelemente vor dem Ausbringen aus einer abgeschlossenen Zelle zum Ab transport einzeln oder in mehreren Stücken in Behäl ter eingesetzt und in diesen gasdicht verschlossen werden können. 6. Einrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um die bereits verschlossenen Behälter der Brennstoffele mente zusätzlich mit einer gasdichten Umhüllung aus Kunststoffolie zu versehen. 7. Einrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verschliessen der Behälter eine in einer gasdichten Zelle untergebrachte, fern bediente Schweissmaschine vorgesehen ist.
CH1001860A 1959-09-23 1960-09-05 Be- und Entladeeinrichtung für Kernreaktoren CH387182A (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN120319512A (zh) * 2025-04-22 2025-07-15 中国原子能科学研究院 气态燃料反应堆以及反应堆

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN120319512A (zh) * 2025-04-22 2025-07-15 中国原子能科学研究院 气态燃料反应堆以及反应堆
CN120319512B (zh) * 2025-04-22 2026-06-05 中国原子能科学研究院 气态燃料反应堆

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