CH676297A5

CH676297A5 -

Info

Publication number: CH676297A5
Application number: CH2978/88A
Authority: CH
Inventors: Hubert Handel; Hermann Schmitt; Josef Dr Schoening
Original assignee: Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh
Priority date: 1987-08-11
Filing date: 1988-08-05
Publication date: 1990-12-28
Also published as: DE3726637C2; CN1031295A; DE3726637A1; JPS6454394A; US4863674A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine gasgekühlte Kernreaktoranlage mit einer während des Reaktorbetriebes stationär in einem Reaktorbehälter angeordneten Kugelschüttung kugelförmiger Betriebselemente, wobei der Reaktorbehälter in einer Kaverne angeordnet ist, deren Decke mit einer Zugangsöffnung versehen ist und wobei ein zumindest die Decke der Kaverne übergreifendes Gebäude Mittel zur Handhabung der Betriebselemente aufweist.

Eine derartige Kernreaktoranlage ist aus der DE-OS 3 518 968 bekannt. Dort wird nach Beendigung eines mehrjährigen Leistungsbetriebes mit Hilfe eines stationär angeordneten Hebezeuges die Kavernenöffnung freigelegt und der Kernbehälter zusammen mit den darin angeordneten Betriebselementen entnommen. In dem oberhalb der Kaverne angeordneten Gebäude ist eine Abschirmglocke vorgesehen, die so groß sein muß, daß sie den gesamten Kernbehälter aufnehmen kann. Ist die Abschirmglocke ein Teil eines Transportbehälters, so muß er groß und entsprechend schwer ausgelegt werden. Sollten die Betriebselemente dagegen von der Abschirmglocke in einen Transportbehälter umgeladen werden, so erfordert dies einen zusätzlichen, sicherheitsbedenklichen Aufwand.

Es stellt sich die Aufgabe, eine Kernreaktoranlage der eingangs genannten Art anzugeben, die eine einfacher und strahlensicherer arbeitende Betriebselementehandhabung ermöglicht.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß ein Transportbehälter auf der Decke der Kaverne abgestellt ist und mit seinem Boden die Zugangsöffnung der Decke übergreift, daß sich durch den Boden des Transportbehälters eine von der Oberfläche der Kugelschüttung bis in den Innenraum des Transportbehälters reichende, vertikal verfahrbare Kugelförderleitung erstreckt, daß zwischen dem Transportbehälter und dem Reaktorbehälter ein Gebläse angeordnet ist, dessen Saugleitung mit dem Innenraum des Transportbehälters verbunden ist und dessen Druckleitung in den die Kugelschüttung aufnehmenden Reaktorbehälter führt.

Der ständig umlaufende Gasstrom nimmt die kugelförmigen Betriebselemente mit in den Transportbehälter. Dabei ist durch die vertikal bewegbare Kugelförderleitung sichergestellt, daß ihr in den Reaktorbehälter ragendes Ende stets in unmittelbarer Nähe der Oberfläche der Kugelschüttung angeordnet ist.

Damit die kugelförmigen Betriebselemente vom Gasstrom leichter erfaßt und mitgenommen werden, weist in vorteilhafter Weise die der Schüttung zugewandte Stirnseite der Kugelförderleitung eine von der Waagerechten abweichende Kontur auf und ist um ihre Achse drehbar.

Eine günstigere Kugelförderung wird durch die Ausbildung der Kugelförderleitung als Rippenrohr mit innenliegenden Längsrippen erzielt.

Um ein störungsfreies Beladen des Transportbehälters bis dicht unterhalb seiner Decke zu erreichen wird vorgesehen, daß sich vom Boden des Transportbehälters ein spazierstockförmig ausgebildetes Führungsrohr etwa senkrecht in den Innenraum erstreckt, daß das Führungsrohr bis in die Nähe der Decke des Transportbehälters reicht und daß die Kugelförderleitung im Führungsrohr vertikal verfahrbar und geführt ist.

Das Führungsrohr dient also sowohl zum Führen der Kugelförderleitung als auch zum Führen der Kugeln um den Transportbehälter von oben her zu beladen.

Der Boden des Transportbehälters ist von einer koaxial zum spazierstockförmig ausgebildeten Führungsrohr verlaufenden Bohrung und von einer weiteren, die Saugleitung des Gebläses aufnehmenden Bohrung durchsetzt. Nach dem Abschluß des Beladevorganges sind die Durchlässe mit Kugelhähnen absperrbar und mit auf einem Abschlußdeckel angeordneten Abschirmstopfen verschließbar.

Damit die Saugleitung keine Staubteile aus dem Transportbehälter ansaugt, ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, daß der Transportbehälter einen als Filter ausgebildeten Zwischenboden zur Auflagerung der Betriebselemente aufweist und daß die Saugleitung unterhalb des Zwischenbodens endet.

Vorzugsweise ist in dem Gebäude ein fahrbares Portal mit hydraulischer Hebeeinrichtung angeordnet, das den Transportbehälter zwischen seiner Einsatzstellung oberhalb der Zugangsöffnung und einem außerhalb des Gebäudes angeordneten Transportfahrzeug bewegt. Dadurch entfällt das Vorsehen eines stationären Hebezeuges mit entsprechend aufwendiger Ausführung des Gebäudes.

Zur Vertikal- und Drehbewegung der Kugelförderleitung ist derselben eine Dreh- und Vorschubeinheit zugeordnet, die vorzugsweise an einem Gehäuse eines dem Reaktorbehälter zugeordneten Absperrschiebers befestigt ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Dreh- und Vorschubeinheit sind weiteren abhängigen Ansprüchen entnehmbar.

Ein Verfahren zum Be- und Entladen der Betriebselemente einer Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 zeichnet sich dadurch aus, daß der Primärkühlkreis der Kernreaktoranlage drucklos gefahren und das Kühlgas zwischengelagert wird, daß die Betriebselemente durch eine vom Gebläse erzeugte Gasumlaufströmung zwischen Transportbehälter und Reaktorbehälter in den Transportbehälter gefördert werden, daß der Transportbehälter nach seiner Befüllung mit abgebrannten Betriebselementen von der Gasumlaufströmung getrennt wird, daß ein Behälter mit neuen Betriebselementen mit der Gasumlaufströmung verbunden wird, daß die neuen Betriebseiemente aufgrund ihres Eigengewichts durch die Kugelförderleitung in den Reaktorbehälter gelangen, wobei durch Anpassung der Gebläseleistung eine Bremswirkung auf die fallenden Kugeln ausgeübt wird, daß das der Kugelschüttung zugewandte Ende der Kugelförderleitung ständig auf der Oberflächenhöhe der Kugelschüttung gehalten wird, daß das Kühlgas aus der Zwischenlagerung in den Primärkühlkreis zurückgeführt wird und Gasverluste durch ein Vorratslager ausgeglichen werden.

Die Vorteile eines solchen Verfahrens sind ins5

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besondere darin zu sehen, daß der Betriebselemente-Wechsel bei drucklosem Kernreaktor erfolgen kann, eine Gasreinigungsanlage entfällt und mobile Geräte zum Einsatz kommen, die dadurch an mehreren Anlagen eingesetzt werden können.

Anhand eines Ausführungsbeispieles und der Figuren 1 bis 6 wird eine Kernreaktoranlage nach der Erfindung und ein Verfahren zum Wechseln der Betriebselemente bei einer solchen Kernreaktoranlage beschrieben.

Dabei zeigen

Figur 1 den schematischen Ablauf eines Betriebselemente-Wechsels,

Figur 2 einen Teilbereich der Kernreaktoranlage in einem größeren Maßstab,

Figur 2a einen Teilbereich der Kugelschüttung, Figur 2b einen Schnitt entlang der Linie II-II der Figur 2a,

Figur 3 einen Teilbereich der Figur 2 in einem größeren Maßstab,

Figur 4 einen anderen Teilbereich gemäß Figur 2 in einem größeren Maßstab,

Figur 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V der Figur 4 und Figur 6 eine Einzelheit «VI» der Figur 5.

Die Figur 1 läßt den schematischen Aufbau einer Be- oder Entladung des Reaktorbehälters 1 mit kugeiförmigen Betriebselementen erkennen. Eine Kaverne 2 umfaßt den Reaktorbehälter 1. Die Decke 3 der Kaverne ist von einem mit 4 bezeichneten Gebäude begrenzt, das mit einem Tor 5 versehen ist, durch das ein fahrbares Portal 6 in das bzw. aus dem Gebäude gebracht wird. Über eine hydraulische Hebeeinrichtung 7 trägt das fahrbare Portal einen Transportbehälter 8, so daß ein stationär angeordnetes Hebezeug im Gebäude 4 nicht erforderlich ist. Der Transportbehälter wird von einem nicht weiter dargestellten Autokran übernommen und nach Erreichen seiner waagerechten Position 9 auf einem Transportwagen 10 abgesetzt.

In der Figur 2 ist der Bereich der Kernreaktoranlage, der an der Handhabung der kugelförmigen Betriebselemente 11 beteiligt ist, dargestellt. Eine Schüttung 12 kugelförmiger Betriebselemente 11 ist von einem Reflektor 13 umgeben, der Kanäle 14 zur Aufnahme von Absorberstäben 15 aufweist. Die stationäre Schüttung erlaubt einen mehrjährigen Leistungsbetrieb. Nach dem Ablauf der Betriebszeit werden alle Betriebselemente aus dem Reaktorbehälter 1 entfernt und durch neue ersetzt. Dazu ist der Transportbehälter 8 so auf der Decke 3 der Kaverne abgesetzt, daß sein Boden 16 eine Zugangsöffnung 17 in der Decke 3 übergreift. Vor dem Aufsetzen des Transportbehälters muß ein mittels Schrauben 18 am Transportbehälter befestigter Abschlußdeckel 19 (Figur 3) entfernt werden, um die in mit Schrauben 20 gesicherten Einsätzen 21,21a eingebrachten Bohrungen 22, 22a freizulegen. Zur Gewährleistung der Abschirmwirkung trägt der Abschirmdeckel 19 zwei Abschirmstopfen 23, die bei aufgesetztem Abschlußdeckel in die Bohrungen 22, 22a ragen. Oberhalb der Einsätze 21,21a ist jeweils ein von den Transportbehälter-Seiten aus bedienbarer Kugelhahn 24 in den mit Schrauben 25 befestigten Boden 16 eingelassen und ermöglicht ein Absperren der oberhalb der Bohrungen 22, 22a fortgeführten Bodendurchführungen. Ein Gebläse 26 mit regelbarem Gasdurchsatz ist unter Zwischenschaltung eines Traggestells 27 auf den Reaktorbehälter 1 abgestützt. Eine mit einer Absperrarmatur 28 versehene Saugleitung 29 führt zur Bohrung 22a des Bodens 16 und saugt bei geöffnetem Kugelhahn 24 Gas aus dem Transportbehälter 8. Damit aus dem Transportbehälter keine Staubpartikel abgesaugt werden, endet die die Saugleitung aufnehmende Bodendurchführung unterhalb eines als Zwischenboden 30 ausgebildeten Filters. Der Zwischenboden ist übrigens so stabil ausgebildet, daß er die bis zur Linie 31 reichende Kugelfüllung tragen kann. Ein im Zwischenboden 30 angeordneter Stopfen 64 legt beim späteren Entleeren des Transportbehälters eine Öffnung zum Ausbringen der abgebrannten Betriebselemente frei. Die Druckleitung 32 des Gebläses 26 leitet das angesaugte Gas über einen dem Reaktorbehälter zugeordneten Absperrschieber 33 in Pfeilrichtung 34 in die Kugelschüttung 12 des Reaktorbehälters 1. Mittels einer am Absperrschieber 33 befestigten Dreh- und Vorschubeinheit 35 wird eine Kugelförderleitung 36 mit ihrem der Schüttung 12 zugewandten Ende stets auf der Höhe der Oberfläche der Schüttung gehalten und in einer Pendelbewegung um ihre Achse gedreht. Wie aus den Figuren 2a und 2b zu ersehen ist, ist die Kugelförderleitung 36 als Rippenrohr mit Längsrippen 37 an ihrer Innenseite ausgebildet. Die zu fördernden Betriebselemente 11 werden durch diese Maßnahme besser geführt und schneller weitergeleitet als in einem Glattrohr. Die der Schüttung 12 zugewandte Stirnseite der Kugelförderleitung 36 ist abgeschrägt ausgebildet und weicht somit in ihrer Kontur von der Waagerechten ab. Bei einer pendelnden Verdrehung der Kugelförderleitung 36 in Pfeilrichtung 38 um ihre Achse 39 gelangen die Betriebselemente 11 leichter in die abgeschrägte Öffnung der Kugelförderleitung 36, so daß die Förderleistung erhöht und ein Blockieren der Öffnung vermieden wird. Die Kugelförderleitung 36 erstreckt sich konzentrisch durch die Dreh- und Vorschubeinheit 35 und reicht bei geöffnetem Kugelhahn 24 bis in ein spazierstockförmig ausgebildetes Führungsrohr 40. Das Führungsrohr 40 ist an der Innenseite des Bodens 16 befestigt, erstreckt sich etwa senkrecht nach oben und reicht mit seinem gekrümmten Ende bis in die Nähe der Decke des Transportbehälters 8. Zwischen der Dreh- und Vorschubeinheit 35 und dem Boden 16 erstreckt sich ein die Kugelförderleitung 36 konzentrisch umfassendes Hüllrohr 41, das mittels Schrauben 42 an der Bodenunterseite befestigt ist. Mit der Dreh- und Vorschubeinheit 35 ist es unter Zwischenschaltung eines Faltenbalges 43 staubdicht verbunden. Um die Montage der Kugelförderleitung 36 zu ermöglichen, ist es im Bereich von Trennstellen 44 zusammengefügt. Eine Feder 45 hält das Hüllrohr 41 in seiner Position, um die Verbindung über den Faltenbalg 43 zu stabilisieren.

Anhand der Figuren 4 bis 6 ist der Aufbau der Dreh- und Vorschubeinheit 35 zu erkennen. Die Kugelförderleitung 36 erstreckt sich durch den zen-

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tralen Durchlaß 46 und ist über die Rollen 47 gleitend gel ührt. Eine Haltevornchtung 40 ist mît einem Gehäuse 49 der Dreh- und Vorschubeinheit starr verbunden. Spannbacken 50 sind über Druckmittelauslässe 51, die Stellelemente 52 beaufschlagen, gegen die Kugeiförderleitung 36 anpreßbar. In dieser Halteposition kann über den Drehantrieb 53, der in ein mit dem Gehäuse 49 verbundenes Zahnrad 54 eingreift, die Kugelförderleitung 36 verdreht werden. Das Zahnrad 54 ist mittels Rillenlager 55 gegenüber Stützelementen 56 beweglich gelagert. Die Stützelemente 56 sind ihrerseits mit Schrauben 57 am Absperrschieber 33 befestigt. Ein Schrittkolben 58, der über Druckmittelanschlüsse 59, 60 einen Hub von ca. 30 mm ausführt, ist über Schrauben 61 mit einer Transportvorrichtung 62 verbunden. Sie ist über eine Druckmittelleitung 63 mit gleichartigen Spannbacken 50a ausgerüstet, wie sie die Haltevorrichtung 48 aufweist. Nachdem die Haltevorrichtung 48 die Kugelförderleitung 36 freigegeben hat, kann die Transportvorrichtung 62 dieselbe jeweils um den Hub des Schrittkolbens 58 in vertikaler Richtung verfahren.

Soll die Kugelschüttung 12 aus dem Reaktorbehälter 1 entfernt werden, wird ein Transportbehälter 8, nachdem der Abschlußdeckel 19 entfernt und die Kugelhähne 24 geöffnet sind, auf der Decke 3 der Kaverne 2 in Ladeposition gebracht. Die Kernreaktoranlage wird drucklos gefahren, das Kühlgas zwischengelagert und nach der Neubeladung wieder in den Primarkühikreislauf gegeben. Nachdem das Gebläse saugseitig mit dem Transportbehälter 8 und druckseitig mit dem Reaktorbehälter 1 verbunden ist, nimmt der ständig umlaufende Gasstrom die Kugeln mit in den Transportbehälter. Mit Hilfe der Dreh- und Vorschubeinheit 35 wird die Kugelförderleitung 36 ständig auf der Höhe der Oberfläche der Schüttung 12 gehalten und gegebenenfalls pendelnd gedreht. Bei der Beladung mit neuen Betriebselementen wird die gleiche Vorrichtung verwendet. Der Behälter ist jedoch nicht so dickwandig ausgeführt. Ferner enthält er kein Führungsrohr, so daß die Betriebselemente frei in den Reaktorbehälter 1 einfallen können. Dabei dient der in der Strömungsgeschwindigkeit reduzierte Gasstrom als Bremse für die einfallenden Kugeln.

Claims

Patentansprüche

1. Gasgekühlte Kernreaktoranlage mit einer während des Reaktorbetriebes stationär in einem Reaktorbehälter (1) angeordneten Kugelschüttung (12) kugelförmiger Betriebselemente (11), wobei der Reaktorbehälter in einer Kaverne (2) angeordnet ist, deren Decke (3) mit einer Zugangsöffnung (17) versehen ist und wobei ein zumindest die Decke der Kaverne übergreifendes Gebäude (4) Mittel zur Handhabung der Betriebselemente aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transportbehälter (8) auf der Decke (3) der Kaverne (2) abgestellt ist und mit seinem Boden (16) die Zugangsöffnung (17) der Decke übergreift, daß sich durch den Boden (16) des Transportbehälters (8) eine von der Oberfläche der Kugelschüttung (12) bis in den Innenraum des Transportbehälters reichende, vertikal verfahrbare Kugelförderleitung (36) erstreckt, daß

zwischen dem Transportbehä Iter (S) und dem Reaktorbehälter (1) ein Gebläse (26) angeordnet ist, dessen Saugleitung (29) mit dem Innenraum des Transportbehälters verbunden ist und dessen Druckleitung (32) in den die Kugelschüttung aufnehmenden Reaktorbehälter (1) führt.

2. Gasgekühlte Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Kugelschüttung (12) zugewandte Stirnseite der Kugelförderleitung (36) eine von der Waagerechten abweichende Kontur aufweist und um ihre Achse (39) drehbar ist.

3. Gasgekühlte Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelförderleitung (36) ein Rippenrohr mit innenliegenden Längsrippen (37) ist.

4. Gasgekühlte Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich vom Boden (16) des Transportbehälters (8) ein spazierstockförmig ausgebildetes Führungsrohr (40) etwa senkrecht in den Innenraum erstreckt, daß das Führungsrohr bis in die Nähe der Decke des Transportbehälters reicht und daß die Kugelförderleitung (36) im Führungsrohr (40) vertikal verfahrbar und geführt ist.

5. Gasgekühlte Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (16) des Transportbehälters (8) von einer koaxial zum Führungsrohr (40) verlaufenden Bohrung (22) durchsetzt ist, die über einen Kugelhahn (24) absperrbar ist.

6. Gasgekühlte Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden des Transportbehälters eine Bohrung (22a) zum Durchtritt der Saugleitung vorgesehen ist, und daß diese Bohrung mittels eines Kugelhahnes (24) absperrbar ist.

7. Gasgekühlte Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Bodens (16) ein Abschlußdeckel (19) anbringbar ist, der in die Bohrungen (22, 22a) des Bodens ragende Abschirmstopfen (23) trägt.

8. Gasgekühlte Kernreaktoranlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelhähne (24) über im Boden (16) lösbar angeordnete Einsätze (21,21a) zugänglich sind.

9. Gasgekühlte Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportbehälter (8) einen als Filter ausgebildeten Zwischenboden (30) zur Auflagerung der Betriebselemente (11) aufweist und daß die Saugleitung (29) unterhalb des Zwischenbodens endet.

10. Gasgekühlte Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gebäude (4) ein fahrbares Portal (6) mit einer hydraulischen Hebeeinrichtung (7) angeordnet ist, das den Transportbehälter (8) zwischen seiner Einsatzstellung oberhalb der Zugangsöffnung (17) und einem außerhalb des Gebäudes (4) angeordneten Transportfahrzeug (10) bewegt.

11. Gasgekühlte Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelförderleitung (36) zwischen dem

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Transportbehälter (8) und dem Reaktorbehälter (1) eine Dreh- und Vorschubeinheit (35) zugeordnet ist.

12. Gasgekühlte Kernreaktoranlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh-und Vorschubeinheit (35) am Gehäuse eines dem Reaktorbehälter (1) zugeordneten Absperrschiebers (33) befestigt ist.

13. Gasgekühlte Kernreaktoranlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Dreh- und Vorschubeinheit (35) und dem Transportbehälter-Boden (16) ein Hüllrohr (41) verläuft, das die Kugelförderleitung (36) koaxial unter Belassung eines Spieles umfaßt.

14. Gasgekühlte Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 11,12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh- und Vorschubeinheit (35) die Kugelförderleitung (36) koaxial umfaßt, und daß ihr ein pneumatisch steuerbarer in Achsrichtung der Kugelförderleitung zusammen mit dieser oder allein bewegbarer Schrittkolben (58), eine Haltevorrichtung (48) für die Kugelförderleitung (36) und ein die Haltevorrichtung zusammen mit der Kugelförderleitung verdrehender Drehantrieb (53) zugeordnet ist.

15. Gasgekühlte Kernreaktoranlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittkolben (58) und die Haltevorrichtung (48) an ihren der Kugelförderleitung (36) zugewandten Um-fangsflächen mit mehreren Spannbacken (50, 50a) bestückt sind, die über pneumatisch beaufschlagbare Stellelemente (52) an die Kugelförderleitung anlegbar sind und daß die Haltevorrichtung und der Schrittkolben wechselweise mit der Kugelförderleitung (36) kraftschlüssig verbunden sind.

16. Verfahren zum Be- und Entladen der Betriebselemente bei einer Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärkühlkreis der Kernreaktoranlage drucklos gefahren und das Kühlgas zwischengelagert wird, daß die Betriebselemente (11) durch eine vom Gebläse erzeugte Gasumlaufströmung zwischen Transportbehälter (8) und Reaktorbehälter (1) in den Transportbehälter gefördert werden, daß der Transportbehälter nach seiner Befüllung mit abgebrannten Betriebselementen (11) von der Gasumlaufströmung getrennt wird, daß ein Behälter mit neuen Betriebselementen mit der Gasumlaufströmung verbunden wird, daß die neuen Betriebselemente aufgrund ihres Eigengewichts durch die Kugelförderleitung (36) in den Reaktorbehälter (1) gelangen, wobei durch Anpassung der Gebläseleistung eine Bremswirkung auf die fallenden Kugeln ausgeübt wird, daß das der Kugelschüttung (12) zugewandte Ende der Kugelförderleitung (36) ständig auf der Oberflächenhöhe der Kugelschüttung gehalten wird, daß das Kühlgas aus der Zwischenlagerung in den Primärkühlkreis zurückgeführt wird und Gasverluste durch ein Vorratslager ausgeglichen werden.

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