DE2327778A1

DE2327778A1 - Sicherheitsvorrichtung mit festem absorber fuer kernreaktoren

Info

Publication number: DE2327778A1
Application number: DE2327778*A
Authority: DE
Inventors: Claude Malaval
Original assignee: Alsacienne Atom
Current assignee: Alsacienne Atom
Priority date: 1972-06-02
Filing date: 1973-05-30
Publication date: 1973-12-20
Also published as: FR2188248A1; IT990583B; GB1412514A; CA1003976A; BE799908A; SE411267B; JPS4943093A; FR2188248B1; BR7304122D0; JPS5627840B2; NL7307712A

Description

Sicherheitsvorrichtung mit festem Absorber für Kernreaktoren

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung^ die es ermöglicht, die Reaktivität eines Kernreaktors dureli schnelles Einführen eines Feststoffabsorbers in ein im Reaktorkern befindliches Volumen zu senken»

Vorrichtungen, durch die mechanisch ein absorbierender Stab in den Reaktorkern eingeführt wird, exigtiertß bei sämtlichen Reaktoren; die Vielfalt ihrer mechanischen Teile bildet aber eine Quelle für Pannen« Darüber hinaus weist der größte Teil dieser Vorrichtungen ©in® Energiequelle außerhalb des Reaktors auf, auf die man durch eine Betätigung von auden einwirkt, um diese Slnslohtungen auszulesen, was die Betriebsverst%©rung anwachsen l&St und schädlich für die Zuverlässigkeit 1st.

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Die Sicherheitsvorrichtung nach der Erfindung eliminiert diese Nachteile, indem der Absorber gerade oberhalb des Reaktorkerns gespeichert wird und indem »an, um ihn in den Reaktorkern fallenzulassen, die Energie eines im Reaktor gespeioherten Ctases unter Druok ausnutzt. Sa der Absorber sioh nur um die Höhe des Kerns su versohieben braucht ₉ ist die Ansprtohselt enorm kam und dies um so mehr, da das Auslesen der Yorriehtungen nmeh der Erfindung selbsttätig erfolgt und keinerlei Betätigung Ton erfordert.

Die SleherheitsvorriGhtuiie alt feet« Ibsorbsz¹ fttv Kernreaktoren naoh der Erfindung besteht ans einem sehen vertikalen mit ß*i§ unter B»@k gefüllt©» ,

das ©inen oberen feil im RfaJetsr oberhalb dee Reaktorkerne aufweist und mit Organen Yex»efe@n ist« Sie es emugliehe&₉ den feetstoffabsorbej? geringfügig oberhalb d«s lernn bu halten und einen imteren f@il la leaktork@rn auf%relst» der mit einer Yerbindung nmoh muiea T^rsehen lst_s veloli« Suroh ein im Reaktorkern befindliches SslilIeSorgeii endet mstä dtss€£ Biolitigk®it von den FunJctloiieMiiigiuiiM Se· R··» aktors abhiagt.

Kommt es su ein«i fehlertaften Betrieb i«e HealEtore₉ ( Ezploslon, ?annt im füfelkreiilmuf, £®igtuaistadoirslon.«,- ) so wird das Sohlltlorgan teilweise n«rstSrt u&& ier untere fell des Reservoirs wird plStilieh inol:entlaet«t_§ io &a§ der Feststoffabsorber 1&

des Gases des oberen Teile i<$s Reservoirs »£tg®nomm®» wird· Sie Wahl &@B BuKLie&ovR&na Must vom Samites ₀ tat amn in

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Reaktor überwachen viii, ab» flach einer ersten Aue* führungeform verwendet man ein fttr den HeutronenfluS empfindliches Uranplattoben, welches an seinem Itafang mit Hilfe eines sohmelzf&higen Metalls verlötet ist.

Nach einer eweiten fttr gasgektthlte Reaktoren bestimmten Ausführungsform verwendet man eine druckempfindliche Membran.

Nach einer vorsugsweisen Ausführungsform der Erfindung liegt der Festatoffabsorber in pulverförmiger Gestalt vor und das Reservoir umfafit eine erste den unteren Teil vom oberen Seil trennende Trennwand sowie eine iweite oberhalb der ersten Trennwand befindliche Trennwand_v welche mit dieser eine Zwiechenkammer bildet₉ wobei ein axiales -Tertikairohr den Teil des Reservoirs oberhalb der Ew®it#a Trennwand mit dem unteren Teil &®r S5wi®©h@jakaimer in 7er» bindung treten IKBt₉ wobei eine Ringleitwg ä©m olssrtn Teil der Zwisehenkammer mit dem unteren Teil d«s Speichers oder Reservoirs in Verbindung setst und eine Spiralrippe von der Unterseite der Zwisohenkammer gegen die Oberseite dieser Kammer verläuft und auf der der pulverförmig· Ab*. sorber abgeschieden ist; und daS wenigstens eine Spiral« rippe in der Ringleitung angeordnet ist.

Nach einer vonragsweisen Ausführungefoxm Ist des Absorber ein Bvlindrisoher Festetoffbloek« dessen AuSenwandungen benaohbart den Innenwandungen des Reservoirs oder Spβlohers sind und hieran durch $&&&& Befestigungsmittel befestigt sind.

Beispielsweise Ausführungsfonen der ErfiMmg sollen nun

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mit Bezug auf die heiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denenι

Pig. 1 eine Sicherheitevorrichtung nach der Erfindung unter Verwendung eines pulverförmiger! Absorbers eeigt;

Flg. 2 zeigt eine Ausführungeform für eine Sicherheitsvorrichtung nach der Erfindung, hei der Feststoffabsorber in Blockform verwendet wird.

Sie Sicherheitsvorrichtimg, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, verwendet einen Absorber in pulverförmiger Gestalt und besteht aus einem vertikalen aylndrisohen Speicher oder Reservoir 1, der an den beiden Enden geschlossen und in Richtung seiner Höhe durch awei Trennwand© 2 und 3 in drei Kammern unterteilt ist® eine unter© Kammer 4» deren Höhe gleich dar Höh© des Reaktorkern® ist, sowie eine Zwischenkammer 5 und sefeXieBlioh eine obere lammer 6.

Die untere Kammer 4 wird mit dem ober@n Teil de® Speichers oder Reservoirs 1 Über ein v.ertücaXes Rohr 7 in Verbindung gesetztj welches koaxial sma Reservoir ist und auSen Über ein Ventil 8 und eine öffnung 9 mündet«, Die untere Kammer steht ait dem unterhell fi©a Speichers 1 vorhandenen Raum über ein vertikales lote in Tertißetaagj, weletee koaxial sum Reservoir ist nut la stiaea iiaterea B©reloh ämrcfe. ©ia SohlieSorgan 11 T©rg©liloss©a 1st und an s©ia©ii oTberen Seil eiaern koiaisefeea

Das SsMieiö^gam 11

dem-Ifafeag mit ©iaeii M©^g11 v©s>lutet Is^₉ welefees tei ©iaer

bestimmten Temperatur schmilzt.

Sie Zwischenkäufer 5 steht mit der unteren Kammer 4 über eine Ringleitung 13 in Verbindung, die zwischen der Innenwandung dee Reservoire 1 und einer zylindrischen Wandung 14 vorgesehen ist, die vom oberen Teil der Zwischenkammer 5 bis zum unteren Teil der unteren Kammer verläuft. Die Ringleitung ist oberhalb der Trennwand 2 von geringem Querschnitt; der Querschnitt vergrößert sich unterhalb dieser Trennwand.

Die obere Kammer 6 steht mit der Zwisehenksmmer über eine Ringleitung 15 zwischen dem Rohr 7 und einem anderen da® Rohr 7 umschließenden Rohr 16 in Verbindung und geht von der Trennwand 3 aus, um in der lähe der Trennwand 2 zu enden.

In der Zwisehenkammer 5 ist eine Spiralrippe 17 zwischen dem Rohr 16 und der Wandung 14 angeordnet.

Eine zweite Spiralrippe 18 ist im engen Querschnitt der Leitung 13 zwischen der Wandung des Speichers oder Reservolrs 1 und der Wandung 14 angeordnet! eine dritte Spiralrippe 19 im breiten Querschnitt der Leitung 13.

Sie Sicherheitsvorrichtung, welche Festatoffafesorber in Blockform, wie in üg. 2 dargestellt ₉ verwendet, besteht aus einem vertikalen zylindrischen Speieher I₉ dessen unterer Teil 21, der dasu bestimmt ist, im Reaktorkern angeordnet zu werden, eine H8h@ gleich &©r de® lern©© aufweist und Seren oberer Teil 22, der oberhalb de® !©ras aageor^jatt werden soll einen zylindrischer, Absorberfeststoffbleek 25_v beispielsweise

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- 6 aus gesintertem Borkarbiä entfallt·

Der zylindrische koaxial sram Reservoir 1 angeordnete Block 23 feat eine Höhe gleich der Höh© des Reaktorkerne und seine Seltenwandung 24 befindet sieh benachbart der Innenwandung dee Speichers oder Reservoirs 1. Der Block 23 1st an dieser Wandung mit melirern dünnen Befestigungen 25 derart befestigt, daß seine Basis sich gerade oberhalb des K@rns befindet.

Bin Stoßdämpfer 26 1st auf Sem Boden des Reservoirs angeordnet. Der Boden des Reservoirs 1st mit einem vertikalen Rohr 27 ausgestattet, welohee äen unteren !Dell 21 des Reservoirs 1 mit der Umgebung In Yerbla&ung setst. Dieses Rote 27» welches geringfügig nxntes?Malb fi®@ Reservoire mündet« endet mit ein« SehließorgaB 28, welches durch ein Uranplättohen gebildet ist, das an seinem Umfang mit Hilfe eines Metalls, das bei einer bestimmten Temperatur schmilzt, verlötet ist.

Oben ist der Speicher oder das Reservoir mit einem Ventil 29 versehen, welches @e ermöglicht_s GS-as in das Reservoir einzuführen.

Die Arbeitsweise der Sicherheitsvorrichtung mit pulverförmiges! Absorber nach Anspruch 1 1st dl® folgendes

Die untere Kammer 4 wirä allmählich mit absorbierenden Pulver 20, beispielsweise BöÄarMd, tber die öffnung 9 gefüllt«, Diese Öffnung wirä dena verschlossen» Das Pulver wird in den Ie 11 mit großes QueMo&aitt der Ringleitmg 13 durch aufeinanderfolgendes Komprimieren und BeSiompEimierea der unteren Kammer 4 über das Ventil 8 ausgetrteTbeja» Beim

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eingeführten Gas kann es sieh bei®pi®lgiw©ig<§ mm Argon oder Helium handeln.

Bei jedem Arbeitszyklus erhöht maa.fiea Bruok. Indem man die untere Hammer 4 schnall unt©r Bmek ö©tsi;₉ ©atweißfot d&© Gas unter ü«n Rippen 19'^©ϊ durek fias PalTer hindurch; fluidisiert üleam und nimmt es- längs d©r Hipp® IS him Ia il© ^wischeskauiaar 5 mit. Die Splralripp© 17 dieser Kammer führt das fluifiisierte Pulver; die aus dieser

ermöglicht es» das

zentrischen Schichten auf fies? Eipp© 17 ot. lagern,

Das ß&@ entweicht iassa u"bes> äi@ "Iieitmag 15 ¹OSi eetst di© ober© Kaiimer S ü@®

Gas wird weiter

bis der erreicht©

la

nafl. ober® luaiay ibafiaÄst sieb.

Unfall _ö

und fluidisiert das Pulver und nimmt es in die Ringleitung 15 mit. Das Pulver scheidet sieh dann auf der Rippe 19 und auf dem Boden der unteren Kammer 4 ab.

Hieraus folgt unmittelbar ein Abfall in der Reaktivität des Reaktors.

Die Arbeitsweise der Sicherheitsvorrichtung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, 1st die folgende:

Der Speicher oder das Reservoir 1 wird mit Gas unter einem Druck P der ganz klar größer als der im Reaktorkern herrschende 1st, gefüllt. Man schließt dann das Tentll 29 ; der Speicher oder das Reservoir werden in den Reaktor abgesenkt. Der Absorberblock 23 befindet sich gerade oberhalb des Kerns und der untere Teil 21 des Reservoirs befindet sich im Kern. Im Palle eines Durchgehens des Reaktors nimmt der Neutronenfluß wie vorher für die erste Vorrichtung betrachtet, stark zu. Die Urankapeel 28 wird in den Kern durch das unter Druck befindliche im unteren Seil 21 des Reservoire enthaltene Gas geschleudert.

Es stellt sich dann plötzlich ein Unterdruck in dem unterhalb des absorbierenden Zylinders 23 befindlichen unteren Teil 21 dee Reservoire unter dem Einfluß des unter Druck im oberen Teil 22 des Speichers stehenden dases ein; die Befestigungen

25 brechen; der Zylinder 23 wird dann in den unteren Teil 21 des Speichers geschleudert; sein Pail durch den Stoßdämpfer

26 gedämpft.

Hierauf! folgt* ein plBtaliches Absinken in der Reaktivität des Reaktors*

Im Pail von gaegektthl'ten Reaktoren kann man ü&b Uranplättchen

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durch eine druckempfindliche Membran sowohl bsi Vorrichtungen mit Absorber in Pulverform wie mit söl©h@ß la Blockform ersetzen. Die mit Membranen versehenen Reservoirs oder Speicher werden in den Kern abgesenkt; der Feststoffabsorber befindet sich an seinem Ort oberhalb des unt®s>@i3. feiig See Speichers» ohne unter Druok gesetzt zu werden» ä« fe. ©fen© daS das Ventil schließt.

Der Reaktor wird d©nn allmählich gefüllt und ©in Druck gleich dem im Reaktor herrschenden stellt si ob. im Reservoir oder Speicher über das Ventil ein.

Die Membran ist empfindlich für jeglichen Unterdruck im Reaktor und sobald sich ein solcher einstellt, birst die Membran und das Gas aus dem unteren Teil des Speichere entweicht» so daß der Peststoffabsorber in diesen unteren Seil geschleudert wird.

Bei der Sicherheitsvorrichtung mit in Blockform vorliegendem Absorber kann man die Befestigung eine nicht-dichte verformbare Kranzausbildung ersetzen, welche in fen Innenteil des Reservoirs oder Speichers und im Absorber gefalzt oder gequetscht wurde.

Im Hinblick auf eine knappe Darstellung wurde die Sicherheitsvorrichtung nur anhand weniger Ausführungsformen beschrieben, änderungen und Abänderungen liegen im Rahmen der Erfindung. Gewisse Elmente können durch andere, die in der Lage sind, die gleiche technische Punktion oder ein® äquivalente Punktion zu erfüllen, ersetet werden.

Ansprüche:

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Claims

- 10 -

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Sicherheitsvorrichtung mit Festetoffabsorber für Kernreaktoren gekennzeichnet änrch ein zylindrisches vertikales Reservoir (1), welches mit Gas unter Druck gefüllt ist und einen oberen Teil ( 5» 6, 22) aufweist der im Reaktor oberhalb des Kerns sich befindet und mit Organen versehen ist, die es erlauben, den Feststoffabsorber geringfügig oberhalb des Raaktorkerns au halten» und einen unteren Teil (4» 21) aufweist, der sich im Reaktorkern befindet und mit einer Verbindung (10 ; 27) nach außen, die in einem Sohließorgan (11, 28) endet, versehen ist, wobei dieses sich im Bsektorkern befindet und dessen Dichtigkeit von den Betriebsbedingungen des Reaktors abhängt.
2. Sicherheitsvorrichtung mit Feststoffabsorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlieöorgan (11; 28) ein Uranplättohen 1st, das an seinem Umfang mittels eines schmelzbaren Metalle verlötet ist.
3. Sicherheitsvorrichtung mit Feststoffabsorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließorg«n (11; 28) eine druckempfindliche Membran ist.
4. Sicherheitsvorrichtung mit Feststoffabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dme Reservoir (l) ein GaseinlaSventil (8) aufweist.
5. Sicherheitsvorrichtung mit Feststoffabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Reservoir oder der Speicher (1) In einem Hüllrohr

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angeordnet 1st, welches gleich denen für den Spalt- oder Brennstoff des Reaktors verwendeten ist.
6. Sicherheitsvorrichtung mit Feststoffabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffabsorber (20) pulverförmige Gestalt aufweist und daß das Reservoir oder der Speicher eine erste Trennwand (2) aufweist _t die den unteren Teil vom oberen Teil trennt; daß eine zweite Trennwand (3) oberhalb der ersten Trennwand (2) angeordnet ist und mit dieser eine Zwischenkaamer (5) bildet, wobei ein Vertikalrohr (16) von der zweiten Trennwand (3) abgeht und den Teil des Speichers oberhalb dieser zweiten Trennwand (3) mit dem unteren Teil der Zwischejskanmer (5) in Verbindung setzt; daß eine Ringleitung (13) den oberen Teil der Zwischenkammer (5) mit dem unteren Teil des Speichere oder Reservoirs (1) verbind©ti daS ein© Spiralrippe (17) vom unteren Teil der Zwischenkammer (5) zum oberen Teil dieser Kammer (5) geführt 1st, auf der der pulverförmige Absorber angeordnet 1st; und daß wenigstens eine Spiralrippe (18; 19) in der Ringleitung (13) angeordnet ist«
7. Sicherheitsvorrichtung mit Feststoffabsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Absorber ein zylindrischer Feststoffblock (23) ist, dessen Aufienwandungen benachbart des Icnenwandungen des Speichers sind und hieran mitt@l§ dünner Befestigungen (25) befestigt sind»
8. Sicherheitsvorrichtung mit !©etstoffabsorber nach einem der Anspruch© 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Absorber ©in «jlindrisßfeer Peatstöfffeloök (23) ist, deSeen Außenlandungen benachbart d@& Xaaenwandungen des

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Speichers oder Reservoirs mai M©ran Ülber oi£i@inioht-*diohten

Kraaa (25)^ef©stS# sind·

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