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DE1071245B - NUCLEAR REACTOR - Google Patents

NUCLEAR REACTOR

Info

Publication number
DE1071245B
DE1071245B DE19571071245D DE1071245DA DE1071245B DE 1071245 B DE1071245 B DE 1071245B DE 19571071245 D DE19571071245 D DE 19571071245D DE 1071245D A DE1071245D A DE 1071245DA DE 1071245 B DE1071245 B DE 1071245B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
holes
cooling gas
balls
nuclear reactor
moderator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19571071245D
Other languages
German (de)
Inventor
Wolfgang Junkerman
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsche Babcock and Wilcox AG
Original Assignee
Deutsche Babcock and Wilcox AG
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche Babcock and Wilcox AG filed Critical Deutsche Babcock and Wilcox AG
Publication of DE1071245B publication Critical patent/DE1071245B/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00Arrangements 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
    • G21C19/20Arrangements for introducing objects into the pressure vessel; Arrangements for handling objects within the pressure vessel; Arrangements for removing objects from the pressure vessel
    • G21C19/202Arrangements for handling ball-form, i.e. pebble fuel
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00Reactor types
    • G21C1/04Thermal reactors ; Epithermal reactors
    • G21C1/06Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated
    • G21C1/07Pebble-bed reactors; Reactors with granular fuel
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTSCHRIFT 1 071PATENT 1 071

internat. kl. G 21 anmeldetag: 7. FEBRUAR 1957internat. kl. G 21 filing date: FEBRUARY 7, 1957

bekanntmachung der anmeldu." 0 und ausgabe γ 17 al1slege s chri ft:Announcement of the registration "0 and issue γ 17 al 1 slege letter:

ausgabe der patentschrift:issue of the patent specification:

17. DEZEMBER 1959 2. JUNI 1960DECEMBER 17, 1959 JUNE 2, 1960

stimmt Oberein mit auslegeschriftagrees with the exposition

1 071 245 (D 24856 VIII c/21 g)1 071 245 (D 24856 VIII c / 21 g)

Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor mit festem, mit parallelen Bohrungen versehenem Moderator, der mit festem Spaltstoff in Kugelform beschickt wird, der durch die Bohrungen rutscht und sich unterhalb des Moderators ansammelt.The invention relates to a nuclear reactor with a fixed moderator provided with parallel bores, the is charged with solid fissile material in spherical shape, which slides through the holes and is below of the moderator accumulates.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, kugelförmigen Spaltstoff, der lose auf den Moderator geschüttet wird, gleichmäßig über die gesamte Beschickungsfläche zu verteilen. Die Erfindung besteht darin, auf dem Moderator eine Schutzschicht aus geeigneten! Sintermaterial in Form eines flachen Kegels aufzubringen, der mit nach oben erweiterten lotrechten Bohrungen versehen ist, welche die Verlängerung der üblichen lotrechten Bohrungen des Moderators darstellen und die so erweitert sind, daß sie in ihrem oberen Durchmesser kleiner als zwei Kugeldurchmesser sind.The invention has set itself the task of spherical fissile material that loosely on the moderator is poured, to distribute evenly over the entire loading area. The invention exists in it, on the moderator a protective layer of suitable! Sintered material in the form of a flat cone to apply, which is provided with upwardly extended vertical holes, which the extension represent the usual perpendicular holes of the moderator and which are expanded so that they are in their upper diameter are smaller than two ball diameters.

Um eine gute Kühlung kugelförmiger Brennstoffe in einem Reaktor zu erzielen, ist bereits vorgeschlagen worden, im Graphitblock parallele Kanäle quadratisehen Querschnittes anzuordnen, die an ihren Seitenflächen Führungsschienen für die kugelförmigen Brennstoffelemente besitzen. Dadurch soll ermöglicht werden, daß mindestens ein Teilstrom des Kühlmittels durch den frei bleibenden Querschnitt der Kanäle strömen kann. Eine solche Anordnung bezieht sich lediglich auf kühltechnische Eigenschaften, während die Aufgabe der Erfindung darin besteht, eine gleichmäßige Verteilung der Brennstoffe zu den einzelnen Brennstoffkanälen sicherzustellen. Zu diesem,Zweck erhält die Abdeckung eine flache Kugelform, die das Abrollen der Brennstoffkugeln nach außen ermöglicht. Dabei sollen die zweckmäßig nach oben erweiterten Bohrüngen in ihrem oberen Durchmesser kleiner sein als zwei Kugeldurvchmesser, damit sich nicht zwei Kugeln nebeneinander verklemmen und die Beschickungsbohrung blockieren. Hierdurch ist nun bedingt, daß zwischen den Bohrungen schwach geneigte Flächen übrigbleiben, worauf sich eventuell Brückenbildungen der darüberliegenden Kugeln abstützen können. Derartige Brücken sollen dadurch beseitigt werden, daß das senkrecht in der Mitte des Reaktors angebrachte Zuführungsrohr für die Kugeln mit einem durch Gasdurchfluß gekühlten Rohrarm ausgerüstet ist, der die Kugel laufend etwas anstößt.In order to achieve good cooling of spherical fuels in a reactor, it has already been proposed to arrange parallel channels of square cross-section in the graphite block, which have guide rails for the spherical fuel elements on their side surfaces. This is intended to enable at least a partial flow of the coolant to flow through the cross-section of the channels that remains free. Such an arrangement relates only to technical cooling properties, while the object of the invention is to ensure a uniform distribution of the fuels to the individual fuel channels toffka. For this purpose, the cover is given a flat spherical shape that enables the fuel balls to roll outwards. The upwardly extended Bohrüngen in its upper diameter smaller than two Kugeldur be expedient to chmesser v, so that no two balls adjacent to one another jam and block the feed bore. This means that slightly inclined surfaces remain between the bores, whereupon bridging of the balls above can possibly be supported. Such bridges are to be eliminated by equipping the feed pipe for the balls, which is mounted vertically in the middle of the reactor, with a pipe arm which is cooled by the flow of gas and which continuously pushes the ball.

Bei der Austragvorrichtung für die Kugeln wird zweckmäßig etwa das gleiche Prinzip verwendet. Die den Moderator verlassenden Brennstoffkugeln werden in einer unterhalb der, Brennstoffkanäle angeordneten trichterförmigen Rutsche aufgefangen, in deren Auslauföffnung eine Rühreinrichtung arbeitet, die ein Stocken bzw. Verklemmen der auszutragenden Brennstoffkugeln verhütet. Um den auszutragenden Kugeln noch eine Ausweichmöglichkeit zu geben, wird zweck-Kernreaktor In the case of the discharge device for the balls, approximately the same principle is expediently used. the The fuel balls leaving the moderator are placed in one below the fuel channels collected funnel-shaped slide, in the outlet opening a stirring device works, which a Prevents the fuel balls from getting stuck or jamming. To the balls to be discharged To give yet another alternative, the nuclear reactor becomes a purpose-built nuclear reactor

Patentiert für:Patented for:

Babcock & Wilcox-Dampfkessel-Werke Aktien-Gesellschaft, Oberhausen (Rhld.)Babcock & Wilcox-Dampfkessel-Werke Aktien-Gesellschaft, Oberhausen (Rhld.)

Dr.-Ing. Wolfgang Junkermann,Dr.-Ing. Wolfgang Junkermann,

Mülheim/Ruhr-Speldorf, ist als Erfinder genannt wordenMülheim / Ruhr-Speldorf, has been named as the inventor

2525th

3030th

3535

4040

45 mäßig unterhalb des Auffangtrichters ein zweiter Auslauftrichter zur Bildung eines freien Böschungskegels für das Austraggut vorgesehen. Die Zuführung des Kühlgases er,folgt in den Raum zwischen den beiden Trichtern, so daß es durch die Auslauföffnung des e/sten Trichters einen kürzeren Weg zu den mittleren Brennstoffkanälen nehmen kann. 45 moderately below the collecting funnel, a second discharge funnel is provided to form a free slope cone for the discharge material. The cooling gas is fed into the space between the two funnels, so that it can take a shorter route to the central fuel channels through the outlet opening of the first funnel.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und vereinfacht dargestellt.The invention is shown in the drawing as an example and in a simplified manner.

Die SpaltstofiEkugeln-l-Averden durch-das-Zuführungsrohr 2, welches oben am Reaktor mittig und annähernd senkrecht angebracht ist, dem Reaktor zugeführt. Das Zuführungsrohr kann mit einem Rohrarm 3 ausgerüstet sein,, welcher, durch Gasdurchfluß gekühlt : ist und als Rührarm dient. In diesem Falle muß das ; Zuführungsrohr um die eigene Achse drehbar angeordnet und mechanisch angetrieben sein. The SpaltstofiEkugeln -1 -Averden through-the-feed pipe 2, which is attached at the top of the reactor in the middle and approximately vertically, fed to the reactor. The feed tube may be equipped with a tubular arm 3 ,, which is cooled by gas flow: and serves as a paddle. In this case it must; The supply pipe can be rotatably arranged around its own axis and driven mechanically.

Dur,ch dieses Zuführungsrohr 2 wird der kugelförmige Spaltstoff 1 auf den Moderator 4 bzw. auf die auf diesem angebrachte Schutzschicht 5 geführt. Diese Schutzschicht 5 ist aus geeignetem Sintermaterial in Form eines flachen Kegels ausgeführt und mit nach oben erweiterten, lotrechten Bohrungen 6 versehen, welche die Verlängerung der üblichen lotrechten Bohrungen 7 des Moderators 4 darstellen. Die Bohrungen 6 sind dabei so erweitert, daß sie in ihrem oberen Durchmesser etwas kleiner als zwei Kugeldurchmesser sind.The spherical fissile material 1 is guided through this feed pipe 2 onto the moderator 4 or onto the protective layer 5 applied to it. This protective layer 5 is made of suitable sintered material in the form of a flat cone and is provided with upwardly widened, vertical bores 6 , which represent the extension of the usual vertical bores 7 of the moderator 4 . The holes 6 are widened so that they are slightly smaller than two ball diameters in their upper diameter.

Die üblichen Bohrlöcher 7 des Moderators 4 sind mit Rillen oder Leisten in ihrer ganzen Länge in Längsrichtung versehen, die einen Kühlgasdurchfluß bei enger Führung der Kugeln ermöglichen. Am unteren Ende sind die Bohrungen 7 mit Rohrverlängerungen 8 versehen, die in den Auffangtrichter 9 führen. Dieser ist mittig mit einer öffnung versehen, durchThe usual boreholes 7 of the moderator 4 are provided with grooves or strips over their entire length in the longitudinal direction, which allow cooling gas to flow through while the balls are closely guided. At the lower end, the bores 7 are provided with pipe extensions 8 which lead into the collecting funnel 9. This is provided with an opening in the middle, through

009 52J/202009 52J / 202

Claims (6)

welche die Spaltstoffkugeln unmittelbar oder bei Zwischenschaltung eines weiteren Trichters 10 zu einer Austragvorrichtung 11 gelangen. Die Rohrver1Iangerungen 8 sind mit radialen Löchern versehen, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind und die dazu dienen, daß das Kühlgas in die lotrechten Bohrungen einströmen kann. Diese Löcher können gleichmäßig auf alle Rohrverlängerungen aufgeteilt werden, oder es können die Rohrverlängerungen der mittleren Bohrungen mit mehr Löchern bzw. mit größeren Einlaßquerschnitten für das Kühlgas versehen werden. Die Gestaltung bzw. Aufteilung der Löcher für die Kühlgaszuführung hängt von der Aufteilung der Wärmeerzeugung im Reaktor ab, die normalerweise in der Mitte am stärksten ist. Die Ansaugvorrichtung 11 kann kontinuierlich oder intermittierend arbeiten. Um ein Stocken der Spaltstoffkugeln in den öffnungen der Trichter zu vermeiden, wird ein Rührwerk 12 mit einer exzentrisch angeordneten Nase 12' angeordnet, welches mechanisch angetrieben und gegebenenfalls gekühlt wird. Durch geeignete Abmessungen der Verlängerungsrohre 8 kann auch das Nachrutschen der Spaltstoffkugeln im voraus bestimmt werden, so daß z. B. die Kugeln gleichmäßig in allen Löchern nachrutschen »5 oder, was in den meisten Fällen vorteilhaft sein sollte, daß die Spaltstoffkugeln im mittleren Teil am schnellsten nachrutschen, da sie dort auch am schnellsten verbraucht werden. Die richtige Länge der Verlänger.ungsrohre kann dabei durch Modellversuche jeweils festgestellt werden. Um Spaltstoffelemente zu sparen, muß der Schutzschichtkegel 5 so ausgeführt werden, daß auf ihm durch Auswahl der Neigung die kleinste Menge an Kugeln lagert und der Moderator trotzdem bedeckt ist. Die Hauptanschlußleitungen 13 und 13' für das Kühlgas sind wie in anderen gasgekühlten Reaktoren ausgeführt. Patentansprüche:which the fission material balls reach a discharge device 11 directly or with the interposition of a further funnel 10. The pipe extensions 8 are provided with radial holes which are not shown in the drawing and which serve to enable the cooling gas to flow into the vertical bores. These holes can be evenly distributed over all pipe extensions, or the pipe extensions of the central bores can be provided with more holes or with larger inlet cross-sections for the cooling gas. The design or distribution of the holes for the cooling gas supply depends on the distribution of the heat generation in the reactor, which is normally strongest in the middle. The suction device 11 can operate continuously or intermittently. In order to prevent the fissile material balls from jamming in the openings of the funnel, an agitator 12 with an eccentrically arranged nose 12 'is arranged, which is mechanically driven and, if necessary, cooled. By suitable dimensions of the extension tubes 8, the slipping of the fissile material balls can be determined in advance, so that, for. B. the balls slide evenly in all holes »5 or, which should be advantageous in most cases, that the fissile material balls slide fastest in the middle part, since they are used up the fastest there. The correct length of the extension tubes can be determined by means of model tests. In order to save fuel elements, the protective layer cone 5 must be designed so that the smallest amount of balls is stored on it by selecting the inclination and the moderator is nevertheless covered. The main connection lines 13 and 13 'for the cooling gas are designed as in other gas-cooled reactors. Patent claims: 1. Kernreaktor mit festem, mit parallelen Bohrungen versehenem Moderator, der mit festem Spaltstoff in Kugelform beschickt wird, der durch die Bohrungen rutscht und sich unte derators ansammelt, dadurch geken1. Nuclear reactor with a fixed moderator provided with parallel holes, which is equipped with a fixed Fissile material is charged in spherical form, which slips through the holes and is below derators accumulates, thereby geken auf dem Moderator eine Schutzschicht aus geeignetem Sintermaterial in Form eines flachen Kegels aufgebracht wird, der mit nach oben erweiterten, lotrechten Bohrungen versehen ist, welche die Verlängerung der üblichen lotrechten Bohrungen des Moderators darstellen und die so erweitert sind, daß sie in ihrem oberen Durchmesser kleiner als zwei Kugeldurchmesser sind.on the moderator a protective layer made of suitable sintered material in the form of a flat Cone is applied, which is provided with upwardly enlarged, vertical holes, which represent the extension of the usual vertical holes of the moderator and so are extended that they are smaller than two spherical diameters in their upper diameter. 2. Kernreaktor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Zuführungsrohr für die Kugeln, welches oben am Reaktor mittig und annähernd senkrecht angebracht ist, wobei dieses Zuführungsrohr gegebenenfalls mit einem durch Gasdurchfluß gekühlten Rohrarm, der als Rührarm dient, ausgerüstet ist.2. Nuclear reactor according to claim 1, characterized by a feed pipe for the balls, which is attached at the top of the reactor in the middle and approximately vertically, this feed pipe optionally equipped with a pipe arm which is cooled by gas flow and which serves as a stirring arm is. 3. Kernreaktor nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die üblichen Bohrlöcher eines Graphitmoderators mit Rohrverlängerungen versehen sind, die in den Auffangtrichter führen, der in der Mitte mit einer öffnung versehen ist, durch welche die Spaltstoffkugeln unmittelbar oder bei Zwischenschaltung eines weiteren Trichters zu einer Austragvorrichtung gelangen.3. Nuclear reactor according to claim 1 and / or 2, characterized in that the usual boreholes of a graphite moderator are provided with pipe extensions that lead into the collecting funnel, which is provided with an opening in the middle, through which the spheres of fission material can be placed directly or reach a discharge device with the interposition of a further funnel. 4. Kernreaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre so verlängert sind, daß ungefähr ein gleichmäßiges Nachrutschen aus allen Löchern oder ein schnelleres Nachrutschen aus den mittleren Löchern stattfindet.4. Nuclear reactor according to claim 3, characterized in that the tubes are extended so that approximately an even slipping out of all holes or a faster slipping down takes place from the middle holes. 5. Kernreaktor nach Anspruch 3 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrverlängerungen mit radialen Löchern versehen sind, durch welche das Kühlgas in die lotrechten Bohrungen einströmt, wobei die Löcher gleichmäßig auf alle Rohrverlängerungen aufgeteilt oder die Rohrverlängerungen der mittleren Bohrungen mit mehreren Löchern bzw. größeren Einlaßquerschnitten für das Kühlgas versehen sind.5. Nuclear reactor according to claim 3 and / or 4, characterized in that the pipe extensions are provided with radial holes through which the cooling gas flows into the vertical holes, with the holes evenly divided between all the pipe extensions or the pipe extensions the middle bores with several holes or larger inlet cross-sections for the cooling gas are provided. 6. Kernreaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragvorrichtung kontinuierlich oder intermittierend arbeitet und mit einem Rührwerk versehen ist, das gegebenenfalls durch Kühlgas gekühlt wird.6. Nuclear reactor according to claim 3, characterized in that the discharge device is continuous or works intermittently and is provided with an agitator, which optionally is cooled by cooling gas. alb des Mo- In Betracht gezogene ältere Patente:Alb des Mo- Older Patents Considered: iichnet, daß 45 Deutsches Patent Nr. 1031439.iichnet that 45 German Patent No. 1031439. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen For this purpose, 1 sheet of drawings θ 909 689/480 12. (009 523/202 5.60)θ 909 689/480 12. (009 523/202 5.60)
DE19571071245D 1957-02-07 NUCLEAR REACTOR Pending DE1071245B (en)

Publications (1)

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DE1071245B true DE1071245B (en) 1959-12-17

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DE19571071245D Pending DE1071245B (en) 1957-02-07 NUCLEAR REACTOR

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