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Reaktor
Die Erfindung betrifft einen inhomogenen Reaktor, bei welchem der Spaltstoff in einem flüssigen Medium in gelöster oder suspendierter Form innerhalb eines Reaktorsystems geführt wird.
Der Reaktor ist mit Rohren ausgestattet, welche mit Flüssigkeit, in der Spaltstoff supendiert oder gelöst ist, gefüllt sind.
Erfindungsgemäss besitzen die einzelnen Rohre des Rohrsystems in Abständen Erweiterungen, die in ihrer Gesamtheit vorzugsweise ein regelmässiges punktgitterartiges System bilden. Diese Erweiterungen der Rohre sind beispielsweise kugel-oder doppelkegelfomug geformt, während das dazwischenliegende Rohr im Verhältnis zum Querschnitt der Erweiterungen einen möglichst kleinen Querschnitt besitzt. Da die einzelnen Rohre sowohl seitlich als auch der Höhe nach nebeneinander angeordnet sind, entsteht durch die erwähnten Erweiterungen ein punktförmiges Gittersystem. In den Knotenpunkten des Gitters ist eine Anhäu-
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vorhanden,bezüglich der Neutronenökonomie eines Reaktors ein günstigeres System dar als dans bekannte und bisher verwendete Gitter mit zylindrischen Stäben.
Bekanntlich verhält sich am ungünstigsten ein System,'bei welchem Spaltstoff und Brennstoff miteinander homogen vermischt werden. Das Produkt aus Resonanz-iEntkommmwahrscheinlichkeit (Resonance escape probability) und thermischem Ausnutzungsgrad p. f. ist hier infolge des relativ niedrigen Wertes des erstgenannten Faktors am kleinsten. Die Gitteranordnung mit zylindrischen Stäben ist besser und ermöglicht erst das Kritischwerden eines graphitmoderierten Reaktors mit Spaltstoffstäben aus natürlichem Uran.
Ein punktförmiges Gittersystem, bei welchem die Punkte durch die erfindungsgemäss vorgeschlagenen Rohrerweiterungen gebildet sind, gestattet, das genannte Produkt p. f noch weiter zu erhöhen.
Dadurch wird es möglich, nicht mehr Uran in Form von festen Stäben verwenden zu müssen, sondern als Suspension oder in sonst einer in Flüssigkeit gelösten Form, z. B. als Ulianylsulfat.
Damit sind ausserordentliche Vorteile verbunden.
Der Spaltstoff muss nicht mehr unmittelbar an der Stelle,'wo er eingebaut ist, gekühlt werden, sondern es kann dies, da er sich ja in Zirkulation befindet, ausserhalb des Reaktors an einer beliebigen Stelle in einem Oberflächen. wärmeaus- tauscher erfolgen. Auch ist eine Kühlung unmittelbar durch Dampfbildung möglich. Der Reaktor
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lauf besitzt, kann auch auf einfache Weise ein Brutsystem gebildet werdien,'wobei im zweiten Kreislauf U238 oder Thorium in entsprechender Suspension oder Lösung als Brutstoff zirkuliert.
Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Fig. 1 stellt einen Längsschnitt durch einen Reaktor mit Zwangsumlauf dar, bei welchem der gebildete Dampf zu einem Obernächenwärmeaustauscher geführt und sekun- därseitig neuer Dampf gebildet wird. Fig. 2 stellt im Längsschnitt einen Reaktor dar, bei welchem der Umlauf auf natürliche Weise durch den
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stattfindet. Fig. 3 zeigt ein Stück eines Reaktorrohres mit in bestimmten Abständen angeordneten Erweiterungen.
In Fig. 1 ist mit 1 eine in der Zeichenebene lie- gende Reaktoischlange bezeichnet. Der Reaktor besteht aus einer Vielzahl solcher nebeneinanderliegender Systeme. Die einzelnen Rohre 1 münden oben in eine Trommel 2, unten in einen Sammler 3. und sind in bestimmten Abständen mit doppelkegelförmigen oder kugelförmigen Erweiterungen 22 ausgebildet. Vergrössert sind solche doppel'kegelförmige Erweiterungen aus Fig. 3 ersichtlich.
Durch das von den Erweiterungen gebildete punktförmige Gitter wird, wie bereits erläutert, die Reaktivität erhöht. Das in den Rohren umlaufende, den Spaltstoff enthaltende flüssige Medium wird vom Sammler 2 durch ein Rohr 4 der Um- wälzpumpe 5 zugeführt, die den Umlauf aufrecht erhält. Der im Reaktor gebildete Dampf steigt durch das Rohr 6 hoch und gelangt zu einem
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Wärmeaustauscher 7, wo er kondensiert. Das Kondensat wird durch das Rohr 8 zur Trommel 2 zurückgeleitet. Der WärmeaustaUscher ist in einer Trommel 9 untergebracht, in welcher Se-
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Jsystem ist im Bremsstoff 11 eingebettet.
Der ganze Reaktor ist wie üblich mit einem hiologi- sehen Schild aus Beton od. dgl. umgeben, um einen Austritt von Neutronen bzw. sonstiger Strah- ! lung nach. aussen zu verhindern. Die Punktgitter-
Anordnung ermöglicht in günstig gelagerten Fäl- len bereits mit einer Suspension von natürlichem
Uran in Wasser in Kritischwerden des Reaktors.
In Fig. I ist auch die Ausbildung eines Brut- kreislaufes eingezeichnet. Dieser besteht beispiels- weise aus einem Sammlersystem, welches den Beaktorkern am Umfang umgibt. Die einzelnen
Rohrteile 13 dieses Systems sind miteinander durch Übergangsstücke M b tw. durch Überstrom- rohre 15 mit der Trommel 16 in Verbindung. Die-
Zirkulation wird hier über ein Fallrohr 17 von einer Umwälzpumpe 18 aufrechterhalten. Der
Brutkreislauf wird mit einem geeigneten Brüt- stoff in gelöster oder suspendierter Form aufrecht erhalten. Die gebildete Wärme wird in Form von
Dampf zur Trommel 9 gebracht, wo die Konden- sation in zu 7 analogen Kühlern stattfindet.
Der erfindungsgmässe Reaktor schliesst alle Vor- teile der homogenen Bauart in sich ein, ohne die ! Notwendigkeit, angereichertes Uran zu verwenden.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante des Er- findungsgegenstandes, bei welcher ein natürli- eher Flüssigkeitsumlauf stattfindet. Hier sind ver- tikal angeordnete Reaktorrohre 1 (vorgesehen, die oben in den Sammler 19, unten in Sammler 20 münden. Durch Steigrohre 21 ist die Verbindung zur Dampftrommel 2 hergestellt. Fallrohre 23 füh- ren beiderseits des Reaktorkernes das Umlaufme- dium zu den Sammlern 20 zurück und bilden
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einerseits den Neutronenaustritt hemmt und anderseits das Brüten begünstigt. Ahnlich wie bei der Ausführung gemäss Fig. I steigt über ein Rohr 6 der gebildete. Dampf zu einem Kühler 7 auf, wäh-
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führt.
Mit 11 ist der Bremsstoff und mit 12 das biologische Schild bezeichnet. Der Umlauf im Reaktorkern erfolgt infolge des Unterschiedes der spezifischen Gewichte der Flüssigkeit in den Reaktorrohren 1 bzw. den Steigrohren 21 gegenüber den Fallrohren 23 auf ähnliche Weise wie in einem Dampfkessel.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Reaktor mit Rohren, welche mit einer Flüssigkeit, in der Spaltstoff suspendiert oder gelöst ist, gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Rohre des Rohrsystems in Abständen Erweiterungen besitzen, die in ihrer Gesamtheit vorzugsweise ein regelmässiges punktgitterartiges System bilden.