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Reaktor mit unter Druck stehendem Kühlmittel
Die Erfindung betrifft einen Reaktor mit unter Druck stehendem Kühlmittel und bezieht sich beispielsweise auf Reaktoren, bei denen angereichertes Uran als Brennstoff und leichtes Wasser als Moderator und Wärmeträger verwendet werden.
Bisher verwendete man für Reaktoren dieser Type von kleiner und mittlerer Leistung (d. h. für Leistungen bis 100 MW) Behälter aus nichtrostendem Stahl, die relativ geringe Abmessungen aufwiesen, so dass diese Behälter für diese Leistungen die Herstellung und die überprüfung in der Werkstätte erlaubten.
Mit grösseren Leistungen, beispielsweise mit Leistungen über 250 MW, vergrössern sich die Abmessungen des Behälters rasch, und mit den hohen Drücken, die verwendet werden und die 150 Bar übersteigen können, werden die technologischen Probleme, die bei der Herstellung eines Behälters aus nichtrostendem Stahl auftreten, derart kompliziert, dass der Erhöhung der Leistung bald eine Grenze gesetzt ist.
Es wurde daher auch schon unternommen, Reaktorbehälter, in denen der Reaktorkern angeordnet ist, aus Spannbeton herzustellen. Bekannte Konstruktionen besitzen jedoch den Nachteil, dass sie schwer handzuhaben sind, z. B. der Austausch der Brennelemente Schwierigkeiten bereitet, oder der Ausbau des Reaktors ein Zerlegen des Behälters erfordert.
Um diese Nachteile zu beheben, besteht gemäss der Erfindung der aus Spannbeton gefertigte Behälter aus einem mindestens einen Teil des Reaktorkernes aufnehmenden, oben offenen Hohlzylinder und einem abnehmbaren, mit einer gesonderten, die Vorspannung seines Materials gewährleistenden Bewehrung versehene Deckel, welcher mittels abnehmbarer Befestigungsvorrichtungen gegen die offene Seite des Hohlzylinders angepresst ist.
Mit dieser Konstruktion erhält man einen Reaktor mit einem Betonbehälter, der die gleichen Vorteile bekannter Konstruktionen besitzt, jedoch mit dem zusätzlichen Vorteil, dass er ebenso leicht handzuhaben ist, wie solche mit metallischem Behälter, deren Abmessungen jedoch begrenzt sein müssen, und die auf jeden Fall noch einen Schutzmantel aus Beton haben müssen. Der für sich allein vorgespannte, abnehmbare Deckel erlaubt es, die ganze Öffnung des Behälters freizumachen, so dass der Reaktor ohne Zerlegen des Behälters herausgenommen werden kann. Es lassen sich auch die Wärmeaustauscher allein, ohne den Kern - im Falle eines integrierten Reaktors - ausbauen, oder die Kernelemente bedienen - im Falle eines Reaktors mit leichtem Wasser - wie dies bei Reaktoren mit metallischem Behälter der Fall ist.
Weitere erfindungsgemässe Merkmale bestehen darin, dass die Befestigungsvorrichtungen aus unter Zugspannung gesetzten Elementen, z. B. mittels Muttern festziehbaren Stangen, bestehen bzw. dass die Zugelemente durch Bohrungen im Deckel und in der Wand des Hohlzylinders hindurchgeführt sind.
Die Erfindung wird nunmehr im einzelnen an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Fig. l zeigt einen Vertikalschnitt eines Reaktors gemäss der Erfindung nach einer durch seine Achse gehenden Ebene. In Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II in Fig. l
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dargestellt.
Der in den Zeichnungen dargestellte Reaktor besteht aus einem Behälter --2-- aus vorgespanntem Beton, dessen Innenraum mit-l-bezeichnet ist. Dieser Innenraum --1-- schliesst den Kern-3-des Reaktors ein und ist mit einem Kühlmittel gefüllt, wobei die in diesem Raum herrschenden Drücke sehr grosse Werte erreichen können, beispielsweise Werte über 150 Bar.
Das Kühlmittel kann beispielsweise leichtes Wasser sein.
Der Innenraum-l--ist durch einen Deckel --4-- abgeschlossen, der gleichfalls aus
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Nach dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich im Raum--l--lediglich der Kern--3--des Reaktors.
Es ist aber ebenso möglich, den Reaktor so auszubilden, dass der Behälterraum nicht nur den Kern des Reaktors enthält, sondern auch die Wärmetauscher und die verschiedenen Verbindungsröhren.
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Kühlsystem verbunden sein kann. Darüber hinaus kann die Auskleidung von einem Wärmeschirm --6-- bedeckt sein.
Durch den Wärmeschirm-6-und das Kühlsystem wird vermieden, dass die Temperatur des mit der Auskleidung in Berührung stehenden Betons 75 C übersteigt bzw. eine Temperatur erreicht, bei welcher die Gefahr besteht, dass sich die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Betons verschlechtem.
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diese Verankerungen aus Muttern--8--bestehen, die auf die an den Enden der Stangen angeordneten Gewinde aufgeschraubt sind.
Die Stangen können mit geeigneten Einrichtungen, wie sie für diesen Zweck bereits im Handel erhältlich sind, gespannt werden, wobei die Muttern--8--je nach der erforderlichen Spannung mehr oder weniger auf die Gewinde der Stangen --7-- aufgeschraubt werden.
Der Behälter-2-wird von einer bestimmten Anzahl von Kanälen-9-durchsetzt, durch welche die verschiedenen Röhren für die Zu-und Ableitung des dem Wärmetransport dienenden Kühlmittels hindurchgeführt sind. Um diese Röhren sind entsprechende Dichtungen angeordnet, damit der im Raum-l-herrschende Druck aufrecht erhalten werden kann.
Der Deckel --4-- ist mit einer bestimmten Anzahl von Durchlässen --10-- versehen, welche das Einführen beispielsweise von Kontrollstäben und von andern für den Betrieb des Reaktors erforderlichen Einrichtungen ermöglichen.
Die Vorspannung des Behälters in waagrechter Richtung wird durch Zugseile-11-gesichert, welche die Umhüllung--l--bogenförmig umgeben und in gerade Enden auslaufen, mit denen sie an der Oberfläche des Behälters--2--ausgebildete Rippen--12--erreichen, in denen die äussersten Enden der Seile --11-- verankert sind.
Die Anzahl, die Spannung und die Anordnung der Seile sind so berechnet, dass die Kompression des Betons des Behälters unter normalen Betriebsbedingungen bei dem herrschenden Druck und der herrschenden Temperatur aufrecht erhalten bleibt.
Die Vorspannung des Deckels--4--wird analog zu den Seiten --11-- durch Seile --13-gesichert.
Die Vorspannung des Deckels--4--in vertikaler Richtung wird so wie die des Behälters --2-- mit Hilfe der unter Spannung stehenden Stangen --7-- erreicht. Die Stangen können in vertikale Kanäle eingeführt werden, die im voraus im Behälter --2-- und im Deckel--4-- vorgesehen sein können, wobei die Stangen auch erst nach dem Aufbringen des Deckels in die Kanäle eingebracht werden können. Die an den Enden der Stangen --7-- vorgesehenen Gewinde können vorzugsweise durch Stauchen des Metalls gebildet werden. Die Ankerbolzen --8-- sind Bolzen mit sehr hoher Festigkeit, und sie können sich auf dem Beton über nicht dargestellte, zur Verteilung des Druckes dienende Platten abstützen.
Durch die Verwendung vorgespannter Stangen--7--, die sowohl für den Behälter --2-- als auch für den Deckel--4--benutzt werden und die in im voraus vorgesehenen Kanälen angeordnet sind, ist es nach einer bestimmten Betriebszeit des Reaktors möglich, von den unter Spannung stehenden Stangen unter Zwischenschaltung einer an den Stangen angreifenden Zugeinrichtung die
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Da die Stangen-7-in speziellen Kanälen angeordnet sind, können sie auch für periodische Prüfungen entfernt werden, die den Zweck haben, ihren guten Zustand im Hinblick auf die Spannung und die Strahlung, der sie ausgesetzt sind, zu untersuchen. Man kann sie auch ohne Schwierigkeiten nacheinander austauschen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Reaktor mit unter Druck stehendem Kühlmittel, bestehend aus einem Behälter aus
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der Behälter aus einem mindestens einen Teil des Reaktorkernes (3) aufnehmenden, oben offenen Hohlzylinder (2) und einem abnehmbaren, mit einer gesonderten, die Vorspannung seines Materials gewährleistenden Bewehrung (13) versehenen Deckel (4) besteht, welcher mittels abnehmbarer Befestigungsvorrichtungen (8) gegen die offene Seite des Hohlzylinders angepresst ist.
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