CH370491A - Wärmeisolation für den Moderatorkessel und die durch ihn hindurchgeführten Bauteile flüssigkeitsmoderierter Kernreaktoren - Google Patents

Description

  Wärmeisolation für den     Moderatorkessel    und die durch ihn     hindurchgeführten    Bauteile       flüssigkeitsmoderlerter    Kernreaktoren    Bei heterogenen Kernreaktoren soll im Betrieb der  Moderator aus neutronenökonomischen Gründen  möglichst kühler als das Kühlmittel gehalten werden.  Das führt bei     Natururanreaktoren    mit Wassermodera  tor zu Schaltungen, bei denen beispielsweise der Mo  derator getrennt vom Kühlmittel. durch ein beson  deres Kühlsystem geführt wird, welches seinerseits die  Aufgabe hat, den Moderator auf eine noch wesentlich  unterhalb der     Kühlmitteltemperatur    liegende Tem  peratur abzukühlen.

   Wenn man etwa bei einer mitt  leren     Kühlmitteltemperatur    von     26011   <B>C</B> die     Modera-          tortemperatur    auf etwa 1200<B>C</B> senkt, gewinnt man  etwa 2     1/o        Reaktivität.     



  Eine solch grosse Temperaturdifferenz zwischen  Kühlmittel und Moderator verursacht aber ohne Zwi  schenisolation einen beachtlichen Wärmeverlust des  Kühlmittels an den Moderator. Dieser Verlust wirkt  sich so aus,     dass    im Moderator     grösseno#rdnungsmässig     <B>10 %</B> der     Reaktorgesarntwärmeleistung    anfällt, zu der  noch zusätzlich die durch Neutronenbremsung und       ;

  ,-Absorption    im Moderator freiwerdende     Wärme-          leistung        von        etwa   <B>5</B>     %        der        Gesamtleistung        hinzu-          kommt.    Diese im Moderator auf niedrigem Tempera  turniveau     anfallen-de    Wärme, kann aber nur zum Teil  nützliche Verwendung finden, etwa bei einer     Kon-          densatvorwärmung.    Der Rest     muss,    falls er nicht zu  Heizzwecken ausgenützt werden kann, nutzlos weg  gekühlt werden.

   Das führt zu einer starken Ernied  rigung des Wirkungsgrades der Reaktoranlage.  



  Durch     Anbringung    einer Wärmeisolationsschicht  zwischen den vom Kühlmittel     beaufschlagten    Teilen  des     Moderatorkessels,    z. B. den     Kühlmittelführungs-          rohren,    und dem Moderator kann dieser Verlust be  kanntlich wirksam verringert werden. Voraussetzung  ist allerdings,     dass    die für die Isolation     zwangläufig    auf  zuwendende Menge Neutronen absorbierenden Mate-         rials    das Mass der zulässigen Absorption nicht über  schreitet.

   Dies trifft beispielsweise für solche Wärme  isolierungen nicht zu, bei denen als Isolator poröses  Material verwendet wird, dessen Poren mit der     Mode-          ratorflüssigkeit,    z. B. Wasser, gefüllt sind. Bei dieser  Isolation liegt, übrigens ebenso wie bei der technisch  vergleichbaren Metall- oder     Glaswolleisolierung,    der       Volumenprozentanteil    des Materials noch so hoch,       dass    sich eine nicht     vernachlässigbar    grosse Neutro  nenabsorption einstellt.  



  Die Erfindung bezweckt demgegenüber, eine  Wärmeisolation zu schaffen, bei der die anteiligen  Volumenprozente des     Absorbermaterials    wesentlich  kleiner gemacht werden können, als bei den bekann  ten Isolierungen und bei der sich ferner manche Nach  teile der vorerwähnten Isolation, wie die     B-ruch-    und  Verunreinigungsgefahr, vermeiden lassen.

   Die Lösung  besteht darin,     dass    eine     moderatorgefüllte        Schichtung     aus     Isolierfolien    vorgesehen ist, bei der die Schichten  untereinander Zwischenabstände von solcher Grösse  freilassen,     dass    die von der in den Zwischenräumen       befind#liche        Moderatorflüssigkeit    auf die Flüssigkeit  im     Moderatorkessel    durch Konvektion     übe#rtragene     Wärme gegenüber der durch Leitung übertragenen  Wärme     vernachlässigbar    ist.  



  Die Zeichnung veranschaulicht hierzu schematisch  ein Ausführungsbeispiel; es zeigt:       Fig.   <B>1</B> in teilweiser     Längsschnittansicht    ein mit  der neuen     Isolierfolienschichtung    umgebenes     Reak-          tor-Kühlmittelführungsrohr    (ausschnittsweise),       Fig.    2 einen     Waagrechtschnitt    nach der Linie       II-11    durch die Anordnung nach,

       Fig.   <B>1</B> und       Fig.   <B>3</B> die im gestrichelt umrandeten Feld<B>111</B> der       Fig.   <B>1</B> liegenden Bauteile vergrössert     herausgezeichnet.     Gemäss den     Fig.   <B>1</B> bis<B>3</B> ist als Wärmeisolation  eine     moderatorgefällte    Schichtung aus Isolierfolien      vorgesehen, die, wenn sie, wie     Fig.    2 besonders deut  lich zeigt, auf einem     Kühlmittelführungsrohr    des     Mo-          deratorkessels    aufgebracht ist, die Gestalt eines     Wik-          kels   <B>1</B> besitzt.

   Die Isolierfolie umschliesst das Füh  rungsrohr 2 in drei Lagen, die durch körpereigene  Ausstülpungen<B>3</B> der Folie auf Abstand gehalten sind.  Das äussere Wickelende ist durch Haken 4 am Wickel       orehalten.    Es sei erwähnt,     dass    die     Kühlmittelführungs-          rohre    mit dem in der Zeichnung nicht sichtbaren       Moderatorkessel    eine bauliche Einheit bilden.

   Sie  durchdringen den Kessel gitterartig und enthalten, in  ihrem Inneren die Brennstoffelemente, an deren  Oberfläche das Kühlmittel     entlangströmt.    Im vor  liegenden Falle füllen die Brennstoffelemente die  schraffierte Zone<B>5</B> aus, so     dass    das Kühlmittel     irn     Ringraum<B>6</B> strömt.  



  Der Abstand zwischen den     lsolierfolienlagen    ist  <B>-</B> wie erwähnt<B>-</B> so bemessen,     dass    gerade noch keine  oder höchstens eine äusserst geringe Konvektion in  der in den Zwischenräumen vorhandenen     Moderator-          flüssigkeit    möglich ist. Es soll nämlich zur Vermei  dung von Korrosion in der Isolation eine gewisse  Zirkulation des Moderators zu     Reinhaltungszwecken     zugelassen werden.

   Daher schliessen auch die     Isolier-          folienschichten    der     Kühllmittd#lführungsrohre    nicht an  den Stossstellen mit dem     Moderatorkessel    dicht ab,  und lassen somit Ein- und Austrittsöffnungen für den  Moderator frei. Der Zwischenabstand der     Folien-          lagen    beträgt bei Verwendung von<B>D,0</B> als Moderator  <B>0,5</B> mm. Der erzielbare Wärmewiderstand ist pro  portional der Anzahl der vorgesehenen Lagen.  



  Die Dicke der Folien, es kann sich um Alumi  nium- oder     Zirkonfollen    oder mit diesen Stoffen  legierte     Metallföhen    handeln, sollte höchstens<B>0,1</B> mm  betragen. Es bewirkt daher die durch die Isolierung  verursachte zusätzliche Neutronenabsorption nur  einen verschwindenden Anstieg der durch die     Kühlmit-          telführungsrohre    von 2 mm Wanddicke verursachten  Absorption. Der entsprechende Verlust an     Reaktivi-          tät    wird aber durch den mit der Isolierung erreichten  Gewinn an thermischem Wirkungsgrad mehr als wett  gemacht.  



  Ebenso wie die,     Kühlmittelführungsrehre    kann  auch der     Moderatorkessel    isoliert werden, und zwar  an der Aussenseite entweder durch einen     Isolierfolien-          wickel    nach Art der     Fig.   <B>1</B> bis<B>3</B> oder an der Innen  seite durch eine entsprechende vorgeformte     Folien-          sehichtung.    Der Wickel kann in den genannten Fäl  len auch aus konzentrisch     ineinandergeschachtelten     Hüllen aufgebaut sein, die<B>je</B> nach dem Querschnitt  der     Kühlmittelführungsrohre        bzw.    des Kessels zylin  drisch oder prismatisch geformt sind.

   Zweckmässig  besitzen die     ganzteiligen    elastischen Hüllen der     Kühl-          mittelführungsrohre    einen     Montagelängsschlitz.    Es ist    aber auch möglich, Halbschalen zu verwenden. An  stelle der Ausstülpungen können auch im Material  vorgestanzte, nach innen abgewinkelte Zinken vor  gesehen sein.  



  Die beschriebene     Isolierfolienschichtung    besitzt  über den bereits erwähnten besonders guten     Isolier-          effekt    hinaus eine wesentlich geringere Störanfällig  keit als beispielsweise keramisches Isoliermaterial,  welches durch Stoss- oder Wärmespannungen leicht  zerbricht. Gleiches gilt für poröses Material, welches  zudem zu Verunreinigungen des Moderators     Anlass     geben kann. Bei der vorliegenden Schichtung kann  durch Stoss oder Druck allenfalls eine kleine Ver  beugung der Folien eintreten. Hierdurch wird aber  die Funktion der Sicht nicht beeinträchtigt.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRUCH</B> Wärmeisolation für den Moderatorkessel und die durch ihn hindurchgeführten Bauteile flüssigkeitsmo- derierter Kernreaktoren, gekennzeichnet durch eine moderatorgefüllte Schichtung aus Isolierfolien<B>(1),</B> bei der die Schichten untereinander Zwischenabstände von solcher Grösse freilassen, dass die von der in den Zwischenräumen befindl:

   iche Moderatorflüssigkeit auf die Flüssigkeit im Moderatorkessel durch Konvektion übertragene Wärme gegenüber der durch Leitung übertragenen Wärme vernachlässigbar ist. <B>UNTERANSPRÜCHE</B> <B>1.</B> Wärmeisolation nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierfolienschichtung die Kühknittelführungsrohre des Moderatorkessels in Ge stalt eines Wickels umschliesst, dessen Lagen durch Ausstülpungen der Folie auf Abstand gehalten sind und dessen äusseres Wickelende durch Haken am Wickel gehalten ist.

   2. Wärinelsolation nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen durch Zinken an den Folien auf Abstand gehalten sind. <B>3.</B> Wärmeisolation nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Moderatorkessel an der Aussenseite entweder einen Isolierfolienwickel oder an der Innenseite eine entsprechend vorgeformte Isolier- folienschichtung trägt. 4.

   Wärmeisolation nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierfolienschichtung aus konzentrisch in#einandergeschachtelten zylindrischen Hüllen aufgebaut ist. <B>5.</B> Wärmeisolation nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierfolienschichtung aus prismatischen Hüllen aufgebaut ist.