DE1021515B - Nuclear reactor - Google Patents

Nuclear reactor

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Publication number
DE1021515B
DE1021515B DEG20025A DEG0020025A DE1021515B DE 1021515 B DE1021515 B DE 1021515B DE G20025 A DEG20025 A DE G20025A DE G0020025 A DEG0020025 A DE G0020025A DE 1021515 B DE1021515 B DE 1021515B
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DE
Germany
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boiler
reactor
heat exchanger
nuclear reactor
heat
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Application number
DEG20025A
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German (de)
Inventor
Robert Dewald Brooks
Salomon Levy
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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    • G21C1/00—Reactor types
    • G21C1/32—Integral reactors, i.e. reactors wherein parts functionally associated with the reactor but not essential to the reaction, e.g. heat exchangers, are disposed inside the enclosure with the core
    • G21C1/322—Integral reactors, i.e. reactors wherein parts functionally associated with the reactor but not essential to the reaction, e.g. heat exchangers, are disposed inside the enclosure with the core wherein the heat exchanger is disposed above the core
    • G—PHYSICS
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    • G21C—NUCLEAR REACTORS
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    • G21C1/22—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated using liquid or gaseous fuel
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/24—Promoting flow of the coolant
    • G21C15/26—Promoting flow of the coolant by convection, e.g. using chimneys, using divergent channels
    • Y—GENERAL 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
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft Kernreaktoranlagen und bezieht sich insbesondere auf einen flüssigkeitsgekühlten Kernreaktor, bei dem die in dem Reaktor erzeugte Wärme z. B. zum Heizen eines Dampfkessels benutzt wird, wobei das Hauptziel der Erfindung eine geschlossene, zuverlässige und wirtschaftliche Bauweise für die Kernreaktoranlage ist.The invention relates to nuclear reactor plants and in particular relates to a liquid-cooled one Nuclear reactor in which the heat generated in the reactor e.g. B. used for heating a steam boiler the main aim of the invention is a closed, reliable and economical construction for the nuclear reactor facility is.

Bekannte flüssigkeitsgekühlte Kernreaktoranlagen, welche die Wärme des Reaktors ausnutzen, hatten bisher meist getrennte Kessel oder Bauteile für die die Reaktorwärme erzeugenden Apparate und für die Wärmeaustauschvorrichtungen, die durch Rohre, Ventile und Pumpen für den Umlauf des flüssigen Reaktorkühlmittels oder Reaktorbrennstoffes durch den Reaktor und den Wärmeaustauscher verbunden waren. Andere Kernreaktoranlagen enthielten in einem einzigen Behälter das Kühlmittel, den Brennstoff und den Wärmeaustauseher. Auch da waren jedoch zur Zirkulation des Kühlmittels oder des Reaktorbrennstoffs noch Röhren, Ventile, Pumpen und andere Bestandteile erforderlich.Well-known liquid-cooled nuclear reactor plants which utilize the heat of the reactor had hitherto mostly separate boilers or components for the apparatus generating the reactor heat and for the Heat exchange devices by pipes, valves and pumps for the circulation of the liquid Reactor coolant or reactor fuel is connected through the reactor and the heat exchanger was. Other nuclear reactor plants contained the coolant, the fuel, in a single container and the heat exchanger. However, there were also for the circulation of the coolant or the Reactor fuel still requires pipes, valves, pumps, and other components.

Die Erfindung sieht eine verbesserte Reaktoranlage vor, bei der der Reaktor und der Wärmeaustauscher in einem einzigen Gefäß vereinigt sind, das zur thermischen Zirkulation des Reaktorkühlmittels oder des flüssigen Kernbrennstoffs dient.The invention provides an improved reactor system in which the reactor and the heat exchanger are combined in a single vessel that is used for thermal circulation of the reactor coolant or of the liquid nuclear fuel is used.

Der mit dieser Anordnung erzielte Vorteil ist der Fortfall von Pumpen, Ventilen und anderen mechanischen Ausrüstungsgegenständen, die bei dem bisherigen System erforderlich waren, bei gleichzeitiger Verminderung der Errichtungs- und Betriebskosten. Die mechanische Ausrüstung für die hier beschriebene Anlage braucht, abgesehen von dem Reaktorkessel selbst, nur die normalen Bedingungen von Kraftanlagen zu erfüllen. Dabei können feste oder flüssige Brennstoffe benutzt werden.The advantage achieved with this arrangement is the elimination of pumps, valves and other mechanical ones Equipment that was required in the previous system, while at the same time Reduction of the construction and operating costs. The mechanical equipment for the one described here Apart from the reactor vessel itself, the plant only needs the normal conditions of power plants to meet. Solid or liquid fuels can be used.

Bei der Erfindung ist ein einziger Kessel vorgesehen, der den Reaktor und den Wärmeaustauscher enthält, wobei der letztere die Wärmeenergie aus dem Kernbrennstoff aufnimmt und erfmdüngsgemäß so konstruiert und gegenüber dem Reaktor angeordnet ist, daß die thermische Zirkulation des Reaktorkühlmittels oder des Reaktorbrennstoffes sich von selbst KernreaktorIn the invention, a single boiler is provided which contains the reactor and the heat exchanger contains, the latter absorbing the thermal energy from the nuclear fuel and according to the invention so constructed and arranged opposite the reactor that the thermal circulation of the reactor coolant or the reactor fuel itself nuclear reactor

ergibt.results.

Bei einem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung wird ein heterogener Reaktor verwendet und ein flüssiges Kühlmittel thermisch durch den Reaktor sowie durch den Wärmeaustauscher zirkuliert, der mit der Wärmeaustauschflüssigkeit im Wärmeaustausch steht. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein homogener Reaktor verwendet, bei dem der radioaktive Brennstoff selbst (in flüssiger Form) thermisch durch den Wärmeaustauscher zirkuliert. In an embodiment according to the invention, a heterogeneous reactor is used and a liquid coolant thermally circulates through the reactor as well as through the heat exchanger that is in heat exchange with the heat exchange fluid. In another embodiment, a homogeneous reactor is used which the radioactive fuel itself (in liquid form) thermally circulates through the heat exchanger.

Anmelder:Applicant:

General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)General Electric Company,
Schenectady, NY (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M. jEschersheim, Lichtenbergstr. 7Representative: Dr.-Ing. W. Reichel, patent attorney,
Frankfurt / M. j Eschersheim, Lichtenbergstr. 7th

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 8. Juli 1955Claimed priority:
V. St. v. America 8 July 1955

Robert Dewald Brooks, Ballston Lake, N. Y.,Robert Dewald Brooks, Ballston Lake, N.Y.,

und Salomon Levy, Scotia, N. Y. (V. St. Α.),and Salomon Levy, Scotia, N.Y. (V. St. Α.),

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

In der Zeichnung istIn the drawing is

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer typischen Anordnung gemäß der Erfindung in Anwendung auf einen teilweise im Schnitt dargestellten heterogenen Reaktor;Fig. 1 is a schematic representation of a typical arrangement according to the invention in use a partially sectioned heterogeneous reactor;

Fig. 2 ist eine Ansicht nach der Linie 2-2 der Fig. 1;Figure 2 is a view taken on line 2-2 of Figure 1;

Fig. 3 ist eine Darstellung einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung, die die Anwendung bei einem homogenen Reaktor zeigt;Fig. 3 is an illustration of another embodiment according to the invention showing the application shows in a homogeneous reactor;

Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3;Figure 4 is a section on line 4-4 of Figure 3;

Fig. 5 bis 7 zeigen weitere Ausführungsformen im Schnitt bzw. im Teilschnitt.5 to 7 show further embodiments in section or in partial section.

Fig. 1 zeigt einen Kessel 10, der einen Kernreaktor 11 der heterogenen Bauart aufnimmt, welcher im unteren Teil des Kessels 10 angeordnet ist. Dieser Reaktor kann ebenso wie der der Fig. 3 in der Art und Weise gebaut sein, wie dies in dem USA.-Patent 2 708 656 von Fermi und Szilard sowie in dem Buch »The Science and Engineering of Nuclear Power«, herausgegeben von Addison-Wesley Press Inc., 1947, besonders Kapitel 9, beschrieben ist. Der Kernbrennstoff 12 des Reaktors 11 hat feste Form und ist mit geeigneten Durchflußkanälen 13 für das (nicht dargestellte) Kühlmittel versehen, das sich in flüssigem Zustand befinden kann. Der Brennstoff 12 ruht auf einer Grundplatte 14, die an dem Kessel 10 befestigt ist, wobei die Platte 14 Durchlässe 15 aufweist, die das Kühlmittel aufnehmen. Um den Brennstoff 12 herum ist ein Behälter 20 angeordnet, der eineFig. 1 shows a boiler 10 which houses a nuclear reactor 11 of the heterogeneous type, which in the lower part of the boiler 10 is arranged. This reactor, like that of FIG. 3, can be of the type and constructed in such a way as in U.S. Patent 2,708,656 to Fermi and Szilard, as well as in U.S. Patent No. 2,708,656 to Fermi and Szilard Book "The Science and Engineering of Nuclear Power", edited by Addison-Wesley Press Inc., 1947, particularly Chapter 9. The nuclear fuel 12 of the reactor 11 has a solid form and is provided with suitable flow channels 13 for the (not shown) coolant, which is in can be in a liquid state. The fuel 12 rests on a base plate 14 which is attached to the boiler 10 is attached, the plate 14 having passages 15 which receive the coolant. About the fuel 12 around a container 20 is arranged, the one

709 846/410709 846/410

3 43 4

Brennstoffkammer bildet, die einen nach innen zu- flüssiges metallisches Kühlmittel kann im Innern des sammenlaufenden oberen Teil 21 aufweist, mit dem inneren Rohres umlaufen, während das Wasser das ein zentrales Steigrohr 22 verbunden ist, das in den äußere Rohr umgibt. Der Hohlraum zwischen denForms the fuel chamber, which has an inwardly flowing metallic coolant inside the having converging upper part 21, circulate with the inner tube, while the water the a central riser tube 22 is connected which surrounds the outer tube. The cavity between the

oberen Teil des Kessels 10 hineinragt. konzentrischen Rohren kann mit einer Flüssigkeit ge-Der Wärmeaustauscher, der im oberen Abschnitt 5 füllt sein, die gute Wärmeleitfähigkeit aufweist und des Kessels 10 angeordnet ist, enthält ein unteres die das Kühlmittel (das z. ß. aus Natrium oder Rohrblech 30 und einen oberen Kopf 31, der an der Natrium-Kalium bestehen kann) und das Wasserthe upper part of the boiler 10 protrudes. concentric tubes can be filled with a liquid Heat exchanger, which fills in the upper section 5, which has good thermal conductivity and of the boiler 10 is arranged, a lower one contains the coolant (z. ß. Made of sodium or Pipe sheet 30 and an upper head 31, which can consist of the sodium-potassium) and the water

Innenwand des Kessels 10 befestigt ist. Eine Anzahl oder die andere Wärmeaustauscherflüssigkeit trennt,Inner wall of the boiler 10 is attached. A number or the other heat exchange fluid separates,

von Wärmeaustauschröhren 32 verläuft zwischen dem Einrichtungen zur Feststellung von Undichtigkeitenof heat exchange tubes 32 extends between the leak detection means

Rohrblech 30 und dem Rohrblech 36 des Kopfes 31 io können mit dem Zwischenraum verbunden werden,Tube sheet 30 and the tube sheet 36 of the head 31 io can be connected to the space,

und ist daran befestigt. Das mittlere Steigrohr 22 um den Austritt des Kühlmittels oder des Wassers inand is attached to it. The middle riser pipe 22 around the outlet of the coolant or water in

verbindet die Brennstoffkammer 20 mit der Kammer den Zwischenraum festzustellen.connects the fuel chamber 20 with the chamber to establish the gap.

34 innerhalb des Kopfes 31 und geht mitten durch das In Fig. 3 und 4 ist als Ausführungsbeispiel die34 within the head 31 and goes right through the In Fig. 3 and 4 is the embodiment as an embodiment

Blech 36 hindurch, an dem es an der Stelle 37 be- . schematische Anordnung eines typischen homogenenSheet 36 through, on which it is loaded at 37. schematic arrangement of a typical homogeneous

festigt ist. Der Wärmeaustauscher ist daher mit Be- 15 Reaktors dargestellt, bei dem der Erfindungsgedankeis consolidated. The heat exchanger is therefore shown with a reactor in which the inventive concept

zug auf den Reaktor so angeordnet, daß eine ther- verwirklicht ist. Bei dieser Ausführung enthält dertrain on the reactor arranged so that a thermal is realized. In this version, the

mische Zirkulation des Reaktorkühlmittels begünstigt Kessel 10 b in seinem unteren Teil einen kugel·mixed circulation of the reactor coolant favors boiler 10 b in its lower part a ball

wird. förmigen Reaktorbehälter 20 b, der sphärisch aus-will. shaped reactor vessel 20 b, which is spherically

Eine Einlaßleitung 40 ist mit dem oberen Teil des gebildet ist. In dem Reaktorbehälter 20 b befindet sichAn inlet conduit 40 is formed with the upper part of the. In the reactor container 20 b is located

Wärmeaustauschers in dem Kessel 10 verbunden, so 20 der Brennstoff in flüssiger Form. Der obere Teil 41 b Heat exchanger connected in the boiler 10, so 20 the fuel in liquid form. The upper part 41 b

daß über ein (nicht dargestelltes; Ventil eine Wärme- des Reaktorbehälters dient als gekrümmtes Rohrblech,that via a (not shown; valve) a heating element of the reactor vessel serves as a curved tube sheet,

austauscherflüssigkeit 42, vorzugsweise Wasser, ein- und die Wärmeaustauschröhren 32 b sind an diesemexchange fluid 42, preferably water, and the heat exchange tubes 32 b are on this

gelassen werden kann, die auf einem vorbestimmten Rohrblech 21 b befestigt und erstrecken sich nachcan be left, which is attached to a predetermined tube sheet 21 b and extend after

Stand gehalten wird. Eine Dampfauslaßleitung 41 ist oben durch den Wärmeaustauscherteil in den oberenStand is held. A steam outlet line 41 is up through the heat exchanger part into the upper one

in ähnlicher Weise mit dem Kessel 10 im oberen Teil 25 Abschnitt des Kessels 10 b, der mit dem Kopfstück 31in a similar way with the boiler 10 in the upper part 25 section of the boiler 10 b, which with the head piece 31

des Wärmeaustauschers verbunden. an der Innenseite des Kessels 10 b verbunden ist. Einof the heat exchanger connected. is connected to the inside of the boiler 10 b . A

Eine Steuerung des Reaktors kann durch einen üb- zentrales Steigrohr 22 b verläuft vom unteren Teil desThe reactor can be controlled by an over-central riser pipe 22 b running from the lower part of the

liehen Kontrollstab 50 erfolgen, der mit Hilfe eines Reaktors durch den Wärmeaustauscherteil in dieborrowed control rod 50 take place with the help of a reactor through the heat exchanger part in the

hydraulischen Zylinders und Kolbens 51 betätigt wird. Kammer 34 des Kopfstückes 31. Das Steigrohr 22 b hydraulic cylinder and piston 51 is actuated. Chamber 34 of the head piece 31. The riser pipe 22 b

Die thermische Zirkulation des Reaktorkühlmittels, 30 ist mit dem Rohrblech 36 des Kopfteiles 31 an derThe thermal circulation of the reactor coolant, 30 is with the tubular plate 36 of the head part 31 on the

die durch die Pfeile angedeutet ist, wird durch die Öffnung 37 verbunden.which is indicated by the arrows is connected through the opening 37.

Erzeugung von Wärme in dem Brennstoff 12 sowie Wie bei der ersten Ausführungsform kann die durch eine Erwärmung der Kühlflüssigkeit eingeleitet, Leistungsabgabe beim Betrieb des Reaktors in übwodurch das erwärmte Kühlmittel in den Kanälen 13 licher Weise gesteuert werden, z. B. mit Hilfe eines aufsteigt und in den Kopfteil 21 des Brennstoff- 35 hydraulisch betätigten Regelstabes 50 b, der in den behälters 20 eintritt. Das Kühlmittel steigt dann Brennstoffbehälter und das Steigrohr 22 b hineindurch das zentrale Steigrohr 22 bis zum oberen geschoben oder aus ihm herausgezogen werden kann. Kopf 31 und fließt dann durch die Röhren 32 des Der Reaktor ist zwar kugelförmig dargestellt; es Wärmeaustauschers (der im vorliegenden Fall als ist jedoch klar, daß er auch eine andere Form, z. B. Dampferzeuger dargestellt ist), in welchem das 40 eine zylindrische Ausbildung haben kann. Der Kühlmittel durch das Wasser wieder gekühlt wird. Wärmeaustauscher kann von dem Reaktor einen soldas das Steigrohr 22 und die Röhren 32 umgibt. Das chen Abstand haben, daß eine zweite Hülle oder ein Kühlmittel wird dann aus den Wärmeaustausch- Reflektor 64 nach Fig. 7 Platz findet. Der Raum zwiröhren 32 in die ringförmige Kammer 24 entleert, sehen dem Reaktorbehälter 20 d und der Hülle 64 ist welche den Brennstoffbehälter 20 umgibt, und fließt 45 vorzugsweise mit einem Moderator, z. B. schwerem dann nach unten in Pfeilrichtung in einen Reaktor- Wasser oder Graphit, gefüllt, um die Kernreaktion raum 25, der geeignete Leitflächen 26 enthält, so daß des Reaktor?, zu verbessern. Dieser Raum kann sich eine Strömung des Kühlmittels nach oben in die außerdem als Hülle für Brutzwecke benutzt werden. Kanäle 13 ergibt. Beim Betrieb des Reaktors nach Fig. 3 und 4 zir-Das Frischwasser 42 wird dem Kessel 10 durch 50 kuliert der flüssige Brennstoff, wenn in dem Reaktor eine Leitung 40 sowie über ein (nicht dargestelltes) Wärme erzeugt wird, in dem kugelförmigen Behälter geeignetes Ventil zugeführt, so daß das Steigrohr 22 20?) und steigt in dem Steigrohr 22 & in die Kammer und die Wärmeaustauschröhren 32 bis zu einem ge- 34 des Kopfstückes 31. Öffnungen 60 sind in der ringeigneten Flüssigkeitsstand gefüllt sind, das Wasser förmigen Wandung des Steigrohres 22 & in der Nähe die Reaktorwärme aus dem Kühlmittel entnimmt und 55 des oberen Teiles des Reaktorbehälters 20 ft vor-Dampf gebildet wird, der durch die Leitung 41 aus- gesehen und dienen dazu, den Umlauf der Flüssigkeit tritt. An Stelle des hier gezeigten Wassers zur Ab- zu fördern und die Gefahr einer Stagnation des führung der Wärme aus dem Kessel können auch flüssigen Brennstoffs zu vermindern. Der umlaufende andere Flüssigkeiten benutzt werden. Brennstoff verläßt die obere Kammer 34 und fließt Bei der oben beschriebenen Reaktoranlage wird der 60 durch die Wärmeaustauschröhren 32 b nach unten. Reaktor durch Wärmeleitung gekühlt; eine geeignete wobei er die Wärme an die Wärmeaustauscher-Flüssigkeit, z. B. ein geschmolzenes Metall, Wasser flüssigkeit, z. B. Wasser 42, abgibt, das innerhalb des unter hohem Druck oder ein geschmolzenes Salz, Wärmeaustauscherteiles des Kessels 10b in der gleikönnen als Kühlmittel benutzt werden. Flüssige chen Weise umläuft, wie dies in \rerbindung mit metallische Kühlmittel, z. B. flüssiges Natrium und 65 Fig. 1 beschrieben wurde. Die umlaufende Flüssigflüssiges Natrium-Kalium, können mit gleichem Er- keit, welche aus den Wärmeaustauscherröhren 32 b folg verwendet werden. austritt, gelangt wieder in den Reaktorbehälter 20 b. An Stelle der Röhren 32, die als einwandfreie Roh- worauf der Kreislauf von neuem wiederholt wird, ren dargestellt sind, können auch konzentrische Leitflächen 61 und 63 von ringförmiger Gestalt sind Röhren einer anderen Bauart verwendet werden; ein 70 innerhalb de^ Reaktorbehälters 20/) befestigt undGeneration of heat in the fuel 12 and As in the first embodiment, initiated by heating the cooling liquid, power output during operation of the reactor can be controlled in überwodurch the heated coolant in the channels 13 Licher way, for. B. with the help of a rises and in the head part 21 of the fuel 35 hydraulically operated control rod 50 b, which enters the container 20. The refrigerant then rises in fuel tank and through the riser 22 b, the central riser pipe 22 can be pushed up to the upper or pulled out of. Head 31 and then flows through the tubes 32 of the The reactor is shown spherical; it heat exchanger (which in the present case as, however, it is clear that it is also shown in a different form, e.g. steam generator), in which the 40 can have a cylindrical design. The coolant is cooled again by the water. The heat exchanger can be connected to the reactor as a unit that surrounds the riser 22 and tubes 32. The chen distance that a second shell or a coolant is then found in the heat exchange reflector 64 of FIG. 7 space. The space zwiröhren 32 emptied into the annular chamber 24, see the reactor vessel 20 d and the shell 64 which surrounds the fuel container 20, and flows 45 preferably with a moderator, e.g. B. heavy then down in the direction of the arrow in a reactor water or graphite, filled to the nuclear reaction space 25, which contains suitable baffles 26, so that the reactor? To improve. This space allows a flow of coolant upwards into which can also be used as a cover for breeding purposes. Channels 13 results. During operation of the reactor according to FIGS. 3 and 4, the fresh water 42 is fed to the boiler 10 by the liquid fuel, if a line 40 and a (not shown) heat is generated in the reactor in the spherical container suitable valve so that the riser 22 & 20?) and rises in the riser 22 & into the chamber and the heat exchange tubes 32 up to a 34 of the head piece 31. Openings 60 are filled in the ring-appropriate liquid level, the water-shaped wall of the riser 22 & nearby takes the reactor heat from the coolant and 55 of the upper part of the reactor vessel 20 ft pre-steam is formed, which appears through the line 41 and serves to circulate the liquid. Instead of the water shown here to be pumped away and the risk of stagnation in the heat transfer from the boiler, liquid fuel can also be reduced. The circulating other fluids can be used. Fuel leaves the upper chamber 34 and flows. In the reactor system described above, the 60 is down through the heat exchange tubes 32b . Reactor cooled by conduction; a suitable one where he transfers the heat to the heat exchanger liquid, e.g. B. a molten metal, water liquid, e.g. B. water 42, which can be used as a coolant within the high pressure or a molten salt, heat exchanger part of the boiler 10b in the same. Chen liquid circulates manner as in r \ Getting Connected with metallic coolant z. B. liquid sodium and 65 Fig. 1 has been described. The circulating liquid Liquid sodium-potassium can ness with the same Er, which are from the heat exchanger tubes 32 b used successfully. escapes, enters the reactor container 20 b again. Instead of the tubes 32, which are shown as flawless raw materials whereupon the cycle is repeated anew, concentric guide surfaces 61 and 63 of an annular shape can also be used; tubes of a different design; a 70 within the ^ reactor vessel 20 /) attached and

dienen dazu, den richtigen Kreislauf des flüssigen Brennstoffs innerhalb des Reaktors sicherzustellen.serve to ensure the correct circulation of the liquid fuel within the reactor.

In dem Reaktor der Fig. 3 und 4 kann der Brennstoff aus einer wässerigen Lösung eines Salzes, z. B. Uranylsulfat, oder aus einer geschmolzenen Mischung von Salzen oder aus geschmolzenen Metallegierungen geeigneter Zusammensetzung, z. B. Uran-Wismut, bestehen. An Stelle des Wassers, das als Wärmeaustauscherflüssigkeit in der Zeichnung angedeutet ist, können auch andere Flüssigkeiten benutzt werden.In the reactor of FIGS. 3 and 4, the fuel can be prepared from an aqueous solution of a salt, e.g. B. Uranyl sulfate, or from a molten mixture of salts or from molten metal alloys suitable composition, e.g. B. uranium bismuth exist. Instead of the water that acts as a heat exchanger fluid is indicated in the drawing, other liquids can also be used.

Eine andere Ausführungsform eines heterogenen Reaktors der Bauart nach Fig. 1 und 2 ist in Fig. 5 dargestellt. In diesem Fall ist der Kessel 10 c so ausgebildet, daß der obere Kopfteil 31 c von dem übrigen Kessel abgenommen werden kann, um ein Auswechseln des Reaktorkernes zu erleichtern. Der Kopfteil 31 c hat einen ringförmigen Flansch 70, der abnehmbar, z. B. durch Schrauben 71, an einem entsprechenden Flansch 72 des Kessels 10 c befestigt ist.Another embodiment of a heterogeneous reactor of the type shown in FIGS. 1 and 2 is shown in FIG shown. In this case, the boiler 10 c is designed so that the upper head part 31 c from the rest Boiler can be removed to facilitate replacement of the reactor core. Of the Head part 31 c has an annular flange 70 which is removable, e.g. B. by screws 71, on a corresponding one Flange 72 of the boiler 10 c is attached.

Um das Herausnehmen und Wiedereinsetzen des Reaktorbehälters 20 c zu erleichtern, ist die Konstruktion des Reaktorbehälters und auch des zentralen Steigrohres der Fig. 5 anders als in Fig. 1 ausgeführt. Das zentrale Steigrohr 22 c hat einen inneren Durchmesser, der größer als der äußere Durchmesser des Reaktorbehälters 20 c ist. Ferner ist ein Haken 74 zum Herausziehen vorgesehen, der von dem Reaktorbehälter 20 c nach oben ragt. Wenn der Reaktorbrennstoff ausgewechselt werden soll, kann der Kopfteil 31c von dem Kessel abgenommen und ein Kabel an dem Haken 74 befestigt werden, so daß der gesamte Reaktorbehälter 20 c aus dem Kessel 10 c entnommen und durch einen frischen Reaktorbehälter ersetzt werden kann. Wenn nur eines von mehreren Brennstoffelementen erschöpft ist, braucht auch nur dies eine Brennstoffelement ersetzt zu werden.In order to facilitate the removal and reinsertion of the reactor vessel 20c, the design is of the reactor vessel and also of the central riser pipe of FIG. 5 carried out differently than in FIG. 1. The central riser pipe 22 c has an inner diameter that is greater than the outer diameter of the Reactor container 20 c is. A pull-out hook 74 is also provided which extends from the reactor vessel 20 c protrudes upwards. If the reactor fuel needs to be changed, the head part 31c can be removed from the kettle and a cable attached to the hook 74 so that the entire Reactor container 20 c removed from the boiler 10 c and replaced by a fresh reactor container can. If only one of several fuel elements is depleted, then only one needs to be Fuel element to be replaced.

Bei der Ausführung nach Fig. 6 ist eine Nachfüllleitung vorgesehen, um den Vorrat an flüssigem Brennstoff in dem homogenen Reaktor nach Fig. 3 und 4 aufzufüllen. Zu diesem Zweck ist eine äußere Leitung SO vorgesehen, die mit einer Pumpe 81, einer Spaltreaktionskammer 82 und einer Einlaß leitung 83 in Verbindung steht, um neuen Brennstoff dem Vorrat zuzuführen. Die Konstruktion des Reaktorbehälters 10 & ist im übrigen die gleiche wie die der Fig. 3 und 4.In the embodiment according to FIG. 6, a refill line is provided to keep the supply of liquid Refill fuel in the homogeneous reactor according to FIGS. To this end is an external Line SO is provided, the line 83 with a pump 81, a cleavage reaction chamber 82 and an inlet is in communication to supply new fuel to the supply. The construction of the reactor vessel 10 & is otherwise the same as that of FIGS. 3 and 4.

Es sei bemerkt, daß die Anordnung der Fig. 1, 2 und 5 auch verwendet werden kann, wenn es erwünscht ist, die Wärme aus dem Reaktorbehälter durch Sieden innerhalb des Kernes und durch Kondensation in dem Wärmeaustauscher zu entnehmen. Eine solche Anlage ermöglicht die Verwendung einer stärkeren Wärmeströmung in beiden Wärmeübergangszonen. Der Vorteil einer solchen Anordnung bei Verwendung eines Siedereaktors ist der, daß es nicht notwendig ist, die Reaktorkühlflüssigkeit den Turbinen oder anderen Bauteilen der Anlage zuzuführen, so daß die Notwendigkeit für Abdichtungen und Abschirmungen der Bauteile entfällt.It should be noted that the arrangement of Figures 1, 2 and 5 can also be used if desired is, the heat from the reactor vessel by boiling inside the core and by condensation in the Refer to the heat exchanger. Such a system enables the use of a stronger heat flow in both heat transfer zones. The advantage of such an arrangement when using a Boiling reactor is that it is not necessary to use the reactor coolant to the turbines or others To feed components of the system, so that the need for seals and shielding of the Components are not required.

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Claims (10)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Kernreaktoranlage mit einem Kessel und einem darin befindlichen Reaktor zur Erzeugung von Wärme durch Kernreaktionen, einem Wärmeaustauscher, der ebenfalls in dem Kessel angeordnet ist, sowie einer Flüssigkeit in dem Kessel, die die Reaktionswärme aufnimmt und sie auf den Wärmeaustauscher überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher gegenüber dem Reaktor so angeordnet und ausgebildet ist, daß der Wärmeübergang zum Wärmeaustauscher durch thermische Zirkulation der Flüssigkeit bewirkt wird.1. Nuclear reactor plant with a boiler and a reactor located therein for generation of heat through nuclear reactions, a heat exchanger, which is also placed in the boiler is, as well as a liquid in the boiler that absorbs the heat of reaction and transfers it to the Heat exchanger transfers, characterized in that the heat exchanger opposite the reactor is arranged and designed so that the heat transfer to the heat exchanger caused by thermal circulation of the liquid. 2. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor im unteren Teil des Kessels angeordnet ist, um Wärme durch Kernreaktion zu erzeugen, und daß der Wärmeaustauscher in dem oberen Teil des Kessels angeordnet ist.2. Nuclear reactor plant according to claim 1, characterized in that the reactor in the lower part of the boiler is arranged to generate heat by nuclear reaction, and that the heat exchanger is located in the upper part of the boiler. 3. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Flüssigkeit in dem Kessel die Reaktionswärme aufnimmt und sie auf den Wärmeaustauscher überträgt, wobei der Wärmeaustauscher eine Anzahl von nach oben verlaufenden Röhren aufweist, die die erste Flüssigkeit aufnehmen, und Durchlässe in der Nähe der Röhren enthält, die geeignet sind, eine zweite Flüssigkeit zum Zwecke des Wärmeaustausches aufzunehmen.3. Nuclear reactor plant according to claim 1 and 2, characterized in that a first liquid absorbs the heat of reaction in the boiler and transfers it to the heat exchanger, wherein the heat exchanger has a number of upwardly extending tubes, the first of which Aspirate liquid, and contains passages near the tubes that are suitable for a take up second liquid for the purpose of heat exchange. 4. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein fester Brennstoff in dem Reaktor vorgesehen ist, der mit der Kühlflüssigkeit im wärmeaustauschenden Kontakt steht.4. Nuclear reactor plant according to claim 1 to 3, characterized in that a solid fuel is provided in the reactor which is in heat-exchanging contact with the cooling liquid stands. 5. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher derart in dem oberen Teil des Kessels angeordnet ist, daß der Wärmeübergang in dem Wärmeaustauscher durch thermische Zirkulation der Kühlflüssigkeit stattfindet.5. Nuclear reactor plant according to claim 1 to 4, characterized in that the heat exchanger is arranged in the upper part of the boiler that the heat transfer in the Heat exchanger takes place by thermal circulation of the cooling liquid. 6. Kernreaktoranlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steigrohr innerhalb der Röhren des Wärmeaustauschers angeordnet ist, welches die nach oben strömende Kühlflüssigkeit aufnimmt, wenn sie den Reaktor verläßt, und daß ferner ein Kopfstück lösbar an dem Kessel befestigt ist, welches die Kühlflüssigkeit aus dem Steigrohr aufnimmt und das Kühlmittel nach unten durch die Wärmeaustauschröhren leitet, wobei der innere Durchmesser des Steigrohres größer ist als der äußere Durchmesser des Kernreaktors, so daß der Kernreaktor aus dem Kessel entfernt und in ihn wieder eingesetzt werden kann.6. Nuclear reactor plant according to claim 5, characterized in that a riser pipe within the Tubes of the heat exchanger is arranged, which the upward flowing cooling liquid receives when it leaves the reactor, and that further a head piece is releasably attached to the boiler is, which picks up the coolant from the riser pipe and the coolant after passes down through the heat exchange tubes, the inner diameter of the riser pipe being larger is than the outer diameter of the nuclear reactor so that the nuclear reactor is removed from the boiler and can be used again in it. 7. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor einen flüssigen Brennstoff enthält, der durch den Kessel umläuft, wobei der Wärmeaustauscher in dem Kessel angeordnet ist.7. Nuclear reactor plant according to claim 1 to 3, characterized in that the reactor has a contains liquid fuel circulating through the boiler, the heat exchanger in the Boiler is arranged. 8. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 bis 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor mit dem flüssigen Brennstoff im unteren Teil des Kessels angeordnet ist, während der Wärmeaustauscher im oberen Teil des Kessels liegt.8. Nuclear reactor plant according to claim 1 to 3 and 7, characterized in that the reactor with the liquid fuel is placed in the lower part of the boiler, while the heat exchanger is in the upper part of the boiler. 9. Kernreaktoranlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung außerhalb des Kessels vorgesehen ist, um einen Teil des flüssigen Brennstoffs hindurchzuleiten, wobei die Leitung mit dem Wärmeaustauscher im oberen Teil des Kessels und mit dem Reaktor in dem unteren Teil des Kessels in Verbindung steht, und daß eine Einlaßleitung mit der Umlaufleitung verbunden ist, der frischer Brennstoff zur Einführung in die Kernreaktoranlage zugeführt werden kann.9. Nuclear reactor plant according to claim 8, characterized in that a line outside of the Boiler is provided to conduct part of the liquid fuel, the line with the heat exchanger in the upper part of the boiler and with the reactor in the lower part of the boiler is in communication, and that an inlet pipe is connected to the circulation pipe is that fresh fuel can be added for introduction into the nuclear reactor facility. 10. Kernreaktor anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernreaktor einen im wesentlichen kugelförmigen Behälter aufweist, der eine innere Hülle bildet, wobei die Wärmeaustauschröhren mit der inneren Hülle verbunden10. Nuclear reactor plant according to claim 8, characterized in that the nuclear reactor one substantially spherical container defining an inner shell with the heat exchange tubes connected to the inner shell sind, um den durchfließenden flüssigen Brennstoff aufzunehmen, und daß eine äußere, ebenfalls kugelförmige Hülle von größerem Durchmesser als die innere Hülle diese umgibt, wobei der Raum zwischen der inneren Hülle und der äußeren Hülleare to receive the flowing liquid fuel, and that an outer, also spherical Shell of larger diameter than the inner shell surrounds it, with the space between the inner shell and the outer shell geeignet ist, einen Moderator zur Verbesserung der Kernreaktion des Reaktors aufzunehmen.is suitable to include a moderator to improve the nuclear reaction of the reactor. In Betracht gezogene Druckschriften: »Nucleonics«, Bd. 12, 1954. H. 7, S. 12.Publications considered: "Nucleonics", Vol. 12, 1954. H. 7, p. 12. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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