DE1023156B

DE1023156B - Thermischer Atomkernreaktor

Info

Publication number: DE1023156B
Application number: DES50485A
Authority: DE
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1956-09-13
Filing date: 1956-09-24
Publication date: 1958-01-23
Also published as: CH341922A; GB788288A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen thermischen Atomkernreaktor, in welchem also der Zerfall des Spaltstoffes durch in einem Moderator verlangsamte Neutronen ausgelöst wird.

Bei Reaktoren dieser Gattung unterscheidet man heterogene Reaktoren, bei denen Spaltstoff und Moderator voneinander getrennt sind und homogene Reaktoren, bei denen Spaltstoff und Moderator miteinander gemischt oder ineinander gelöst, eine homogene Brennstoff-Flüssigkeit bilden.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen heterogenen und einen homogenen Reaktorteil, welche Teile erst in ihrer Vereinigung als Gesamtreaktor die kritische Grenze für Kettenreaktionen überschreiten.

Hierdurch werden unter anderem als Vorteile erzielt: Im heterogenen Reaktorteil darf nunmehr natürliches und nur schwach mitU235 angereichertes Uran verarbeitet werden, ohne daß diesem Reaktoirteil die gewaltigen Dimensionen gegeben werden müssen, die er für sich allein, also ohne die organische Vereinigung mit einem homogenen Reaktorteil, benötigen würde, um die kritische Grenze für Kettenreaktionen dann überhaupt überschreiten zu können. Die fehlenden Neutronen werden ihm vielmehr jetzt durch den Reaktorteil geliefert.

Ferner wird erzielt, daß ein stärkerer Abbrand der im heterogenen Reaktorteil verarbeiteten Spaltstoffe zulässig wird, da die schädlichen Auswirkungen der mit steigendem Abbrand im Spaltstoff abnehmenden U-235-Konzenitration sowie des zunehmenden; Gehalts an neutronenfangenden Spaltungsprodukten sich mittels des homogenen Reaktorteils kompensieren lassen, indem man in der Brennstoff-Flüssigkeit desselben .schrittweise den Gehalt an Spaltstoff entsprechend erhöht.

Es wird weiter erzielt, daß auf eine besondere Einrichtung zur Feinregelung und Stabilisierung des heterogenen Reaktorteils verzichtet werden darf, da der schon von sich aus »eigenstabile« homogene Reaktorteil — bei Temperaturerhöhung dehnt sich ja seine Brennstoff-Flüssigkeit, notfalls sogar unter Dampfbildung, aus — von selbst auch den heterogenen Reaktorteil mit stabilisiert.

Eb empfiehlt sich, die Grobregelung des Gesamt- ⁴S reaktors mittels Veränderung der Spaltstoffkonzentration in der Brennstoff-Flüssigkeit des homogenen Reaktorteils vorzunehmen.

Hierdurch wird z. B. der Vorteil erzielt, daß es zulässig wird, im heterogenen Reaktorteil Änderungen vorzunehmen, welche die Reaktivität dieses Teils verändern, z. B. also die Anzahl der Spaltstoff-Stäbe zu ändern oder einzelne derselben durch aus einem anderen Stoff bestehende Stäbe zu ersetzen, wobei

Anmelder:

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft,
Winterthur (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,
Schwelm (Westf.), Drosselstr. 31

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 13. September 1956

diese Änderungen sowie ebenso der schon erwähnte Abbrand mittels der vorstehenden Grobregelung durch Konzentrationsänderung der homogenen Brennstoff-Flüssigkeit kompensiert werden.

Der homogene Reaktorteil kann in Form eines seine Brennstoff-Flüssigkeit enthaltenden Gefäßes innerhalb des· Stabgitters des heterogenen Reaktorteils angeordnet sein.

Der homogene Reaktorteil kann in Form mehrerer seine Brennstoff-Flüssigkeit enthaltender Gefäße im Stabgitter des heterogenen Reaktorteils verteilt sein.

Dies hat unter anderem den Vorteil, daß durch Außerbetriebnahme einzelner der Gefäße oder aber durch Beschickung der Gefäße mit verschiedenen Treibflüssigkeiten die Verteilung des Neutronenflusses im Gesamtreaktor nach Belieben, verändert werden kann.

Der homogene Reaktorteil kann in Form mindestens eines seine Brennstoff-Flüssigkeit enthaltenden Gefäßes nahe dem Umfang des Stabgitters des heterogenen Reaktorteils angeordnet sein.

Es empfiehlt sich, für den heterogenen Reaktorteil einen flüssigen Moderator und für den homogenen Reaktorteil die gleiche Moderatorflüssigkeit zu verwenden, welche in diesem Reaktorteil, zugleich als Träger des Spaltstoffes dienend, die Brennstoff-Flüssigkeit ist.

Dies erleichtert insbesondere die Herbeiführung eines organischen Ineinandergreifens der beiden Reaktorteile.

Die Zeichnung zeigt in schematischem Vertikalschnitt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Reaktors:

709 850/357

Das Gefäß 1 enthält die aus mit schwerem Wasser angereichertem Wasser bestehende Moderatorflüssigkeit 2, in der das Stabgitter des heterogenen Reaktorteils angeordnet ist, welches aus Stäben 3 aus natürlichem und nur schwach mit Uran 235 angereichertem Uran besteht, zwischen denen auch nicht gezeichnete Stäbe aus anderen Brennstoffen eingeschoben werden können. Der homogene Reaktorteil besteht aus Gefäßen4, welche an ihrem unteren und an ihrem oberen Ende mit durch Ventile 5 abschließbaren Rohrieitungen 6 verbunden sind, mittels welcher sie mit homogener, aus Spaltstoff und der gleichen Moderatorflüssigkeit wie 2 bestehender Brennstoff-Flüssigkeit je nach Bedarf gefüllt oder wieder entleert werden können. Die Rohrleitungen 6 sind an eine nicht gezeichnete Aufbereitungsanlage angeschlossen, in welcher die Brennstoff-Flüssigkeit kontinuierlich oder periodisch wieder aufbereitet wird und mittels welcher außerdem Konzentrationsänderungen hinsichtlich des Spaltstoffes in der Flüssigkeit in allen Gefäßen zwecks Grobregelung des Gesamtreaktors oder nur in einzelnen Gefäßen zwecks Änderung der Verteilung des Neutronenflusses im Gesamtreaktor vorgenommen werden können, Die im Reaktor erzeugte Wärme wird mittels der Moderatorflüssigkeit 2 aus dem Reaktor entnommen und durch die Rohrleitung 7 einem nicht gezeichneten Wärmeaustauscher zugeführt, aus welchem die Moderatorflüssigkeit über eine nicht gezeichnete Umwälzpumpe durch die Rohrleitung 8 wieder in das Reaktorgefäß 1 zurückkehrt. Die Moderatorflüssigkeit 2 wird dabei auf einem Druck gehal ten, der hoch genug ist, um Dampfbildung in der Moderatorflüssigkeit zu verzögern und der mindestens etwas höher ist als der Druck der Brennstoff-Flüssigkeit des homogenen Reaktorteils in den Gefäßen 4, um mit Sicherheit zu verhüten, daß durch etwaige Undichtigkeiten hindurch Spaltstoff der Brennstoff-Flüssigkeit in die Moderatorflüssigkeit 2 eindringen kann.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf dieses Ausführungsbeispiel. Insbesondere können auch andere Anordnungen, andere Spaltstoffe und Moderatorflüssigkeiten als die hier genannten verwendet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Thermischer Atomreaktor, gekennzeichnet durch einen heterogenen und einen homogenen Reaktorteil, welche Teile erst durch ihre Vereinigung gestatten, daß der so entstandene Gesamtreaktor die kritische Grenze für Kettenreaktionen überschreitet.

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobregelung des Gesamtreaktors mittels Veränderung der Spaltstoffkonzentration in der Brennstoff-Flüssigkeit des homogenen Reaktorteils vorgenommen wird.

3. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der homogene Reaktorteil in Form eines seine Brennstoff-Flüssigkeit enthaltenden Gefäßes innerhalb des Stabgitters des heterogenen Reaktorteils angeordnet ist.

4. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der homogene Reaktorteil in Form mehrerer seine Brennstoff-Flüssigkeit enthaltender Gefäße im Stabgitter des heterogenen Reaktorteils verteilt ist.

5. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der homogene Reaktorteil in Form mindestens eines seine Brennstoff-Flüssigkeit enthaltenden Gefäßes nahe dem Umfang des Stabgitters des heterogenen Reaktorteils angeordnet ist.

6. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den heterogenen Reaktorteil ein flüssiger Moderator und für den homogenen Reaktorteil die gleiche Moderatorflüssigkeit verwendet ist, welche in diesem Teil, zugleich als Träger des Spaltstoffes dienend, die Brennstoff-Flüssigkeit ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen