DE1039659B - Reactor for carrying out nuclear fission reactions - Google Patents

Reactor for carrying out nuclear fission reactions

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DE1039659B
DE1039659B DEW19612A DEW0019612A DE1039659B DE 1039659 B DE1039659 B DE 1039659B DE W19612 A DEW19612 A DE W19612A DE W0019612 A DEW0019612 A DE W0019612A DE 1039659 B DE1039659 B DE 1039659B
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Germany
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steam
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DEW19612A
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Inventor
Dr-Ing Wilhelm Lenz
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Walther and Co AG
Original Assignee
Walther and Co AG
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    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00Reactor types
    • G21C1/04Thermal reactors ; Epithermal reactors
    • G21C1/06Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated
    • G21C1/08Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated moderator being highly pressurised, e.g. boiling water reactor, integral super-heat reactor, pressurised water reactor
    • G21C1/082Reactors where the coolant is overheated
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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf einen Reaktor zur Durchführung von Kernspaltungsreaktionen mit dem Ziel, aus dem Reaktor überhitzten Wasserdampf zur Energieerzeugung entnehmen zu können.The invention relates to a reactor for carrying out nuclear fission reactions with the The aim is to be able to take superheated steam from the reactor to generate energy.

Es sind Siedewasserreaktoren bekannt, bei denen in bestimmten Kanälen im Reaktorkern leichtes oder schweres Wasser verdampft und der gebildete Sattdampf in weiteren Kanälen überhitzt wird. Hierbei sind zur Abführung der thermischen Kernspaltungsenergie extrem hohe Dampfgeschwindigkeiten erforderlich. Man hat bereits daran gedacht, zwei Kernreaktoren in der Weise zusammenzuschalten, daß im ersten Reaktor Sattdampf erzeugt und der gebildete Sattdampf im zweiten Reaktor in Heißdampf umgewandelt wird. Es ergeben sich hierbei bessere Möglichkeiten, den Ablauf der beiden Reaktoren unabhängig voneinander zu beeinflussen, jedoch sind hierbei zwei getrennte Druckgefäße erforderlich, die die Anlage beträchtlich verteuern.There are boiling water reactors known in which light or in certain channels in the reactor core heavy water evaporates and the saturated steam formed is superheated in further channels. Here Extremely high steam velocities are required to dissipate the thermal nuclear fission energy. It has already been thought of connecting two nuclear reactors together in such a way that im The first reactor generates saturated steam and the saturated steam formed is converted into superheated steam in the second reactor will. This results in better possibilities to influence the flow of the two reactors independently of one another, however, are this requires two separate pressure vessels, which make the system considerably more expensive.

Diese Nachteile können behoben und zugleich kann die Gefahr lokaler Überhitzung in dampfführenden Kanälen verringert werden, indem gemäß der Erfindung der Uberhitzerteil des Reaktors konzentrisch vom dampferzeugenden Teil umgeben ist.These disadvantages can be remedied and at the same time there can be the risk of local overheating in steam-carrying Channels are reduced by concentric according to the invention the superheater part of the reactor is surrounded by the steam generating part.

Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, den zentralen Teil des Verdampferreaktors durch ein Leitrohr von dem übrigen Reaktor abzutrennen und hier die Elemente so anzuordnen und auszubilden, daß die Reaktion bei Kühlung durch den Sattdampf abläuft. Der Dampf wird dann durch das Leitrohr aus dem Sattdampf raum entnommen und nach unten durch den Wasserraum des Verdampferreaktors als überhitzter Dampf abgeleitet. Es ist aber auch möglich, den Überhitzerreaktor zweiflutig auszubilden, so daß ζ. B. der Sattdampf an seinem äußeren Umfang einströmt, durch eine Wendekammer am unteren Teil umgelenkt wird und durch den inneren Teil nach oben durch den Dampfraum aus dem Reaktorgefäß austritt. Beide Anordnungen haben den Vorteil, daß die höchste Temperatur an das vom vollen Druck beanspruchte Reaktorgefäß nur an der Austrittsstelle des Heißdampfes gelangt, die durch Doppelmantel entsprechend ausgebildet werden kann, so daß auch hier das Reaktorgefäß nicht gleichzeitig die Druck- und Temperaturbeanspruchung auszuhalten hat. Dadurch ist es möglich, für die Leitrohre keramische Werkstoffe zu verwenden. Bei der Erfindung wird zweckmäßig im Überhitzerteil eine höhere Spaltstoffkonzentration angewendet als im Verdampferteil.According to a further embodiment of the invention, it is advantageous to use the central part of the evaporator reactor to be separated from the rest of the reactor by a guide tube and the elements to be arranged here and to train that the reaction takes place when cooled by the saturated steam. The steam is then passed through the Guide tube removed from the saturated steam room and down through the water chamber of the evaporator reactor derived as superheated steam. But it is also possible to design the superheater reactor with two flows, so that ζ. B. the saturated steam flows in at its outer periphery, through a reversing chamber is deflected at the lower part and through the inner part upwards through the steam space exits the reactor vessel. Both arrangements have the advantage that the highest temperature on the from Full pressure stressed reactor vessel only reaches the outlet point of the superheated steam, which through Double jacket can be designed accordingly, so that here too the reactor vessel is not at the same time has to withstand the pressure and temperature stress. This makes it possible for the guide tubes to use ceramic materials. In the invention, one is expediently in the superheater part higher concentration of fissile material used than in the evaporator part.

Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.An embodiment according to the invention is shown in the drawing.

Abb. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch den Reaktor undFig. 1 shows a vertical section through the reactor and

Reaktor zur Durchführung
von Kernspaltungsreaktionen
Reactor for implementation
of nuclear fission reactions

Anmelder:Applicant:

Walther & Cie. Aktiengesellschaft,
Köln-Dellbrück, Waltherstr. 51
Walther & Cie. Corporation,
Cologne-Dellbrück, Waltherstr. 51

Dr.-Ing. Wilhelm Lenz, Bergisch Gladbach,
ist als Erfinder genannt worden
Dr.-Ing. Wilhelm Lenz, Bergisch Gladbach,
has been named as the inventor

Abb. 2 einen Schnitt nach der Linie A-B der Abb. 1.Fig. 2 shows a section along the line AB in Fig. 1.

Durch das Druckgefäß 4 tritt — aus einer Ringleitung kommend — das Speisewasser durch gleichmäßig über den Umfang verteilte Leitungen 5 in den Reaktor ein. Es strömt durch den äußeren Ringraum 6 nach unten, wobei es als Reflektor und Kühlmantel dient. Am unteren Ende des äußeren Ringraumes erfolgt eine Umlenkung um 180° in den inneren Ringraum, der gebildet wird durch äußeres und inneres Leitrohr 7 und 9. In diesem Räume wird das Wasser durch die Spaltstoffelemente 8 auf Sattdampftemperatur erwärmt. Am oberen Ende des inneren Ringraumes erfolgt eine erneute Umkehr des Wassers um 180°, wodurch es nun in den Raum des inneren Leitrohres 9 gelangt. Hier wird durch die Spaltstoffelemente 10 die Überhitzung auf Austrittstemperatur bewirkt. Durch eine Leitung 11 verläßt der überhitzte Dampf das Reaktorgefäß. Die Wirkung der Spaltstoffelemente ist regelbar mit Hilfe der Regelstäbe 12.The feed water passes through the pressure vessel 4 - coming from a ring main - evenly Lines 5 distributed over the circumference enter the reactor. It flows through the outer annular space 6 down, serving as a reflector and cooling jacket. Takes place at the lower end of the outer annulus a deflection by 180 ° in the inner annulus, which is formed by the outer and inner Guide tube 7 and 9. In this room, the water is brought to saturated steam temperature by the fissile material elements 8 warmed up. At the upper end of the inner annulus there is another reversal of the water 180 °, as a result of which it now enters the space of the inner guide tube 9. Here is through the fissile material elements 10 causes overheating to outlet temperature. The overheated one leaves through a line 11 Steam the reactor vessel. The action of the fissile material elements can be regulated with the aid of the regulating rods 12.

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Reaktor zur Durchführung von Kernspaltungsreaktionen zwecks Gewinnung elektrischer Energie mit Kanälen, die einerseits zur Erzeugung von Dampf, andererseits zur Überhitzung des erzeugten Dampfes dienen, dadurch gekennzeichnet, daß der Überhitzerteil konzentrisch vom dampferzeugenden Teil umgeben ist.1. Reactor for carrying out nuclear fission reactions for the purpose of obtaining electrical power Energy with channels that are used on the one hand to generate steam and on the other hand to overheat serve the generated steam, characterized in that the superheater part concentrically from steam generating part is surrounded. 2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse, dem Überhitzer- und Verdampferteil Leitwände vorgesehen sind, die das am Gehäuseumfang zugeführte Speisewasser und den erzeugten Dampf je um 180° umlenken.2. Reactor according to claim 1, characterized in that between the housing, the superheater and evaporator part guide walls are provided that the supplied to the housing circumference Divert feed water and the generated steam by 180 ° each. 3. Reaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kühle Speisewasser das Gehäuse3. Reactor according to claim 2, characterized in that the cool feed water is the housing &09 639/385& 09 639/385 von oben nach unten durchfließt und nach Umkehr seiner Bewegungsrichtung im äußeren Reaktorteil als Dampf nach oben steigt, der von dort den Überhitzerteil in entgegengesetzter Richtung durchströmt und am Reaktorboden abgenommen wird.flows through from top to bottom and after reversing its direction of movement in the outer reactor part as steam rises upwards, from there the superheater part in the opposite direction is flowed through and removed at the bottom of the reactor. 4. Reaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Überhitzer zuströmende Dampf oben ein- und überhitzt oben wieder austritt, wobei im unteren Teil des Überhitzers sich eine Umkehrkammer befindet.4. Reactor according to claim 2, characterized in that the flowing towards the superheater Steam in at the top and superheated at the top exits again, whereby in the lower part of the superheater itself a reversal chamber is located. 5. Reaktor nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwände aus keramischem Werkstoff bestehen.5. Reactor according to claim 2 to 4, characterized in that the baffles are made of ceramic Material. 6. Reaktor nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Überhitzerteil des Reaktors eine höhere Spaltstoffkonzentration angewendet wird als im Verdampferteil.6. Reactor according to claim 1 to 5, characterized in that in the superheater part of the reactor a higher concentration of fissile material is used than in the evaporator section. In Betracht gezogene Druckschriften:
»Nucleonics«, Bd. 11, 1953, H. 1, S. 42 und 43, und Bd. 14, 1956, H. 8, S. R 9.
Considered publications:
"Nucleonics", Vol. 11, 1953, H. 1, pp. 42 and 43, and Vol. 14, 1956, H. 8, p. R 9.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings ® «09 639/3*5 9.58® «09 639/3 * 5 9.58
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