DE1097051B

DE1097051B - Kernreaktor, der mit einer Spaltmaterial mit sich fuehrenden Fluessigkeit arbeitet

Info

Publication number: DE1097051B
Application number: DEU4532A
Authority: DE
Inventors: Robert Spence
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1956-05-15
Filing date: 1957-05-11
Publication date: 1961-01-12
Also published as: FR1175046A; CH352418A; US2994651A; BE557448A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kernreaktor, der mit einer Spaltmaterial mit sich führenden Flüssigkeit arbeitet und bei dem die Spaltstoffflüssigkeit zum Zwecke der Abfuhr der freigesetzten Wärme auch durch einen äußeren Umlaufkreis geleitet wird.

Kernreaktoren, bei welchen die im Reaktorbehälter erzeugte Wärmeenergie in einem äußeren Umlaufkreis durch Wärmeaustauscher abgezogen wird, sind bekannt. Dabei werden im äußeren Umlauf kreis bei einer dieser Reaktorausführungsformen einfache Wärmeaustauscher verwendet, die allerdings dann radioaktiv verseucht werden. Zur Vermeidung der Verseuchung des Wärmeaustauschers bzw. zur biologischen Strahlungsabschirmung werden bei einer anderen Reaktorausführung auch bereits doppelte Wärmeaustauscher verwendet, die zum Teil mit eingebautem Strahlungsschutz aus Quecksilber ausgerüstet werden.

Ein erheblicher Nachteil aller mit einer Spaltmaterial mit sich führenden Flüssigkeit arbeitenden Kernreaktoren besteht aber darin, daß die innerhalb des Reaktorkerns erzeugten sich spaltenden Atome an der Innenfläche des Reaktordruckbehälters Korrosionsschäden hervorrufen, die die Lebensdauer des Reaktordruckbehälters und somit des gesamten Kernreaktors erheblich vermindern können.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, Kernreaktoren, die mit einer Spaltmaterial mit sich führenden Flüssigkeit arbeiten, so auszubilden, daß Korrosionsschäden an der Innenseite des Reaktordruckbehälters verhindert oder aber zumindest stark herabgesetzt werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Reaktorbehälter mit einer porösen oder perforierten inneren Auskleidung ausgestattet ist und daß Mittel vorgesehen sind, durch die der Auskleidung eine Flüssigkeit zugeleitet wird, die in die Spaltstoffflüssigkeit eintritt, eine Korrosion der Gefäßwandung verhütet oder behindert und im äußeren Umlaufkreis wieder herausgezogen wird. In Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens kann die Zuleitung der korrosionsverhindernden Flüssigkeit durch die Auskleidung des Reaktorbehälters so erfolgen, daß innerhalb des Behälters ein einwärts gerichteter Strom der Flüssigkeit bewirkt wird. Die durch die Auskleidung in den Reaktorbehälter einströmende Flüssigkeit spült dann nämlich die innerhalb des Reaktorkerns erzeugten, sich spaltenden Atome von der Behälterwand weg, gegen die Mitte des Druckbehälters in den Haupt-Umlaufstrom hinein, der sie aus dem Kern in die Leitung des Umlaufkreises befördert.

Die Erfindung eignet sich besonders zur Anwendung bei einem homogenen Wasserreaktor, bei welchem die Spaltstoffflüssigkeit eine Lösung eines Salzes eines Spaltmetalls in schwerem Wasser darstellt und bei dem als nicht korrodierendes Strömungsmittel reines

Kernreaktor, der mit einer

Spaltmaterial mit sich führenden

Flüssigkeit arbeitet

Anmelder:

United Kingdom
Atomic Energy Authority, London

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen, Oranienstr. 14

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom. 15. Mai 1956

Robert Spence, London,
ist als Erfinder genannt worden

schweres Wasser durch die poröse Auskleidung eingeführt wird. Schließlich besteht bei derartigen Kernreaktoren ein wesentliches Merkmal der Erfindung darin, daß das als nicht korrodierendes Strömungsmittel dienende schwere Wasser aus dem Deuterium und Sauerstoff erzeugt ist, die durch radiolytische Zersetzung des schweren Wassers im Reaktorkessel entstehen, wobei dieses schwere Wasser nach Abscheidung der Spaltstoffflüssigkeit und der gasförmigen Spaltprodukte im Außenkreis wieder der Auskleidung des Reaktorkessels zufließt.

Die Erfindung soll nunmehr ausführlicher an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung erläutert werden, und zwar zeigt diese schaubildlich einen Querschnitt eines Reaktors, der die eine Ausführungsform der Erfindung verkörpert.

In der Zeichnung besteht der Kernbehälter 1 aus einem Zirkongehäuse von ungefähr 1 cm Dicke, umgeben von einer unter Druck stehenden Umhüllung oder Schicht 2 aus Brutmaterial. Innerhalb des Kernbehälters 1 befindet sich die wäßrige Lösung 3 des spaltbaren Materials, die für den Umlauf in einem geschlossenen Kreislauf, der aus einer Leitung 4 und einem Wärmeaustauscher 5 besteht, bestimmt ist. An einem Punkt in der Leitung 4 ist ein Gas abschnei der 6 vorgesehen zur Beseitigung des Deuteriums und des Sauerstoffs zusammen mit den gasförmigen Spaltprodukten, die aus dem Kern herausgeführt worden sind. Der Abschneider 6 weist daneben Mittel zur Trennung der Gase der Spaltprodukte vom Deuterium

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und Sauerstoff auf. Die ersteren werden durch eine Leitung 7 aus der Anlage herausgeleitet, und die letzteren werden zur Rekombinations- und Kondensierungsvorrichtung 8 geführt.

/ Der Druckbehälter 3 ist mit einer inneren Auskleidung 9 versehen, welche aus einem dünnen Blech aus gesintertem Titan besteht, welches in geringem Abstand von der Innenfläche des Druckbehälters durch Stegbleche 10 gehalten wird. Das Kondensat aus der Vorrichtung 8 wird durch eine Rohrleitung 11 in den Raum 12 zwischen der inneren Auskleidung 9 und dem Behälter 1 hineingeleitet, und zwar so, daß eine weitestgehend gleichmäßige Verteilung des Kondensats gewährleistet ist. Zum Beispiel kann die Rohrleitung 11 in einen runden Sammeleinlaß (nicht abgebildet) führen, von dem eine Vielzahl radialer Abzweigungen durch die Wandung des Behälters 1 führen, um für eine gleichmäßige Verteilung zu sorgen.

Wenn der Reaktor sich in Tätigkeit befindet, fließt das Kondensat radial nach innen durch die innere Auskleidung 9 über im wesentlichen die gesamte Innenfläche, wie durch die kleinen Pfeile angezeigt ist, und spült dabei innerhalb des Kerns erzeugte sich spaltende Atome gegen die Mitte· des Druckbehälters in den Haupt-Umlaufstrom hinein, der sie aus dem Kern in die Leitung 4 befördert. Da die Leitung 4 normalerweise nicht neutronendurchlässig sein muß, kann sie aus weniger korrodierendem oder schwererem Material gebaut sein als der Behälter 1.

Claims

Patentansprüche.·

1. Kernreaktor, der mit einer Spaltmaterial mit sich führenden Flüssigkeit arbeitet und bei dem die Spaltstoffflüssigkeit zum Zwecke der Abfuhr der freigesetzten Wärme auch durch einen äußeren Umlaufkreis geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktorbehälter mit einer porösen oder perforierten inneren Auskleidung ausgestattet ist und daß Mittel vorgesehen sind, durch die der Auskleidung eine Flüssigkeit zugeleitet wird, die in die Spaltstoffflüssigkeit eintritt, eine Korrosion der Gefäßwandung verhütet oder behindert und im äußeren Umlaufkreis wieder herausgezogen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung der korrasionsverhindernden Flüssigkeit durch die Auskleidung des Reaktorbehälters so erfolgt, daß innerhalb des Behälters ein einwärts gerichteter Strom der genannten Flüssigkeit bewirkt, daß spaltfähige Atome und Spaltprodukte von der Innenwand des Reaktorbehälters ferngehalten werden.

3. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Auskleidung in einem Abstand von der inneren Oberfläche des Kernbehälters angeordnet ist und das nicht korrodierende Strömungsmittel durch eine entsprechende Vorrichtung in den Zwischenraum zwischen dem Kernbehälter und der inneren Auskleidung geleitet wird.

4. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernbehälter mit einer im engen Kontakt mit der inneren Oberfläche des Kernbehälters befindlichen porösen Auskleidung ausgestattet ist und Mittel für das Zuleiten des nicht korrodierenden Strömungsmittels zu der porösen Auskleidung derart vorgesehen sind, daß ein einwärts gerichteter Strom des nicht korrodierenden Strömungsmittels von der Auskleidung ausfließt.

5. Kernreaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für das Zuleiten des nicht korrodierenden Strömungsmittels zu der porösen Auskleidung Kanäle in der Wandung des Kernbehälters umfassen.

6. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die innere Auskleidung ein gesintertes Metall verwendet ist.

7. Kernreaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Titan ist.

8. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die innere Auskleidung ein keramisches Material verwendet ist.

9. Kernreaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material Zirkonerde ist.

10. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor ein homogener Wasserreaktor ist, daß die Spaltstoffflüssigkeit eine Lösung eines Salzes eines Spaltmetalls in schwerem Wasser darstellt und daß das nicht korrodierende Strömungsmittel reines schweres Wasser ist.

11. Kernreaktor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das als nicht korrodierendes Strömungsmittel dienende schwere Wasser aus dem Deuterium und Sauerstoff erzeugt ist, die durch radiolytische Zersetzung des schweren Wassers im Reaktorkessel entstehen, und daß dieses schwere Wasser nach Abscheidung der Spaltstoffflüssigkeit und der gasförmigen Spaltprodukte im Außenkreis wieder der Auskleidung des Reaktorkessels zufließt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Physikalische Blätter«, 10, 1954, S. 365;
»Zeitschrift für angewandte Physik«, 7, 1955, S. 601.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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