DE1121237B - Leistungskernreaktor mit rotierendem Reaktorbehaelter und fest angeordnetem Brennstoff - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

H 32123 Vffl c/21g

ANMELDETAG: 15. JANUAR 1958

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:

4. JANUAR 1962

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungskernreaktor mit einem Reaktorbehälter, und darin angeordneten Brennstoffelementen und mit einem gekörnten Feststoff, der gleichzeitig als Kühlmittel und Moderator dient und sich von den Brennstoffelementen zu einem Wärmeaustauscher und von diesem zurück zu den Brennstoffelementen in geschlossenem Kreislauf bewegt.

Bei Leistungskernreaktoren kommt es vor allem darauf an, die in den Brennstoffelementen entwickelte Wärme möglichst rasch, gleichmäßig und bei möglichst hohen Temperaturen abzuführen, da der Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen (Dampfmaschinen oder Dampfturbinen) um so besser wird, je höher die Arbeitstemperatur ist. Bei den Leistungsreaktoren mit schwerem oder leichtem Wasser als Wärmeübertragungs-(Kühl-)Mittel muß man bei höheren Drücken arbeiten und bestimmte Temperaturen (kritische Temperaturen) können nicht überschritten werden. Verwendet man flüssige Metalle oder Legierungen, so hat man mit steigenden Temperaturen mit stärkeren Korrosionen zu rechnen, und die Baumaterialien werden zu einem großen Problem. In diesen bereits genannten Reaktoren spielt das Umpumpen des Kühlmittels eine große Rolle, insbesondere dann, wenn Gase, ζ. B. Luft, Helium oder Kohlendioxyd, als Kühlmittel verwendet werden. Die Gebläse verschlingen beträchtliche Energiemengen, da infolge der geringen Wärmekapazität der Gase große Umpumpungsgeschwindigkeiten erforderlich sind. Um die Wärmewirkung von Gasen zu erhöhen, hat man auch schon das gleichzeitige Umpumpen von im Gas suspendiertem Staub in Betracht gezogen.

Es ist bereits ein Atomkernreaktor mit fest angeordnetem Brennstoff bekanntgeworden, bei dem als Kühlmittel und zugleich als Moderator ein als Haufwerk umlaufender gekörnter Feststoff dient, der die Neutronen nicht absorbiert. In einem Wärmeaustauscher gibt der gekörnte Feststoff seine Wärme ab, und zwar außerhalb des Reaktors, z. B. unterhalb desselben, wobei die für Feststoffe zur Überwindung von Höhenunterschieden üblichen Beförderungsmittel wie Redlerapparate verwendet werden.

Die Erfindung will die Höhenunterschiede und die dazu erforderlichen Beförderungsmittel vermeiden.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß sich der Wärmetauscher in an sich bekannter Weise im Reaktorbehälter befindet, daß der Reaktorbehälter in an sich bekannter Weise um seine Vertikalachse rotiert und daß der gekörnte Feststoff an der Rotation des Behälters teilnimmt, während die Brennstoffelemente und der Wärmetauscher relativ Leistungskernreaktor
mit rotierendem Reaktorbehälter
und fest angeordnetem Brennstoff

Anmelder:

Dr. Dr. h. c. Friedrich August Henglein,
Karlsruhe, Hans-Thoma-Str. 13

Dr. Dr. h. c. Friedrich August Henglein, Karlsruhe,
ist als Erfinder genannt worden

zum gekörnten Feststoff ruhen. Erfahrungsgemäß weiß man aus der Kalziumkarbidindustrie, daß Öfen für ihre Drehung nur geringe Energie erfordern, da keine Höhenunterschiede zu überwinden sind. Beim Rotieren des Behälters rotiert der gekörnte Feststoff als Haufwerk ebenfalls. Von den Brennstoffelementen geht die Wärme auf den in engem Kontakt vorbeigeführten gekörnten Feststoff über. Alsdann wird die Wärme vom in Abstand stehenden Wärmeaustauscher aufgenommen, wobei der gekörnte Feststoff diesen in engem Kontakt umfließt. Bei diesem Vorgang findet auch eine Durchmischung des gekörnten Feststoffes statt, da die Brennstoffelemente und der Wärmeaustauscher eine Rührwirkung ausüben. Es ist ersichtlich, daß keinerlei Pumpen benötigt werden, wie dies bei Flüssigkeiten und Gasen der Fall ist, oder Fördereinrichtungen für Feststoffe wie bei dem obengenannten, bekannten Reaktor. Alle Vorgänge gehen innerhalb des rotierenden, in sich geschlossenen Behälters vor sich. Das Einstellen bestimmter gewünschter Temperaturen am Brennstoffelement und am Wärmeaustauscher läßt sich in einfacher Weise regeln, einmal durch die Umlaufgeschwindigkeit des rotierenden Behälters, zum anderen durch die Durchflußgeschwindigkeit des Mediums im Wärmeaustauscher.

Die beschriebene Anordnung bietet den weiteren Vorteil, daß drucklos höhere Temperaturen erreicht werden können als in Reaktoren mit flüssigen oder gasförmigen Kühlmitteln, und dies wiederum bietet den Vorteil, daß Wärme nicht nur durch Konvektion und Leitung, sondern auch durch Strahlung ausgetauscht wird.

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Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Leistungskernreaktor mit einem Reaktorbehälter, mit darin angeordneten Brennstoffelementen und mit einem gekörnten Feststoff, der gleichzei- tig als Kühlmittel und Moderator dient und sich von den Brennstoffelementen zu einem Wärmetauscher und von diesem zurück zu den Brennstoffelementen in geschlossenem Kreislauf bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Wärmetauscher in an sich bekannter Weise im Reaktorbehälter befindet, daß der Reaktorbehälter in an sich bekannter Weise um seine Vertikalachse rotiert und daß der gekörnte Feststoff an der Rotation des Behälters teilnimmt, während die Brennstoffelemente und der Wärmetauscher relativ zum gekörnten Feststoff ruhen.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 010 203, 013, 1007 442;

   schweizer Patentschriften Nr. 233 011; britische Patentschriften Nr. 688 822; USA.-Patentschriften Nr. 2 812 304; »Technische Mitteilungen«, 50, H. 2, 1957, S. 90;

   »Selected Reference Material on Atomic Energy«, Bd. »Research Reactors«, London, 1955, S. 315.

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