DE1126527B

DE1126527B - Reactor plant with a nuclear reactor located in a pressure vessel

Info

Publication number: DE1126527B
Application number: DED28497A
Authority: DE
Inventors: Arno Mueller
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority date: 1958-07-10
Filing date: 1958-07-10
Publication date: 1962-03-29

Description

Reaktoranlage mit einem in einem Druckkessel befindlichen Kernreaktor Die Erfindung bezieht sich auf eine Reaktoranlage mit einem Druckkessel, einem darin befindlichen Reaktor, einem oder mehreren ebenfalls im Kessel innerhalb eines Leitrohres angeordneten Wärmetauschern und einem mit Durchlässen versehenen Strahlungsschild zwischen Reaktor und Wärmetauschern sowie einem von einer Pumpe -mit Laufrad umgewälzten Kühlmittel, welches vom Reaktor durch die Durchtritte des Strahlenschildes den Wärmetauschern zugeführt und in einem Spalt zwischen Druckbehälterwand einerseits und- Wärmetauschern, Schild und Reaktorkern andererseits der Eintrittsseite des Reaktors rückgeführt wird. Diese Anlage ist besonders für Antriebszwecke und als ortsbewegliche Kraftstation geeignet.Reactor plant with a nuclear reactor located in a pressure vessel The invention relates to a reactor system with a pressure vessel, one therein located reactor, one or more also in the boiler within a draft tube arranged heat exchangers and a radiation shield provided with openings between reactor and heat exchangers as well as one circulated by a pump with an impeller Coolant, which is sent from the reactor through the passages of the radiation shield to the heat exchangers fed and in a gap between the pressure vessel wall on the one hand and heat exchangers, Shield and reactor core on the other hand, returned to the inlet side of the reactor will. This system is particularly suitable for propulsion purposes and as a portable multi-gym suitable.

Die Kühlmittelführung und die Anordnung der Umwälzpumpe des Kühlmittels ist so ausgeführt, daß der Druckbehälter nur mit der niedrigen Kühlmitteltemperatur des dem Reaktorkern zuströmenden Kühlmittels beaufschlagt wird und den Temperaturänderungen des Kühlmittelstromes in allen Teilen gleichmäßig folgt.The coolant flow and the arrangement of the coolant circulation pump is designed in such a way that the pressure vessel can only be operated with the low coolant temperature of the coolant flowing into the reactor core and the temperature changes of the coolant flow follows evenly in all parts.

Die bisher bekannten Kernreaktoranlagen werden meist mit getrenntem Reaktorbehälter und Wärmeaustauscher ausgeführt. Die einzelnen Anlagenteile sind dabei mit Rohrleitungen, in denen das Reaktorkühlmittel strömt, verbunden. Im Inneren des Reaktorbehälters wird das kalte Kühlmittel häufig an der Behälterwand entlanggeführt. Um den Reaktor ist bei diesen Anlagen eine Abschirmung angeordnet, die dem Austritt von Kernstrahlen in die Umgebung und in den Dampferzeuger verhindert. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß.die Dampferzeuger voll zugänglich bleiben und eine Aktivierung ihrer Bauteile und des sekundären Arbeitsmittels nicht eintreten können.The previously known nuclear reactor plants are mostly with separate Executed reactor vessel and heat exchanger. The individual parts of the system are connected to pipes in which the reactor coolant flows. Internally of the reactor vessel, the cold coolant is often guided along the vessel wall. In these systems, a shield is arranged around the reactor to prevent the outlet prevents nuclear radiation in the environment and in the steam generator. Through this Measures is achieved that the steam generator remain fully accessible and one Activation of their components and the secondary work equipment cannot occur.

Bei einer Sonderausführung sind der Reaktorkern und die über Rohrleitungen daran angeschlossenen Dampferzeuger mit einem dazwischenliegenden Schild übereinander in einem senkrechten Schacht angeordnet. Die Abschirmung in seitlicher Richtung und nach unten übernimmt in diesem Fall das benachbarte Erdreich.In a special version, the reactor core and the pipelines are steam generator connected to it with a sign in between, one on top of the other arranged in a vertical shaft. The shield in the lateral direction and downwards in this case the neighboring soil takes over.

Für Antriebsanlagen, beispielsweise für den Schiffsantrieb, weist eine Anordnung mit getrenntem Reaktor und Wärmeaustauscher Nachteile auf. Diese Nachteile bestehen vor allem darin, daß das Bauvolumen und das Gewicht der Anlage sehr groß sind und daß sich die Wärmedehnungen zwischen den einzelnen Anlageteilen und die bei einer Bewegung der Anlage auftretenden Massenkräfte nur schwer beherrschen lassen.For propulsion systems, for example for ship propulsion, has an arrangement with a separate reactor and heat exchanger has disadvantages. These The main disadvantages are that the size and weight of the system are very large and that the thermal expansion between the individual parts of the system and it is difficult to control the inertia forces that occur when the system moves permit.

Für flüssigkeitsgekühlte Reaktoren ist auch bereits eine Reaktoranlage bekannt, bei der das Kühlmittel durch natürliche Konvektion umläuft und der Reaktorkern und der Dampferzeuger in einem gemeinsamen Druckbehälter eingebaut sind. Bei dieser Konstruktion ist der Wärmeaustauscher der Kernstrahlung ausgesetzt, so daß seine Bauteile und das sekundäre Arbeitsmittel aktiviert werden und Reparaturen am Wärmeaustauscher nur noch in einem sehr beschränkten Umfang möglich sind. Außerdem ist der gemeinsame Druckbehälter in den einzelnen Zonen unterschiedlichen Temperaturen - der niedrigen und der hohen Temperatur des Reaktorkühlmittels und der Temperatur des Sekundärkühlmittels - ausgesetzt, so daß erhebliche Wärmespannungen in der Behälterwand erzeugt werden, was sich besonders bei Antriebsanlagen, die schnellen Belastungsänderungen folgen müssen, sehr nachteilig auswirkt.A reactor system is also already available for liquid-cooled reactors known, in which the coolant circulates by natural convection and the reactor core and the steam generator are installed in a common pressure vessel. At this Construction is the heat exchanger exposed to nuclear radiation, so its Components and the secondary work equipment are activated and repairs to the heat exchanger are only possible to a very limited extent. Besides, the common Pressure vessels in the individual zones of different temperatures - the low and the high temperature of the reactor coolant and the temperature of the secondary coolant - exposed, so that considerable thermal stresses are generated in the container wall, which is particularly evident in drive systems that follow rapid changes in load must have a very detrimental effect.

Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Reaktoranlage werden die Nachteile der bekannten Ausführungen dadurch vermieden, daß das Laufrad der Kühlmittelumwälzpumpe ,innerhalb des Druckbehälters derart angeordnet ist, daß das aus dem Leitrohr von den Wärmeaustauschern austretende Kühlmittel zunächst in das Pumpenlaufrad gelangt und von diesem in den Spalt strömt.With the reactor system designed according to the invention, the disadvantages become apparent the known designs avoided in that the impeller of the coolant circulation pump , is arranged within the pressure vessel in such a way that the from the guide tube of The coolant exiting the heat exchangers first enters the pump impeller and flows from this into the gap.

Die Zeichnung stellt den Gegenstand der Erfindung vereinfacht dar.The drawing represents the subject matter of the invention in a simplified manner.

Der Reaktor 1 und der Wärmeaustauscher 2 sind in dem gemeinsamen Druckbehälter 3 angeordnet und durch einen mit Durchtritten für das Kühlmittel versehenen Neutronenschild 6 voneinander getrennt. Das Kühlmittel wird von dem :inneren Leitrohr 4 vom Reaktor 1 durch die Durchtritte des Schildes 6 zum Wärmeaustauscher 2 geführt. Hinter diesem ist die Umwälzpumpe 5 angeordnet. Ihrem Laufrad strömt das aus dem Leitrohr 4 vom Wärmeaustauscher 2 austretende Kühlmittel zu. Vom Pumpenlaufrad wird das Kühlmittel in dem Spalt 7 zwischen innerem Leitrohr 4 und Druckbehälterwand entlang der Wandung des Druckbehälters 3 zur Eintrittsseite des Reaktors zurückgefördert.The reactor 1 and the heat exchanger 2 are arranged in the common pressure vessel 3 and separated from one another by a neutron shield 6 provided with passages for the coolant. The coolant is led from the inner guide tube 4 from the reactor 1 through the openings in the shield 6 to the heat exchanger 2 . The circulating pump 5 is arranged behind this. The coolant emerging from the guide tube 4 from the heat exchanger 2 flows to your impeller. The coolant is conveyed back from the pump impeller in the gap 7 between the inner guide tube 4 and the pressure vessel wall along the wall of the pressure vessel 3 to the inlet side of the reactor.

Mit dieser Kühlmittelführung und Anordnung der Umwälzpumpe wird erreicht, daß die Druckbehälterwand nur mit der niedrigen Kühlmitteltemperatur des dem Reaktor zuströmenden Kühlmittelstromes beaufschlagt wird und der Kühlmittelstrom an den einzelnen Teilbereichen der Druckbehälterwand praktisch mit gleichmäßiger Geschwindigkeit entlangströmt, so daß die Behälterwand bei Temperaturschwankungen des Kühlmittelstromes, mit denen bei Antriebsanlagen gerechnet werden muß, diesen Temperaturänderungen in allen Teilen gleichmäßig folgt. Die Wärmespannungen in der Druckbehälterwand bleiben somit auch bei Temperaturschwankungen gering.With this coolant flow and arrangement of the circulation pump it is achieved that the pressure vessel wall only with the low coolant temperature of the reactor inflowing coolant flow is applied and the coolant flow to the individual sections of the pressure vessel wall practically at a constant speed flows along so that the container wall in the event of temperature fluctuations in the coolant flow, which must be expected in drive systems, these temperature changes follows equally in all parts. The thermal stresses in the pressure vessel wall thus remain low even with temperature fluctuations.

Claims

PATENT CLAIM: Reactor system with a pressure vessel, one inside Reactor, one or more also arranged in the boiler within a draft tube Heat exchangers and a radiation shield provided with passages between Reactor and heat exchangers as well as one circulated by a pump with an impeller Coolant, which from the reactor through the passages of the radiation shield the Heat exchangers supplied and in a gap between the pressure vessel wall on the one hand and heat exchanger, shield and reactor core on the other side of the inlet side of the Reactor is recycled, characterized in that the impeller of the circulation pump (5) is arranged within the pressure vessel (3) in such a way that the guide tube (4) The coolant emerging from the heat exchangers (2) first enters the pump impeller arrives and flows from this into the gap (7). Considered publications: German Auslegeschrift No. 1021515; "Glückauf" 92, 1956, H 47/48, p. 1420; Th. Rockwell, "Reactor Shielding Design Manual" 11I, New York, 1956, p. 2; "Nucleonics" 13, No. 6, 1955, p. 52; "Nuclear Engineering" 1, no. 7, 1956, p. 281; British patent specification No. 796 991; "Schiff und Hafen", Vol. 10, H. 2, 1958, p. 125; “Atomics and Nuclear Energy ”, May 1958, p. 157: Older patents considered: German patent No. 1083 945.