DE1127505B - Gasgekuehlter, fluessigkeitsmoderierter Atomkernreaktor mit Umlenkkuehlung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

INTERNAT. KL.

CHRIFT 1127 505

U5635VIIIc/21g

ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT:

30. SEPTEMBER 1958

12. A P RI L 1962

Die Erfindung bezieht sich auf einen gasgekühlten, flüssigkeitsmoderierten Kernreaktor mit Umlenkkühlung in parallelen, fingerhutförmig endenden Kernröhren, die in den Moderatorbehälter führen. Die Kernbrennstoffelemente befinden sich also innerhalb von an den Enden offener Brennstoffelementrohren, die gleichachsig innerhalb fingerhutförmig endender Kernrohre angeordnet sind, wobei der Strömungsweg des Kühlmittels über den Ringraum zwischen den fingerhutförmig endenden Kernrohren und den entsprechenden Brennstoffelementrohren, dann durch die Brennstoffelementrohre hindurch und über die in diesen befindlichen Brennstoffelemente hinweg verläuft. Üblicherweise befindet sich bei derartigen Reaktoren der Flüssigkeitsmoderator innerhalb eines zylindrischen Moderatortanks, und die fingerhutförmig endenden Kernrohre sind in Durchlässe eingeschweißt, die durch eine Endwand des Behälters hindurchführen.

Bei mit Flüssigkeit moderierten Kernreaktoren, bei welchen eine große Kühlgasströmung benötigt wird, hat sich jedoch herausgestellt, daß der Raum, welcher für das Herstellen getrennter Gasverbindungen nach den fingerhutförmig endenden Kernrohren außerhalb des Moderators zur Verfügung steht, unzureichend ist, falls die Kernrohre einen optimalen Abstand haben müssen, um nuklearen Anforderungen zu genügen, und falls der Durchmesser der Kernrohre so groß gewählt ist, daß die Gewähr besteht, den Druckabfall des Kühlmittels durch die Rohre hindurch unterhalb eines vertretbaren Kleinstwertes zu halten.

Dies wird bei dem eingangs genannten Atomkernreaktor dadurch vermieden, daß erfindungsgemäß die Kernrohre zwei Gruppen bilden, derart, daß die Rohre der einen Gruppe in den Moderatorbehälter von dessen einer Seite aus und die Rohre der zweiten Gruppe von dessen entgegengesetzter Seite aus eingeführt sind, und daß die Rohre der beiden Gruppen kammartig ineinandergreifen.

Da die fingerhutförmig endenden Kernrohre in zwei Gruppen unterteilt werden, nämlich eine Gruppe, die in den Moderatorbehälter in einer Richtung eindringt, und eine zweite Gruppe, die in den Moderatorbehältertank in der entgegengesetzten Richtung dringt, wobei beide Gruppen kammartig ineinandergreifen, wird eine Anordnung erzielt, bei der die beiden Rohrgruppen im Behälter eine derartige Stellung einnehmen, daß der Abstand zwischen den Rohren im Behälter vom nuklearen Standpunkt aus optimal ist und trotzdem der Abstand zwischen den Rohrenden außerhalb des Behälters größer ist als

Gasgekühlter, flüssigkeitsmoderierter Atomkernreaktor mit Umlenkkühlung

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority, London

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

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 4. Oktober 1957 (Nr. 31123)

Gwillym John Blockley,

Culcheth, Warrington, Lancashire,

und George Oliver Jackson, Lowton, Lancashire

(Großbritannien), sind als Erfinder genannt worden

der Abstand zwischen den Rohren im Behälter. Daher wird der Raum für Abdichtungsvorgänge der Rohre, z. B. Schweißungen, beim Durchtritt durch die Wandung des Moderatorbehälters und für die Herstellung von Gasanschlüssen an den Rohrenden außerhalb des Behälters im hohen Maße vergrößert, im Vergleich zu bekannten Anordnungen, in denen die Rohre in den Moderatorbehälter durch eine einzige Fläche eindringen.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert werden, und zwar zeigt
Fig. 1 eine Längsschnittansicht, Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Endansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1, während Fig. 3 Einzelheiten eines Teiles der Fig. 1 in einem größeren Maßstab wiedergibt. Es sei zunächst auf die Fig. 1 und 2 verwiesen, in welchen ein schwerwassermoderierter, gasgekühlter Kernreaktor veranschaulicht ist, der einen zylindrischen Aluminiumtank 1 aufweist, welcher mit schwerem Wasser 2, das als Moderator dient, gefüllt ist. Der Tank 1 ist innerhalb einer biologischen, aus Beton bestehenden Strahlenabschirmung 3 an den Flanschen 4 befestigt. Zwei Gruppen 5 und 6 fingerhutförmig endender Kernrohre 7 treten in den

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Tank 1 in entgegengesetzten Richtungen ein, und zwar durch die gegenüberliegenden Endflächen 8 und 9, und werden im Tank 1 von Schutzrohren 10 (Fig. 1) umgeben, welche sich zwischen den Endflächen 8 und 9 erstrecken. Die Schutzrohre 10 nehmen Stellen an den Schnittpunkten eines engmaschigen quadratischen Gitterwerks ein. Die Hälfte der gesamten Anzahl der Kernrohre 7 (d. h. diejenigen in Gruppe S) tritt in den Tank 1 durch die Endfläche 8 hindurch ein, während die andere Hälfte (d. h. diejenigen in Gruppe 6) durch die Endfläche 9 hindurch eintritt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, stellen die Rohre 7, welche mit einem Kreuz markiert sind, diejenigen der Gruppe 5 dar, welche in den Tank 1 durch die Endfläche 8 hindurch eintreten, während diejenigen, welche mit einem Punkt markiert sind, die Rohre 7 der Gruppe 6 darstellen, welche in den Tank 1 durch die Endfläche 9 hindurch eintreten. Es ist ersichtlich, daß dann, wenn der Abstand bzw. die Seitenlänge des Gitterwerkes, welches im Tank 1 ao durch die ineinandergreifenden Gruppen der Rohre 5 und 6 gebildet wird, mit L angenommen wird, der Gitterabstand der Rohre 7 in jeder der beiden Gruppen 5 und 6 gesondert für sich genommen L |/5 beträgt, wodurch eine größere Zugangs- as möglichkeit außerhalb des Tanks ohne Beeinflussung des optimalen Gitterzwischenraumes, geschaffen wird.

Der Innendurchmesser der Schutzrohre 10 ist etwas größer als der Außendurchmesser der Kernrohre 7, wodurch ein Wärmedämmungsraum 11, der auch zur Leckermittlung dienen kann, zwischen den Rohren 7 und 10 gebildet wird. Die Brennstoffladerohre 12, welche durch die Strahlenabschirmung 3 hindurchgehen, werden normalerweise durch stahlummantelte Betonabschirmungsstöpsel 13 verschlossen. Die Kernrohre 7 werden, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, in Verbindung mit den Laderohren 12 abgedichtet/Jedes Kernrohr 7 weist einen verstärkten . Endabschnitt 14 auf, an welchem eine Dichtung zwischen dem Kernrohr 7 und dem entsprechenden Laderohr 12 mittels eines Kolbenringes 15 und eines metallischen Dichtungsringes 16 erfolgt. Der metallische Dichtungsring 16 befindet sich zwischen dem Endabschnitt 14 des Kernrohres 7 und einem Innenflansch 17 im Laderohr 12. Die Dichtung wird durch die Druckwirkung bzw. Belastung eines mit Schraubengewinde versehenen Klemmringes 18, welcher in das Laderohr 12 hineingeschraubt ist, aufrechterhalten.

Es sei nunmehr wieder auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, bei welchen die Laderohre 12 durch zylindrische Gassammeleinlässe 19 hindurchgeführt sind, welche in der Nähe der Endflächen 8 und 9 des Tanks bzw. Behälters 1 auf Stützen 20 sitzen. Individuelle Gasauslaßrohrleitungen 21 stehen mit jedem der Laderohre 12 außerhalb der Sammeleinlässe 19 in Verbindung und führen durch den Strahlenschirm 3 hindurch nach den Sammelauslaßrohrleitungen 22. Gaseinlaßöffnungen 23 sind in den Laderohren 12 innerhalb der Sammeleinlässe 19 vorgesehen. Brennstoffelementrohre 24, welche an einem Ende innerhalb der Laderohre 12 abgedichtet sind, führen gleichachsig durch die Kernrohre 7 hindurch und haben einen kleineren Außendurchmesser als der Innendurchmesser der Kernrohre 7, wodurch sie einen Ringraum 25 zwischen den Rohren 7 und 24 bilden. Es sei nunmehr wieder auf Fig. 3 verwiesen, bei welcher jedes Brennstoffelementrohr 24 im entsprechenden Laderohr 12 durch Kolbenringe 26, die auf einem verstärkten Endabschnitt 27 des Rohres 24

ο sitzen, abgedichtet ist. Die Brennstoffelementrohre 24 weisen Gasauslaßöffnungen 28 in der Nähe der Verbindungsstellen der Gasauslaßrohrleitungen 21 mit den Laderohren 12 auf. Bei Betrieb des Reaktors strömt Kühlgas vom Sammeleinlaß 19 her durch die Einlaßöffnungen 23 hindurch in die Ringräume 25 zwischen den Kernrohren 7 und den Brennstoffelementrohren 24. Das Kühlgas strömt daraufhin durch die Brennstoffelementrohre 24 hindurch über die Brennstoffelemente (nicht dargestellt), welche sich darin befinden, hinweg und dann von den Laderohren 12 her durch die individuellen Gasauslaßrohrleitungen 21 nach den Sammelauslaßrohrleitungen 22 zurück. Der Reaktor wird durch die Hin- und Herbewegung von Borstahlsteuerstäben 29 (welche in Fig. 2 durch strichpunktierte Linien angedeutet sind) gesteuert, die in Querrichtung zum Tank 1. eintreten und durch die Steuerstabbetätigungseinrichtung 30 bewegt werden.

Bei der vorbeschriebenen Kernreaktorausführungsform ist der für das Herstellen individueller Gasverbindungen nach den Kernrohren 7 außerhalb des Tankes 1 zur Verfügung stehende Raum größer als derjenige, welcher zur Verfügung steht, wenn alle Kernrohre 7 in dem Tank 1 von der einen Endfläche her eintreten, wie dies bisher der Fall war.

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Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Gasgekühlter, flüssigkeitsmoderierter Kernreaktor mit Umlenkkühlung in parallelen, fingerhutförmig endenden Kemrohren, die in den Moderatorbehälter führen, dadurch gekennzeich net, daß die Kernrohre (7) zwei Gruppen (5,6) bilden, derart, daß die Rohre (7) der einen Gruppe (5) in den Moderatorbehälter (1) von dessen einer Seite aus und die Rohre (7) der zweiten Gruppe (6) von dessen entgegengesetzter Seite aus eingeführt sind, und daß die Rohre (7) der beiden Gruppen kammartig ineinandergreifen.

2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernrohre in den beiden Gruppen in identischen symmetrischen Gittern angeordnet sind und durch ihr Ineinandergreifen ein symmetrisches, quadratisches Gesamtgitter bilden.

In Betracht gezogene Druckschriften: »Proceedings of the International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy«, Vol. 2, Physics; Research Reactors, New York, 1956, S. 345.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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