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Verfahren zum Betrieb eines Kernenergiereaktors sowie Reaktor und
Kernbrennstoff zur Ausübung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zum Betrieb eines Kernenergiereaktors, beidem ein Kernbrennstoff und gegebenenfalls
ein Moderator in fester, körnig geschütteter Form verwendet -werden, wobei in dieses
körnige Schüttgut von unten ein Gas mit einer solchen Geschwindigkeit eingeblasen
wird, daß sich eine Wirbelschicht von flüssigkeitsähnlichem Verhalten bildet, in
der die einzelnen Festteilchen in auf und ab wirbelnder Bewegung sind, sowie auf
einen Reaktor und Kernbrennstoff zur Ausübung dieses Verfahrens.
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Es ist bekannt, Kernreaktionen in einer Wirbelschicht vorzunehmen.
Man verwendet hierfür einen Kernbrennstoff und gegebenenfalls einen Moderator in
fester, körnig geschütteter Form. Dieses Schüttgut befindet sich in einem zylindrischen
Behälter, in den von unten ein Gas mit einer solchen Geschwindigkeit eingeblasen
wird, daß sich eine Wirbelschicht von flüssigkeitsähnlichem Verhalten bildet. In
der Wirbelschicht sind die einzelnen Festteilchen in auf und ab wirbelnder Bewegung.
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Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß mit steigender Gasmenge
die Reaktivität und damit die erzeugte Wärmemenge herabgesetzt. wird. Dieses hat
seinen Grund darin, daß bei höherer Gasgeschwindigkeit die Wirbelschicht expandiert.
Die gleiche Menge Wirbelgut nimmt also einen größeren Raum ein. Der durchschnittliche
Abstand der einzelnen Teilchen wird größer, und die Reaktivität nimmt ab.
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Das Gegenteil ist jedoch erwünscht. Wenn die Leistung des Reaktors
gesteigert werden soll, wird eine größere Gasmenge durchgesetzt, welcher eine größere
Wärmemenge zuzuführen ist. Dieses kann nur durch eine Steigerung der Reaktivität
erreicht werden. Erfindungsgemäß wird das dadurch erzielt, daß die Geschwindigkeit
des Gases innerhalb des Reaktors von unten nach oben durch entsprechende Formgebung
des Reaktionsraumes reduziert wird, so daß das körnige Schüttgut entsprechend der
Geschwindigkeit des eingeblasenen Gases jeweils in einem anderen Bereich des Reaktors
eine Wirbelschicht bildet.
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Die Formgebung des Reaktionsraumes erfolgt zweckmäßigerweise in der
Form, daß durch Änderung der eingeblasenen Gasmenge auch die geometrische Neutronenflußwölbung
verändert wird. Der Kernbrennstoff und gegebenenfalls der Moderator werden also
bei größerer Gasmenge weiter nach oben getrieben. Durch den Gasstrom wird dabei
die Reaktivität selbsttätig und ohne Verlust an Neutronen stufenlos geregelt, wenn
die Wirbelschicht bei jeder Änderung der von unten her eingeblasenen Gasmenge eine
andere räumliche Verteilung -im Reaktor einnimmt. Es wird somit zur Handhabung der
kontinuierlichen Regelung der Reaktivität das Längen- und Querschnittsverhältnis
des von der Gesamtheit des körnigen Schüttgutes im Wirbelbett eingenommenen Volumens,
das ein flüssigkeitsähnliches Verhalten zeigt, durch die Gasmenge kontinuierlich
verändert. Um eine für die kontinuierliche Regelung ausreichende Veränderung der
geometrischen Flußwölbung der Wirbelschicht herbeizuführen, ist der Reaktorraum
im wesentlichen so zu begrenzen, daß seine Querschnittsfläche von unten nach oben
zunimmt. Es liegen dann folgende Verhältnisse vor: Bei geringer Gasgeschwindigkeit,
die einer bestimmten durchsetzenden Gasmenge pro Zeiteinheit entspricht, wird die
Geschwindigkeit, bei der der der körnige Kernbrennstoff nicht mehr fortgetragen,
sondern in auf und ab wirbelnder Bewegung gehalten wird, an einer tieferen Stelle
des Reaktorraumes erreicht, als bei einer größeren Gasmenge je Zeiteinheit. Bei
geringer Gasmenge befindet sich die Wirbelschicht also unten in einem verhältnismäßig
schmalen Schacht und ist in der Höhe weit auseinandergezogen. Bei größerem Gasdurchsatz
wird die Wirbelgeschwindigkeit erst auf einem höher liegenden, größeren Querschnitt
des Schachtes erreicht. Das gewirbelte Gut nimmt dabei zwar etwa das gleiche Volumen
ein. Bei größerer Querschnittsfläche ist aber die Wirbelschichthöhe kleiner. Die
Form der Wirbelschicht nähert sich dabei mehr der Kugelform. Bei zunehmender Annäherung
des wirbelnden Kernbrennstoffvolumens an die Kugelform werden die Reaktivität und
der Wärmeumsatz größer. Daraus folgt, daß bei jeder Reaktorbelastung zur Erzielung
möglichst gleicher Temperaturerhöhungen im Gas innerhalb der Wirbel-
Schicht
die Größe des Reaktors, dessen Querschnittsflächen in den verschiedenen Höhen, die
Menge an wirbelndem Kernbrennstoff sowie die Korngröße und Kornform des Kernbrennstoffes
auf die durchgeblasene Gasmenge abgestimmt sein müssen.
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Unter gewissen Voraussetzungen ist es zweckmäßig, zur Unterstützung
der oben dargestellten Wirkungen das Baumaterial der Reaktorwandungen in verschiedenen
Höhen zu ändern. Hierdurch wird erreicht, daß durch Änderung der eingeblasenen Gasmenge
die Wirbelschicht in einem Bereich gebildet wird, in dem die Wandungen eine andere
Reflektorwirkung aufweisen.
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Das oben beschriebene Verfahren zum Betrieb eines Kernreaktors gestattet
auch das Einschleusen des frischen Kernbrennstoffes und das Austragen des ausgebrannten
Kernbrennstoffes auf einfache Weise. Der Ersatz für ausgebrannten Kernbrennstoff
kann in die Wirbelschicht, z. B. mittels eines Zellenrades, aus einem Vorratsbehälter
von der Seite her eingeschleust werden. Der ausgebrannte Kernbrennstoff wird zweckmäßigerweise
an einer gegenüber dem Einschleuseort tiefer gelegenen Stelle.,ausgetragen. Komplizierte
Beschickungs- und Austragevorrichtungen, wie sie bei den üblichen heterogenen Reaktoren
verwendet werden, sind nicht erforderlich. Dieser Vorteil wirkt sich besonders dann
aus, wenn der Reaktor als Brüter betrieben wird, derart, d@ß dem körnigen Schüttgut
ein ebenfalls körniger Brutstoff zugesetzt wird. Sofern in einem Reaktor zur Ausführung
des Verfahrens nach der Erfindung die eingeschleuste Kembrennstoffmenge, z. B. auf
Grund einer Störung oder eines Bedienungsfehlers, zu groß sein sollte, könnte der
Reaktor durchbrennen. Dieses wird durch Absorberstäbe verhindert, die oberhalb der
höchstzulässigen Wirbelschichthöhe fest eingebaut sind. Die Reaktivität wird dann
selbsttätig gesenkt, wenn die Wirbelschichthöhe die Höhe fest eingebauten Absorberstäbe
überschreitet.
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Durch einen verringerten und schließlich vollständig unterbrochenen
Gasstrom läßt man das Wirbelbett des Kernbrennstoffes innerhalb des Reaktors zwischen
Absorberelemente absinken, vorzugsweise zwischen Absorberstäbe, so daß die Kernspaltung
durch Einfangen von Neutronen verringert wird. Die Absorberstäbe werden in diesem
Fall in den unteren Teil des Reaktors fest eingebaut. Im allgemeinen wird für eine
Wirbelschicht ein Rost benötigt, auf dem die in die Wirbelschicht zu überführenden
geschütteten festen Teilchen im Ruhezustand lagern und durch dessen Öffnungen der
die Wirbelschicht erzeugende Gasstrom von unten eingeblasen wird. In einem Reaktor
zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung sind daher zweckmäßig die rostbildenden
Konstruktionselemente, insbesondere Roststäbe, als Absorberelemente bzw. Absorberstäbe
ausgebildet. Durch Ein- oder Abschalten des den Kernbrennstoff kühlenden und die
Wirbelschicht erzeugenden Gas-Stroms wird dann auf sehr einfache Weise der Kernreaktor
selbsttätig in Betrieb genommen und stillgesetzt. Durch diese Anordnung werden beim
Ausfallen des Gebläses oder eines Regelorgans überhitzungen und somit die Zerstörung
des Brennstoffes sicher vermieden.
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Nach einer anderen ähnlichen Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen,
daß der Kernbrennstoff bei verringertem bis vollständig unterbrochenem Gasstrom
innerhalb des Reaktors in geeignet geformte, insbesondere nach unten sich konisch
verjüngende Behälter absinkt. Hierbei wird die Reaktion durch die besondere räumliche
Anordnung unterbrochen und ohne Absorberstäbe die gleiche selbsttätige Wirkung -
wie oben angegeben - erzielt.
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Da der Gasstrom sowohl die Aufgabe der Bildung der Wirbelschicht aus
dem Kernbrennstoff als auch dessen Kühlung im Wirbelbett übernimmt, bestehen hinsichtlich
des konstruktiven Aufbaus eines Reaktors zur Ausführung des Verfahrens bestimmte
Bedingungen bzw. mindeste Forderungen, um die beiden Aufgaben des Gasstromes in
optimaler Weise zu erfüllen. Demzufolge sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
in einem Reaktor zur Ausführung des Verfahrens Kühlregister (Wärmeaustauscher) mindestens
zum Teil bereits unmittelbar in der Wirbelschicht eingebaut, die die vom Kernbrennstoff
an das Gas abgegebene Wärme übernehmen. Diese Wärme wird zweckmäßigerweise unmittelbar
zur Dampferzeugung eingesetzt, d. h., die Rohre einer oder mehrerer in die Wirbelschicht
eingebauter Kühlregister bilden die Verdampferrohre einer Dampferzeugungsanlage.
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Die Anordnung in der Wirbelschicht liegender Kühlregister hat den
Vorteil, daß für den Wärmeübergang vom Gas auf die Verdampferrohre die guten Wärmeübergangsverhältnisse
einer Wirbelschicht ausgenutzt werden. Es werden in einer Wirbelschicht Wärmeübergangszahlen
von K = 200 bis 300kca1/m' h ° C gemessen.
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Da - wie oben beschrieben - bei größeren Leistungen, also höheren
Gasmengen, die Wirbelschicht in einem höheren "feil des Reaktors mit größerer Reaktivität
und somit höherer Wärmeerzeugung gebildet wird, ist dieser Teil des Reaktors auch
mit mehr Wärmeaustauscherfläche auszurüsten.
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Soll die gesamte Reaktionswärme bereits in der Wirbelschicht abgeführt
werden. so sind die Kühlregister mit entsprechend großen Heizflächen auszuführen.
Das Gas verläßt in diesem Fall die Wirbelschicht mit der gleichen Temperatur, mit
der es in die Wirbelschicht eingeführt wurde. Die Größe des Reaktors, dessen Querschnittsfläche
in den verschiedenen Höhen, die Menge an wirbelndem Kernbrennstoff, die Korngröße
und Kornform des Kernbrennstoffes und die Wärmeaustauscherfläche im jeweiligen Bereich
der Wirbelschicht ist dann so auf die durchgeblasene Gasmenge je Zeiteinheit abzustimmen,
daß eine annähernd gleiche Temperatur des Gases am Eintritt in der Wirbelschicht
und am Austritt aus der Wirbelschicht bei jeder Reaktorleistung erzielt wird, wobei
diese Wirkung gegebenenfalls durch in die Wirbelschicht eingebaute Absorberstäbe
unterstützt wird. Ohne eine weitere Abkühlung wird dann das Gas im Kreislauf der
Wirbelschicht wiederum von unten zugeführt.
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Zweckmäßigerweise führt man so viel Wärme an die Kühlregister ab,
daß in der Wirbelschicht eine Temperatur herrscht, die zwischen 600 und 1100° C
liegt. Wird nur ein Teil der Reaktionswärme in der Wirbelschicht abgeführt. so läßt
man das Gas danach noch weitere Heizflächen durchströmen, die außerhalb der Wirbelschicht
liegen und der Dampfüberhitzung und bzw. oder der Speisewasservorwärmung dienen.
Dabei wird das zuvor die Wirbelschicht bildende Gas weiter abgekühlt, z. B. auf
Temperaturen, die zwischen 100 und 500' C liegen.
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Das Gas wird also durch ein Gebläse in die Wirbelschicht gedrückt,
in der es sich durch die Kernspaltung
erwärmt. Durch die Kühlregister
wird gleichzeitig Wärme entzogen. Das die Wirbelschicht verlassende Gas durchströmt
dann eine oder mehrere Wärmeaustauscherflächen, wobei es auf eine den nachgeschalteten
Apparaten zuträgliche Temperatur abgekühlt wird. Danach strömt das abgekühlte Gas
nacheinander durch einen ersten Abscheider, in dem eventuell mitgerissene Festteilchen
des Kernbrennstoffes abgeschieden werden, und einen zweiten Abscheider für eventuell
vom Gas aufgenommene Reaktorgifte. Danach wird das Gas wieder zur Saugseite des
Gebläses zurückgeführt.
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Die Kreislaufführung des die Wirbelschicht unterhaltenden Gases kann
auch so gestaltet werden, daß jeweils nur ein Teil des Gases durch den Abscheider
für Reaktorgifte geführt wird. Die im ersten Abscheider geführten Festteilchen werden
entweder in die Wirbelschicht zurückgeführt oder dem Kreislauf zur an einem anderen
Ort vorzunehmenden Aufarbeitung entnommen. Der an sich schon sehr gute Wärmeübergang
in der Wirbelschicht kann durch Erhöhung des Gasdruckes im Kreislauf noch weiter
verbessert werden. Durch eine Regelung des Kreislaufdruckes kann bei entsprechend
sich änderndem Wärmeübergang insbesondere die Leistung des mit einer Wirbelschicht
betriebenen Reaktors den Anforderungen des Betriebes und der Energieabgabe angepaßt
werden. Es ist darum vorgesehen, daß der Gaskreislauf mit einem Überdruck von wenigen
Millimetern WS bis zu mehreren Atmosphären betrieben wird und daß dieser Druck während
des Betriebes regelbar ist.
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Im allgemeinen wird jedoch auf Grund der guten Wärmeübergangsverhältnisse
etwa der normale Atmosphärendruck in der Wirbelschicht ausreichen. Für diesen allgemeinen
Fall ist es möglich, den Gaskreislauf mit einem geringen Unterdruck gegenüber der
Atmosphäre zu betreiben. Dabei werden die Wärmeübergangsverhältnisse kaum verändert.
Der Unterdruck wird durch ein Saugzuggebläse aufrechterhalten. Durch den geringen
Unterdruck wird verhindert, daß radioaktives Gas an unkontrollierbaren Stellen austritt.
Eine Undichtigkeit der Reaktoranlage ist durch das Absinken des Unterdruckes und
durch eine Änderung des Sauerstoffgehaltes des Kreislaufgases sofort erkennbar.
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Der Reaktionsraum des Reaktors erhält die Form eines Kegelstumpfes,
Hyperboloids, Paraboloids oder eine aus mehreren dieser Körper zusammengesetzte
Form. Der Querschnitt wird von unten nach oben also größer. Gegebenenfalls werden
noch kurze zylindrische Stücke eingebaut.
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Man gibt dem Kernbrennstoff zweckmäßigerweise keine Kugelform, sondern
verwendet unregelmäßig geformte Kernbrennstoffkörper mit einer Korngröße von 0.5
bis 10 mm, insbesondere eine solche von 2 bis 6 mm. Dieser gekörnte Brennstoff läßt
sich beispielsweise im Strangpreßverfahren herstellen, wobei die einzelnen Körper
vom Strang gebrochen werden. Mit einer ungleichmäßigen Körnung erzielt man ein ruhiges,
gleichmäßig bewegtes Wirbelbett. Innerhalb des Wirbelbettes ist die Temperatur des
Kernbrennstoffes nahezu gleich der Gastemperatur, weil im Wirbelbett die Grenzschicht
an den Festkörpern dauernd zerstört wird, so daß sehr hohe Wärmeübergangszahlen
erzielt werden. In einem verhältnismäßig kleinen einzelnen Brennstoffkorn treten
auch von innen zur Oberfläche hin nur geringe Temperaturdifferenzen auf. Einer inneren
Überhitzung des Kernbrennstoffes wird also durch die Wahl kleiner Brennstoffkörper,
wie sie für ein Wirbelbett gebraucht werden, entgegengewirkt. Der Gasstrom übernimmt
sowohl die Aufgabe der Bildung der Wirbelschicht des Kernbrennstoffes als auch dessen
Kühlung. Wenn zur Erzeugung der Wirbelschicht des Kernbrennstoffes temperaturbeständige
Gase verwendet werden, kann deren Temperatur beim Betrieb des Reaktors, z. B. durch
eine regelbare Kreislaufführung der Gase, sehr nahe an die für den Kernbrennstoff
noch gerade zuträgliche Temperatur herangeführt werden.
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Die Wirbelschicht sorgt für eine gute Durchmischung der bereits weitgehend
ausgebrannten mit den noch nicht ausgebrannten Brennstoffteilchen und gegebenenfalls
für die Mischung mit einem ebenfalls in gekörnter Form verwendeten Moderatur. Die
Kernspaltung erfolgt dann im gesamten Reaktor hinreichend gleichmäßig.
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Um die Reaktion des Kernbrennstoffes stillzusetzen, ist vorgesehen,
den Reaktionsraum im Unterteil des Reaktors in mehrere voneinander getrennte Räume
auseinanderzuziehen. Wird der Gasstrom stark reduziert oder unterbrochen, so sinkt
der Kernbrennstoff in diese Räume. Er ist dann so weit auseinandergezogen, daß keine
Reaktion stattfinden kann. Wird der Gasstrom wieder gesteigert, so wird der Kernbrennstoff
aus diesen Räumen herausgeblasen und bildet in dem darüber befindlichen Reaktionsraum
eine Wirbelschicht.
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Die Größe eines Reaktors zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung
läßt sich dadurch reduzieren, daß der in der Wirbelschicht gehaltene Kernbrennstoff
als Ganzes oder- in Teilen in bekannter Weise mit einem oder mehreren spaltbaren
Nukliden angereichert ist. Der Kernbrennstoff muß ferner in genügend temperaturbeständiger
und abriebfester Form vorliegen, z. B. als gesintertes Urankarbid oder Uranoxyd.
Als Bau- und Füllmaterial für den Reaktor werden hinreichend temperaturbeständige
Stoffe mit moderierenden Eigenschaften eingesetzt, z. B. Kohlenstoffsteine. Zur
Erzeugung der Wirbelschicht wird ein Gas verwendet, das Neutronen hinreichend wenig
absorbiert, z. B. Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd öder Helium. Infolge der durch das
Fehlen gesonderter Brennelemente und/oder Regelstäbe verwirklichten Homogenität
und Symmetrie des Neutronenflusses ist ein vorteilhafter Betrieb des Reaktors als
Brüter auch in der Weise möglich, daß der Brutstoff hinter den Reaktorwänden eingebaut
ist.
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In den Abbildungen sind Ausführungsformen für solche Reaktoren als
Beispiel schematisch dargestellt. A b b. 1 zeigt einen Wirbelschichtkernreaktor,
bei dem das die Wirbelschicht erzeugende Gas durch das Gebläse 1 tangential in den
Windkasten 2 eingeblasen wird. Hier wird eventuell im Gas vorhandener Flugstaub
abgeschieden. Dieser Staub wird über das Zellenrad 3 ausgeschleust. Die entstaubten
Gase blasen durch den Rost 4 in den Kernreaktor 5, in dem das Wirbelgut, bestehend
aus körnigem Urankarbid und Kohlenstoff, flüssigkeitsähnlich auf- und abwärts wirbelt.
In dem engen Querschnitt unmittelbar oberhalb des Rostes sind quer durch den Reaktor
mehrere Absorberstäbe 6 geführt. Darüber geht der Reaktionsraum in einen größeren
Querschnitt über. Im unteren kleineren Querschnitt des Raumes ist die Gasgeschwindigkeit
so groß, daß eventuell dort liegende Festteilchen nach oben getragen werden. Erst
in der Querschnittserweiterung -ist die Gasgeschwindigkeit
so weit
herabgesetzt, daß sich eine Wirbelschicht ausbilden kann. Wird das Gebläse 1 abgeschaltet,
oder fällt es durch eine Störung aus, so fällt das Wirbelgut sofort auf den Rost
4 und liegt in dieser Höhe zwischen den Absorberstäben 6, wodurch die Kernreaktion
unterbrochen wird. Wird das Gebläse wieder angefahren, so wird das Wirbelgut erneut
hochgetragen, und die Kernreaktion setzt erneut ein. Durch den Stutzen 7 wird der
ausgebrannte Kernbrennstoff ausgetragen. Neuen Kernbrennstoff führt man durch den
Stutzen 8 in die Wirbelschicht ein.
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Zur zusätzlichen Steuerung der Reaktivität können seitlich angeordnete
Absorber 9 entsprechend den Betriebserfordernissen mehr oder weniger tief in den
Reaktionsraum eingefahren werden. Die Außenwandung des Reaktors ist vollständig
mit Kohlenstoffsteinen 10 ausgekleidet. Durch den Kanal 11 ziehen
die im Reaktor erhitzten Gase ab. Sie geben ihre Wärme an die Berührungsheizflächen
12a, 12b, 12c, 12 d ab. In den Berührungsheizflächen wird Wasser vorgewärmt, verdampft
und überhitzt. Hinter der Berührungsheizfläche 12 werden die Gase wieder
von dem Gebläse 1 angesaugt.
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A b b. 2 zeigt eine Ausführungsform eines Wirbelschichtkernreaktors
ohne Rost. Das Gas wird durch das Gebläse 1 über einen Krümmer 13 in den konischen
Reaktor 14 geblasen. Im Unterteil des Reaktors, aus dem der wirbelnde Kernbrennstoff
bereits bei geringer Gasmenge herausgedrückt wird, befinden sich wiederum mehrere
Absorberstäbe 6. Außerdem ist die Verkleidung 15 des Reaktorunterteils einschließlich
des Krümmers 13 mit Absorbermaterial versetzt.
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Wenn die Wirbelschicht zu hoch ist, so würde die Temperatur des Reaktors
das zulässige Maß überschreiten. Um das zu verhindern, sind an der Grenze der zulässigen
Wirbelschichthöhe Absorber 16 angebracht. Wird zuviel Kernbrennstoff eingeschleust,
so wirbelt dieser zwischen den Absorberstäben 16
und die frei werdenden Neutronen
werden von diesen abgefangen. Die aus der Wirbelschicht austretenden heißen Gase
durchströmen die oberhalb des Kernreaktor angeordneten Heizflächen 12a, 12b, 12c,
12d, in denen Wasser verdampft wird, und gelangen über die Rohrleitung 17 in den
Zyklon 18, wo der mitgerissene Flugstaub abgeschieden wird. Mittels der Zellenradschleuse
19 wird der Flugstaub aus dem Zyklon 18 ausgetragen. Er wird über die Rohrleitung
20 und die Verteilerschieber 21 und 22 wahlweise entweder in geeignete Behälter
23 oder über den Stutzen 24 in die Wirbelschicht geführt. Die Gase gelangen nach
dem Zyklon 18 über die Rohrleitung 25 in den zweiten Abscheider 26, wo die Reaktorgifte
bei 27 abgezogen werden. Die gereinigten Gase werden über die Rohrleitung 28 auf
das Gebläse 1 zurückgeführt und durchlaufen erneut den Kreislauf.
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A b b. 3 zeigt eine andere Ausführungsform. Das Gebläse 1 fördert
das Gas in eine Ringleitung 35. Über Krümmer 36 a, 36 b, 36 c gelangt das Gas in
mehrere Schächte 37a, 37b, 37e, die eine schmale Rechteckform haben und schräg nach
oben auf den Reaktorraum 14 führen. Geht kein Gas durch diese Schächte, so rutscht
das aus Kernbrennstoff bestehende Wirbelgut in diese Schächte ab. Dadurch ist es
räumlich so weit auseinandergezogen, daß keine Kernreaktion mehr stattfinden kann.
Wird das Gebläse 1 eingeschaltet und strömt Gas durch die Kanäle, so wird der Kernbrennstoff
herausgeblasen, gelangt in den Reaktorraum 14 und bildet die Wirbelschicht. Im Reaktorraum
befinden sich die Rohrschlangen 34 der Kühlregister. Bei verhältnismäßig kleiner
Gasmenge ist die Wirbelschicht durch die Linie 38a nach unten und 38b nach oben
begrenzt. Bei großer Gasmenge ist die Geschwindigkeit des Gases erst in einem höher
gelegenen Querschnitt 49a des konischen Reaktorraumes 14 so weit herabgesetzt,
daß eine Wirbelschicht entstehen kann. Die obere Grenze der Wirbelschicht liegt
dann bei 39b. Die Wirbelschicht nimmt zwischen den Grenzen 38 a und 38
b etwa das gleiche Volumen ein wie zwischen den Grenzen 39 a und 39
b.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist jedoch das Verhältnis zwischen Oberfläche
und Volumen in letzterem Fall kleiner. Dadurch ist bei größerer Gasmenge die Reaktivität
und damit auch der Wärmeumsatz in erwünschter Weise gesteigert.
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Oberhalb der Wirbelschicht befinden sich zwei Berührungsheizflächen
12a, 12b, in denen die Gase weiter abgekühlt werden. Sie werden danach durch den
Elektroentstauber 40 geführt. Der abgeschiedene Flugstaub rutscht über die
Leitung 41 in den Reaktor 14 zurück. über die Leitung 42 werden die
Gase zum Ansaugstutzen des Gebläses 1 geleitet. Das Gebläse 43 entnimmt der
Leitung 42 einen Teilstrom der Gase und führt diese durch den Abscheider 26, wo
über die Leitung 27 die Reaktorgifte entnommen werden. Danach werden die gereinigten
Gase über das Ventil 45 in die Rohrleitung 42 zurückgeführt. Durch die Ventile
44 und 45 wird die durch den Abscheider 26 geführte Gasmenge
gesteuert.