DE1222174B

DE1222174B - Thermal or medium-speed boiling nuclear reactor

Info

Publication number: DE1222174B
Application number: DEB75198A
Authority: DE
Inventors: William Robert Wootton; Martin Charles Peters
Original assignee: Babcock and Wilcox Ltd
Current assignee: Babcock International Ltd
Priority date: 1963-02-15
Filing date: 1964-01-29
Publication date: 1966-08-04
Also published as: BE643860A; NL6401147A

Description

Thermischer oder mittelschneller Siede-Kernreaktor Die Erfindung bezieht sich auf einen thermischen oder mittelschnellen Siede-Kernreaktor, dessen Reaktorkern von einer mit flüssigem Kühl- und Moderatormittel gefüllten Reflektorkammer umgeben ist, die mit einer Speicherkammer kommuniziert, und dessen Regelung durch Verändern der Niveauhöhe der Flüssigkeit in der Reflektorkammer bewirkt wird.Thermal or medium-speed boiling nuclear reactor The invention relates focus on a thermal or medium-fast boiling nuclear reactor, its reactor core surrounded by a reflector chamber filled with liquid coolant and moderator which communicates with a storage chamber, and its regulation by changing the level of the liquid in the reflector chamber is effected.

Bei den bisher bekannten Siede-Kernreaktor-Konstruktionen entstehen hohe Kapitalkosten, erstens durch einen merklichen Aufwand für die benötigten kostspieligen Sicherheitsvorrichtungen und zweitens durch eine erforderliche Leistungsreguliervorrichtung. Dies führt zu einer Erhöhung der Anlagekosten für ein Kernkraftwerk, wodurch folglich die Wettbewerbschancen mit einem konventionellen Kraftwerk stark absinken.In the case of the previously known Siede nuclear reactor constructions high capital costs, firstly due to a noticeable effort for the expensive ones required Safety devices and, secondly, a required power regulation device. This leads to an increase in the installation costs for a nuclear power plant, which consequently the chances of competing with a conventional power plant drop sharply.

Es ist bereits ein Kernreaktor bekannt, bei dem Brennelemente parallel zueinander angeordnet sind, wobei jedes Brennelement mit einem dünnen Rohr, das jedoch einen Ringraum für den Durchtritt eines Mediums frei läßt, umgeben ist. Das Medium wirkt beim Durchströmen des Ringraumes als Kühlmittel und dient außerhalb der Rohre als Moderator. Mit Hilfe eines Ausflusses wird die Moderatorniveauhöhe zur Regelung der Kernreaktionen geändert. Weiterhin ist bereits ein Kernreaktor bekannt, bei dem der Kern von einem Reflektortank umgeben ist. Die Mengenänderung des Reflektors erfolgt mittels Pumpen.A nuclear reactor is already known in which fuel assemblies are parallel are arranged to each other, each fuel assembly with a thin tube, the but leaves an annular space free for the passage of a medium, is surrounded. That When flowing through the annular space, the medium acts as a coolant and is used outside the pipes as a moderator. With the help of a discharge becomes the moderator level height changed to regulate nuclear reactions. Furthermore there is already a nuclear reactor known in which the core is surrounded by a reflector tank. The quantity change of the reflector is carried out by means of pumps.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen thermischen oder mittelschnellen Siede-Kernreaktor zu schaffen, bei welchem mit einfachen Mitteln die erforderliche Sicherheit gewährleistet und die Leistungsregulierung sichergestellt ist.The invention is based on the object of a thermal or medium-fast To create a boiling nuclear reactor, in which the required by simple means Security is guaranteed and power regulation is ensured.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Raum in der Reflektorkammer oberhalb des Flüssigkeitsspiegels mit einem im Reaktordruckgefäß oberhalb des Reaktorkerns vorhandenen Dampfsammelraum in Verbindung steht. Dadurch ist ein einfaches Mittel zur Regulierung des Neutronenmultiplikationsfaktors und der Leistung des Reaktors gegeben. Die Niveauhöhe des Reflektors wird also durch eine Druckänderung des erzeugten Dampfes geregelt. Um die Sicherheit zu erhöhen, ist einerseits eine Umhüllung der Reflektorkammer mit einem neutronenabsorbierenden Material vorgesehen und andererseits ein Kritischwerden des Kerns nur mit Hilfe des Neutronenreflektors möglich. Die Reflektor-, Moderator- und Kühlmittelflüssigkeit besteht aus leichtem Wasser.The object on which the invention is based is achieved in that the space in the reflector chamber above the liquid level with one in the reactor pressure vessel above the reactor core existing steam collecting space is in communication. Through this is a simple means of regulating the neutron multiplication factor and given the power of the reactor. The level of the reflector is so through a pressure change of the generated steam is regulated. To increase security, is on the one hand an envelope of the reflector chamber with a neutron-absorbing one Material is provided and, on the other hand, the core can only become critical with help of the neutron reflector possible. The reflector, moderator and coolant fluid consists of light water.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel vereinfacht dargestellt. Die Kühlmittelzuleitung 1 führt durch die Böden des äußeren und inneren Druckbehälters 2, 3 zu einem Sammelbecken 4 im Innern des Druckbehälters 3. Das Sammelbecken 4 steht durch ein düsenförmiges Zwischenstück 5 und Öffnungen 6 im Traggitter des Kerns 7 mit dem Kern selbst in Verbindung. Über dem Kern 7 ist eine Sammelkammer 8, welche durch seitwärts sich erstreckende Rohre 9 mit einer auf dem Umfang verteilten Anzahl Zyklone 10 in Verbindung steht, die einen unteren Wasserausfluß besitzen, der unterhalb des Flüssigkeitsstandes in der Fallkammer 11 angeordnet ist, und bei denen ein oberer Dampfaustritt mit verschiedenen Wäschern vorgesehen ist. Ein Dampfzwischenraum 12 mit der Austrittsleitung 12 a und dem Drosselventil 12 b ist im Innern des Druckbehälters 3 oberhalb der Sammelkammer 8 vorgesehen. Zwischen dem Kopf des Druckbehälters 3 und der Sammelkammer 8 liegt der Hauptwäscher 13.In the drawing, the invention is shown in simplified form in one embodiment. The coolant supply line 1 leads through the bottoms of the outer and inner pressure vessels 2, 3 to a collecting basin 4 inside the pressure vessel 3. The collecting basin 4 is connected to the core itself through a nozzle-shaped intermediate piece 5 and openings 6 in the support grid of the core 7. Above the core 7 is a collecting chamber 8, which is connected by laterally extending tubes 9 with a number of cyclones 10 distributed around the circumference, which have a lower water outlet which is arranged below the liquid level in the fall chamber 11, and in which a upper steam outlet is provided with various washers. A vapor space 12 with the outlet line 12 a and the throttle valve 12 b is provided in the interior of the pressure vessel 3 above the collecting chamber 8. The main washer 13 is located between the head of the pressure vessel 3 and the collecting chamber 8.

Die Reflektorkammer 14, welche den Kern 7 direkt umgibt, steht durch eine oben ringförmig angebrachte Anzahl Rohre 15 mit dem Dampfraum 12 und durch eine unten ringförmig angebrachte Anzahl Rohre 16 mit der Speicherkammer 17, die zwischen den Druckbehältern 2 und 3 vorgesehen ist, in Verbindung. In ihrer ganzen Länge ist die Reflektorkammer 14 mit einer Schicht neutronenabsobierenden Materials 18 umgeben.The reflector chamber 14, which directly surrounds the core 7, is connected to the vapor space 12 by a number of tubes 15 attached in the form of a ring at the top and to the storage chamber 17, which is provided between the pressure vessels 2 and 3, by a number of tubes 16 attached to the bottom in a ring shape . The reflector chamber 14 is surrounded by a layer of neutron-absorbing material 18 over its entire length.

Der Dampfraum 12 ist durch eine Ausgleichsöffnung 19 mit der oberen Hälfte der Speicherkammer 17 verbunden, so daß der Dampf im Dampfraum 12 und in der Speicherkammer 17 die Tendenz besitzt, sich auszugleichen und somit ebenfalls die Flüssigkeitsspiegel in der Reflektor- und Speicherkammer 14 und 17.The vapor space 12 is connected to the upper half of the storage chamber 17 through an equalizing opening 19, so that the vapor in the vapor space 12 and in the storage chamber 17 has a tendency to equalize each other and thus also the liquid levels in the reflector and storage chambers 14 and 17.

Der Dreiwegehahn 20, der sich .entsprechend dem Dampfdruck am Austritt des Reaktors mittels eines Druckreglers einstellt, ist im unteren Teil des Druckbehälters 2 angeordnet, um die Höhe der vorgenannten Flüssigkeitsspiegel zu regeln, so daß, im Fall eines vermehrten Dampfverbrauches und eines folglichen Abfalles des Dampfdruckes, der Dreiwegehahn 20 der Reflektor- und Speicherkammer 14 und 17 Wasser unter Druck zuleitet, wodurch der Flüssigkeitsspiegel steigt und somit ebenfalls die erzeugte Wärme durch den Kern 7 wächst.The three-way valve 20, which is .according to the steam pressure at the outlet of the reactor by means of a pressure regulator is in the lower part of the pressure vessel 2 arranged to regulate the height of the aforementioned liquid level, so that, in the case of increased steam consumption and a consequent drop in steam pressure, the three-way valve 20 of the reflector and storage chamber 14 and 17 water under pressure feeds, whereby the liquid level rises and thus also the generated Heat grows through the core 7.

Unterschiede im Dampfdruck haben die Tendenz, eine Selbstregelung auszuüben. Da aber eine Erhöhung des Dampfdruckes den Flüssigkeitsspiegel des Neutronenreflektors zeitweilig absenken und eine Abnahme des Dampfdruckes den Flüssigkeitsstand entsprechend zeitweilig erhöhen wird, infolge der Differenzdrücke in der Reflektor- und Aufnahmekammer 14 und 17, kann eine nicht zulässige Erniedrigung des Flüssigkeitsspiegels des Neutronenreflektors auftreten. Um diesen Fall zu verhindern, tritt automatisch der Dreiwegehahn in Tätigkeit.Differences in vapor pressure tend to be self-regulating exercise. But since an increase in the vapor pressure increases the liquid level of the neutron reflector Temporary lowering and a decrease in vapor pressure the liquid level accordingly Will temporarily increase, due to the differential pressures in the reflector and receiving chamber 14 and 17, an impermissible lowering of the liquid level of the neutron reflector can be appear. To prevent this from happening, the three-way stopcock is activated automatically.

Im Betrieb werden die Flüssigkeit aus der Fallkammer 11 und das Kühlmittel, welches aus der Kühlmittelzuleitung 1 kommt, in der Sammelkammer 4 gemischt. Das Gemisch strömt aufwärts durch den Kern 7, in dem Dampf erzeugt wird. Der Dampf wird vom Wasser durch die Zyklone 10 abgeschieden und strömt, nachdem er durch den Hauptwäscher 13 gegangen ist, vom Dampfraum 12 zu der Austrittsleitung 12 a. Wächst der Druck im Dampfzwischenraum, so wird der Flüssigkeitsspiegel des Neutronenreflektors automatisch gesenkt, und entsprechend werden der Neutronenmultiplikationsfaktor und die Reaktivität des Kerns gesenkt.In operation, the liquid from the fall chamber 11 and the coolant, which comes from the coolant supply line 1, mixed in the collecting chamber 4. That Mixture flows up through the core 7, in which steam is generated. The steam will separated from the water by the cyclones 10 and flows after passing through the main washer 13 has gone from the steam chamber 12 to the outlet line 12 a. The pressure grows in the vapor space, the liquid level of the neutron reflector is automatically is decreased, and the neutron multiplication factor and reactivity become accordingly of the core lowered.

Claims

Claims: 1. Thermal or medium-fast boiling nuclear reactor, the reactor core of which is surrounded by a reflector chamber filled with liquid coolant and moderator, which communicates with a storage chamber, and the regulation of which is effected by changing the level of the liquid in the reflector chamber, characterized in that, that the space in the reflector chamber (14) above the liquid level is in communication with a vapor collection space (12) present in the reactor pressure vessel above the reactor core.

2. Boiling nuclear reactor according to claim 1, characterized in that that the reflector, moderator and coolant liquid consists of light water.

3. Boiling nuclear reactor according to claim 1 or 2, characterized in that the reflector chamber (14) is surrounded by a fall chamber (11) in which the cooling and moderating agent flows downwards, and the fall chamber (11) in turn from the storage chamber (17) is surrounded.

4. Boiling nuclear reactor according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the reflector chamber (14) is connected at its lower end to the storage chamber (17). Documents considered: German Auslegeschrift No. 1126 040; British Patent Nos. 753130, 878 097; U.S. Patent No. 2,816,068.