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Mit Natrium gekühlter Kernreaktor Die Erfindung bezieht sich auf einen
Kernreaktor mit einem Reaktorgefäß, welches Natrium als Kühlmittel enthält, mit
Abschirmvorrichtungen, die oben auf dem genannten Gefäß angeordnet sind, mit Vorrichtungen,
die das Reaktorgefäß gegen die Abschirinvorrichtungen abdichten, mit einem Kerntank,
einem in dem Tank angeordneten, nicht überzogenen Graphitmoderator, mit Vorrichtungen,
die eine Vielzahl von Reaktionsrohren aufweisen, die den Tank durchqueren, um das
Graphit von dem Natrium zu isolieren, mit Brennstoffelementen, die in den Reaktionsrohren
angeordnet sind, wobei der Kerntank im Abstand von den Wänden und dem Boden des
Reaktorgefäßes und unterhalb des Natriumspiegels ge-
lagert ist, mit Neutronenabschinnvorrichtungen,
die angrenzend an den Kerntank zwischen diesem und den Wänden des Gefäßes angeordnet
sind und die einen an die Innenwand des Reaktionsgefäßes angrenzenden ringförmigen
Raum begrenzen, mit Einströmfüllvorrichtungen unterhalb des Kerntanks zur Schaffung
eines Durchgangs zwischen dem ringförmigen Raum und den Reaktionsrohren und mit
Wärmeaustauschvorrichtungen, die von der erstgenannten Abschirmvorrichtung abnehmbar
sind.
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Kernreaktoren dieser Art sind bekannt (vgl. »Atomics«, Januar
1957, S. 7), wobei als Kühknedium flüssiges Natrium verwendet wird, das nach
oben durch den Kerntank und von dort über Abschirmvorrichtungen nach unten durch
den ringförmigen Raum zwischen den Abschirmvorrichtungen und dem Reaktorgefäß in
Umlauf gesetzt wird. Dabei durchströmt das Kühlmedium in dem ringförmigen Raum angeordnete
Wärmetauschervorrichtungen.
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Es ist auch bekannt (vgl. »Atomics«, Januar 1957,
S.
7), den Umlauf des Natriums durch elektromagnetische Pumpen zu bewirken,
die innerhalb des Reaktorgefäßes angeordnet sind. Diese Pumpen befinden sich bei
einem bekannten Kernreaktor zwischen den Wärmeaustauschern und dem Einströmfüllraum
des Kerntanks.
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Diese Art des Kühlmittelumlaufs und insbesondere die Anordnung der
elektromagnetischen Pumpen innerhalb des Reaktorgefäßes hat den Nachteil, daß die
Pumpen dem heißen, flüssigen Natrium ausgesetzt sind. Auch die Anordnung der Pumpen
zwischen den Wärineaustauschern und den Einströmfüllöffnungen des Kerntanks ergibt
keine wesentlichen Vorteile, da die Pumpen zwar dem kältesten Teil des umlaufenden
Natriums ausgesetzt sind, jedoch bei Reparaturarbeiten schlecht zugänglich sind.
Beim Auswechseln der Pumpen muß ein entsprechender Zugang zu dem ringförmigen Raum
zwischen Ab-
schirmvorrichtungen des Kerntanks und Reaktorge-fäß geschaffen
werden, wobei das diesen Raum fül-
lende Natrium äußerst hinderlich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kernreaktor zu schaffen
' der durch die Art des Kühlmittelumlaufs und die Anordnung der den Umlauf
bewirkenden Teile und Vorrichtungen die erwähnten Nachteile vermeidet.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Vorrichtungen gelöst, um
das Natrium über die Neutronenabschirmvorrichtungen nach unten durch den Wärmeaustauscher,
quer durch den Einströmfüllraum und nach oben durch die Reaktionsrohre in Umlauf
zu setzen, wobei diese Umwälzvorrichtungen elektromagnetische Pumpen aufweisen,
die außerhalb des Gefäßes auf der Gefäßwand und zwischen dem Wärmeaustauscher und
den Einströmfüllvorrichtungen gelagert sind.
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Der Kernreaktor nach der Erfindung umfaßt einen Kerntank, in dem sich
der Graphitmoderator innerhalb eines nichtrostenden Stahlgefäßes befindet. Die Reaktionsrohre,
welche die Brennelementkanäle bilden, verlaufen durch dichtgepackte, hexagonale
Graphitblöcke oder -balken und sind an das obere und untere Ende des Kerntanks geschweißt.
Unterschiedliche Wärmeausdehnung der Reaktionsrohre ist mittels Balgelementen an
dem oberen Teil jedes Rohres berücksichtigt. Diese Konstruktion vermeidet die
Verwendung
von einzeln gekapselten Moderatorelementen und führt zuverbesserter Neutronenökonomie
und niedrigeren Herstellungskosten.
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Nach der Erfindung wird das Natrium nach oben durch die Reaktionsrohre
in einen oberen Natriumanfüllraum gepumpt. Natrium von dem oberen Anfüllraum überströmt
ein Prall- oder Leitblech nach unten durch einen Wärmeaustauscher, der sich in einem
ringförmigen Raum um Neutronenabschirmvorrichtungen innerhalb des Reaktionsgefäßes
befindet. Das Natrium gelangt quer durch einen Eintrittsfüllraum unter dem Kerntank
mittels elektromagnetischer Pumpen zurück. Somit ist das gesamte Natriumsystem auf
das Reaktorgefäß beschränkt, wodurch sich Rohrleitungen und Durchführungen erübrigen.
Dadurch werden auch Beanspruchungen erzeugende Düsen, Rohrleitungen, Ventile und
ein besonderes Wärmeaustauschergehäuse vermieden. Die Wartung wird beträchtlich
erleichtert. Der einzige Teil der Umwälzanlage für das Natrium, der in Berührung
mit dem Kühlmittel steht, ist der Wärmeaustauscher. Die Zuverlässigkeit dieses Bauelementes
wird durch seine Konstruktion, welche die Eigenschaft niedriger Beanspruchung hat,
und die Tatsache unterstützt, daß eineEntfernungfürReparaturzwecke vorgenoinmenwerden
kann, ohne dieNatrium-Rohrverbindungsstücke abnehmen zu müssen. Der Ausbau oder
das Auswechseln der elektromagnetischen Pumpen ist sehr einfach, da sie außerhalb
des Reaktorgefäßes angeordnet sind.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung beispjelsweise
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Ausführungsform
eines Kernreaktors nach der Erfindung, F i g. 2 einen teilweise im Schnitt
dargestellten Grundriß des Kernreaktors, Fig. 3 eine Draufsicht auf einen
Wärmeaustauscher, F i g. 4 einen Schnitt durch die F i g. 3,
Fig.
5 eine Seitenansicht des oberen Teiles der F i g. 4, Fig.
6 eine Seitenansicht des unteren Teiles der F i g. 4.
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Die bevorzugte Ausführungsform derErfindung ist in Fig.
1 dargestellt und umfaßt einen Behälter10, der das Reaktorgefäß 12 umschließt.
Vorrichtungen, die das Reaktorgefäß 12 gegen die Abschirmvorrichtungen
68 abdichten, umfassen Balgdichtungen 14 und 32, um eine Stickstoffatmosphäre
aufrechtzuerhalten und Wärmeausdehnungen des Reaktorgefäßes aufnehmen zu können.
Zwischen dem Behälter 10
und den Abschirmvorrichtungen 68 befindet
sich ein Hohlraumfutter15. Ballasttanks (nicht gezeigt) sind in dem Raum
17 zwischen dem Reaktorgefäß 12 und dem Behälter 10 angeordnet. Falls
in dem Reaktorgefäß 12 Leckstellen auftreten, wird das Natrium von dem Behälter
10 auf dem Niveau gehalten, das erforderlich ist, um natürliche Zirkulation
zur Beseitigung von Nachglühwärme zu gewährleisten. Die aus Kohlenstoffstahl bestehenden
Ballasttanks sind mit Ballast in Form von Steinen gefüllt und abgedichtet.
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Ein Isolierfuß 16 umgibt die Wandungen des Behälters
10 und ist an diesem befestigt. Die in der Betonabschirmung 18 entstehende
Wärme sowie irgendwelche durch die Isolierung geleitete Wärme wird von in den Beton
eingebetteten Kühlschlangen 20 abgeleitet. Ein 0,508 mm dickes Kadmiumblech
kleidet die Innenfläche der Betonabschirmung aus und dient zur Verminderung der
Rückstreuung von in der Betonabschirmung thermalisierten Neutronen.
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Eine Tragkonstruktion 22 ist für den Behälter 10
vorhanden,
der das Reaktorgefäß 12 und den Keintank 19 trägt. Diese Tragkonstruktion
besteht aus einer Anzahl Baustahlträger 24 (F i g. 2) mit 40,64 cm breitem
Flansch, die in radialer Struktur unterhalb des Gefäßes 19 angeordnet sind.
Senkrechte Schlitze 26, die in die Träger geschnitten sind, ermöglichen unterschiedliche
Ausdehnung zwischen der Betonabschirmung und dem Behälter 10.
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Das aus nichtrostendem Stahl bestehende Reaktorgefäß 12 enthält den
Kerntank 19, die Neutronenabschirmvorrichtungen 28, den Wärmeaustauscher
29
und die Umwälzvorrichtung, die elektromagnetische Pumpen 30 aufweist.
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An der oberen Seite dichtet-wie oben erwähntein Balg 32 das
Reaktorgefäß 12 gegen die Abschirmvorrichtungen 68 und das Hohlraumfutter
15 ab, um zu verhindern, daß Natriumdampf und die Stickstoffatmosphäre entweichen.
Er ermöglicht auch Wärmeausdehnung und -zusamrnenziehung des Reaktorgefäßes. Als
Tragstützen für die neun elektromagnetischen Pumpen 30, die außerhalb des
Reaktorgefäßes 12 auf der Gefäßwand gelagert sind, sind nichtrostende Stahlrahmen
34 vorgesehen, die an die Wandungen des Reaktorgefäßes geschweißt sind. Diese Tragstützen
dienen auch als Führungen, so daß die Pumpen auf dem Reaktorbodenniveau installiert
oder demontiert werden können. Die Einströmfüllvorrichtungen umfassen einen Füllraum
35, direkt unter jeder Pumpe, und Einströmrohre 36. Neun Ausströmdüsen
aus nichtrostendem Stahl mit einem Durchmesser von 30,48 cm richten Natriumströmung
von dem Füllraum 35 nach unten durch den Wärineaustauscher 29, durch
das Einströmrohr»36 quer durch den Einströmfüllraurn 38 unter dem Kerntank
19 und nach oben durch die Reaktionsrohre.
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Die Neutronenabschirmvorrichtungen 28 liegen angrenzend an
den Kerntank 19 zwischen diesem und den Wänden des Reaktorgefäßes 12. Neun
Schlitze 31 in dem Boden der Neutronenabschirmvorrichtungen 28 bilden
einen Durchgang für die Einströmrohre 36 zu dem Einströmfüllraum
38. Der Boden des Reaktorgefäßes ist 19,05 mrn dick, und der obere
Teil besteht aus 1,575 rnrn starkem Material, um unterschiedliche Ausdehnung
zwischen der Innenwand und der Außenwand zuzulassen. Die Neutronenabschirmvorrichtungen
28 bestehen aus nichtrostendem Stahl und stellen eine insgesamt geschweißte
Konstruktion dar. Diese Konstruktion istgefüllt mit 25,4 cm starkem Kohlenstoffstahl
39, worauf eine 21,59 cm starke Titanhydridmasse 40 und
19,05 mm starker Borstahl 41, der 1 % Bor enthält, folgen.
Die verbleibenden Hohlräume 42 werden mit Natrium gefüllt, um Wärme an die Wandungen
zu übertragen. Der Kohlenstoffstahl 39 in den Neutronenabschirmvorrichtungen
dient zur Dämpfung von Neutronen mit größerer Energie als 1 MeV durch elastische
Streuung und zur Absorption von thermischeu Neutronen von dem Kern und dem Reflektor.
Die Titanhydridmasse 40 wird zum Moderieren von epithermischen Neutronen benutzt,
und der Bohrstahl 41 absorbiert Neutronen, die von dem Titanhydrid thermalisiert
sind.
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Der Kerntank 19, der den Graphitmoderator 44 und Graphitreffektorblöcke
46 enthält, hat einen
Durchmesser von 5,03 m und ist
5,79 m hoch. Der schalenförmige obere Kopf 48 und die Mantelwandungen des
Kerntanks sind 19,5 mm dick, und der untere Kopf 50 ist 25,4 mm dick.
Jeder Kopf enthält 187 Düsen auf einer 25,4-cm-Dreieckverteilung. Eine zusätzliche
Düse 49 für eine Entlüftungs- und Auspumpleitung 62 befindet sich in dem
oberen Kopf. Der Kerntank 19, der Einströmfüllraum 38 und die Reaktionsrohre
52 bestehen aus nichtrostendem Stahl des Typs 304 und bilden eine allseits
geschweißte Konstruktion. Die Blöcke oder Balken des Graphitmoderators haben hexagonalen
Querschnitt mit axial zentrierten Löchern für die Reaktionsrohre. Stützblöcke
53, die einstückige Teile der Düsen 51 des unteren Kopfes bilden,
tragen die einzelnen Blöcke des Graphitmoderators an der Unterseite, wobei jeder
Block oben von den oberen Düsen gestützt wird.
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Die Graphitreflektorblöcke entsprechen den Blökken des Graphitmoderators,
mit der Ausnahme, daß das Mittelloch wegfällt. Die Graphitreflektorblöcke werden
von Blinddüsen getragen und sind oben miteinander verstiftet und an den Blöcken
des angrenzenden Graphitmoderators befestigt. Der Kerntank 19 ist im Abstand
von den Wänden und dem Boden des Reaktorgefäßes gelagert.
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Jedes Reaktionsrohr 52 weist Balg- und Balgschutzelemente 54
und eine Eintrittsführung 55 auf. Die Reaktionsrohre erstrecken sich von
der unteren Kopfdüse durch die obere Kopfdüse 51 und sind an dem Balg 54
angeschweißt. Balgelemente befinden sich zwischen den Reaktionsrohren in den oberen
Kopfdüsen, um unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen dem Kerntank und den Reaktionsrohren
zu ermöglichen. Schutzelemente, welche die Balgelemente umgeben, dienen dazu, das
Natrium zum Stillstand zu bringen und W.ärmestöße abzuschwächen. Die Eintrittsführung
55 verläuft oberhalb des Reaktionsrohres und bildet einen Kanal zum Einfügen
der Mundstückrohre in Regelstabbuchsen 57. Es stehen 168 Reaktionsrohre
für den Brennstoff und eines für die Neutronenquelle zur Verfügung. Die übrigen
18 Rohre sind für die kombinierten Regel-und Sicherheitselemente bestimmt.
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Ein Einströmfüllraum 38 unterhalb des Kerntanks 19'sorgt für
Kühlmittelstromverteilung durch die 168Reaktionsrohre. Dieser Einströmfüllraum ist
ein kurzer zylindrischer Tank aus 25,4 mm starkem nichtrostendem Stahl und ist an
den Kerntank 19
angeschweißt.
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Das Natrium in dem Einströmfüllraum steht unter einem inneren Druck
von 2,8 kg/CM2. Um diese Druckbelastung aushalten zu können, sind derBoden
des Einströmfüllraumes und der Boden des Kerntanks mittels Stäben 58 mit
25,4 mm Durchmesser in dreieckiger Verteilung miteinander verbunden.
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Die Rohre für Regelelemente sind in gleicher Weise wie die Reaktionsrohre
ausgebildet, mit Ausnahme der einzelnen Rohre 59 aus 50,8 mm starkem
nichtrostendem Stahl, die sich von der Einströmdüse des Kerntanks 19 durch
den Einströmfüllraum 38 in den Natriumsumpf 60 erstrecken, der den
Kerntank 19 umgibt. Diese Anordnung ermöglicht natürliche Konvektionsabkühlung
der Rohre für die Regelelemente.
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Der Graphitmoderator 44 und die Graphitreflektorblöcke 46 werden gegen
Berührung mit flüssigem Natrium bei geringfügigen Leckstellen in dem oberen Kopf
des Kerntanks 19 oder in den Reaktionsrohren geschützt. Natriumleckverluste
durch den oberen Kopf des Kerntanks oder den Balg 54 wird von dem Graphitmoderator,
den Graphitreilektorblöcken 46 und den Reaktionsrohren 52 mittels eines Abdeckelementes
61 ferngehalten, das aus einem konischen Stahlkopf von 4,66 m Durchmesser
und 4,76 mm Dicke besteht. Abflußrohre aus Zirkonium trennen den Graphitmoderator
und die Graphitreflektorblöcke von den Reaktionsrohren. Irgendwelches Natrium, welches
in den Kerntank sickert, fließt zu dem Tankboden ab, ohne den Graphitmoderator und
die Graphitreflektorblöcke zu benetzen. Die 50,8 mm
messende Auspumpleitung
62 beseitigt angesammeltes Natrium.
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Zur Aufrechterhaltung einer statischen Heliumatmosphäre innerhalb
des Kerntanks 19 ist eine 50,8 mm messende Entlüftungs- und
Fülleitung 63
aus nichtrostendem Stahl vorgesehen. Der Kerntank wird unter
einen Druck von etwa 0,70 kg/CM2 Mit Heliumgas gesetzt. Eine kleine Heliummenge
wird intermittierend durch eine Nachweisleitung entnommen, die zu dem Boden des
Kerntanks 19 verläuft. Falls ein Natriumleck vorhanden ist, würde das Natrium
gegebenenfalls das Ende der Nachweisleitung bedecken, wodurch die Gasströmung unterbrochen
wird und Füllung mit Natrium einsetzt. Die entstehende Druckdifferenz zwischen dem
Kerntank und der Nachweisleitung würde das Pumpsystern zwecks Beseitigung der Sickerung
automatisch in Gang setzen.
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Die bevorzugteAnordnung derBrennstoffelemente 66 besteht aus
einer Gruppe von 19 Brennstäben, einem dazwischen befindlichen Hängestab
und einem Abschirmstopfen 67. Die Anordnung hängt in dem Reaktionsrohr und
wird von den oben auf dem Reaktionsgefäß angeordneten Abschirmvorrichtungen
68 getragen, die als Beschickungsstimfläche dienen. Die Brennstoffstäbe bestehen
aus Urankarbideinheiten mit 12,7 mm Durchmesser, die in einer Hülse
aus nichtrostendem Stahl mit einem Innendurchmesser von 13,208
mm und einer Wandstärke von 0,254 nini eingeschlossen sind. Die Stäbe sind
angenähert 4,27 m lang, wobei die unteren 3,66 m die Brennstoffelemente enthalten
und die übrigen 0,610 m Raum für Spaltgasabgabe bilden. Eine Natriumbindung
wird zwischen den Urankarbideinheiten in der Hülse verwendet. An die Hülse geschweißte
Abschlußkappen dichten die Urankarbideinheiten in dem Natrium unter einem inaktiven
Gas ab.
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Jedes Brennstoffelement hängt von den Abschirmvorrichtungen
68 mittels eines Abschirmstopfens 67.
Dieser besteht aus einem zylindrischen
Stahlmantel, der an der Mittelebene des Abschirmabschnittes zur Abstützung und Verminderung
der Strahlungsströmung abgestuft ist. Wärmeisolierung wird dadurch erzielt, daß
das untere Ende des Stopfens mit 30,5 cm nichtrostender Stahlwolle gefüllt
ist. 15,24 cm Stahlkomstrahlungsabschirmung befinden sich direkt über der Stahlwolle,
und dichter Beton füllt den restlichen Raum zu dem Fußbodenniveau.
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Ein Mundstückrohr 56 verläuft nach unten durch die Abschirmvorrichtung
68 und in jede Eintrittsführung des Kerntanks. Dieses Mundstückrohr dient
drei Zwecken: 1. wirkt das Rohr als eine Führung, wenn Brennstoffelemente
eingesetzt und herausgenommen werden,
2. bildet es eine Vorrichtung
zum Vorbeiführen des Kühlmittelstromes an den Brennstoffelementen, da es eine veränderbare
Eintrittsöffnung in dem Reaktionsrohr umfaßt, und 3. bildet das Rohr eine
Stütze für zwei Thermoelementdrähte, die zum Messen der Natriumausströmtemperatur
jedes Reaktionsrohres verwendet werden. Die Einführung von Kühlmittelströmung erfolgt
durch eine rechteckige öffnung 65 in dem Mundstückrohr 56, das senkrecht
angeordnet ist, um sich einer dreieckigen öffnung in der Eintrittsführung des Kerntanks
anzupassen. Die effektive Öffnungsgröße oder derKühlmitteldurchfluß wird dadurch
geändert, daß das Mundstückrohr mittels eines Schraubenschlüssels vom Reaktorboden
aus gedreht wird.
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Die Seitenwände des Kernreaktors tragen die Abschirmvorrichtungen
68, einen Wärmeaustauscherabführungsstopfeii 70 und einen Pumpenabführungsstopfen
72, die alle die Öffnung füllen und das Reaktionsgefäß gegen die Abschirmvorrichtungen
abdichten. Die Oberflächen der Abschirmvorrichtungen und der Abführungsstopfen liegen
in gleicher Höhe und bilden einen Teil des Reaktorraumbodens. Die radiale Neutronenabschirmvorrichtung
28 um den Ker.utank 19 herum schirmt das Natrium in den Wärmeaustauschern
29 gegen Neutronen ab.
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Der Kerntank 19 lagert unterhalb des Natriumspiegels in dem
Reaktorgefäß 12. Drei Wärmeaustauscher 29, die im gleichen Abstand zueinander
in dem ringförmigen Raum zwischen der Neutronenabschirmvorrichtung und der Innenwand
des Reaktorgefäßes 12 angeordnet sind, übertragen Wärme von dem Reaktor an das nicht
radioaktive Natrium. Neun elektromagnetische Pumpen 30, d. h. drei für jeden
Wärmeaustauscher, wälzen das Natrium nach oben durch die Reaktionsrohre
52 im Kerntank um, Natrium von dem Kerntank tritt (bei 649' C) in
einen Sumpf oberhalb des Kerntanks ein und strömt -über die Neutronenabschirmvorrichtung
28 nach unten an dem Wärmeaustauscher 29 vorbei, wo es seine Wärme abgibt.
Das Natrium verläßt den Wärmeaustauscher mit 330' C und strömt in die Ansaugseite
der elektromagnetischen Pumpen 30. Es wird dann zu neun Einströmrohren
36 in dem Einströmfüllraum 38 unterhalb des Kerntanks ausgestoßen.
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Neun Natriumpumpen sind so ausgebildet, daß sie Natrium bei
330' C gegen einen Staudruck von 2P8 kg/CM2 mit einer Geschwindigkeit
von 12 869 1/
min pumpen. Jede Pumpe besteht aus einem geschichteten Siliciumstahlkern
und einer Spulenkonstraktion, die auf der Außenseite der Reaktorgefäßwand angeordnet
sind. Der Füllraum 35 wird von einem an die Inneilwand des Reaktorgefäßes
angrenzenden - ringförmigen Raum 73 gebildet, der 19,05 mm
breit ist und von den Neutroneiiabschirmvorrichtungen begrenzt wird.
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Natrium tritt bei 6491 C in die Mantelseite jedes Wärmeaustauschers
29 an elf geeichten öffnungen 80 ein, die so bemessen sind, daß ein
50,8 cm Druckgefälle des Natriums entsteht, wenn bei Nennleistung gearbeitet
wird (vgl. F i g. 4). Sechs am Boden jedes Wärmeaustauschers angeordnete
Ausströradüsen 81
lenken das Natrium zu drei parallelarbeitenden elektromagnetischen
Pumpen 30. Ein Füllraum ist auf der Ansaugseite der Pumpen vorgesehen, um
die Natriumströmung von dem Wärmeaustauscher in das Einströmrohr 36 zu leiten.
Dieser Füllraum hat zwei Düsen mit 21,59 cm Durchmesser, die den Ausströmdüsen
der Wärmeaustauscher angepaßt sind. Diese Düsen sind an dem Füllraum mit einer Labyrinthdichtung
befestigt, um eine mögliche Fehlausrichtung des Füllraumes und des Wärmeaustauschers
sowie auch durch Wärmeausdehnung verursachte Bewegung zuzulassen, Das Natrium tritt
in den Wärmeaustauscher durch die Rohre 82 ein. Die Rohre 82 endigen
am Boden des Wärmeaustauschers in einer Sammelleitung 83,
und das Natrium
strömt nach oben durch 675 Rohre 84 mit 25,4 mm Durchmesser zu einer
Sammelleitung 85 an der Oberseite. Das Bündel der Rohre 84 ist in eine Reihe
U-Biegungen gebogen, zwischen denen sich eine Zwischenwand oder ein Leitblech
88 befmdet. Die Sammelleitungen an jedem Ende der Rohre tragen die Rohre,
die sich sonst frei ausdehnen können. Die bevorzugte Ausführungsform des Wärmeaustauschers
29 ist in F i g. 4 dargestellt. Die Sammelleitung 85 ist an
ein Ausströmrohr 86 für Natrium angeschlossen, das nach oben in den Abschirmstopfen
70 und dann zu einer Vorrichtung verläuft, die Dampf erzeugt oder durch das
Verfahren gewonnene Wärme ausnutzt.
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F i g. 5 und 6 zeigen einen Querschnitt des Wänneaustauschers
nach F i g. 4. Das Rohr 82 ist von einem Abschirmrohr 87 umgeben,
das sich über die Länge des Wärmeaustauschers 29 und nach oben durch den
Abschirmstopfen erstreckt.
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Die Anordnung der Wärmeaustauscher 29 in dem Reaktorgefäß ist
derart, daß sie von dem Kerntank durch eine Neutronenabschirravorrichtung
28 geschützt sind. Sie weist zahlreiche Vorteile auf, die bei bekannten Reaktoranlagen,
die außen angeordnete Wärmeaustauscher haben, nicht erreicht werden können. Diese
Vorteile umfassen: 1. eine merkliche Verkleinerung der Abschirmung, da das
radioaktive Kühlmittel innerhalb der normalen Reaktorabschirmung begrenzt ist; 2.
eine merkliche Verminderung der Bauelemente, wie z. B. Ventile, überwachungseinrichtungen
und Rohrnetze, mit daraus resultierenden Raumersparnissen; 3. das Kühlmittel
ist gegen Kemstrahlung abgeschirmt; 4. der Wärmeübergang zu der Abschirmung ist
verringert, da der Hauptteil des Natriums hoher Temperatur auf das mittlere Volumen
des Reaktors beschränkt ist; 5. beim Versagen voii Pumpen kann man
sich auf die natürliche Konvektionszirkulation des Natriums zur Beseitigung von
Nachglühwärme verlassen, da der Natriumkühlmittelspiegel über dem oberen Ende der
Neutronenabschirmvorrichtungen 28 liegt und ein Weg für natürliche Konvektionsströmung
in dem Reaktorgefäß vorhanden ist, und 6. der Wärmeaustauscher wird von den
Abschirmvorrichtungen, die oben auf dem Reaktorgefäß angeordnet sind, abnehmbar
getragen, so daß Wartung und Ersatz erleichtert sind. 7
Die Abstützung für
den Kerntank 19, die Neutronenabschirmvorrichtungen 28, das Reaktorgefäß
12
und den Behälter 10 erfolgt mittels der Tragkonstruktion
22
und des Betonfundamentes. Genaue Anordnung des Kerntanks und der Neutronenabschirmvorrichtungen
wird dadurch erreicht, daß sie mit dem Reaktorgefäß verkeilt sind.
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Oberhalb des Kerntanks befinden sich die Abschirmvorrichtungen
68. Diese sind aus dichtem Beton hergestellt, der in nichtrostendem Stahl
des Typs 405 gekapselt ist. In einer 3,81 cm dicken Schicht aus gegossenem
Blei 69 sind Wasserkühlschlangen eingebettet. Die Wärmeisolierung71, die
aus einer Anzahl horizontaler, 0,787mm dicker, in einem Abstand von 25,4mm voneinander
angeordneter nichtrostender Stahlbleche besteht, hängt an der unteren Fläche der
Abschirmvorrichtungen68.
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Die Abschirmvorrichtungen 68 dienen auch als eine Reaktorbrennstoffbeschickungsfläche
mit 187 Öffnungen, die unmittelbar über den Reaktionsrohren in dem Kerntank
liegen. Zusätzliche Öffnungen sind für die Anzeigevorrichtungen für den Natriumspiegel
und Neutroneninstrumentierungsbuchsen vorgesehen.