DE1232665B - Kernreaktor mit von fluessigem Moderator umgebenen Druckrohren - Google Patents
Kernreaktor mit von fluessigem Moderator umgebenen DruckrohrenInfo
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Description
DEUTSCHES
'MTW*
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
DeutscheKl.: 21g-21/20
Nummer: 1232 665
Aktenzeichen: C 27452 VIII c/21 g
1 232 665 Anmeldetag: 12.Juli 1962
Auslegetag: 19. Januar 1967
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kernreaktor mit von flüssigem Moderator umgebenen Druckrohren
und einem durch mindestens eine Zwischenwand vom Moderator getrennten Reaktorgefäß.
Kernreaktoren, bei denen die Brennstoffelemente in Druckrohren untergebracht sind und auf diese
Weise nicht unmittelbar mit der Moderatornussigkeit in Berührung stehen, sind in einer Reihe von Bauarten
bekannt. Die Druckrohre bieten dabei eine einfache und bequeme Möglichkeit, die Brennstoffelemente
einem intensiven Kühlmittelstrom auszusetzen, indem man die Rohre von einem unter hohem
Druck stehenden Medium durchströmen läßt.
Bekannt ist weiter die Möglichkeit, die Moderatorflüssigkeit auch mit dem Reaktorgefäß nicht unmittelbar
in Berührung kommen zu lassen, sondern sie durch Einfügung einer Zwischenwand davon getrennt
zu halten. Reaktoren dieser Bauart sind in den deutschen Auslegeschriften 1055140, 1060 996,
1 060 998 und 1 064 169, den französischen Patentschriften 1178 875 und 1 218 251 sowie auf den
Seiten 543 bis 546 der Zeitschrift »E u. M« vom November 1960 beschrieben.
Die zwischen Moderator und Gefäß eingefügte Trennwand hat dabei lediglich die Aufgabe, die
Gefäßwand vor einer Benetzung durch die Moderatorflüssigkeit zu schützen und so einerseits Verunreinigungen
des Moderators und andererseits eine Korrosion des Gefäßes durch den Moderator zu verhüten.
Auf beiden Seiten der Trennwand herrscht dementsprechend der gleiche Druck. Die Trennwand
kann daher dünn gehalten werden, wie dies in den deutschen Auslegeschriften 1 060 996 und 1 064 169
beschrieben ist. Die Trennwand hat dabei nur einen geringen Abstand von der Gefäßwand und stützt sich
bei Auftreten eines Überdruckes in dem vom Moderator erfüllten Teil des Gefäßes an der Gefäßwand
ab. Bei dem Reaktor nach der deutschen Auslegeschrift 1 055 140 ist der zwischen Trennwand und
Reaktorgefäß verbleibende Raum von Wasser oder Graphit gefüllt. Beide Substanzen sind praktisch inkompressibel.
Ein in der Moderatorflüssigkeit herrschender Überdruck wirkt also unmittelbar auf die
Gefäßwand und muß von dieser aufgenommen werden.
Bei allen vorgenannten Reaktoren kommen alle Drucksteigerungen in der Moderatorflüssigkeit, also
auch die bei einem Bruch eines Druckrohres auftretenden Druckstöße, die ihre Ursache in dem Austritt
des Kühlmediums haben, voll auf die Gefäßwandung zur Auswirkung, und es besteht die Gefahr, daß diese von einem solchen
Kernreaktor mit von flüssigem Moderator
umgebenen Druckrohren
umgebenen Druckrohren
Anmelder:
Commissariat ä !'Energie Atomique, Paris
Vertreter:
Vertreter:
Dipl.-Ing. R. Beetz und DipL-Ing. K. Lamprecht,
Patentanwälte, München 22, Steinsdorfstr. 10
Patentanwälte, München 22, Steinsdorfstr. 10
Als Erfinder benannt:
Didier Costes, Paris;
Didier Costes, Paris;
Rene Lemaitre, Colombes, Seine (Frankreich)
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 27. Juli 1961 (869 244)
plötzlichen Überdruck zerstört oder zumindest beschädigt wird.
Bekannt ist schließlich noch aus den Seiten 407 und 408 des Buches »Boiling Water Reactors« von A. W. Kramer eine Prüfeinrichtung zur Feststellung von Undichtigkeiten in dem Druckgefäß eines Reaktors, bei der als Maß für den Druckmittelaustritt die Druckdifferenz zwischen dem Druckgefäß selbst und einem darin untergebrachten, aber dicht dagegen abgeschlossenen System von kommunizierenden Behältern dient.
Bekannt ist schließlich noch aus den Seiten 407 und 408 des Buches »Boiling Water Reactors« von A. W. Kramer eine Prüfeinrichtung zur Feststellung von Undichtigkeiten in dem Druckgefäß eines Reaktors, bei der als Maß für den Druckmittelaustritt die Druckdifferenz zwischen dem Druckgefäß selbst und einem darin untergebrachten, aber dicht dagegen abgeschlossenen System von kommunizierenden Behältern dient.
Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen
Reaktor anzugeben, dessen Aufbau gewährleistet, daß sich plötzliche Druckstöße infolge eines Bruches
eines Druckrohres nicht schädlich auf die Wandung des Reaktorgefäßes auswirken können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der zwischen dem Reaktorgefäß und der Zwischenwand liegende Raum mindestens teilweise als unter einem plötzlichen Überdruck im Moderator elastisch verformbare Druckausgleichskammer ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der zwischen dem Reaktorgefäß und der Zwischenwand liegende Raum mindestens teilweise als unter einem plötzlichen Überdruck im Moderator elastisch verformbare Druckausgleichskammer ausgebildet ist.
Das einerseits vom Moderator und andererseits von dem Reaktorgefäß umgrenzte Volumen ist infolgedessen
veränderbar, und der Moderator kann gegebenenfalls das Gefäß vollkommen ausfüllen,
ohne daß die Gefahr des Bruches desselben besteht.
In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist die Innenfläche des Reaktorgefäßes mit
dicht abgeschlossenen Behältern oder Kissen über-
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zogen, die verformbare Wände und eine Gasfüllung haben.
Gemäß einer anderen Ausführungsform befindet sich der flüssige Moderator in einem Behälter mit
dünner Wand, der im Inneren des Reaktorgefäßes angeordnet ist, wobei sich das einerseits von diesem
Behälter und andererseits von dem Gefäß umschlossene Volumen entweder durch Verformung der dünnen
Wand selbst oder durch Einführung einer gewissen Menge am Moderator in diesen Raum verringern
läßt, wobei diese Moderatormenge die dünne Wand mittels in dieser angebrachter Öffnungen
durchdringt, welche gewöhnlich durch elastische Organe verschlossen sind, die sich unter der Wirkung
eines im aktiven Teil des Reaktors entstehenden Überdruckes öffnen können.
Die Erfindung läßt sich mit Hilfe der folgenden Beschreibung und zugehörigen Zeichnung an Hand
von Ausführungsbeispielen besser verstehen.
F i g. 1 der Zeichnung stellt schematisch ein Reaktorgefäß dar, das mit verformbaren Wänden oder
Kissen ausgestattet ist, die einen Schutz gegen zufälliges Platzen der Druckrohre ergeben;
Fig. 2 stellt in einem Vertikalschnitt einen Reaktor dieser Art gemäß einer der Ausführungsformen
der Erfindung dar;
F i g. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab in einem axialen Schnitt eines der Kissen, die sich in einen
solchen Reaktor einführen lassen;
F i g. 4 läßt in einem schematischen Vertikalschnitt eine Vorrichtung zur Montage der Kissen im Inneren
des Gefäßes erkennen;
F i g. 5 zeigt ein kugelförmiges Kissen3 das sich gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
verwenden läßt;
F i g. 6 stellt im Querschnitt ein Reaktorgefäß dar, das gemäß einer weiteren Ausführungsform ausgebildet
ist;
Fig. 7 und 8 zeigen in gleicher Weise in einem Quer- bzw. Längsschnitt nach der Linie VIII-VIII
von F i g. 7 ein Reaktorgefäß nach einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 9 und 10 lassen schließlich in ähnlicher Weise noch eine Ausführungsform der Erfindung
erkennen.
Gemäß der Erfindung werden in dem Reaktor, und zwar im Innern des Gefäßes desselben, Wände
angeordnet, die zumindest stellenweise im Fall einer Explosion oder eines Uberdruckes nachgeben können
und auf diese Weise eine Beschädigung wesentlicher Organe verhindern, wobei jedoch im Fall eines
flüssigen Moderators eine vollständige Füllung des Gehäuses des Reaktors möglich ist.
Zu diesem Zweck kann man in verschiedener Weise vorgehen.
Zum Beispiel sieht man, wie in der das Prinzip zeigenden Fig. 1 schematisch strichpunktiert dargestellt,
gegenüber der Innenwand des Reaktorgefäßes Hilfswände 1 der oben beschriebenen Art
vor, d. h. insbesondere im Fall eines Gefäßes mit entsprechender Wandung über den zylindrischen
Längswänden 2 desselben oder über den Böden 3 oder aber über beide Wandungen bzw. auf einem
Teil derselben.
Man kann aber auch, wie in F i g. 1 schematisch dargestellt, zur Herstellung dieser Hilfswände Behälter
oder Kissen 4 zu Hilfe nehmen, die mit einem unter der Einwirkung des Überdruckes nachgiebigen
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Gas oder entsprechendem Material gefüllt sind, wobei diese Behälter im Inneren des zu schützenden
Gefäßes liegen.
Von Fall zu Fall wählt man die Hilfswände, die aus Metall, plastischem oder sonstigem Material bestehen
können, derart aus, daß sie bei einer Explosion oder einem Überdruck eine wirksame Oberflächenverformung
ermöglichen, die fortdauernd oder aber elastischer Art sein kann, wobei also die
ίο Wand nach Beendigung der Störung in die ursprüngliche Form zurückkehrt.
Diese verschiedenen Wände können derart angeordnet sein, daß sie sich in nennenswertem Maße erst
bei Überschreitung bestimmter Druckschwellen verformen, wobei man in ein und demselben Gehäuse
diesen Druckschwellen verschiedene Beträge geben kann.
In dem ersten der oben angegebenen beiden Fälle, d. h., wenn Hilfswände 1 gegenüber gewissen Wandüngen
des Reaktorgehäuses vorgesehen sind, sind diese Hilfswände in Form von Membranen angeordnet,
deren Dicke in Abhängigkeit des zu dämpfenden Überdruckes gewählt ist. Die Hilfswände sind an der
Wandung 2 des Gehäuses mittels Stützen oder geeigneter Zwischenlagen befestigt, insbesondere mit Hilfe
von elastischen Beilagen, wie sie im einzelnen später an Hand der F i g. 6 näher erläutert werden. Der
Zwischenraum5 (Fig. 1) zwischen den Wänden 1 und 2 kann entweder gegen die Umgebungsluft hin
offen oder aber abgedichtet sein, wobei er mit einem unter geeignetem Druck stehenden Gas oder mit
einem anderen Dämpfungsmaterial gefüllt ist, so daß das äußere Gehäuse bei Überdruck Widerstand
bieten kann. In diesem Fall ist es angebracht, in der Außenwandung 2 eine gesonderte Kühlung vorzusehen.
Man kann zu diesem Zweck in dem Zwischenraum 5 ein Gas umlaufen lassen oder aber die
Außenwandung 2 mit Wasser bespülen oder beregnen.
In der Zeichnung sind die Druckrohre, von welchen in F i g. 1 nur eines zu sehen ist, schematisch
dargestellt und mit 20 bezeichnet.
Im zweiten der obenerwähnten beiden Fälle, d. h. wenn man hohle Behälter oder Kissen 4 (F i g. 1) zu
Hilfe nimmt, können diese auf irgendeine geeignete Weise eingerichtet sein und aus geeignetem Material
bestehen, insbesondere aus dünnem Blech aus nichtrostendem Stahl oder Aluminium, oder aus einer
Zirkoniumlegierung usw. Dabei sind die Ränder der Bleche verschweißt oder verlötet, oder die Behälter
bestehen aus dünnem plastischem Material. Auch ihre Form kann verschieden sein. So kann man
kugelförmige Kissen, wie in F i g. 5 mit 6 bezeichnet, in Betracht ziehen oder zylindrische Kissen mit rundem,
ovalem oder anderem Querschnitt, wie sie in F i g. 2 bis 4 mit 7 bezeichnet sind.
Diese Kissen können mit einem geeigneten Gas gefüllt sein, das in Abhängigkeit von seinen chemischen
und atomaren Eigenschaften, insbesondere gegenüber der Moderatorflüssigkeit, ausgewählt wird
und etwa aus Helium oder Kohlendioxyd bestehen kann. Diese Kissen können gegebenenfalls außer dem
Gas feste Stoffe oder Flüssigkeiten enthalten, die insbesondere als Moderator oder als Panzerung gegenüber
der Strahlung wirken. Wenn es sich um Feststoffe handelt, können sie einen gewissen Prozentsatz
von Zwischenräumen in sich einschließen, was dazu beiträgt, die Explosionsenergie zu dämpfen.
Claims (2)
1. Kernreaktor mit von flüssigem Moderator umgebenen Druckrohren und einem durch mindestens
eine Zwischenwand vom Moderator getrennten Reaktorgefäß, dadurch gekennzeichnet,
daß der zwischen dem Reaktorgefäß und der Zwischenwand liegende Raum mindestens teilweise als unter einem plötzlichen Überdruck
im Moderator elastisch verformbare Druckausgleichskammer ausgebildet ist.
2. Atomreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Wand durch
eine Stapelung von dicht verschlossenen Kissen
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Publications (1)
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FR (1) | FR1303138A (de) |
GB (1) | GB962189A (de) |
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