DE1257298B - Dampfgekuehlter UEberhitzerkernreaktor mit fluessigem Moderator - Google Patents

Description

DEUTSCHES PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKI.: 21g-21/24

Nummer: 1 257 298

Aktenzeichen: U12120 VIII c/21 g

J 257 298 Anmeldetag: 15.Oktober 1965

Auslegetag: 28. Dezember 1967

Die Erfindung betrifft einen dampfgekühlten Überhitzerkernreaktor mit flüssigem Moderator, bestehend aus einem Druckbehälter mit abnehmbarem Deckel, stabförmigen, an der Außenseite vom Dampf umströmten Brennelementen im Reaktorkern und einem inneren Tank, der konzentrisch mit Abstand im Druckbehälter angeordnet ist und der den Reaktorkern umschließt, bei dem der einen ringförmigen Querschnitt aufweisende Zwischenraum zwischen dem Druckbehälter und dem inneren Tank von dem flüssigen Moderator durchströmt wird, welcher auch vom zu überhitzenden Dampf räumlich getrennte Bereiche innerhalb des inneren Tanks und des Reaktorkerns erfüllt, mit denen der Zwischenraum kommuniziert. Ein solcher Überhitzerkernreaktor ist aus der französischen Patentschrift 1266 085 bekannt.

Die Schnellregelung der Reaktionsgeschwindigkeit der bekannten Überhitzerkernreaktoren wird im allgemeinen durch Steuersätze oder mechanisch bewegliche Reflektoren erzielt, wobei verschiedene Sicherheitseinrichtungen gegen eine unzulässig hohe Reaktionsgeschwindigkeit vorgesehen werden müssen. Wegen dieser Sicherheitseinrichtungen müssen zur Brennstoffversorgung bei den bekannten Reaktoren zahlreiche Leitungen und Flansche gelöst werden, um Zutritt zum Kerngebiet zu erhalten, wobei üblicherweise schwere Hebezeuge notwendig sind, um das biologische Schutzmaterial, das den Reaktor umgibt, zu entfernen. Bei den bekannten Konstruktionen ist es ferner schwierig, einmal die Steuerstäbe auf einer konstanten Temperatur zu halten, bei welcher sie am wirksamsten Neutronen absorbieren können, zum anderen die Menge des flüssigen Moderatormaterials im Kerngebiet zu steuern. Dadurch ist es nur zufällig möglich, das optimale Verhältnis von Moderator und Brennstoff über längere Zeit aufrechtzuerhalten und die zufälligen Änderungen der Neutronendichte in der Reaktivitätsstärke zu vermindern, die durch das Abfließen oder den Verlust des Moderators aus den Dampfräumen und durch Änderungen in der Moderatordichte verursacht werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Konstruktion eines Überhitzerkernreaktors, bei dem ein einfacherer Zugang zum Kerngebiet und eine Steuerung der Menge flüssigen Moderationsmaterials im Kerngebiet möglich ist.

Erfindungsgemäß wird dies durch einen Überhitzerkernreaktor erreicht, der dadurch gekennzeichnet ist, daß um den inneren Tank konzentrisch mit Abstand ein weiterer innerer Tank angeordnet ist, daß der zu überhitzende Dampf in den einen ringför-Dampfgekühlter Überhitzerkernreaktor
mit flüssigem Moderator

Anmelder:

United States Atomic Energy Commission,
Germantown, Md. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dr. J. Roeder

und Dr. G. Röbe-Oltmanns, Patentanwälte,

Wiesbaden, Dotzheimer Str. 61

Als Erfinder benannt:
Robert Taylor Pennington,
San Jose, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 5. November 1964
(409 335)

migen Querschnitt aufweisenden Zwischenraum zwischen den beiden inneren Tanks eingeleitet wird, daß der innerste der beiden Tanks am Boden Öffnungen aufweist, durch die der Dampf von unten in den Reaktorkern einströmt, und daß der im innersten Tank angeordnete Reaktorkern aus von einer veränderbaren Moderatormenge durchströmten Roh-, ren aufgebaut ist, zwischen denen die Brennelementstäbe angeordnet sind.

F i g. 1 zeigt einen vertikalen Teilschnitt durch einen Überhitzerkernreaktor;

F i g. 2 zeigt einen horizontalen Schnitt durch den Reaktor zwischen Linien 2-2 von F i g. 1 und
F i g. 3 einen vertikalen Schnitt durch den oberen Teil einer Moderatorröhre, der die Anordnung von Steuerstab und Flußleitungen zeigt.

Wie in F i g. 1 gezeigt ist, weist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Kernreaktor einen äußeren Reaktordruckbehälter 10, der eine zylindrische Seitenwand mit einem gewölbten Boden umfaßt, sowie einen Deckel 18 auf. Ineinandergesetzte tassenförmige Innentanks bilden im Behälter eine 2-Tank-Anordnung, wobei ein dritter Tankraum in den abnehmbaren Deckel eingelassen ist, und zwar wie folgt:

Ein erster innerer tassenförmiger Tank 11 ist mit Abstand und konzentrisch im äußeren Druckbehäl-

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ter 10 angeordnet und bildet mit der Tankaußenwand eine erste Kammer .4. Die erste Kammer Λ umfaßt sowohl den ringförmigen Teil zwischen den zylindrischen Teilen des Druckbehälters 10 und der Tankwand 11 als auch den meniskusförmigen Raum zwischen dem gewölbten Boden des Behälters 10 und dem Boden des Tanks 11. Ein zweiter innerster Tank 12 ist mit Abstand und im allgemeinen konzentrisch zum Tank 11 angeordnet und bildet mit letzterem eine zweite Kammer B. Der Kern des Reaktors ist in dem zweiten innersten Tank 12 enthalten und weist eine Anzahl Brennstoffstäbe 13 in einer geometrischen Anordnung auf, die unregelmäßig von einer Anzahl fingerhutartiger Moderatorröhren 15 durchsetzt ist. Ein Moderator, z. B. Wasser, befindet sich in der ersten Kammer Λ. Die Moderatorröhren 15 stehen an ihrem unteren Ende mit der Kammer A in Verbindung, um das Moderatormaterial 14 aufzunehmen. Jede Moderatorröhre 15 enthält einen ringförmigen Steuerstab 16, der konzentrisch über eine nahe am oberen Ende der Moderatorröhre 15 aufhörende Moderatorauslaßröhre 17 geschoben ist. Der Behälterdeckel 18 enthält eine dritte Kammer, die von einem gewölbten Oberteil 52 und einer daran befestigten Tankschale 53 gebildet ist. In der dritten Kammer befindet sich biologisches Abschirmungsmaterial 56. Der Reaktorbehälterdeckel 18 dient zum Schließen des Hauptzuganges zum Reaktorkern und kann für Reparaturarbeiten und Nachfüllung von Brennstoffen abgenommen werden.

Der Behälterdeckel 18 besitzt einen äußeren Flansch 50. Der Flansch 50 liegt zur Abdichtung auf einem am oberen Rand des Druckbehälters 10 angebrachten Flansch 25 auf. Zwischen dem Flansch 50 des Deckels 18 und dem Flansch 25 des Druckbehälters 10 befindet sich Dichtungsmaterial 51, z. B. eine Flachdichtung, ein O-Ring oder dergleichen Befestigungseinrichtungen 57, z.B., wie gezeigt, Bolzen, Klemmen, Spannbügel od. ä., sind vorgesehen, um die Flansche 25 und 50 zusammenzuhalten, so daß die Druckbeständigkeit des Behälters erhalten ist.

Die Tankschale 53 stellt außerdem die obere Begrenzungswand des Raumes 63 für den überhitzten Dampf dar. Eine Lage thermischen Isoliermaterials 58 wird zwischen dem biologischen Abschirmungsmaterial 56 und der Tankschale 53 verwendet, um sowohl Wärmeverluste des überhitzten Dampfes im Raum 63 und ein Kochen des biologischen Abschirmungsmaterials 56 zu verhindern. Das biologische Abschirmungsmaterial kann irgendeine Flüssigkeit aus einer Anzahl von Flüssigkeiten sein, wie leichtes Wasser, schweres Wasser, Borat-Lösung, Kadmium-Lösung od. dgl. Um den Deckel 18 des Reaktorbehälters zu entfernen, wird das biologische Abschirmungsmaterial 56 zunächst aus dem dritten Tank, der durch das gewölbte Oberteil 52 und die Tankschale 53 gebildet ist, durch die Leitung 54 herausgepumpt, nachdem ein Ventil 55 geöffnet wurde. Der dadurch leicht gewordene Behälterdeckel 18 kann nun mit Hilfe einer mittleren oder leichten Hebevorrichtung abgehoben werden, nachdem die Befestigungseinrichtung, z.B. die Bolzen57, gelöst worden ist. Nach dem Wiederaufsetzen des Behälterdeckels 18 kann das biologische Abschirmmaterial 56 wieder in den Tank durch die Leitung 54 gepumpt werden. Während seiner Funktion als biologische Abschirmung kann das Material 56 dadurch,

daß es Neutronen und Gammastrahlen absorbiert, an Temperatur zunehmen. Die Leitungen 54 und Ventile 55 wirken in diesem Fall mit hier nicht gezeigten Wärmeaustauschern und Pumpeinrichtungen außerhalb des Reaktors zusammen, um das biologische Abschirmmaterial zu kühlen und durch den Reaktordeckel 18 hindurch umzuwälzen.

Eine untere Stützeinrichtung 30 ist in der Nähe des Bodens des Druckbehälters 10 vorgesehen, um den Tank 11 an seinem unteren Rand zu unterstützen. Die Stützeinrichtung 30 kann eine Anzahl Zapfen od. ä. sein, die eine freie Zirkulation des Moderatormaterials innerhalb der Kammer A erlauben. Um den zweiten innersten Tank 12 zu tragen, ist eine Trageeinrichtung 31 vorgesehen, die sich nahe am oberen Ende der Innenseite des Druckbehälters 10 befindet. Die Trageeinrichtung 31 trägt den zweiten innersten Tank 12 an seinem oberen Ende und ist zusätzlich als eine geschlossene ringförmige Barriere ausgebildet, die zusammen mit der Dichtung 67 und dem Flansch 60 des innersten Tanks 12 den überhitzten Dampf daran hindert, aus dem Raum 63 in die zweite Kammer B überzutreten.

Konzentrisch und mit Abstand zum ersten inneren Tank 11 besitzt der zweite innerste Tank 12 einen oberen auswärts gerichteten Flansch 60 an seinem oberen offenen Ende. Der obere Flansch 60 wird von der vorhergehend beschriebenen Trageeinrichtung 31 getragen und ist dort befestigt. Die Befestigungsmittel 66 bestehen bei der gegenwärtigen Ausführung aus Bolzen, Maschinenschrauben od. ä. Eine Dichteinrichtung 67, z. B. eine Flachdichtung, eine Schweißung od. ä. verhindert die Verbindung zwischen Raum 63 und Einlaßraum 64, der durch die Wandungen der beiden Tanks 11 und 12 gebildet wird.

Der Auslaß 26 für den überhitzten Dampf ist unmittelbar über der Trageeinrichtung 31 durch die Wand des äußeren Druckbehälters 10 hindurchgeführt, steht mit dem Raum 63 in Verbindung und ist durch Schweißung abgedichtet. Obgleich nur ein Auslaß in F i g. 1 gezeigt ist, kann bei einer größeren Dampfkapazität eine Vielzahl von auf dem Umfang des Druckbehälters 10 angeordneten Auslässen verwendet werden, die vom Raum 63 strahlenförmig ausgehen. Unmittelbar unter der Trageeinrichtung 31 ist ein Einlaß 27 für den gesättigten Dampf durch die Wand des Druckbehälters 10 hindurchgeführt. Der Einlaß 27 ist durch Schweißung abgedichtet und steht mit der zweiten Kammer B in Verbindung. Gleichermaßen kann, obwohl in F i g. 1 nur ein Einlaß 27 gezeigt ist, die Dampfkapazität erhöht werden, wenn eine Vielzahl von Einlassen 27 verwendet wird die in gleicher Höhe beliebig auf dem Umfang des Druckbehälters 10 angeordnet sind. Der gesättigte Dampf, der durch Einlaß 27 eingeführt wird, strömt durch den oberen Teil der zweiten Kammer B, d. h. durch den Raum 64 abwärts und tritt in den Raum 65 der Kammer B ein, von da strömt er dann aufwärts durch das Kerngebiet, wo er überhitzt wird, gelangt dann in den Raum 63 und strömt durch den Auslaß 26 für überhitzten Dampf aus. Der Raum 65 ist zwischen der Bodenplatte 41 des inneren Tanks 11 und der Bodenplatte 62 des innersten Tanks 12 angeordnet. Demgemäß ist die Unterstützung der Moderatorröhren 15 durch die Bodenplatte 41 gegeben, die sich auf die vorher beschriebene untere Unterstützungseinrichtung 30 stützt. Eine Leitung 42,

die durch die Böden des Druckbehälters 10 und des Tanks 11 abgedichtet hindurchgeführt ist, steht mit den untersten Teilen der KammerS in Verbindung und ist für das schnelle Ablassen von Kondensat, Dampf, Moderator oder ähnlichem gasförmigem Material bestimmt. Kombinierte Befestigungseinrichtungen und Dichtungen 72 sind am unteren Ende der Moderatorröhren 15 angeordnet, um die Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Raum 65 und dem Bodenraum der Kammer^ zu verhindern, der sich zwischen den Böden des Druckbehälters 10 und des Tanks 11 befindet. Die Moderatorröhren 15 sind so angeordnet, daß sie unten offen sind, um sowohl den Durchfluß des Moderatormaterials 14 als auch die Bewegung des Steuerstabes 16 aufwärts in die Moderatorröhre 15 zu erlauben.

Der Moderatoreinlaß 28 ist unmittelbar unter dem Einlaß 27 durch die Wandung des Druckbehälters 10 hindurchgeführt um den Moderator 14 dem Raum 68 der ersten Kammer/1 zuzuführen. Statt eines einzigen Moderatoreinlasses 28, wie in der Ausführung nach F i g. 1 gezeigt ist, kann auch eine Vielzahl von Einlassen verwendet werden die auf dem Umfang des Druckbehälters 10 angeordnet sind um einen größeren und gleichförmigeren Durchlauf der Moderatorflüssigkeit durch die Kammer^, die Moderatorröhren 15 und heraus durch die Moderatorauslaßröhren 17 zu erlauben.

Dichtungen 29 sind im Boden des äußeren Druckbehälters 10 vorgesehen, die eine Bewegung der Steuerstäbe 16 in das Reaktorkerngebiet ohne Verlust von Kühlmitteln erlauben.

Konzentrisch und mti Abstand zur Wandung des Druckbehälters 10 ist der erste innere Tank 11 mit einem auswärts gerichteten oberen Flansch 40 versehen. Der Flansch 40 ist so angeordnet, daß zwischen ihm und der Innenseite des Druckbehälters 10 eine Öffnung 43 besteht. Die Öffnung 43 erlaubt einen Druckausgleich zwischen den in den Kammern A und B herrschenden Drücken, so daß der Druck in Kammer A ungefähr auf gleicher Höhe ist wie der Druck in Kammer B. Dieses erlaubt eine dünnwandigere Konstruktion des inneren Tanks 11.

Zwischen den Wandungen der Tanks 11 und 12 liegende Distanzeinrichtungen 61 sind vorgesehen, um den Abstand zwischen den Wänden von Tank 11 und 12 aufrechtzuerhalten so daß Kammer B und Raum 64 gebildet werden. Diese Distanzeinrichtungen 61 können zusätzlich als Führung für den Dampffluß bei seinem Durchgang zum Überhitzungskern dienen. Die Bodenplatte 62 des Tanks 12 besitzt öffnungen, die den Durchtritt des Dampfes in den Kernraum erlauben.

Die Brennstoffstäbe 13 können von irgendeiner beliebigen Ausbildung sein, Turbulenz- oder Flußregelvorrichtungen an ihrer Außenseite besitzen und durch wohlbekannte Konstruktionen in Abstand voneinander gehalten werden. Vorzugsweise sollen die Brennstoffstäbe 13 in gebündelten Einheiten zusammengefaßt werden, die durch ihr Eigengewicht an ihrem Platz bleiben und die Verbindungseinrichtungen haben, um vereinfachte Wiederbefüllmethoden zu erlauben (in F i g. 1 bis 3 nicht dargestellt).

Gemäß F i g. 2 haben die äußeren Wände der Moderatorröhren 15 die Gestalt einer ausgezogenen röhrenförmigen Hülse 70 mit sechseckigem Querschnitt. Die Hülsen 70 sind mit Isoliermaterial 75 ausgekleidet, um die Wärmeverluste vom Dampf

außerhalb der Röhren 15 zum Moderatormaterial innerhalb der Röhren 15 herabzusetzen. Das Isoliermaterial 75 kann aus irgendeinem Material, das eine niedrige Neutronenabsorption hat, bestehen und muß den vorkommenden Temperaturen widerstehen, z. B. können Edelstahl oder Zirkoniumbleche mit Abstand angeordnet sein und einen Raum für Luft, Gas, festes Isoliermaterial od. ä. bilden. Jede Hülse 70 ist am oberen Ende durch eine angeschweißte ίο Kappe 71 (F i g. 3) abgedichtet.

Die Moderatorauslaßröhre 17 ist, wie in F i g. 3 gezeigt, parallel zur Längsachse der Hülse 70 angeordnet, so daß das obere Ende der Moderatorauslaßröhre 17 nahe der Unterseite der Kappe 71 ist. In der vorzugsweisen Ausführung nach F i g. 1 bis 3 wird das Ende der Moderatorauslaßröhre 17 durch Schweißung an der Unterseite der Kappe 71 befestigt.

Wie in F i g. 2 gezeigt, ist ein zylindrischer Steuerstab 16 konzentrisch um die Moderatorauslaßröhre 17 angeordnet. Der radiale Abstand zwischen dem Steuerstab 16 und der Flußführungsröhre 17 kann durch in F i g. 1 bis 3 nicht gezeigte radiale Abstandsstücke an der Innenseite des Steuerstabes 16 aufrechterhalten werden, die gleitend gegen die Moderatorauslaßröhre 17 angeordnet sind. Zwischen dem zylindrischen Steuerstab 16 und dem Isoliermaterial 75 auf der Hülse 70 befindet sich ein Kanal 73. Ebenso befindet sich zwischen der Moderatorauslaßröhre 17 und dem Steuerstab 16 ein Kanal 74. Der Kanal 74 und die Moderatorauslaßröhre 17 sind an nicht gezeigte Durchflußregeleinrichtungen, z. B. Pumpen, Ventile od. ä., außerhalb des Reaktors angeschlossen.

Im oberen Ende der Moderatorauslaßröhre 17 ist eine Anzahl öffnungen 18 vorgesehen, und zwar unmittelbar in der Nähe der Unterseite der Kappe 71, um die freie Zirkulation des Moderatormaterials 14 durch die Kanäle 73 und 74 der Moderatorröhre 15 und durch das Innere der Moderatorauslaßröhre 17 zu erlauben. Wenn der Steuerstab 16 in die Moderatorröhre 15 eingeführt wird, so daß seine Spitze gegen die Kappe 71 stößt, sorgt eine Vielzahl von öffnungen 19 in der Nähe des oberen Endes des Steuerstabes 16 dafür, den freien Durchfluß des Moderatormaterials 14 durch den Kanal 73 der Moderatorröhre 15 aufrechtzuerhalten.

Während des Betriebes gelangt Niederdruckdampf durch den Einlaß 27 in den Reaktor, strömt durch den Raum 64 der Kammer B zwischen den Wänden der Tanks 11 und 12 und gelangt in den Raum 65 hinein. Der Dampf strömt dann aufwärts durch die Öffnungen der Bodenplatte 62 des Tanks 12 und um die Brennstoffstäbe 13 herum, wo er entsprechend der Temperatur der Brennstoffstäbe und dem Wärmeaustauschfaktor zwischen Brennstoffstäben und Dampf überhitzt wird. Dann gelangt er in den Raum 63 und schließlich durch den Auslaß 26 wieder heraus.

Die Steuerung dieses Reaktors wird sowohl durch Einführen von Steuerstäben 16 aus neutronenabsorbierendem Material in den Kern als auch durch Verändern der Menge Moderatormaterials 14 im Kern erreicht, wodurch das Moderator-Brennstoff-Verhältnis geändert wird. Beim achsenparallelen Einführen des Steuerstabes 16 in die Moderatorröhre 15 wird die Wirksamkeit des Steuerstabes dadurch vergrößert, daß die Neutronen zunächst durch das

flüssige Moderatormaterial 14 in der Moderatorröhre 15 gebremst werden, bevor sie dann mit größerer Absorptionswahrscheinlichkeit die Steuerstäbe durchsetzen. Dabei wird Wärme erzeugt. Wenn der Steuerstab 16 in die Moderatorröhre 15 eingeführt wird, verdrängt er etwas vom Moderatormaterial und setzt so das optimale Moderator-Brennstoff-Verhältnis auf einen Wert mit geringerer Reaktivität herab und vergrößert dadurch die Wirksamkeit der Steuerstäbe. Zusätzlich kann durch Ersetzen von Steuerstäben großen Querschnitts gegen Steuerstäbe kleineren Querschnitts innerhalb der Brenndauer der Stäbe die langzeitig absinkende Reaktivität ausgeglichen werden und so eine längere Arbeitsperiode des Reaktors und eine höhere Brennstoffausnutzungerzielt werden.

Während der normalen Dauerfunktion fließt das Moderatormaterial 14 beständig, indem es durch den Moderatoreinlaß 28 in den Reaktor einströmt, durch den Raum 68 zwischen den Tankwänden 10 und 11 geht, die Moderatorröhre 15 hinaufsteigt und den Reaktor durch die Moderatorauslaßröhre 17 und den Kanal 74 verläßt. Der Fluß des Moderatormaterials 14 kann auch umgekehrt werden, so daß der Moderator den Reaktor durch die Moderatorauslaßröhre 17 und den Kanal 74 in den Reaktor eintritt und ihn durch den Moderatoreinlaß 28 verläßt. Die Moderatorauslaßröhren 17 sind vorgesehen, um irgendwelche Gase oder Dämpfe, die im Material entstehen, abzuführen. Dadurch wird verhindert, daß das Moderatormaterial 14 aus der Moderatorröhre 15 unter normalen Bedingungen herausgedrängt wird.

Im Fall der Überlastung des Reaktors wird das Moderatormaterial 14 anfangen, schneller zu kochen. Etwas von dem Dampf wird zwar durch die Durchflußröhre 17 heraustreten, der verbleibende Anteil

wird aber versuchen, das Moderatormaterial aus der Moderatorröhre 15 herauszudrücken. Durch dieses Vermindern der Moderatormenge wird die Neutronenschar nicht so wirksam auf höherem Spaltungsniveau gebremst; die Tendenz der Neutronen, den Reaktor zu verlassen, wird erhöht. Dieses stellt einen dem Reaktor eigenen Sicherheitsmechanismus dar, um eine Überfunktion zu unterdrücken.

Indem geeignete, nicht in F i g. 1 bis 3 gezeigte

ίο Ventile an jede der Moderatorauslaßröhren 17 außerhalb des Reaktors angeordnet werden, kann der Moderatorfluß und damit über die in den Kappen 71 eingeschlossenen Moderatordampfmengen das Moderator-Brennstoff-Verhältnis an verschiedenen Orten innerhalb des Reaktorkerns unabhängig voneinander verändert werden. Für große Reaktoren ist diese Regelung wünschenswert, um einen Energieausgleich im Kern zur wirtschaftlichen Ausnutzung des Brennstoffes zu erreichen.

Die Brennstoffversorgung des Kerns wird vorgenommen, indem zunächst aus dem Reaktordeckel 18 das biologische Abschirmmaterial 56 entleert wird, danach die Befestigungsmittel 57 gelöst werden und der Reaktordeckel 18 abgehoben wird. Die in Einheiten gebündelten Brennstoffstäbe 13 können dann herausgenommen und ersetzt werden. Um zufällige Überreaktivität zu verhindern, wenn ein Brennstoffstabbündel in den Kern gefallen sein sollte, kann der Raum, der normalerweise mit Moderatormaterial 14 ausgefüllt ist, mit Neutronen absorbierendem Material, z. B. Lösungen, die große MengenBor oder Kadmium enthalten, gefüllt werden.

Als Beispiel einer typischen Ausführung dieser Erfindung folgt eine Tabelle von Abmessungen und Daten für einen typischen Überhitzerreaktor:

A. Wärmeleistung:

1. Wärmeleistung (im Dampf) 198,8 MW

2. Wärmeleistung (im Moderator) 15,0 MW

3. Gesamtwärmeleistung 213,8 MW

B. Dampfbedingungen:

1. Ausgangsdampfzustand 69 atü71650° C

2. Einlaßdampfzustand 0,074 atü

3. Dampfdurchfluß 1,163,030 kg/h

C. Reaktorbeschreibung:

1. Reaktorbehälter:

a) innerer Durchmesser 3,5 m

b) innere Höhe 13 m

c) Wandstärke 6,5 m

2. Reaktorkern:

a) wirksamer Durchmesser 2,7 m

b) wirksame Höhe in Fuß 2,7 m

c) Brennstoff-Wasser-Volumenverhältnis 2,0

d) Moderatorröhrendurchmesser 7,9 cm

e) Zahl der Reaktionsröhren 600

f) Stabdurchmesser des überheißen Brennstoffes 12,7 mm

g) Zahl der Brennstoffrohre 5700

h) durchschnittlicher Kern-Wärmefluß 4,88 · IO^ kcal/h · m²

Der Überhitzerreaktor arbeitet in Serie mit einem Siedewasserreaktor, um die Temperatur des gesättigten Dampfes, der in dem Siedewasserreaktor erzeugt wird, auf die Überhitzungstemperatur vor Einleitung in eine Dampfturbine zu erhöhen, die einen elektrischen Generator betreibt. Die oben angeführte Tabelle spezifiziert die kennzeichnenden Abmessungen und Werte für einen Überhitzerreaktor, der mit einem

Claims (7)

1 Siedewasserreaktor von 300 MW arbeitet. Der Siedewasserreaktor hat eine thermische Leistung von MW und erzeugt 1 162 000 kg/h Dampf von 1027° C/76 atü. Patentansprüche:

1. Dampf gekühlter Überhitzerkernreaktor mit flüssigem Moderator, bestehend aus einem Druckbehälter mit abnehmbarem Deckel, stabförmigen, an der Außenseite vom Dampf umströmten Brennelementen im Reaktorkern und einem inneren Tank, der konzentrisch mit Abstand im Druckbehälter angeordnet ist und der den Reaktorkern umschließt, bei dem der einen ringförmigen Querschnitt aufweisende Zwischenraum zwischen dem Druckbehälter und dem inneren Tank von dem flüssigen Moderator durchströmt wird, welcher auch vom zu überhitzenden Dampf räumlich getrennte Bereiche innerhalb des in- ao neren Tanks und des Reaktorkerns erfüllt, mit denen der Zwischenraum kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, daß um den inneren Tank (12) konzentrisch mit Abstand ein weiterer innerer Tank (1) angeordnet ist, daß der zu überhitzende Dampf in dem einen ringförmigen Querschnitt aufweisenden Zwischenraum (64) zwischen den beiden inneren Tanks (11, 12) eingeleitet wird, daß der innerste der beiden Tanks am Boden (62) Öffnungen aufweist, durch die der Dampf von unten in den Reaktorkern einströmt, und daß der im innersten Tank (12) angeordnete Reaktorkern aus von einer veränderbaren Moderatormenge durchströmten Röhren (15) aufgebaut ist, zwischen denen die Brennelementstäbe (13) angeordnet sind.

2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abnehmbare Deckel (18) des Druckbehälters (10) als dritter Tank ausgebildet ist und aus einem gewölbten Oberteil (52)

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und einem konkaven Bodenteil (53) mit einem äußeren Flansch (50) auf seinem Umfang besteht und daß der Deckel (18) in seinem Oberteil ein Ventil (55) und Leitungen (54) aufweist, die einen Ein- und Auslaß für das im Tank enthaltene flüssige biologische Abschirmmaterial (56) bilden.

3. Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der konkave Bodenteil (53) aus einer thermisch isolierten Bodenplatte mit einem Absaugkanal und einer zylindrischen Seitenwand besteht, an deren oberem Rand der äußere Umfangsflansch (50) befestigt ist.

4. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der vertikal angeordneten Moderatorröhren (15) ein von unten eingeführter Steuerstab (16) angeordnet ist.

5. Kernreaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steuerstab (16) an seinem oberen Ende eine Anzahl öffnungen (19) aufweist, durch die das flüssige Moderatormaterial aus der Moderatorröhre (15) abfließen kann, wenn der Steuerstab in seiner höchsten Stellung steht.

6. Kernreaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende jeder Moderatorröhre (15) abgeschlossen ist und jede Moderatorröhre (15) eine koaxial verlaufende, innerhalb des Steuerstabes befindliche Moderatorauslaßröhre (17) aufweist die am abgeschlossenen Röhrenende befestigt ist und in dessen Nähe eine Anzahl Öffnungen (18) aufweist.

7. Kernreaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite jeder Moderatorröhre (15) mit thermischem Isoliermaterial (75) ausgekleidet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 1 248 367,
1266085.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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