DE1277456B - Druckgasgekuehlter Leistungsreaktor - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WT^ PATENTAMT Int. Cl.:

G21c

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl. 21g-21/20

Nummer: 1277456

Aktenzeichen: P 12 77 456.0-33 (E 26114)

Anmeldetag: 24. Dezember 1963

Auslegetag: 12. September 1968

Die Erfindung bezieht sich auf einen druckgasgekühlten Leistungsreaktor mit einem Druckbehälter und biologischen Schutzmantel mit vertikaler Achse, bei dem in dem Druckbehälter und biologischen Schutzmantel übereinander in der aufgeführten Reihenfolge von unten nach oben ein Wärmeaustauscher, eine Strahlenschutzabschirmung und ein Reaktorkern angeordnet sind, wobei das Kühlgas vom Reaktorkern nach abwärts zum Wärmeaustauscher strömt.

Ein Kernreaktor dieser Bauart ist in der Zeitschrift »Atomenergie« in Heft 12 von 1962 auf den S. 450 bis 456 beschrieben. Für Leistungsreaktoren bietet diese neuerlich aufgekommene Bauart eine Reihe von Vorteilen gegenüber den bislang üblichen Bauarten, bei denen entweder wie bei den Kernreaktoren nach der deutschen Auslegeschrift 1126 527 oder der französischen Patentschrift 1197 490 der Reaktorkern, die Strahlenschutzabschirmung und der Wärmeaustauscher längs einer horizontalen Achse nebeneinander angeordnet sind oder wie bei den in der deutschen Auslegeschrift 1084 845 oder der französischen Patentschrift 1226 735 beschriebenen Reaktoren der Reaktorkern, die Strahlenschutzabschirmung und der Wärmeaustauscher längs einer vertikalen Achse in dieser Reihenfolge von unten nach oben übereinanderliegen.

Die Vorteile der neueren Bauart ergeben sich einerseits aus der Auftriebsfreiheit der Brennstoffpatronen in den vom Kühlgas durchströmten Reaktorkanälen und andererseits aus der geringeren Temperatur im oberen Teil des Reaktorkerns.

Die erstere beruht darauf, daß das Eigengewicht und der Strömungsdruck des Kühlmittels bei absteigendem Kühlmittelstrom einander nicht wie bei aufsteigendem Kühlmittelstrom entgegenwirken, sondern einander im Gegenteil ergänzen. Dies hat zur Folge, daß die Brennstoffpatronen fest und schwingungsfrei in den Reaktorkanälen sitzen, man also auf Halteelemente, die ein festes Haften der Patronen in einem nur teilweise gefüllten Kanal bewirken sollen, ganz-Hch verzichten kann, wodurch sich die Patronenherstellung wesentlich verbilligt. Außerdem kann auf Ballastplatten, wie sie üblicherweise auf die Moderatorblöcke aufgelegt werden, ebenfalls ganz oder zum größten Teil verzichtet werden, da auch die Moderatorblöcke, in deren Kanälen das Kühlgas strömt, nur eine nach abwärts gerichtete Kraft erfahren und dementsprechend auf der Bodenplatte Halt finden.

Fernerhin ist der Intensität der Kühlwirkung zumindest theoretisch keine Grenze gesetzt, da der Durchsatz an Kühlmittel durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit leicht in weitem Umfange Druckgasgekühlter Leistungsreaktor

Anmelder:

filectricite de France Service National, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Beetz

und Dipl.-Ing. K. Lamprecht, Patentanwälte,

8000 München 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:

Claude Georges Rachais, Paris;

Jean Gondoin,

Saint-Germain-en-Laye, Seine-et-Oise;

Roger Lecler, Saint-Amand-les-Eaux, Nord;

Marcel Kadosch,

Saint-Cloud, Seine-et-Oise (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 27. Dezember 1962 (919 903),
vom 21. Juni 1963 (939 032),
vom 20. September 1963 (948 255),
vom 4. März 1963 (926 741)

vergrößert werden kann, ohne daß sich Auftriebskräfte ergeben können, die der Stabilität des Reaktoraufbaus gefährlich werden könnten. Entsprechend läßt sich auch der Strömungsdurchsatz in irgendeinem beliebigen Einzelkanal in weiten Grenzen regeln, da eine unterschiedliche Belastung der Kanäle von der Bodenplatte aufgefangen wird und den Zusammenhalt des Reaktorkerns nicht gefährden kann. Außerdem wird durch die Umkehrung der Strömungsrichtung des Kühlgases auch die Richtung der Leckströme durch Poren und Spalten in den Moderatorblöcken umgekehrt. Diese Leckströme verlaufen nämlich bei absteigendem Kühlgasstrom von außen nach innen, und die Verluste an Kühlgas gehen auf ein Minimum zurück. Weiterhin bleibt jedes Risiko, daß etwa bei einem Bruch der äußeren Hülle einer

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Brennstoffpatrone oder deren Beschädigung strah- Vorsprüngen abzustützen, vermag nicht voll zu belende Teilchen in den Kühlgasstrom gelangen und friedigen, da dann das volle Gewicht dieser Bauteile mit diesem nach oben geführt werden, vollkommen auf die Wandung des Druckbehälters abgeleitet wervermieden; man kann also auf oberseitige Sicherun- den muß und sich eine derart starke örtliche Begen gegen eine dadurch erzeugte radioaktive Ver- 5 lastung der Wandung des Druckbehälters ergibt, daß seuchung verzichten, was der Zugänglichkeit der angesichts deren gleichzeitiger hoher thermischer oberen Kanalöffnungen sehr zugute kommt. Unter- Beanspruchung im Reaktorbetrieb die Gefahr beseitig sind ohnehin Fangkörbe angebracht, die unter steht, daß sich in der Wandung Risse bilden, durch der Eigenschwere herabfallende Teilchen auffangen. die radioaktiv verseuchtes, unter Druck stehendes Dieser Vorteil fällt insbesondere dann stark ins Ge- *° Kühlgas entweichen kann, bzw. daß der Druckwicht, wenn der Reaktor mit sehr hohem Betriebs- behälter überhaupt zerstört wird, druck arbeiten muß, da dann die oberseitigen Siehe- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

rangen besonders kompliziert und raumbedürftig einen Leistungsreaktor anzugeben, bei dem einerseits werden. die Vorteile eines abwärts gerichteten Kühlgasstromes

Die Beschickung des Reaktors wird weiterhin auch 15 in vollem Umfange ausnutzbar sind, andererseits aber dadurch erleichtert, daß bei absteigendem Kühlgas- eine zuverlässige und allen thermischen und mechastrom oberhalb des Reaktorkerns naturgemäß wesent- nischen Belastungen gewachsene Abstützung für den lieh niedrigere Temperaturen herrschen als bei auf- Reaktorkern und die Strahlenschutzabschirmung steigendem Kühlgasstrom. Dadurch sind die Be- gewährleistet ist, ohne daß unzulässige Beanspruschickungsmaschinen niedrigerer Umgebungstempe- 20 chungen einzelner Bauteile auftreten, ratur ausgesetzt, und die mit ihrer Schmierung und Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Reak-

ihrem Korrosionsschutz verbundenen Schwierigkeiten tor der eingangs erwähnten Art, erfindungsgemäß vermindern sich wesentlich. In gleichem Maße ver- dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise ein ringert sich außerdem der korrosive Angriff auf die Gehäuse aus vorgespanntem Beton mit einer gasoberseitige Abdeckung und allgemein auf die Wan- 25 undurchlässigen Innenauskleidung gleichzeitig als dung des Reaktorgefäßes, so daß man dafür weniger Druckbehälter und als biologischer Schutzmantel widerstandsfähiges und damit billigeres Material ver- dient und daß die Spannbetonwand des Gehäuses in wenden kann. ebenfalls an sich bekannter Weise zur Abstützung

Schließlich erhält man noch eine Erhöhung der des Reaktorkerns eine nach innen aus der Gehäuse-Stabilität des Reaktorkems dadurch, daß die ther- 3° wand vorspringende ringförmige Konsole aufweist, mische Ausdehnung des Moderatorblockes im unte- wobei der Reaktorkern und die Strahlenschutzren Teil am größten ist und damit der mechanische abschirmung von dieser Konsole gehalten sind. Zusammenhalt im oberen empfindlichen Teil besser Die Lösung der oben formulierten Aufgabe beruht

gewahrt bleibt. Dabei wirkt sich insbesondere in teil- also auf der gemeinsamen Anwendung zweier Merkweise entleerten Kanälen die Zufuhr kalten Kühl- 35 malsgruppen, die, für sich genommen, bei Kerngases in den leeren oberen Teil günstig aus, da auf reaktoren ganz anderer Bauart jeweils bekannt sind diese Weise die thermischen Wirkungen des erhöhten und von denen die erste, nämlich die gleichzeitige Neutronenflusses besser kompensiert werden und Ausnutzung eines Gehäuses aus vorgespanntem sich damit die korrosive Beanspruchung des Mode- Beton mit einer gasundurchlässigen Innenauskleidung ratormaterials vermindert. Auch für die Einführung 4° als Druckbehälter und als biologischer Schutzmantel neuer Brennstoffpatronen ist eine kühlere Tempera- für einen Kernreaktor, in der belgischen Patentschrift tür im oberen Teil des Reaktorkerns günstig, da dann 572 860 und die zweite, nämlich die Abstützung des der thermische Schock auf die kalt eingebrachten Reaktorkerns durch eine aus einer Gehäusewand aus Patronen geringer ausfällt. Beton vorspringende ringförmige Konsole, in der

Dieser Vielzahl von betriebsmäßigen und bau- 45 Zeitschrift »Nucleonics« vom Dezember 1962 auf liehen Vorteilen für die eingangs erwähnte Reaktor- den S. 52 bis 55 beschrieben ist. bauweise steht jedoch ein Nachteil gegenüber, der Der in der obigen Weise gekennzeichnete erfin-

sich auf die Halterung des Reaktorkerns und der dungsgemäß ausgebildete Leistungsreaktor ist einer Strahlenschutzabschirmung bezieht. Bei der Aufein- Reihe von Ausgestaltungen zugänglich, die sich im anderfolge von Reaktorkern, Strahlenschutzabschir- 5° einzelnen aus den Unteransprüchen entnehmen lasmung und Wärmeaustauscher von unten nach oben sen.

längs einer vertikalen Achse verbieten sich nämlich Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sollen

sowohl die Abstützung aller dieser Bauteile über nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnung einige eigene Stützorgane auf einer Bodenplatte, wie sie bei Ausführungsbeispiele für den Aufbau eines erfinden bekannten horizontal ausgerichteten Kernreak- 55 dungsgemäßen Kernreaktors näher beschrieben wertoren möglich ist, als auch die Abstützung des Re- den. Dabei zeigt in der Zeichnung aktorkerns auf einer unterseitigen Fundamentplatte Fig. 1 einen vertikalen Axialschnitt durch den

und seine Ausnutzung als Träger für die Strahlen- mittleren Teil eines erfindungsgemäßen Reaktors mit Schutzabschirmung, wie sie bei Kernreaktoren mög- Reaktorkern, Wärmeaustauscher und dazwischenlich ist, bei denen von unten nach oben der Reaktor- 60 liegender Strahlenschutzabschirmung, kern, die Strahlenschutzabschirmung und der Wärme- Fig. 2 und 3 in analoger Darstellung zwei ab-

austauscher längs einer vertikalen Achse aufeinander- weichende Ausführungsformen für die Strahlenfolgen. Auch die von den Reaktoren nach der Schutzabschirmung,

deutschen Auslegeschrift 1084845 oder der fran- Fig. 4 in einer der Fig. 1 entsprechenden Dar-

zösischen Patentschrift 1226 735 bekannte Möglich- 65 stellung eine weitere Ausführungsform, bei der die keit, an einem Druckbehälter aus Stahl nach innen den Reaktorkern abstützende Tragsohle mit für den zeigende Vorsprünge vorzusehen und den Reaktor- Aufbau der Strahlenschutzabschirmung herangezokern und die Strahlenschutzabschirmung auf diesen gen ist,

F i g. 5 und 6 Schnitte entlang der Schnittlinien V-V bzw. VI-VT in Fig. 4,

F i g. 6 a eine Aufsicht auf eine abweichende Ausführungsform für die in F i g. 6 dargestellten Trennwände,

Fig. 7 einen vertikalen Axialschnitt durch eine der F i g. 4 ähnliche abweichende Ausführungsform,

Fig. 8, 9 und 16 Aufsichten auf drei mögliche Anordnungen für bei der Ausführung nach F i g. 7 anwendbare Strahlungsbremsen,

Fig. 10 einen vertikalen Axialschnitt durch eine weitere Ausführungsform, bei der die den Reaktorkern abstützende Tragsohle allein die Strahlenschutzabschirmung bildet,

Fig. 11 einen vertikalen Axialschnitt durch eine Variante der Ausführungsform nach F i g. 10,

F i g. 12 eine perspektivische Teildarstellung übereinander angeordneter Klötze, die in schichtweisem Aufbau die Tragsohle bilden,

Fig. 13 einen Schnitt längs der Schnitt- ao linieXIII-XIII in Fig. 12,

Fig. 14 und 15 in ähnlicher Darstellung wie in F i g. 13 zwei Varianten für die Tragsohle bildende Klötze,

Fig. 17 einen vertikalen Axialschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 18 eine Aufsicht auf die bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 17 verwendeten Strahlungsbremsen,

Fig. 19 einen Schnitt längs der Schnittlinien XIX-XIX in F i g. 18,

F i g. 20 einen Axialschnitt durch eine Hälfte einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reaktors, bei dem zwei gemeinsam die Tragsohle bildende Bauteile mit Durchlässen versehen sind, die ein Durchströmen von heißem Kühlgas zu den Wärmeaustauschern hin gestatten,

Fig. 21 in ähnlicher Darstellung wie in Fig. 20 eine weitere Ausführungsform für einen erfindungsgemäßen Reaktor, bei der nur der obere Bauteil der Tragsohle mit Durchlässen für das heiße Kühlgas versehen ist,

Fig. 22 in einer ähnlichen Darstellung wie in Fig. 20 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reaktors, bei dem der untere Bauteil der Tragsohle aus zwei Einzelteilen besteht, die beide mit Querdurchlässen versehen sind, die im zentralen Teil einen Durchtritt von heißem Kühlgas zu den Wärmeaustauschern und im äußeren ringförmigen Teil einen Rückfluß des an den Wärmeaustauschern abgekühlten Kühlgases zu dem Reaktorkern gestatten,

Fig. 23 in einer ähnlichen Darstellung wie in F i g. 20 wieder eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reaktors, bei der der untere Bauteil der Tragsohle aus drei Einzelteilen besteht, zwischen denen Durchlaßkanäle für den Durchtritt von heißem Kühlgas zu den Wärmeaustauschern und von abgekühltem Kühlgas zum Reaktorkern vorgesehen sind,

Fig. 24 in einer ähnlichen Darstellung wie in F i g. 20 wieder eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reaktors, bei der der untere Bauteil der Tragsohle aus zwei Einzelteilen besteht, von denen der zentrale Teil mit Durchlaßkanälen für den Durchtritt von heißem Kühlgas zu den Wärmeaustauschern versehen ist und die einen ringförmigen Zwischenraum zwischen sich einschließen, der Kanäle für das Rückströmen des gekühlten Kühlgases zum Reaktorkern enthält,

Fig. 25 in einer ähnlichen Darstellung wie in F i g. 20 eine weitere Ausführungsform für einen erfindungsgemäßen Kernreaktor, bei der der untere Bauteil der Tragsohle aus zwei durch einen Ringraum voneinander getrennten Einzelteilen besteht und Kanäle für den Durchtritt des abgekühlten Kühlgases zum Reaktorkern diesen Raum durchziehen, der gleichzeitig zusammen mit im zentralen Einzelteil des unteren Bauteiles gelegenen Durchlässen den Durchtritt des heißen Kühlgases zu den Wärmeaustauschern ermöglicht,

Fig. 26 einen vertikalen Axialschnitt durch den mittleren Teil einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kernreaktors und

F i g. 27 einen der F i g. 26 entsprechenden Schnitt durch eine letzte Ausführungsvariante für einen erfindungsgemäßen Kernreaktor.

Die F i g. 1 zeigt einen Kernreaktor, bei dem in einem dem Druck des Kühlgases sowie den mechanischen Kräften widerstehenden und gleichzeitig einen Strahlenschutzmantel bildenden Gehäuse .,4 der aktive Reaktorteil B, ein Wärmeaustauscher C und eine Strahlenschutzabschirmung D angeordnet sind. Das Gehäuse .4 ist ein Hohlkörper aus vorgespanntem Beton, der an seiner Innenseite eine gasdichte und wärmeisolierende Auskleidung 16 aufweist.

Der aktive Reaktorteil B besitzt einen Reaktorkern 2, der aus Säulen bildenden, aufeinandergeschichteten Blöcken aus Moderatormaterial besteht und über nicht dargestellte Zwischenstützelemente auf einer plattenförmigen Tragsohle 4 ruht. Ein Reflektormantel 6 aus Moderatormaterial umgibt den Reaktorkern 2. In dem den Reaktorkern 2 bildenden Schichtkörper sind eine größere Anzahl von vertikalen Kanälen 8 vorgesehen, in denen die Brennstoffelemente untergebracht sind. Die Kanäle 8 münden mit ihren unteren Enden in einen Raum 10, der einen Sammelraum für das Kühlgas (im allgemeinen Kohlendioxyd) darstellt, das durch Gebläse im Sinne der Pfeile / und f im Umlauf gehalten wird. Die Tragsohle 4 stützt sich auf eine Konsole 12 des Gehäuses A über eine Reihe von Stützen 14 ab, die eine Dehnung der Tragsohle 4 zulassen. In der Tragsohle 4 sind selbstverständlich nicht dargestellte Durchlässe oder Kanäle vorgesehen, die ein Hindurchströmen des Kühlgases aus dem Sammelraum 10 in einen Raum 11 gestatten, in dem sich der Wärmeaustauscher C befindet. Der Wärmeaustauscher C besteht aus Rohren, die beispielsweise von Wasser durchströmt werden und an einen Umlaufkreis angeschlossen sind, der durch das Gehäuse .4 hindurchführt; diese Rohre werden von dem heiß aus dem Reaktorkern austretenden Kühlgas umspült.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 besteht die Strahlenschutzabschirmung D aus einem Schild 18, der an der Tragsohle 4 für den Reaktorkern 2 über eine Reihe von Zugankern 20 aufgehängt ist, die — beispielsweise durch ihre eigene Verformung — Relativbewegungen zwischen der Tragsohle 4 und dem Schild 18 infolge thermischer Dehnungen gestatten. Der Schild 18 besteht aus einem massiven Körper aus Stahl oder bewehrtem Beton einer Zusammensetzung, die der hohen Temperatur des den Schild umströmenden Gases widersteht, oder ganz

allgemein aus einem Material, das Strahlung sowie Neutronen absorbiert und den hohen thermischen Beanspruchungen widerstehen kann, denen es unterworfen ist.

Der in Fig. 1 dargestellte Schild 18 ist ein einteiliger Körper; seine seitliche oder Umfangsfläche begrenzt mit den vertikalen Wandflächen des Gehäuses A und den unteren Flächen der Konsole 12 zwei etwa rechtwinklig abgewinkelte Ringdurchlässe 30

Kühlgas in den Durchlaßkanal 32 hineindrücken, von dem aus es bei immer noch niedrigster Temperatur zur oberen Stirnfläche des aktiven Reaktorteiles B aufwärts strömt.

Der Umlauf des Kühlgases dürfte ohne weiteres klar geworden sein; das mit höchster Temperatur aus den unteren Öffnungen der Kanäle 8 des Reaktorkernes 2 austretende Kühlgas strömt in den Sammelraum 10, durchquert die Tragsohle 4 in nicht darlieh mit einer äußeren Umkleidung 40 versehen sein, die ihn vor einer direkten Berührung mit dem heißen Kühlgas schützt.

Das heiße Kühlgas tritt in dem Raum 11 durch den Wärmeaustauscher C hindurch, in dem es abgekühlt wird. Es wird am unteren Ende des Wärmeaustauschers von einem in der Figur nicht sichtbaren Sammelraum aufgenommen und strömt von dort mit

und 32, deren Länge und Krümmung derart sind, io gestellten Durchlässen oder Bohrungen, tritt in den daß jede geradlinige Strahlungsbahn vom Kern 2 des Zwischenraum 24 zwischen der Tragsohle und dem aktiven Reaktorteiles B in Richtung auf den den oberen Teil des Schildes 18 ein und strömt dann Wärmeaustauscher C enthaltenden Raum eine vorher durch den mit einer Stufe abgesetzten inneren Ringbestimmbare minimale Dicke an absorbierendem durchlaß 30 in den Raum 11 und zum Wärmeaus-Material durchqueren muß oder ein gebrochener 15 tauscher C, wobei es dem durch die Pfeile f bezeich-Strahlengang eine so große Anzahl von Reflexionen neten Weg folgt. Der Schild 18 kann selbstverständerfährt, daß die mehrfach reflektierten Strahlen einer
Abschwächung der gleichen Größenordnung ausgesetzt sind wie die durch den Körper hindurchgehende Strahlung. Die Mindeststärke oder Dicke ist ao
natürlich derart gewählt, daß die Aktivität und die
Verseuchung des Raumes für den Wärmeaustauscher C
auf einen gegebenen kleinen Wert begrenzt wird, Der
innere Ringdurchlaß 30, dessen Querschnitt im wesentlichen konstant ist, dient dem Umlauf des Kühl- 25 seiner niedrigsten Temperatur auf dem durch die gases, das mit seiner höchsten Temperatur in Rieh- Pfeile f gekennzeichneten Wege wieder ab. Es steigt tung der Pfeile / zu dem Wärmeaustauscher C hin dabei zunächst in dem äußeren Ringraum 36 zwiströmt und mit seiner kleinsten Temperatur von dem sehen dem Gehäuse A und dem Wärmeaustauscher-Wärmeaustauscher durch den äußeren Rindurchlaß behälter auf, durchläuft die Gebläse, wird in den 32 in Richtung der Pfeile f zum aktiven Reaktor- 30 äußeren Ringdurchlaß 32 längs der äußeren Wand teil B zurückfließt. der Metallhülle 28 — die das kalte Kühlgas von dem

Um das Gewicht des Schildes 18 zu verringern,
kann man ihm vorzugsweise eine solche Form geben,
daß sämtliche durch den Schild hindurchführenden
geraden Linien ungefähr — ganz unabhängig von 35
ihrer Neigung — die gleiche Durchdringungslänge
haben. So hat der Schild 18 die Form eines Pilzes,
dessen Stiel oder Fuß 22 eine zentrale Höhlung 24
aufweist und an seiner Verbindungsstelle mit dem
Kopf eine ringförmige Tasche 26 bildet, was den zu- 40 des Schildes 18 entspricht. Außerdem muß diese sätzlichen Vorteil erbringt, den Strahlungsdurchtritt Hülle 28 etwas verformbar sein, damit sie sich den infolge von Reflexionen zu verringern. thermischen Dehnungen anpassen kann. Die dünne

Zusätzliche Zuganker 29 tragen zur festen Auf- Hülle 28 trägt infolgedessen praktisch überhaupt hängung des Schildes 18 bei und begrenzen die nicht zur Erhöhung des Schutzes bei, und man kann radiale Breite seines frei tragenden Randteiles. Die 45 sie bei der Berechnung des Schildes nicht zusätzlich Zuganker 29 können außerdem Schikanen bilden, bewerten; der Schild 18 stellt zusammen mit der die in den geradlinigen Strahlenbahnen liegen (Bah- Konsole 12 das einzige Abschirmelement dar. nen mit einer einzigen Reflexion am Schild). Die F i g. 2 zeigt eine abweichende Ausführungs-

Eine Metallhülle 28, die einen Zwischenmantel form der in F i g. 1 dargestellten Anordnung. In der bildet, ist im wesentlichen in der Mitte des lichten 50 F i g. 2 sind die Bauelemente, die auch bei der Aus-Abstandes zwischen der Wand des Gehäuses.4 und führungsform nach Fig. 1 vorhanden sind, mit den dem Schild 18 angeordnet und grenzt die zueinander gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei jedoch der konzentrischen ringförmigen Durchlaßkanäle 30 und Index α beigefügt ist.

32 gegeneinander ab. Das obere Ende der Hülle 28 Bei dieser Ausführung ist der Schild 18 a deutlich

ist dichtend an der mit 34 bezeichneten Stelle am 55 von der Tragsohle Aa getrennt, die in diesem Falle Umfang des Reflektors 6 befestigt; das untere Ende nur mechanische Aufgaben zu erfüllen hat. Die der Hülle ist mit dem Behälter verbunden, der den Tragsohle 4 a, die als ein Gitterwerk von Trägern Wärmeaustauscher enthält und dessen Behälterwand und Profilen ausgeführt ist, wird durch eine Reihe mit der Innenwand des Gehäuses A einen Ringraum von Stützen 14 a abgestützt, die ihrerseits auf der 36 begrenzt, der mit einem nicht dargestellten unte- 60 Konsole 12 a sitzen und auf Druck beansprucht werren Austrittssammelraum in Verbindung steht, der den; die Verbindungen der Stützen 14 a mit der das Kühlgas aufnimmt, das in dem Wärmeaus- Tragsohle 4 a gestatten Dehnungen dieser Sohle, tauscher C abgekühlt worden ist. Eine Quertrenn- Der Hauptteil des Schildes 18 a ist an der Tragwand 38 trennt den Ringraum 36 von dem Durch- sohle 4 a über mehrere auf Zug beanspruchte Winkellaßkanal 32 ab. Der Ringraum 36 ist an den Einlaß 65 oder andere Profile 20 a aufgehängt. An diesen als nicht dargestellter Gebläse angeschlossen, die bei- Zuganker wirkenden Profilen können Querprofile 42 spielsweise in dem biologischen Schutzmantel des befestigt sein, die eine Bewehrung des Schildes bil-Gehäuses A untergebracht sind und das abgekühlte den. Ein ringförmiger, besonderer Schildbauteil 44

an der anderen Seite dieser Hülle strömenden heißen Kühlgas trennt — nach oben gedrückt und gelangt so an die Einlaßseite der Reaktorkanäle 8.

Die Metallwand, welche die Hülle 28 bildet, kann sehr dünn sein, weil es genügt, wenn diese Hülle der Druckdifferenz widersteht, die dem Druckverlust des Kühlgases auf seinem Weg von dem Einlaß in den Reaktorkern 2 bis zu der Zwischenzone am Umfang

ist zusätzlich im Bereich der Stützen 14 a unterhalb der Tragsohle 4 a angeordnet, um das Hindurchtreten von Strahlung in Richtung auf die Wandflächen der Konsole 12 a zu verringern bzw. einen Durchtritt von Strahlung durch die Konsole selbst zu verhindem. Der Hauptteil des Schildes 18 a hat eine Form, die der des Schildes 18 ähnlich ist; lediglich die zentrale Aushöhlung 24 a ist an der Unterseite des Schildes vorgesehen. Der Umlauf des Kühlgases erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel nach der F i g. 2 in einem ähnlichen Kreislauf, wie er bereits beschrieben wurde, so daß es nicht notwendig ist, ihn hier im einzelnen zu schildern.

Die F i g. 3 zeigt eine weitere Variante, bei der die bereits oben in Verbindung mit den F i g. 1 und 2 beschriebenen Bauelemente wieder die gleiche Bezugsziffer, aber mit dem Index b tragen. Die Tragsohle 4 b ist ähnlich der Sohle nach F i g. 2 ausgeführt. Sie wird von den Stützen 14 b getragen, die in einen ringförmigen Bauteil 44 & des Schildes ein- ao gebettet sind. Der starkwandige Teil des Schildes ist in einen zentralen Teil 46 und einen ringförmigen Teil 48 unterteilt, wobei der letztere den zentralen Teil an dessen oberem Rand und an den Seiten umgibt und mit ihm einen gewinkelten ringförmigen «5 Durchlaßkanal 50 begrenzt. Zahlreiche Zuganker 20 b verbinden die Tragsohle 4 b mit den beiden Teilen 46 und 48 des Schildes.

Bei dieser Anordnung durchströmt das aus dem Sammelraum 10 b kommende Kühlgas die in Gitterkonstruktion ausgeführte Tragsohle 4 b, strömt durch die zentrale Öffnung 52 des ringförmigen Schildteiles 48 hindurch und fließt dann durch den ringförmigen Durchlaß 50 zwischen den beiden Schildteilen 46 und 48 hindurch. So wird das auf höchster Temperatur befindliche Kühlgas von dem Kühlgas mit der tiefsten Temperatur durch wärmeisolierende Bauteile getrennt, wodurch die Wärmeverluste ganz wesentlich verringert werden. Diese Lösung, die eine gewisse Umlenkung der Strömung des Kühlgases in dem Durchlaß 50 bedingt, hat zur Voraussetzung, daß der Druckverlust beim Durchströmen der Tragsohle 4 & so klein wie möglich ist.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen trug die Tragsohle praktisch überhaupt nicht zur Verbesserung der Abschirmung bei. Im Gegenteil hierzu ist bei den Anordnungen nach den Fig. 4 bis 9 die Tragsohle so ausgebildet, daß sie ihrerseits auch eine Absorption ergibt und so den Schild entlasten kann.

In den F i g. 4, 5 und 6 sind Bauelemente, die bereits in Verbindung mit den F i g. 1 und 3 beschrieben worden sind, mit den gleichen Bezugszeichen und Beifügung des Indexes c bezeichnet. Die Tragsohle 4c der Ausführung nach den Fig. 4 bis 6 besteht aus zwei unterschiedlichen Teilen: Einem zentralen, als durchlässiges Gitter ausgeführten Teil, durch den das Kühlgas hindurchströmen soll, und einem ringförmigen Umfangsteil, der massiv ist und aus einem Baustoff besteht, der die von dem Reaktorkern ausgehende Strahlung absorbiert (als Material kommen Beton, wärmefeste Steine usw. in Frage). Der Umfangsteil hat einen Querschnitt in U-Form, dessen innere Fläche mit dem Schild 18 c einen zweifach abgewinkelten Ringdurchlaß für das Kühlgas begrenzt, das aus dem Sammelraum 10 c in den Raum lic strömt, in dem der Wärmeaustauscher angeordnet ist.

Zwischen dem Gehäuse und der Tragsohle 4 c, die durch die Stützen 14 c derart abgestützt ist, daß sie sich ausdehnen kann, bleibt ein Ringdurchlaß 32 c für das Zurückströmen des mit kleinster Temperatur aus den Wärmeaustauschern kommende Kühlgas frei. Bei dieser Art der Ausführung der Abschirmung reicht die metallische Hülle 28 c nicht bis zu dem aktiven Reaktorteil hinauf; sie endet bereits an dem unteren Schenkel des U-Profil-Ringteiles der Tragsohle 4 c. Auf diese Weise sind die Strömungsbahnen für das heiße und das kalte Kühlgas auf dem größten Teil ihrer unmittelbar nebeneinanderliegenden Strömungswege durch thermisch isolierende Bauteile getrennt, wie dies auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 der Fall ist.

Der Schild 18 c ist in seinen Abmessungen verkleinert und zu einer Platte geworden, die gegebenenfalls durch Rippen 54 versteift sein kann und die von Stützen 56 getragen wird, die sich ihrerseits auf die unteren Schenkel des äußeren U-Profils der Tragsohle abstützen.

Die Schwächung oder weitgehende Absorption der Strahlung in dem Ringdurchlaß 30 c für das Kühlgas wird durch dessen Unterteilung in eine gewisse Zahl von Elementarkanälen oder -leitungen erreicht, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gekrümmt sind, aber auch mit ausgeprägten Ecken ausgeführt sein können. Diese Unterteilung geschieht durch Trennwände, deren Anordnung in den F i g. 5 und 6 veranschaulicht ist.

Die F i g. 5 zeigt einen Querschnitt des Ringdurchlasses 30 c in abgewinkelter Form, gesehen in Richtung der Pfeile V-V in F i g. 4. Es sind parallel zueinander verlaufende horizontale Trennwände 60 vorgesehen, die sich mit vertikalen Trennwänden 58 kreuzen, die im wesentlichen senkrecht zu den horizontalen Trennwänden verlaufen und derartig gekrümmt sind, daß jeder direkte Strahlendurchgang (beispielsweise in Form einer Abwicklungslinie eines Kreises) vermieden wird. Die Trennwände 58 können ebenfalls eine gewellte Form haben, wie dies in der F i g. 6 a dargestellt ist. Die Trennwände 58 und 60 bestehen selbstverständlich aus einem die Strahlungen absorbierenden Material.

Die absorbierend wirkende Anordnung nach den F i g. 5 und 6 könnte natürlich auch in die vorher beschriebenen Ausführungsformen zusätzlich eingebaut sein; sie könnte insbesondere zwischen den beiden Teilen des Schildes in Fig. 3 eingeschaltet werden.

Die F i g. 7 bis 9 und 16 zeigen abweichende Ausführungsformen einer Anordnung, wie sie grundsätzlich in den F i g. 4 bis 6 dargestellt ist. Die Bauelemente der F i g. 7 bis 9 und 16, die bereits in Verbindung mit den vorangegangenen Figuren beschriebenen Bauelementen entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen wie diese Bauelemente, aber mit dem Index d, bezeichnet. Die Tragsohle 4d unterscheidet sich von der Tragsohle nach Fig. 4 dadurch, daß sie lediglich eine einfache Platte bildet, die über die Stützen 14 d auf das Gehäuse abgestützt ist; an dieser Platte ist der Schild 18 d mittels Zugankern 20 d aufgehängt. Andererseits sind Bauteile 44 d des Schildes 18 d, die den Bauteilen 44 in Fig. 3 entsprechen, um die Stützen 14d herum angeordnet.

Die Zuganker 2Od, die den Schild 18 d mit der Tragsohlenplatte 4 d verbinden, übernehmen ähnlich

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wie die Trennwände 58 und 60 in den F i g. 4 bis 6 gleichzeitig die Rolle eines Strahlungsschutzes. Diese Zuganker 2Od bestehen aus einem absorbierenden Material und sind derart angeordnet, daß sie Schikanen bilden, die einen geradlinigen Strahlungsdurchtritt verhindern. Dabei sind natürlich mehrere Anordnungen möglich. Als erstes Beispiel zeigt die Fig. 8 eine Anordnung, bei der die Zuganker 20d die Form von Zylindern aus absorbierendem Material haben, die rechtwinklig zur Strömungsrichtung liegen und in einer bekannten Fünferanordnung gegeneinander versetzt sind. Die Fig. 9 zeigt ein zweites Beispiel, bei dem hintereinander einfache Reihen und Gruppen von Reihen in Fünferanord-

weise aus Metallprofilen hergestellt sein kann; jede Lage oder Schicht hat Durchbrüche in Form vertikaler Kanäle und ist von der ihr benachbarten Schicht, deren Kanäle gegenüber den Kanälen der ersten Schicht seitlich versetzt sind, durch einen freien Zwischenraum getrennt; man erzielt auf diese Weise Schikanen, die jedes direkte Hindurchtreten von Strahlung verhindern.

Die F i g. 12 bis 15 zeigen mehrere Bauformen für ίο die Tragsohle. Aus den Fig. 12 und 13 ist ein Ausschnitt eines Aufbaues ersichtlich, der drei Klötze zeigt, die zu je einer der drei Lagen oder Schichten gehören; das Haltegerüst ist nicht dargestellt. Der Ausschnitt aus dem Aufbau enthält obere und untere

nung vorgesehen sind. Die F i g. 16 zeigt ein drittes 15 prismatische Klötze 68 und 70, die aus homogenem Ausführungsbeispiel, bei dem der Querschnitt der Absorbermaterial oder einem geschichteten Absor-Zuganker 20 d die Form einer Raute mit gegebenen- bermaterial bestehen, einen Querschnitt in Form falls abgerundeten Kanten hat, um das Durchfließen eines gleichseitigen Dreiecks aufweisen und je einen des Kühlgases zu erleichtern. Die Anordnung der zentralen Durchlaßkanal enthalten. Zwischen den Zuganker wird natürlich auf jeden Fall derart ge- 20 beiden Klötzen 68 und 70 liegt mit beidseitigem Abtroffen, daß sämtliche geradlinigen Durchtrittsmög- stand ein dritter voller Klotz 72, der im Zuge der lichkeiten in geeigneter Weise verbaut sind.

Bei der grundsätzlichen Anordnung nach Fig. 7 ist der gerade Teil der ringförmigen Trennwand 28 d oberhalb der Quertrennwand 38 d mit einer Wärmeisolation 62 ausgekleidet, die unerwünschte Wärmeverluste begrenzt.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Schikanenanordnungen nach den F i g. 7 bis 9 und 16 auch

bei den Ausfuhrungsbeispielen nach den F i g. 1 bis 3 30 die Trennzwischenräume von denen des ersten BeiAnwendung finden können. spiels nur dadurch, daß sie durch parallele Facetten Schließlich ist es möglich, die Tragsohle und den begrenzt werden, wobei zwei aneinander angrenzende Schild als eine einzige Baueinheit auszubilden, Flächen einen Zweiflächner bilden, wie dies bei den Ausführungsbeispielen nach den Bei der in Fig. 11 dargestellten Ausführungs-Fig. 10 bis 15 geschehen ist. Die beiden Ausfüh- 35 Variante wird die Tragsohle4/ nur von dem heißerungsformen nach den Fig. 10 und 11 unterscheiden sten Kühlgas durchströmt, der Rückfluß des abgesich nur dadurch, daß das umlaufende Kühlgas, das
aus den Wärmeaustauschern nach seiner Abkühlung
heraustritt, nach F i g. 10 durch die Tragsohle hindurchströmt und nach Fig. 11 seitlich an der Trag- 40 unterstützt oder getragen, die sich auf eine an der sohle vorbeigeführt ist. In diesen beiden Figuren sind Oberseite einer Konsole 12/ vorgesehene Rollfläche Bauelemente, die bereits beschriebenen Bauelementen entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen unter
Zufügung der Indizes e bzw. / bezeichnet.

Bei der Ausführung nach Fig. 10 nimmt die 45
Tragsohle 4 e den gesamten Querschnitt des Reaktorraumes ein. Die Tragsohle 4e ist seitlich bzw. am
Umfang mit der Wand des Gehäuses über einen
Wärmeisolationsring 62 verbunden und wird durch
Stützen oder Pfeiler 14 e auf eine Konsole 12 abge- 50 gestellten Kern, der aus übereinander geschichteten stützt. Die Tragsohle 4 e weist über ihren gesamten prismatischen Moderatorkörpern besteht, die in

gemeinsamen Achse der beiden Kanäle der äußeren Klötze angeordnet ist und keinen Kanal enthält.

Bei der Anordnung nach den Fig. 12 und 13 sind die in der Höhenrichtung aufeinanderfolgenden Klotzschichten durch waagerechte Ebenen begrenzt; bei den Ausführungsformen nach den Fig. 14 und 15, in denen die gleichen Bezugszeichen wie in den F i g. 12 und 13 verwendet sind, unterscheiden sich

kühlten Kühlgases erfolgt über einen seitlichen Durchlaßkanal zwischen der Tragsohle und dem Gehäuse. Die Tragsohle 4/ wird von Rollen 14/

74 abstützen. Ein ringförmiger peripherer Teil 76 des Schildes verhindert einen Strahlungsaustritt über die Rückströmleitung für das Kühlgas.

In den F i g. 17 bis 19 sind Bauteile, die bereits vorher beschriebenen Bauteilen entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen wie diese bezeichnet worden, wobei diese Bezugszeichen den Index g tragen. Der aktive Reaktorteil Bg hat einen nicht besonders dar-

Querschnitt eine von Hohlräumen durchsetzte Struktur auf, die einen Durchfluß des Kühlgases mit nur ganz geringem Druckverlust gestattet, während jedes direkte Hindurchtreten der Reaktorstrahlung nach dem Wärmeaustauscher hin unterbunden wird. Die Tragsohle 4e ist durch eine hülsenförmige Trennwand 28 e in zwei konzentrische Teile unterteilt: der innere Teil 64 ist für das Hindurchströmen des die

Form von Säulen aufeinandergesetzt sind und auf einer Grundplatte ruhen, die das Gewicht des Reaktoraufbaus über Stützpfeiler 78 auf eine Tragsohle 4 g überträgt. Ein Reflektormantel 6 g aus Moderatormaterial umgibt den Reaktorkern. In der Moderatoraufschichtung sind zahlreiche vertikale Kanäle vorgesehen, welche die Brennstoffelemente aufnehmen und an der Unterseite des Reaktorkerns in den

höchste Temperatur aufweisenden Kühlgases in der 60 Raum 10 g münden, der einen Sammelraum für das Richtung der Pfeile / bestimmt, während der in glei- Kühlgas bildet, das durch Abfallsammelgefäße 80 eher Weise aufgebaute Umfangsteil 66 dem Durchlaß
des Kühlgases mit niedrigster Temperatur im Sinne
der Pfeile f dient.

Die Tragsohle 4 e besteht aus mehreren übereinander angeordneten Lagen eines gegen Strahlung schützenden Materials, die durch eine gerüstartige Bewehrung zusammengehalten werden, die beispiels-

hindurchströmt. Diese ragen durch die aus mehreren Teilen zusammengesetzte Grundplatte hindurch, die den Reaktoraufbau trägt, und sind mit Löchern versehen, um das Kühlgas hinauszulassen. Die Tragsohle 4g ist auf eine Konsole 12 g des Gehäuses Ag abgestützt, das an seiner Innenseite mit einer Auskleidung 16g versehen ist, die einen dichten Abschluß

ergibt und eine Wärmeisolation darstellt. Die Abstützung erfolgt über eine Reihe von Stützen 14 g, die eine Dehnung der Tragsohle 4/ gestatten. Eine Metallwand 28 g, die einen Hüllmantel bildet, teilt den Abstand zwischen dem Gehäuse Ag und der Tragsohle 4 g in zwei konzentrische Ringdurchlässe 30g und 32g. Das obere Ende der Trennwand 28g ist dicht mit dem Reflektor 6 g verbunden, und ihr unteres Ende ist in entsprechender Weise an einen Behälter angeschlossen, der den Wärmeaustauscher Cg enthält. Dieser Behälter begrenzt mit der Wand des Reaktorgehäuses Ag einen Ringdurchlaß in der Verlängerung des Durchlasses 32 g, durch den das Kühlgas, das in dem Wärmeaustauscher abgekühlt -wurde, zu dem Durchlaß 32 g aufsteigt, von dem es zur oberen Stirnfläche des Reaktorkerns strömt.

Die Tragsohle 4 g besteht aus einem massiven Bauteil, der von dem Kern des Reaktors in Richtung auf den Wärmeaustauscher ausgehende Strahlungen absorbiert. Der Ausdruck »massiv« soll nur so ausgelegt werden, daß er einen Bauteil bezeichnet, in dem keine Durchtrittsleitung für den Durchtritt des Kühlgases aus dem Sammelraum 10 g in Richtung auf die Wärmeaustauscher vorgesehen ist, er bedeutet jedoch nicht, daß dieser Bauteil homogen ist; der Bauteil kann in ganz unterschiedlicher Weise zusammengesetzt sein, beispielsweise abwechselnd aus Teilen eines Neutronen absorbierenden Materials und eines Moderatormaterials oder aus der Kombination eines Stützgerüstes, das aus einem Material besteht, das die mechanische Festigkeit sichert, und einer Füllung aus einem Neutronen absorbierenden Material.

Die Tragsohle 4 g kann gegebenenfalls mit einem von einem Kühlmittel durchströmten Leitungszug versehen sein.

Das Kühlgas, das aus den Kanälen des aktiven Reaktorteiles Bg kommt, strömt in den Sammelraum 10 g und fließt von dort um die Tragsohle 4 g herum in den Wärmeaustauscher zuerst radial, dann axial durch den Ringdurchlaß 30g und schließlich erneut radial nach innen zwischen der Tragsohle 4 g und einem Ringkörper 82 aus absorbierendem Material, der ebenfalls zum biologischen oder Strahlenschutz beiträgt.

Um zu vermeiden, daß Anteile der Strahlung aus ■dem Reaktorkern durch den Ringdurchlaß 30 hindurchkommen, eine Strahlung, die durch die Grundplattenschicht und die Abfallsammeigefäße 80 nur ungenügend absorbiert wird, ist ein in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 84 bezeichneter zusätzlicher Strahlungsdämpfer zwischen dem unteren Rand des Reflektors 6 g und dem Umfangsteil der Oberseite der Tragsohle 4g eingefügt. Der in den Fig. 18 und 19 dargestellte Strahlungsdämpfer 84 besteht aus ■einer größeren Anzahl von ebenen Ringplatten 86 mit unterschiedlichen äußeren Durchmessern, die zwischen sich radiale Kanäle geringer Höhe begrenzen, beispielsweise Kanäle mit einem Höhenmaß in der gleichen Größenordnung wie die Dicke der Ringplatten. Die radialen Abmessungen dieser Platten sind ausreichend, um jeden direkten Strahlenweg von der Basis des aktiven Reaktorteiles Bg zu dem Ringdurchlaß 30g zu verhindern. Die Dicke der Platten selbst ist groß genug, daß jeder quer durch die Platten hindurchtretende Strahlenweg eine Mindestdurchdringungslänge des Absorbermaterials ergibt, die sich vorher bestimmen läßt. Die gesamte Durchlaßweite und die Form der freien Durchtritte werden also nach aerodynamischen oder Abmessungsgesichtspunkten bestimmt, aber nicht durch die Forderungen des Strahlenschutzes und die Forderung nach einer vorbestimmten Anzahl von Reflexionen. Diese Platten 86, die aus einem Neutronen absorbierenden Material, beispielsweise aus borhaltigem Stahl, bestehen, sind relativ zueinander durch eine Reihe von gleichmäßig am Umfang verteilten Radialtrennwänden 90 gehalten, die im folgenden Kämme genannt werden. Die Kämme sind an den Platten 86 durch beliebige Mittel, beispielsweise durch Schweißen, festgelegt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind acht Kämme in einem regelmäßigem Winkelabstand von 45° vorgesehen und in Ebenen angeordnet, die durch die Achse der gesamten Anordnung gehen. Um den Schikanenbauteil leichter zu machen, ist jeder Kamm in zwei Teile 90 und 92 aufgeteilt, von denen jeweils der eine am inneren, der andere am äußeren Ende der Platten 86 befestigt ist. Die äußeren Teile 90 können außerdem die Zentrierung des Bauteiles 84 gegenüber der Trennwand 28 g sichern, wobei jedoch ein zur Aufnahme der thermischen Dehnungen notwendiges Spiel verbleiben muß. Der Bauteil 84 kann unmittelbar auf der Tragsohle 4 g aufliegen und mit ihr beispielsweise über die Kämme fest verbunden sein.

Es wäre auch ohne weiteres möglich, den Bauteil 84 zwischen dem Gehäuse yig und der Tragsohle 4 g am Umfang dieser Tragsohle anzuordnen. Dies würde aber eine konstruktive Erschwerung ergeben, weil dann die Trennwand 28 g durch diesen Bauteil hindurchgeführt werden müßte.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 20 ist der Kern 101 des Reaktors wiederum auf eine Grundplatte 102 abgestützt, die ihrerseits von einer Tragsohle 103, 104 getragen wird, welche sich auf eine ringförmige Konsole 105 abstützt, die von der Seitenwand 106 ausgeht, die das druckfeste Gehäuse in einer Umfangszone nach innen einengt. In dieser Figur sind weder die Wärmeaustauscher (die in dem Reaktorgehäuse unterhalb der Tragsohle 103,104 angeordnet sind) dargestellt noch der Umlauf des nach seiner Abkühlung dem oberen Teil des Reaktorkernes zugeführten Kühlgases, das den Reaktorkern von oben nach unten durchströmt, wobei es sich erhitzt und dann den Wärmeaustauschern zugeführt wird, um dort abgekühlt zu werden, bevor es als kaltes Gas wiederum in den Reaktorkern strömt.

Die F i g. 20 zeigt die Stützpfeiler 107, die einerseits dazu dienen, die Grundplatte 102 fest mit der Tragsohle 103,104 zu verbinden, und andererseits die Aufgabe haben, zwischen der Grundplatte 102 und der Tragsohle 103,104 einen Raum 108 freizuhalten, der als Sammelraum für das heiße, aus dem Reaktorkern 101 kommende Gas dient.

Die Tragsohle 103,104 besteht aus einem oberen Bauteil 103 und einem unteren Bauteil 104, von denen jedes mit Querdurchgangsöffnungen versehen ist. Die Durchgangsöffnungen 10S₁ im oberen Bauteil 103 und die Durchgangsöffnungen IM₁ im unteren Bauteil 104 bilden Durchlässe für den Umlauf des heißen Gases, das aus dem Sammelraum 108 in einen zwischen den beiden Bauteilen 103 und 104 der Tragsohle vorgesehenen Zwischenraum 109 und von diesem zu den nicht dargestellten Wärmeaustauschern strömt. Der Umlauf des heißen Gases ist

durch mit vollen Linien gezeichnete Pfeile und der des abgekühlten Gases durch gestrichelte Pfeile bezeichnet.

Vorzugsweise sind die Durchlaßöffnungen 1(M₁ im unteren Bauteil 104 der Tragsohle mit größerem Durchmesser ausgeführt, aber nur in geringerer Anzahl vorhanden als die Durchlaßöffnungen 103_x im oberen Bauteil 103 der Tragsohle, und die Durchlaßöffnungen der beiden Tragsohlenteile sind jeweils

Bei der in F i g. 22 gezeigten Ausführungsform des

erfindungsgemäßen Reaktors besteht die Tragsohle aus zwei Bauteilen 115 und 116, von denen das zweite aus zwei Einzelteilen besteht, einem zentralen

5 Teil Ho₁ und einem äußeren ringförmigen Teil 116₂.

Das obere Bauteil der Tragsohle stützt sich auf die von der SohlenschutzwandlOöö ausgehende Konsole 105 b über Wälzstützen 117 ab, die in regelmäßigem Abstand auf der Konsole verteilt sind.

gegeneinander seitlich versetzt, um die Kontinuität io Unter dem Ausdruck Wälzstütze ist eine schwenk-

des Strahlenschutzes zu gewährleisten. bare Stütze zu verstehen, deren beide Stützflächen,

Für die Führung des abgekühlten Gases, das von mit denen sie sich auf die Konsole 105 b und an der

den Wärmeaustauschern kommt und nach oben zum Unterseite des Tragsohlenbauteiles 115 abstützt,

Kern 101 des Reaktors strömt, ist ein Durchlaßkanal Teile einer Zylinderfläche sind, deren Achse senk-

110 vorgesehen, der die Tragsohle 103,104 an deren 15 recht zur Darstellungsebene der Fi g. 22 liegt,

äußerem Umfang umgibt. Der äußere ringförmige Teil 116₂ des unteren Bau-

Bei dieser Ausführungsfonn und auch bei den teiles der Tragsohle stützt sich unmittelbar auf das

weiter unten beschriebenen Ausführungsformen mün- Sims 105 b. Die beiden Einzelteile des unteren Bau-

det die Führung für das abgekühlte Gas am oberen teiles sind mechanisch voneinander unabhängig, da-

Teil des Reaktorkernes 101 und ist derart ausge- 20 mit sie sich frei dehnen können; der zentrale Teil

führt, daß die Innenwand des Gehäuses 106 nur von Uo₁ liegt nur ohne Befestigung auf einem Innenbund des ringförmigen Teiles 116₂ auf.

Vorzugsweise bilden die Stützflächen Uo₁₁ und

dem kalten Gas berührt oder bespült wird. Andererseits sind die Führung des abgekühlten Gases und
die des heißen Gases derart ausgeführt, daß ein War- Uo₂₀ der beiden Teile Ho₁ und 116₂ des unteren meaustausch zwischen beiden Gasen stark einge- 25 Bauteiles 116 der Tragsohle durch ihre Höhenverschränkt und eine ausreichende Abdichtung zwischen setzung eine Schikane, die ein Hindurchtreten von

Strahlungen verhindert.

Der zentrale TeUlIo₁ im unteren Teil der Tragsohle ist überdies mit Querdurchlässen 116, „ ver-

diesen beiden Gasströmen gewährleistet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 20 ist die Führung des heißen Gases von der des kalten Gases durch

eine Wand 111 getrennt, die mit einem wärmeisolie- 30 sehen, die das Hindurchströmen des aus dem'Reak-

rendem Material bekleidet ist. torkern 101 & kommenden heißen Gases zu den

Schließlich sind die Bauteile der Tragsohle (wie Wärmeaustauschern gestatten. Wie man aus der dies auch bei den Ausführungsformen nach den F i g. .20 ersieht, wird die Strömung des heißen Fig. 21 bis 25 vorgesehen werden kann) Vorzugs- Gases (durch voll ausgezogene Pfeile dargestellt) weise aus einem Metallgerüst gebildet, das Blöcke 35 zwischen dem Reaktorkern 101 & und dem oberen oder Klötze aus dem Schutzmaterial trägt, welche die Bauteil 115 der Tragsohle durch eine Ablenkwand Abschirmung gegen die vom Reaktorkern kommen- 118 radial nach außen geführt, zwischen den beiden den Strahlungen bilden. Bauteilen 115 und 116 der Tragsohle durch eine

In der nunmehr folgenden Beschreibung der Aus- zweite Ablenkwand 119 jedoch wieder radial nach führungbeispiele nach den F i g. 21 bis 25 sind wie- 40 innen geleitet und dabei von dem oberen Bauteil derum Bauelemente, die bereits in Verbindung mit 115 der Tragsohle ferngehalten, der F i g. 20 beschriebenen Bauelementen entspre- Der obere Bauteil 115 der Tragsohle hat einen

chen, mit gleichen Bezugszeichen unter Beifügung Durchmesser, der nur so groß ist, daß am Umfang der Indizes a, b, c, d, e bezeichnet. dieses Bauteiles die Anordnung eines Ringdurch-

Bei dem Reaktor nach der Fig. 21 besteht die 45 lasses für die Zufuhr des abgekühlten Gases zum Tragsohle aus zwei Bauteilen, einem oberen 112 und Kern des Reaktors und eines weiteren Ringdurcheinem unteren 113, das massiv ausgeführt ist, aber lasses für das heiße Gas zu den Wärmeaustauschern einen Durchmesser hat, der nur so groß ist, daß hin möglich ist.

zwischen seinem Umfang und der Trennwand lila, Das abgekühlte Gas (dessen Strömungsrichtung

welche die Führung 110« für das abgekühlte Gas 50 mit gestrichelten Pfeilen bezeichnet ist) strömt also begrenzt, ein freier Durchgangsraum 140 für den auf einem Weg, der parallel zu dem Strömungsweg Durchtritt des vom Reaktorkern 101a kommenden des heißen Gases und an der Außenseite des Heißheißen Gases verbleibt. gas-Strömungsweges liegt, wobei das abgekühlte Gas

Bei dieser Ausführungsfonn ist ebenfalls zwischen an der Seitenwand 106 b des Gehäuses entlangdem oberen Bauteil 112 und dem unteren Bauteil 55 streicht. Das aus den nicht dargestellten Wärmeaus-113 der Tragsohle ein freier Raum 109 a vorgesehen, tauschern kommende abgekühlte Gas durchfließt der als Sammelraum für das aus dem Reaktorkern eine Leitung 120 (die beispielsweise von den Ge-101a kommende heiße Gas dient; der Strom des blasen kommt) und durchquert den ringförmigen heißen Gases zu den Wärmeaustauschern ist durch Teil 116₂ des unteren Bauteiles 116 der Tragsohle, voll ausgezogene Pfeile angedeutet, während der des 60 in dem hierzu Querdurchlässe 116₂₁ vorgesehen sind.

abgekühlten Gases durch gestrichelte Pfeile bezeichnet ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 21 wird die Tragsohle von Stützschwingen 114 getragen, die sich

auf die Konsole 105 a an der Seitenwand 106 a des 65 Gas verhindert wird. Der obere Teil dieser Wälz-Gehäuses abstützen. Diese Stützschwingen 114 tra- stützen ragt dennoch durch die Führung für das

Die Wälzstützen 117 stützen vorzugsweise den oberen Bauteil 115 der Tragsohle ab und sind in der Weise innerhalb der Führung für das abgekühlte Gas eingebaut, daß ihre Berührung durch das heiße

gen mit ihren oberen Enden das obere Bauelement 112 a der Tragsohle.

heiße Gas hindurch, so daß es notwendig ist, die Stützen in ihrem oberen Teil durch wärmeisolierende

17 18

Manschetten 131 zu schützen. Bei beiden Gasfüh- ruhende Gasschicht vorzugsweise zwischen der mit rungen ist der Durchtritt der Gase zwischen den dem heißen Gas in Berührung stehenden Wand und Wälzstützen durch Verwendung von Ablenkern ver- der in Berührung mit dem abgekühlten Gas stehenbessert, die in Strömungsrichtung vor und hinter den den Wand vorgesehen, um Wärmeübertragungen zwi-Stützen angeordnet sind. Bei der Führung des abge- 5 sehen dem heißen und dem kalten Teil des Gasumkühlten Gases sind die Ablenker unabhängig von laufs soweit als möglich zu begrenzen,
den Wälzstützen, von denen sie durch ausreichende Vorzugsweise kann zwischen dem Diffusor 128 Bewegungsspielabstände getrennt sind, damit die und den Wärmeaustauschern ein nicht dargestelltes Stützen sich zur Aufnahme von Dehnungen der Verteilungsgitter vorgesehen sein, das die räumliche Tragsohle frei bewegen können. Bei der Führung des io Verteilung des heißen Gases über den Wärmeausheißen Gases bilden die Ablenker einen integrieren- tauschern verbessern soll,
den Teil der isolierenden Manschette. Bei der Ausführung nach F i g. 32 sind für jeden

Bei dieser Ausführungsform ist das heiße Gas von der Gasströme eine Reihe von Leitungen oder Füh-

dem abgekühlten Gas durch zwei Trennwände ge- rungen vorgesehen, die voneinander unabhängig sind,

trennt, von denen die eine, 120, in Berührung mit dem 15 außerdem unabhängig von dem unteren Bauteil der

abgekühlten Gas steht, die andere, 121, in Berührung Sohle; diese Leitungen oder Führungen gehen zwi-

mit dem heißen Gas. Vorzugsweise läßt man zwi- sehen den Wälzstützen 117 derart hindurch, daß die

sehen diese Trennwände ein inertes Gas hinein, wo- Wälzstützen von dem strömenden Gas getrennt sind,

bei eine dünne Schicht dieses Gases, deren Dicke Die Form der Gasleitungen ist derart berechnet,

einige Zentimeter beträgt, als thermische Abschir- so daß die Geschwindigkeit der Gasströmung auf der

mung wirkt. gesamten Strömungsweglänge im wesentlichen kon-

Der obere Bauteil 115 der Tragsohle besteht bei stant bleibt. Andererseits ist das Problem der ther-

dieser Ausführung vorzugsweise aus einem Metall- mischen Dehnung zwischen dem unteren Element

gerüst HS₁, das Blöcke 115₂ eines Strahlenschutz- und den Gasleitungen in befriedigender Weise gelöst,

materials trägt. 25 da diese Leitungen den unteren Bauteil der Trag-

Bei dem Reaktor der Ausführung gemäß Fig. 23 sohle durchqueren, ohne mit ihm in Berührung zu

besteht die Tragsohle aus zwei Bauteilen 115 c und stehen.

123, von denen der obere, 115 c — wie bei dem Bei der Ausführungsform nach F i g. 24 besteht die Ausführungsbeispiel nach F i g. 22 —, über Wälz- Tragsohle aus einem oberen Bauteil 115 d und einem stützen 117 c abgestützt ist, die sich ihrerseits auf das 30 unteren Bauteil 129, der aus zwei Teilen 129_x und Sims 105 c der Gehäuseseitenwand 106 c abstützen. 129₂ besteht, die durch einen ringförmigen Zwischen-Bei der Reaktorausbildung nach F i g. 23 besteht der raum 130 getrennt sind, in dem die Leitungen für untere Bauteil 123 der Tragsohle aus drei Einzel- die Führung des abgekühlten Gases zum Reaktorteilen: einem zentralen Teil 139₁₅ einem ringförmi- kern liegen. Der zentrale Teil 129j des unteren Baugen Zwischenteil 133₂ und einem ringförmigen 35 teiles der Tragsohle enthält Durchlaßöffnungen d ih i I²^ di d Hidhö d hiß G

g ₂ gg g g

Außenteil 123₃, der sich unmittelbar auf die Konsole I²^₁₀, die das Hindurchströmen des heißen Gases zu

105 c abstützt. den Wärmeaustauschern gestatten; der freie Zwi-

Die mechanische Verbindung zwischen den drei schenraum 132 zwischen dem oberen und dem

Teilen 123^ 123₂ und 123₃, die den unteren Bauteil unteren Bauteil der Tragsohle dient als Sammelraum

der Tragsohle bilden, erfolgt durch nicht dargestellte 40 für das heiße Gas, das um den oberen Sohlenbauteil

Abstandshalter, zwischen denen Leitungen für 115 d an dessen Umfang herumgeführt wird. Der

heißes und abgekühltes Gas angeordnet sind. ringförmige Teil 129₂ der Tragsohle wird allein un-

Wie die Figur zeigt, haben der ringförmige Zwi- mittelbar durch die ringförmige Konsole 105 d ge-

schenteil 123₂ und der äußere Rand des zentralen stützt; der zentrale Teil 129₁ stützt sich auf die

Teiles 12S₁ vorzugsweise eine größere Dicke, um so 45 gleiche Konsole über bewegliche Stützen 133 ab. Wie

den Schutz gegen die Strahlung zu verbessern, die es die Fig. 24 zeigt, ist der zentrale Teill29₁ des

durch Aktivierung der seitlichen Bleche bedingt sein unteren Tragsohlenteiles mit einem unterseitigen

kann. Randansatz 129_n versehen, der den Schutz der

Die Leitungen 120 c für das abgekühlte Gas treten Wärmeaustauscher gegenüber der Strahlung ver-

durch den unteren Bauteil der Tragsohle in dem 50 bessert. Die Leitungen für abgekühltes und heißes

Ringzwischenraum hindurch, der die Teile 123₂ und Gas sind in dieser Figur nur schematisch dargestellt,

123_S voneinander trennt; das kalte Gas wird dann aber das heiße Gas ist auch hier von dem abge-

nach dem oberen Ende des Reaktorkernes 101c ge- kühlten Gas durch eine doppelte Wand getrennt, wie

leitet, wobei es am Umfang des oberen Bauteiles bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 22

115 c der Tragsohle unmittelbar an der Innenwand 55 und 23.

des Gehäuses entlangströmt. Bei dem in der F i g. 25 dargestellten Ausfüh-

Die Führung des heißen Gases ist von dessen Aus- rungsbeispiel besteht der untere Bauteil der Tragtritt aus dem Reaktorkern 101c durch eine Ablenk- sohle aus zwei Einzelteilen, einem zentralen Teill34₁ wand 118 c begrenzt, die zwischen dem Kern und und einem ringförmigen Teill34₂, die durch einen dem oberen Bauteil 115 c der Tragsohle angeordnet 60 breiten Ringspalt 135 getrennt sind. Bei dieser Ausist. Das radial nach außen abgelenkte heiße Gas um- führung sind die Leitungen für die Zufuhr des abgeströmt sodann die seitliche Randfläche des oberen kühlten Gases zum oberen Teil des Reaktorkernes Bauteiles 115 c und wird über Leitungen 126 in einen (die Strömung dieses abgekühlten Gases ist durch von einer Wand 127 und einen Diffusorkonus 128 gestrichelte Pfeile dargestellt) durch den breiten begrenzten Raum hineingeführt, von dem nur die 65 Ringspalt 135 hindurchgeführt.
Hälfte in der Figur dargestellt ist. Der zentrale Teil 134_t und der ringförmige Teil

Bei dieser Ausführungsform ist — wie auch be- 134₂ des unteren Tragsohlenbauteiles sind mecha-

reits bei der Ausführung nach F i g. 22 — eine nisch voneinander unabhängig; der zentrale Teil

19 20

hängt über Zuganker 136 an dem oberen Bauteil 208 ist vorzugsweise an der Tragsohle mittels der

14Se der Tragsohle, während der ringförmige Teil Zuganker 209 aufgehängt.

134₂ unmittelbar auf der Konsole 105 e der Seiten- Die Abmessungen des Schutzelementes 208 sowie wand 106 e des Gehäuses ruht. Weiterhin ist der zen- seine Anordnung relativ zu der umlaufenden Konsole trale Teill34₁ mit Durchlaßöffnungen 134₁₀ ver- 5 2M₁ sind derart gewählt, daß das Hindurchführen sehen, durch die das heiße Gas zu den Wärmeaus- der Leitungen 210 für abgekühltes Gas zum Reaktauschern strömen kann. Der freie Raum 137 zwi- torkern hin und die Führungen für heißes, aus dem sehen dem oberen und dem unteren Bauteil (115 e Kern zu den Wärmeaustauschern hin strömenden und 134) der Tragsohle dient als Sammelraum für Gases zwischen dem Umfang des Elementes 208 und das heiße Gas; die Strömung dieses heißen Gases io der Konsole 204^₁ angeordnet werden können, von dem Sammelraum 137 zu den nicht dargestellten Die Leitungen 210 für die Führung des abgekühl-Wärmeaustauschern erfolgt ebenfalls durch einen ten Gases zum Reaktorkern 201 hin sind zwischen Teil des breiten Ringspaltes 135, der nicht von den einer Wärmeisolation 201, welche die Seitenwand Leitungen für das abgekühlte Gas in Anspruch ge- des Reaktorgehäuses 204 bedeckt, sowie der Konsole nommen wird, die ebenfalls durch diesen Spalt hin- 15 204_x und einem zylindrischen Teil 212 angeordnet, durchführen. dessen mechanische Festigkeit an seinem oberen Es ist noch darauf hinzuweisen, daß bei Ausbil- Ende durch einen Versteifungsring 213 gesichert ist. dung der Führungen für das abgekühlte Gas, wie sie Die Führung der heißen Gase von dem Reaktorin den Fig. 20 bis 24 dargestellt sind und bei denen kern zu den Wärmeaustauschern hin ist einerseits das abgekühlte Gas die seitliche Wand des Reaktor- 20 durch den zylindrischen Teil 212 und andererseits gehäuses berührt, die Strömungen oder Leitungen durch eine Schutzhülle 214 gesichert, welche die des heißen und des abgekühlten Gases nicht durch Tragsohle 203 und das Schutzelement 208 umgibt, eine Gasschicht eines inerten Gases, sondern durch Diese Schutzhülle 214, die zwischen der Tragsohle eine Wärmeisolation 138 getrennt ist, die zwischen 203 und dem Schutzelement 208 einen vorzugsweise zwei Metallwänden liegt. Das Ganze bildet einen 25 in Form eines trompetenartig erweiterten Rotations-Rotationskörper, dessen Meridianlinie derart ausge- körpermantels gekrümmten Verbindungsteil aufweist, bildet ist, daß die Druckverluste, die durch Strö- wirkt vor allem als Umlenkorgan für das heiße Gas, mungswiderstände bedingt sind, möglichst klein das aus dem Reaktorkern kommt und zu den Wärwerden, meaustauschern strömt.

Der in Fig. 26 dargestellte Reaktor hat einen 30 Der durch diese Schutzhülle 214, welche die Trag-Reaktorkern 201, der auf einer Grundplatte 202 sohle 203 und das Schutzelement 208 umgibt, beruht, die ihrerseits auf eine Tragsohle 203 abgestützt grenzte Innenraum steht über ein oder mehrere ist, die aus einem Strahlungschutzmaterial besteht. Löcher oder über ein Verbindungsorgan, wie ein Diese Tragsohle stützt sich auf eine umlaufende Filter 215, in gasdurchlässiger Verbindung mit der Konsole 204_1; die von der Seitenwand 204 ausgeht, 35 Atmosphäre, die in dem Gehäuse vorhanden ist, um die einen Teil des druckfesten Strahlungsschutz- so den Druck innerhalb der Hülle gegenüber dem gehäuses des Reaktors bildet. Die Tragsohle 203 ist Druck in dem Gehäuse auszugleichen. Die Verwenauf die Konsole 204j über Wälzstützen 205 abge- dung eines Filters ist notwendig, wenn der Reaktor stützt, die in gleichmäßigem Abstand über die Kon- gegen Staub geschützt werden muß, der aus dem sole verteilt sind. 40 Strahlenschutzmaterial kommen könnte, das in der

Die innerhalb des Reaktorgehäuses unterhalb der Tragsohle untergebracht ist.

Tragsohle angeordneten Wärmeaustauscher sind in Bei der Ausführungsvariante, wie sie in Fig. 27 der Fig. 26 nicht dargestellt. Die Führung für das dargestellt ist, sind Bauelemente, die den in Verbindern oberen Teil des Reaktorkernes 201 in abge- dung mit Fig. 26 beschriebenen Bauelementen entkühltem Zustand zugeführte Kühlungsgas durch- 45 sprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet strömt den Reaktorkern von oben nach unten, wo- worden.

bei es sich erwärmt. Das Gas wird dann den Wärme- Bei dieser Ausführungsvariante ist das Strahlenaustauschern zugeleitet, um dort abgekühlt zu wer- schutzelement, das den durch die Tragsohle gegeden, ehe es als abgekühltes Gas wiederum dem Reak- benen Schutz vervollständigt, um eine sehr weittorkern zugeführt wird, der in der Figur nur zum 50 gehende Absorption der von dem Reaktorkern aus-Teil dargestellt ist. . gehenden Strahlung sicherzustellen, nicht mehr in Die Fig. 26 zeigt die mit 206 bezeichneten Form einer flachen Scheibe, sondern in Form eines Stützen, welche die Grundplatte 202 mechanisch fest Ringes 217 ausgeführt. Dieser Ring 217 ist fest mit auf die Tragsohle 203 abstützen und es gestatten, der Konsole 204J der Gehäusewand 204 in einem zwischen der Grundplatte 202 und der Tragsohle 55 derartigen Abstand verbunden, daß in dem zwischen 203 einen freien Raum 207 vorzusehen, der als beiden Teilen verbleibenden Zwischenraum die Lei-Sammelraum für das aus dem Reaktorkern 201 aus- tungen210 für die Führung des abgekühlten Gases tretende heiße Gas dient. in Richtung zum Reaktorkern angeordnet werden

Der in Fig. 26 dargestellte Reaktor enthält außer- können.

dem ein Strahlungsschutzelement 208, das in Form 60 Bei dieser Variante bedeckt die Schutzhülle 212

einer Scheibe oder runden Platte ausgeführt und den Schutzring 217, dessen Anordnung es möglich

unter der Tragsohle 203 angeordnet ist, d. h. zwi- macht, für das Hindurchströmen der aus dem Reak-

schen dieser Tragsohle und den nicht dargestellten torkern kommenden heißen Gase einen großen

Wärmeaustauschern. Dieses Schutzelement 208 dient Querschnitt vorzusehen.

zur Vervollständigung des durch die Tragsohle gege- 65 Um das heiße Gas zu den nicht dargestellten Wär-

benen Schutzes; es absorbiert zusätzlich Strahlungen, meaustauschern zu leiten, ist die Tragsohle 203 des

die von dem Reaktorkern 201 in Richtung auf die Reaktors von einer Schutzhülle 218 umgeben, deren

Wärmeaustauscher ausgehen. Dieses Schutzelement unterer Wandteil als Ablenkfläche 2Ie₁ ausgebildet

ist, welche die Form eines sich stetig zunehmend erweiternden Kegelstumpfmantels mit konkaver Mantelfläche hat, dessen Querschnitt sich nach unten verringert. Diese Ablenkfläche 2Ie₁ ist vorzugsweise mit Mitteln, beispielsweise einem Filter 219, versehen, über die ein Druckausgleich zwischen dem Raum innerhalb der Schutzhülle 218 und dem Raum innerhalb des Reaktorgehäuses möglich ist.

IO

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Druckgasgekühlter Leistungsreaktor mit einem Druckbehälter und biologischem Schutzmantel mit vertikaler Achse, bei dem in dem Druckbehälter und biologischen Schutzmantel übereinander in der aufgeführten Reihenfolge von unten nach oben ein Wärmeaustauscher, eine Strahlenschutzabschirmung und ein Reaktorkern angeordnet sind, wobei das Kühlgas vom Reaktorkern nach abwärts zum Wärmeaustauscher strömt, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein Gehäuse (A) aus vorgespanntem Beton mit einer gasundurchlässigen Innenauskleidung (z. B. 16) gleichzeitig als Druckbehälter und als biologischer Schutzmantel dient und daß die Spannbetonwand des Gehäuses in ebenfalls an sich bekannter Weise zur Abstützung des Reaktorkerns eine nach innen aus der Gehäusewand vorspringende ringförmige Konsole (z. B. 12) aufweist, wobei der Reaktorkern (z. B. 2) und die Strahlenschutzabschirmung (D) von dieser Konsole gehalten sind.

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenschutzabschirmung (D) über Stützglieder (14, 20, 29) auf der ringförmigen Konsole (12) des Gehäuses (A) gelagert ist und daß in ihr und/oder zwischen ihr und dem Gehäuse Kanäle (30) vorgesehen sind, über die Kühlgas vom Reaktorkern (2) zum Wärmeaustauscher (C) gelangen kann (F i g. 1).

3. Reaktorkern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenschutzabschirmung (D) aus einem massiven Schild (18, 18 a) besteht, der von einer Tragsohle (4,4 a) gehalten ist, auf die sich der Reaktorkern (2) abstützt, und daß die Umlaufkanäle für das Kühlgas zwischen dem Reaktorkern und dem Wärmeaustauscher (C) zwischen dem Schild (18) und der Wand des Gehäuses (A) angeordnet sind (Fig. 1 und 2).

4. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenschutzabschirmung (D) aus einem Schild besteht, der zwei Teile (46, 48) aufweist, zwischen denen ein aus dem aktiven Reaktorteil (B) herausführender Durchlaß (50) für das Kühlgas angeordnet ist (Fig. 3).

5. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenschutzabschirmung (D) aus einem Schild besteht, der einen inneren massiven Teil (46) und einen äußeren ringförmigen Teil (48) aufweist, wobei der Zwischenraum zwischen dem inneren und dem äußeren Teil einen von dem aktiven Reaktorteil (Bb) zum Wärmeaustauscher (C) führenden Durchlaß (50) für das Kühlgas und der Zwischenraum zwischen dem äußeren ringförmigen Teil (48) und dem Gehäuse (Ab) einen von dem Wärmeaustauscher (C) zum aktiven Reaktorteil führenden Durchlaß für das Kühlgas bildet (Fig. 3).

6. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenschutzabschirmung (D) die den aktiven Reaktorteil (U) tragende Tragsohle (4 c, 4d) und einen zusätzlichen Schild (18 c, 18 d) umfaßt, die beide der Strahlungsabsorption dienen, daß die Tragsohle (4 c, 4 d) aus einem Bauteil besteht, der einen zentralen Durchlaß aufweist, und daß der Schild (18 c, 18 if) aus einer Platte gebildet ist, die dem zentralen Durchlaß der Tragsohle (4 c, 4 d) gegenüberliegt und von dieser durch einen Zwischenraum getrennt ist, der einen Durchlaß für das aus dem Reaktorkern (2) kommende Kühlgas bildet (Fig. 4 bis 6a und 7 bis 9).

7. Reaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß für das Kühlgas mit Schikanen versehen ist, die aus einander kreuzenden Trennwänden (58,60) gebildet sind, von denen die einen (60) eben und die anderen (58) gekrümmt, gewinkelt oder in Wellenform ausgeführt sind, und daß die Trennwände (58,60) elementare Kanäle mit einer Krümmung begrenzen, die ausreicht, um einen geraden Strahlendurchgang von der Einström- zur Ausströmseite der Kanäle zu verhindern (Fig. 4 bis 6a).

8. Reaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß mit Schikanen versehen ist, die aus zylindrischen oder prismatischen Elementen (2Od) mit vorzugsweise rautenförmigem Querschnitt bestehen, die senkrecht zur Strömungsrichtung liegen und relativ zueinander derart angeordnet sind, daß sie einen direkten Strahlendurchgang zwischen der Einström- und der Ausströmseite des Durchlasses verhindern, in dem sie angeordnet sind (F i g. 7 bis 9).

9. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenschutzabschirmung (D) aus der den aktiven Reaktorteil (B) tragenden Tragsohle (4 e, 4f) besteht, die ihrerseits aus einem metallischen Gitterträgerwerk besteht, das temperaturfeste, Strahlungsabsorbierende Elemente (68, 70, 72) trägt, deren Anordnung einen unmittelbaren geraden Strahlendurchgang zwischen der Einström- oder Ausströmseite der Durchlässe verhindert, die zwischen den Elementen in der Tragsohle gebildet sind (F i g. 10 bis 15).

10. Reaktor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenschutzabschirmung (D) die Tragsohle (4 g) umfaßt, die aus einem Neutronen absorbierenden Material besteht und von der seitlichen Wand des Gehäuses (Ag) durch Durchlässe (30 g) für den Durchfluß des Kühlgases getrennt ist, welche die Umlaufkanäle bilden, und dadurch, daß ein absorbierendes Organ (84) vorgesehen ist, das aus einer Reihe von zueinander parallelen, ringförmigen Elementen (86) aus einem absorbierenden Material ausreichender Dicke oder Stärke besteht, wobei die ringförmigen Elemente (86) eine Reihe von einzelnen Durchlässen begrenzen, deren Länge in der Durchströmrichtung im Verhältnis zu ihren Abmessungen in einer der senkrecht dazu liegen-

den Richtung groß ist, und daß Mittel (88) zur Befestigung der Elemente (86) mit der Tragsohle (4g) vorgesehen sind (Fig. 17 bis 19).

11. Reaktor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das absorbierende Organ (84) zwischen dem Randteil der oberseitigen Fläche der Tragsohle (4 g) und der unteren Stirnfläche des den Reaktorkern (2) umgebenden Reflektors (6 g) angeordnet ist und daß die Mittel (88) zur Befestigung der Elemente (86) aus quer zu den ebenen Ringplatten (86) angeordneten Trennwänden (88) bestehen, die in durch die Achse der Anordnung gehenden Ebenen liegen und mit den Platten (86) fest verbunden sind (Fig. 17 bis 19).

12. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragsohle aus zwei Bauteilen (103,104) besteht, die übereinander angeordnet und durch einen freien Zwischenraum (109) voneinander getrennt sind, und daß Mittel ao zum Absorbieren und Dämpfen der von dem Reaktorkern (101) ausgehenden Strahlung in zumindest einem der Bauteile der Tragsohle und Mittel (111) zur Begrenzung des Wärmeaustausches zwischen dem heißen und dem abgekühlten Gas vorgesehen sind (F i g. 20 bis 25).

13. Reaktor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (101) des Reaktors auf Bodenplatten (102) ruht, die über Pfeiler (107) auf den oberen Bauteil (103) der Tragsohle abgestützt sind, wobei die Pfeiler (107) zwischen den Bodenplatten (102) und dem oberen Bauteil der Tragsohle einen freien Zwischenraum (108) offenhalten, der als Sammelraum für das Gas dient, das den Reaktorkern (101) durchströmt hat (Fig. 20 bis 25).

14. Reaktor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bauteile (103,104) der Tragsohle mit Querdurchlässen (103^ 104j) versehen sind, die ein Hindurchströmen des heißen Gases vom Reaktorkern (101) zu den Wärmeaustauschern (C) gestatten, wobei die Durchlässe (104J im unteren Bauteil (104) einen größeren Querschnitt haben und in geringerer Anzahl vorgesehen sind als die Durchlässe (103J im oberen Bauteil (103) und daß die Durchlässe (103₁₅104^ in beiden Bauteilen gegeneinander derart seitlich versetzt angeordnet sind, daß die stetige Strahlenschutzwirkung der Tragsohle erhalten bleibt (F i g. 20).

15. Reaktor nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Zwischenraum (109) zwischen dem oberen (103) und unteren (104) Bauteil der Tragsohle von Stützverbindungen durchquert ist, die sich auf einander gegenüberliegende Flächen beider Bauteile abstützen (Fig. 20).

16. Reaktor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß nur der obere Bauteil (112) der Tragsohle mit Querdurchlässen (112_X) versehen ist und auf die Konsole (105 α) des Gehäuses (106a) über Stützschwingen (114) abgestützt ist, daß der untere Bauteil (113) der Tragsohle einen kleineren Durchmesser als das Gehäuse aufweist und daß an seinem Umfang Durchlaßkanäle für die Führung des heißen Gases vorgesehen sind, das in dem zwischen den beiden Bauteilen der Tragsohle vorgesehenen Zwischenraum (109 a) gesammelt wird, in den die Querdurchlässe (112j) des oberen Bauteiles münden (Fig. 21).

17. Reaktor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der untere (116) und der obere (115) Bauteil der Tragsohle mechanisch unabhängig voneinander sind, der untere unmittelbar auf die Konsole (105 b) des Gehäuses: abgestützt ist, auf das sich der obere Bauteil über regelmäßig auf einer gleichen Umfangslinie verteilte Wälzstützen (117) abstützt (F ig. 22).

18. Reaktor nach Anspruch 12,13 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Bauteil (116) der Tragsohle aus zwei Einzelteilen (Uo₁, 116₂) besteht, einem zentralen (Uo₁) und einem ringförmigen Teil (116₂), die mechanisch unabhängig voneinander sind und gegenseitige Dehnungen gestatten, wobei sich der ringförmige Teil(116₂) unmittelbar auf die Konsole (105 b) des Gehäuses abstützt und der zentrale Teil (Uo₁) von dem ringförmigen Teil (116₂) getragen wird, und daß die Stützflächen zwischen diesen beiden Teilen eine Schikane bilden, die das Hindurchtreten der Strahlung vom Reaktorkern her verhindert (Fig. 22).

19. Reaktor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Bauteil (123) der Tragsohle aus zwei Einzelteilen besteht, einem zentralen Teil (123^, einem Zwischenteil (123₂) und einem äußeren Teil (123₃), zwischen denen Ringspalte vorgesehen sind, über die hinweg die Teile mechanisch miteinander verbunden sind, wobei sich der äußere Teil (123₃) auf die Konsole (105 c) des Gehäuses abstützt, und daß Durchlaßkanäle (120c) für die Führung des abgekühlten Gases zum Reaktorkern (101c) hin und solche (126) für die Führung des heißen Gases zu den Wärmeaustauschern (C) hin in den Ringspalten angeordnetsind (Fig. 23).

20. Reaktor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Bauteil (129) der Tragsohle aus zwei Einzelteilen besteht, einem zentralen (129_α) und einem ringförmigen Teil (129₂), daß der zentrale Teil (129_X) Querdurchlässe (129₁₀) für das Hindurchströmen des heißen Gases zu den Wärmeaustauschern (C) aufweist und daß die Durchlaßkanäle für das abgekühlte Gas in dem Ringspalt (130) zwischen dem zentralen (129J und dem ringförmigen Teil (129₂) des unteren Bauteiles der Tragsohle angeordnet sind (Fig. 24).

21. Reaktor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Bauteil (134) der Tragsohle aus zwei Einzelteilen beringförmigen Teil (134₂), daß der zentrale Teil ringförmigen Teil (134₂, daß der zentrale Teil (134j) mit Querdurchlässen (134₁₀) für das Hindurchströmen des heißen Gases zu den Wärmeaustauschern (C) versehen ist und daß die Durchlaßkanäle für die Führung des abgekühlten Gases zum Reaktorkern (101 d) in dem zwischen dem zentralen (134J und dem ringförmigen (134₂) Teil vorgesehenen Ringspalt (135) angeordnet sind und daß die Breite des Ringspaltes (135) so groß ist, daß er außerdem das Hindurchleiten eines Anteiles des heißen Gases zu den Wärmeaustauschern (C) gestattet (Fig. 25).

22. Reaktor nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Teil (134₂) des unteren Bauteiles (134) der Tragsohle von der Konsole (105 e) des Gehäuses getragen ist und der zentrale Teil (134J des unteren Bauteiles über Zuganker (136) an dem oberen Bauteil (115 e) aufgehängt ist (F i g. 25).

23. Reaktor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Verringerung des Wärmeaustausches zwischen dem heißen Kühlgas und dem abgekühlten Kühlgas zwei Trennwände (120, 121) vorgesehen sind, von denen die eine (121) mit dem heißen Kühlgas und die andere (120) mit dem abgekühlten Kühlgas in Berührung steht, und der Zwischenraum zwischen diesen Trennwänden mit ruhendem Gas gefüllt ist, das als Wärmeisolation dient (F i g. 22 oder 23).

24. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenschutzabschirmung (D) eine Tragsohle (203) aus absorbierendem Material umfaßt, die den Reaktorkern (201) trägt und ihrerseits auf eine Konsole (204_x) abgestützt ist, und ein gegen Kernstrahlung schützendes Schutzelement (208, 217) aufweist, das unter •der Tragsohle angeordnet ist, und daß die Form der Tragsohle und des Schutzelementes sowie ihre Anordnung relativ zur äußeren Gehäusewand (204) und der Konsole derart gewählt sind, daß sie es gestatten, zwischen dem Umfang der Tragsohle und dem Gehäuse einen Durchlaß für die Leitung des abgekühlten Gases zum Reaktorkern und die Leitung des heißen Gases vom Reaktorkern zu den Wärmeaustauschern (C) einzubauen, wobei die Absorption der aus dem Reaktorkern kommenden Strahlung sichergestellt ist (Fig. 26 und 27).

25. Reaktor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das gegen Kernstrahlung schützende Schutzelement aus einer an der Tragsohle (203) hängenden scheibenartigen Platte (208) besteht und daß die Tragsohle und die Platte durch eine Schutzhülle (214) miteinander verbunden sind, die zwischen der Tragsohle und

der Platte eine Führung für die Strömung des heißen Gases zu den Wärmeaustauschern (C) bildet (Fig. 26).

26. Reaktor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das gegen Kernstrahlung schützende Schutzelement, das die durch die Tragsohle (203) gegebene Abschirmung vervollständigt, aus einem Ringkörper (217) besteht, der fest mit der Seitenwand der Konsole (204J verbunden ist und mit dieser einen freien Ringraum begrenzt, in dem ein Durchlaß (210) für die Führung des abgekühlten Gases zum Reaktorkern (201) vorgesehen ist, und daß die Tragsohle vorzugsweise von einer Schutzhülle (218) umgeben ist, deren unterhalb der Tragsohle befindlicher Teil die Form eines sich nach oben stetig zunehmend erweiterten Rotationskörpers hat, so daß diese Schutzhülle ein Umlenkorgan für das heiße, aus dem Reaktorkern kommende Gas bildet (Fig. 27).

27. Reaktor nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Schutzhülle (214) begrenzte Innenraum, der die Tragsohle (203) und das Schutzelement (208) einschließt, mit der in dem Gehäuse (A) befindlichen Atmosphäre in gasdurchlässiger Verbindung steht, die einen Ausgleich zwischen dem Druck innerhalb der Schutzhülle und dem Druck in dem Gehäuse ergibt, wobei als gasdurchlässiges Organ ein Filter (215) vorgesehen ist, das den Reaktor gegen Staub aus dem gegen Kernstrahlung schützenden, in der Tragsohle angeordneten Schutzmaterial schützt (F i g. 26).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 084 845,
527;

belgische Patentschrift Nr. 572 860;
französische Patentschriften Nr. 1197 490,
1 226 735, 1 345 745;

Atomkernenergie, 7. Jahrgang (1962), H. 12,
S. 450 bis 456;

Nucleonics, Dezember 1962, S. 52 bis 55.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

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