DE1279221B - Atomkernreaktor mit einem Waermetauscher, der zwischen einer inneren und einer aeusseren biologischen Abschirmwand angeordnet ist - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES MflM^ PATENTAMT Int. Cl.:

G21c

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 21 g - 21/20

Nummer: 1279 221

Aktenzeichen: P 12 79 221.1-33 (M 42764)

Anmeldetag: 16. September 1959

Auslegetag: 3. Oktober 1968

Die Erfindung bezieht sich auf einen Atomkernreaktor mit einem Wärmeaustauscher, der zwischen einer primären inneren und einer sekundären äußeren biologischen Abschirmwand angeordnet ist, von denen mindestens die äußere Wand aus Beton besteht S und der einen Kernraum aufweist, dessen Begrenzung die primäre innere Wand bildet, bei dem ferner eine Verbindung für den Umlauf eines Kühlmittels zwischen dem Kernraum und dem Wärmetauscher durch die primäre Wand hindurch vornanden ist und bei dem an der äußeren und der inneren Seite der primären Abschirmwand der gleiche Kühlmitteldruck herrscht.

Die bekannten Atomkernreaktoren weisen nachstehende Merkmale auf:

a) Der Reaktorraum ist von einer inneren biologischen Abschirmwand umgeben.

b) Die innere biologische Abschirmwand ist von einer äußeren biologischen Abschirmwand aus Beton umgeben, wobei zwischen der inneren ao und äußeren Abschirmwand ein Zwischenraum vorhanden ist.

c) In dem Zwischenraum sind Wärmeaustauscher angeordnet.

d) Eine Anordnung, die einen Umlauf eines Kühl- *5 mediums zwischen dem Reaktorraum innerhalb der inneren Abschirmwand und dem Wärmeaustauscher bewirkt, die zwischen der äußeren und inneren Abschirmwand angeordnet ist.

e) Innerhalb und außerhalb der primären Abschirmwand herrscht der gleiche Druck des Kühlmittels.

Diese Merkmale sind aus den nachstehenden Literaturstellen bekanntgeworden:

USA.-Patentschrift 2 841545;

»Power«, 99, September 1955, S. 75; »Proceedings of the Second United Nations International Conference on the Peaceful Uses of Atomics Energy, Bd. 8,1958, S. 41; Britisches Patent Nr. 763 231.

Die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Atomkernreaktor zu schaffen, der in seinem Aufbau gegenüber dem genannten Stande der Technik vereinfacht ist und bei dem der Herstellungs- und Unterhaltungsaufwand bedeutend herabgesetzt ist.

Dies wird bei dem eingangs genannten Reaktor dadurch erreicht, daß er zwischen einer primären inneren und einer sekundären äußeren biologischen Abschirmwand angeordnet ist, bei dem mindestens die äußere Wand aus Beton hergestellt ist, und der einen Kernraum aufweist, dessen Begrenzung die primäre Atomkernreaktor mit einem Wärmetauscher, der
zwischen einer inneren und einer äußeren
biologischen Abschirmwand angeordnet ist

Anmelder:

Sir Robert McAlpine & Sons Limited, London

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Cohausz

und Dipl.-Ing. W. Florack, Patentanwälte,

4000 Düssseldorf, Schumannstr. 97

Als Erfinder benannt:

John Douglas Hay,

Bramhall, Cheshire (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 22. September 1958 (30 271)

innere Wand bildet, bei dem ferner eine Verbindung für den Umlauf eines Kühlmediums zwischen Kernraum und dem Wärmeaustauscher durch die primäre Wand vorhanden ist und bei dem an der äußeren und der inneren Seite der primären Abschirmwand der gleiche Druck herrscht, daß die äußere sekundäre Wand als ein Betondruckkessel ausgebildet ist, daß die von der primären und sekundären Abschirmwand gebildeten Räume nach oben abgeschlossen sind und daß das Kühlmittel aus dem Kernraum durch Öffnungen im oberen Teil der primären inneren biologischen Abschirmwand in den von der sekundären Abschirmwand gebildeten Raum strömt und den Wärmeaustauscher von oben nach unten umspült.

Der verbesserte Atomkernreaktor weist zwei wesentliche technische Vorteile auf: Während bei den bekannten Reaktoren die Strombahn für das Kühlmedium durch Rohrleitungen gebildet wird, bildet bei dem Atomkernreaktor gemäß der Erfindung die äußere Oberfläche der inneren Abschirmwand und die innere Oberfläche der äußeren Abschirmwand den größten Teil der Begrenzung der Strombahn des Kühlmediums, so daß weitgehend der hohe Installations- und Unterhaltungsaufwand von Rohrleitungen vermieden werden. Zweitens kann die innere Wand, die den Reaktorraum umschließt, relativ schwach ausgebildet werden, da beide Seiten der inneren Abschirmwand zu jeder Zeit im wesentlichen dem gleichen Druck unterworfen sind.

809 619/449

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand In jedem von diesen Ünterräumen, durch die die

von Beispielen in den Zeichnungen dargestellt, in Kühlflüssigkeit umläuft, können Bündel von Wasser-

denen rohren installiert sein und auf diese Weise können

F i g. 1 einen schematischen Schnitt durch einen einzelne Bündel von Wasserrohren 15 zur Kontrolle Atomkernreaktor gemäß der Erfindung zeigt, 5 und Instandsetzung durch Mannlöcher 27, die in den

F i g. 2 einen schematischen Schnitt nach der Linie Betondachteilen 7 vorgesehen sind, herausgehoben

Π-Π in F i g. 1 zeigt, oder ersetzt werden, während die verbliebenen Rohr-

Fig. 3 einen schematischen Schnitt nach der Linie bündel 15 im Betrieb bleiben. Selbstverständlich ist

ni-niinFig. 1 zeigt, Vorsorge getroffen, daß der Umlauf der Kühlflüssig- ~ Fig. 4 einen schematischen Schnitt im rechten io keit durch die Durchgänge 12 und 13, die zu irgend-

Winkel zu dem Schnitt nach F i g. 1 darstellt und einem Unterraum führen, unterbrochen werden kann.

F i g. 5 einen schematischen Schnitt durch eine Ein oder mehrere von den Unterräumen 6¹, 6¹¹, 6¹¹¹

geänderte Ausführung zeigt. öder 6¹V können indessen ohne Wasserrohre bleiben

In der Ausführung der Erfindung in Übereinstim- ....und. als Brennstoffvorratskammern oder für andere mung mit dem gezeigten Ausführungsbeispiel hat 15 Betriebszwecke verwendet werden,
der Betonaufbau im allgemeinen die Gestalt von zwei Der innere Zylinder 1 kann aus normalem armiersenkrechten konzentrischen Zylindern 1 und 2, die tem Beton oder aus vorgespanntem Beton entspreauf einem Betonfundament oder auf einer Platt- chend den Umständen hergestellt werden, während form 3 errichtet sind, die oberen und die unteren der äußere Zylinder 2 stets aus vorgespanntem Beton Enden des inneren Zylinders 1 sind mit Beton über- 20 hergestellt wird, um dem vollen Druck im Aufbau dacht und am Boden abgedeckt, wie mit den Bezugs- . zu widerstehen, und der Ringraum 6 ist mit einer zeichen 4 und 5 angedeutet ist, und der ringförmige Wärmeisolation 17 ausgebildet, um die Temperatur-Zwischenraum 6 zwischen den Zylindern 1 und 2 ist, beanspruchungen in dem Beton herabzusetzen. Eine wie mit 7 und 8 gezeigt ist, überdacht und mit einem dünne Stahleinlage 18 ist für die Gasdichtigkeit vorBoden versehen. Der Boden 5 des inneren Zylinders 1 25 gesehen.

ist von dem Betonfundament 3 getrennt, so daß eine Die Stärken der beiden Betonzylinder 1 und 2 sind

geschlossene Druckkammer 9 unterhalb des Bodens 5 in Verbindung mit deren Zwischenraum so gewählt^

gebildet wird, und der Boden 8 des ringförmigen Rau- daß die erforderliche biologische Abschirmung gegen

mes 6 kann außerdem von dem Fundament 3, wie in Strahlung gewährleistet ist.
dem Beispiel gezeigt ist, getrennt sein. 30 Die Decke und der Boden des Aufbaues sind als

Der geschlossene Kernraum 10 innerhalb des Zy- Betondecken oder Gewölbe ausgebildet und haben linders 1 bildet einen geschlossenen Reaktorraum, eine solche Gestalt und Größe, daß sie dem maxider beispielsweise Graphit und nuklearen Brennstoff malen Gasdruck widerstehen. Diese Decken oder Geenthält, und der Boden 5 dieses geschlossenen Rau- wölbe sind horizontal mittels einer Vorspannung um mes ist mit Durchgängen 11 versehen, um einen Zu- 35 den äußeren Ring und vertikal mittels Verwendung gang aus der Druckkammer zum geschlossenen Re- von vorgespannten Stäben und Drähten verstärkt,
aktorraum 10 zu erhalten. Ein vorstehend beschriebener Atomkernreaktor

Die gemeinsame zylindrische Wand 1, die den ge- gestattet die Fortlassung von Zwischenteilen, wie bei-

schlossenen Reaktorraum und den Ringraum trennt, spielsweise solche Hauptteile, die einen getrennt herist in der Nähe ihres oberen Endes mit Durchgängen 40 gestellten und montierten geschlossenen Metall-

12 versehen, und der Boden 8 des ringförmigen Rau- Druck-Ketnfaum sowie getrennte Leitungen und Kes-

mes 6 ist mit Durchgängen 13 versehen, um den Um- sei oder Wärmeaustauschermäntel darstellen,

lauf der Kühlflüssigkeit, die in Verbindung mit der Ein im allgemeinen" gleicher Aufbau wie derjenige,

Bodendruckkammer 9 steht, zu ermöglichen. der mit Bezug auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben

In den Durchgängen vom unteren Ende des ring- 45 wurde, kann in feiner Grube im Erdböden oder im

förmigen Raumes 6 zur Druckkammer 9 sind Pumpen Felsen in einer Art, die in Fig. 5 gezeigt ist, ein'ge-

oder Gebläse angeordnet, baut werden.

Auf diese Weise kann die Kühlflüssigkeit dauernd In einem solchen Fall kann die Außenwand 2 dün-

zwischen dem geschlossenen Kemraum 10 und dem nef gehalten und aus normalem Beton hergestellt

ringförmigen Raum 6 umgewälzt werden. 5° werden, da der umgebend© Erdboden oder Felsen 23

Selbstverständlich können die Pumpen oder Ge- den Außendruck aufnimmt ürid außerdem eine bio-

bläse auch in den Durchgängen vom oberen Ende logische Abschirmung &gibt»

des geschlossenen Kernraumes 10 in das obere Ende Die Grube' im Erdreich oder Felsen kann rriit einer

des Ringraumes 6 angeordnet werden, dünnen Stahleinlage 24 ausgelegt werden, um die

Bündel von Wasserrohren 15 sind in dem Ring- 55 Gasdichtheit zu gewährleisten, und in einigen Fällen raum 6 angeordnet, um die Wärme aus der um- kann der umgebende' Erdboden ode"r Felsen unterlaufenden Kühlflüssigkeit abzuführen« Die Wasser- gössen Werden,

rohre 15 stehen mit einer Turbine oder anderen Mit einer solchen Konstruktion kann der Boden 5 äußeren Geräten (nicht dargestellt) durch Dampf- des geschlossenen Kernraümes 10 und der Boden 8" rohre 25, 26 in Verbindung, die, wie im Beispiel ge?- 60 des ringförmigen Raumes 6 direkt auf dem Bodea zeigt, durch die senkrechte Seitenwand 2 oder durch . der Grube im Erdreich öder im Felsen angeordnet das DachΊ oder den Boden 81 des erwähnten Ring- werden, wobei eine Druckkammer 9, die in den raumes· 6 abgedichtet durchgeführt sind. - Zeichnungen Fi gj 1 bis 4 gezeigt ist, nicht erf order-In dem gezeigten Beispiel ist jder Ringraüm 6 lieh ist.

durch eine Anzahl (bei dem gezeigten Beispiel vier) 65 Die Ein- und Austrittsdurchgänge 19 und 20 sind

radialer Isolationsquerwände 16 unterteilt, Wodurch au den oberen und unteren Enden def gemeinsamen

dieser Ringraum in vier gleiche Unterräume &, 6", Wand 1 des inneren" Kemraumes· 10 und def äußeren

6^{i' und 6^lv aufgeteilt wird.· Kammer 6 vorgesehen und die Pumpen oder Gebläse

für den Umlauf sind über dem Deckengewölbe 7 der Kammern 6 und zwischen den Durchgängen 21 und 22 angeordnet, die durch die Decke 7 durchgeführt sind und die mit der Ausgangsöffnung 19 und dem geschlossenen Kernraum 10 und der anderen Öffnung, die in das Innere des Ringraumes 6 führt, in Verbindung stehen, der ein Bündel von Wasserrohren 15 wie vorstehend enthält.

Die Dampfrohre 25 und 26, die mit den Wasserrohren 15 in Verbindung stehen, sind in diesem Fall durch die Betondecke 7 des Ringraumes 6 nach außen hindurchgeführt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Atomkernreaktor mit einem Wärmeaustauscher, der zwischen einer primären inneren und einer sekundären äußeren biologischen Abschirmwand angeordnet ist, von denen mindestens die äußere Wand aus Beton besteht und der einen Kernraum aufweist, dessen Begrenzung die primäre innere Wand bildet, bei dem ferner eine Verbindung für den Umlauf eines Kühlmittels zwischen dem Kernraum und dem Wärmeaustauscher durch die primäre Wand hindurch vorhanden ist und bei dem an der äußeren und der inneren Seite der primären Abschirmwand der gleiche Kühlmitteldruck herrscht, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere sekundäre Wand (2) als ein Betondruckkessel ausgebildet ist, daß die von der primären und sekundären Abschirmwand gebildeten Räume (6) nach oben abgeschlossen sind und daß das Kühlmittel aus dem Kernraum (10) durch Öffnungen (12) im oberen Teil der primären inneren biologischen Abschirmwand (1) in den von der sekundären Abschirmwand gebildeten Raum strömt und den Wärmeaustauscher (15) von oben nach unten umspült.

2. Atomkernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betonfundament (3) einen senkrechten Zylinder (1) trägt, der die Wand des geschlossenen Kernraumes (10) bildet, ferner einen zweiten Betonzylinder (2) trägt, der konzentrisch den ersten Zylinder (1) umgibt, wobei die beiden Zylinder (1 und 2) einen Ringraum (6) für die Unterbringung der Wärmeaustauscher (15) bilden, weiterhin daß eine Betondrucke (4) vorgesehen ist, die die oberen Enden des Zylinders (1) und des Ringraumes (6) zwischen den Zylindern (1 und 2) abdeckt und Durchgänge (12) enthält, die einen direkten Zutritt zwischen dem oberen Ende des Ringraumes (6) und des geschlossenen Reaktorraumes darstellen, sowie daß Durchgänge (11 und 13) angeordnet sind, die einen direkten Zutritt zwischen dem unteren Ende des Ringraumes (6) und dem geschlossenen Kernraum (10) für die Zirkulation der primären Kühlflüssigkeit bilden.

3. Atomkernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe oder Gebläse (14) für den Druckumlauf der Kühlflüssigkeit in dem Durchgang zwischen dem untere Ende des Ringraumes (6) und dem unteren Ende des Raumes (9) innerhalb des inneren Zylinders (1) vorgesehen ist.

4. Atomkernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (6) in Unterkammern (6¹, 6¹¹, 6¹¹¹, 6¹^) mittels radialer Isolationszwischenwände (16) unterteilt ist und getrennte Wärmeaustauscher (15) in einigen oder allen der Unterkammern angebracht sind.

5. Atomkernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Atomkernreaktor in einer Grube im Erdboden oder Felsen (23) mit einer anderen biologischen Abschirmung als die primäre biologische Abschirmwand (1) angeordnet ist, die eine Auskleidung (24) der Grube im Erdboden oder im Felsen (23) ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Britische Patentschrift Nr. 763 231;

USA.-Patentschrift Nr. 2 841545;

»Power«, 99, September 1955, Engineering' and Management Section, S. 75;

»Proceedings of the Second United Nations International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy«, 1958, Bd. 8, S. 41.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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