Heterogener Kernreaktor
Zusatz zum Patent . ... ... (Anmeldung S 92 534 VIIIc/21g ..
. - PLA 64/1522)
Gegeneta@nd d'ee Hauptpatentes ist ein heterogener Atomkernreaktoä
vom Druckkeseeltyp, der mit Wasser moderiert und mit Wasser
von
überkritischem Druck und.überkritischer Temperatur gekühlt
wirdi
Dieser Kernreaktor k&= dabei im direkten oder auch im indirekter
Kreislauf mit einer Turbine äusammenarbeiten. Zur Regelung
ge-
hört-dabei-neben Regelstäben atach eine Veränderung der Moderator-
temperatur über eine entsprechende Justierung der durch=
fließenden Moderatormenge.'Es wurde nun gefunden, daß sich
der Betrist eines derartigen überkritischen Kernreaktors
noch günstiger gestalten läßt, wenn eine Vorwärmung des
Speisewassers'mit Hilfe des einen Teiles des im Reaktor
selbst erzeugten Frischdampfes vorgenommen wird. Erfindungs-
gemäß ist daher eine Vorwärmung des Speisewaasere mit
Hilfe
eines Wärmetauschers durch einen Teil des im Reaktor erzeug-
ten Frischdampfes vorgesehen und wird dieser Teil nach der
im rmetauscher vorgenommenen Temperaturabsenkung mit Hilfe
einer Pumpe als Kondensat auf der Speisewassereintrittaaeite
des Wärmetauschers wieder dem Kühlkreislauf zugeführt.
Diese Schaltung ist aus der beiliegenden Figur näher darge-
stellt, wobei die hier interessierenden Bauelemente wie folgt
bezeichnet sind: Det Kernreaktor mit 1, die Moderatorzufüh-
rungeleitung mit 43., das Moderatorregelventil mit 4, das
Kühlmittelregelventil mit 42, der Wärmetauscher zur Vor-
wärmung des Speisewassers mit 15, die,Kondeneatpumpe mit 14
und die Frischdampfleitung vom Ausgang des Reaktors zum
Wärmetauscher 15 mit 11. Die übrigen Bauelemente dieser
Schaltskizze können ohne Bezeichnung bleiben, da sie
nicht
zum Gegenstand dieser Erfindung gehören und an sich keiner
näheren Erläuterung bedürfen. Zweck und Funktion dieser
Einrichtt.,ng sind nun etwa folgende:
Durch das Anhe",en der Eintrittstemperatur des Kühlmittels
in
den Reaktor wird die Eintritteenthalpiedeeselben
ebenfalls erhöht. Bei gleichbleibender Auetrittetemperat@ur des Reaktors
bcw. Auetritteenthalpie'dee Kühlmittels ist dadurch infolge der vorgegebenen
Leistung ein größerer Kühlmitteldurcheatz durch den Reaktor bedingt.
Dieser ist aber wiederum verbun-den mit einer höheren Strömungsgeschwindigkeit
und damit einer
höheren Wärmeübergangezahl 4 zwischen dem Kühlmittel
und.den Brennelementen. Diese Erhöhung der Wärmeübergangezhhl be-
wirkt
bei konstantgehaltener Leistung eine Erniedrigung der Wandtemperatur der Hüllrohre
tzw. t;ei konetantgehaltenen Oberflächentemperaturen eine entsprechende Erhöhung
der apezifiechen Reaktorleistung. . Selbstverständlich könnte der
für''die Aufhetzung den Speisewaseers.=rerwendete Frischdampf auch direkt
in die Speieelei,. tung eingeführt werden. Dazu müßte jedoch zur Überwindung
der
Druckdifferenz ein Gebläse mit sehr hoher Leistung
vorgesehen
werden, da die erforderliche Gebläseleistung N
etwa proportional
ist dem Produkt aus gefördertem Volumen Y und der Druckdifferenz
Lä p. Da das Fördervolumen Y dem Produkt von spezifischem
Volumen v und der Masse G entspricht, die Masse G jedoch-konetant
ist, wird durch die Abktlhlung im Wärmetauscher das spezifische Volumen
v etwa auf q/10 herabgesetzt und dadurch die
notwendige Pumpenleistung
entsprechend verkleinert. Über diesen Kunstgriff ist es
also möglich, die Pumpenleistung auf ein
erträgliches Maß herabzusetzen.
Durch
diese Ausführungen wird auch ersichtlich, daß@es mit der beschriebenen Einrichtung
möglich ist, entweder die'Leistung des Reaktors zu erhöhen oder aber auch die Oberflächentemperatur
der Brennelemente herabzusetzen. Beide Möglichkei-
ten sind aber gerade für
einen überkritischen Kernreaktor von großer Bedeutung, da sie damit hinsichtlich
der Grüße des
Reaktors und der Beanspruchung seines Strukturmaterials
wesent-
liche Vereinfachungen und Erleichterungen mit sich bringen.Heterogeneous nuclear reactor Addition to the patent. ... ... (registration S 92 534 VIIIc / 21g ..
. - PLA 64/1522)
Gegeneta @ nd d'ee main patent is a heterogeneous atomic nuclear reactor
of the pressure soul type moderating with water and with water from
supercritical pressure and supercritical temperature is cooled i
This nuclear reactor k & = thereby directly or indirectly
Circulation äusammenarbeiten with a turbine. To regulate
hears-besides the control staff atach a change in the moderator-
temperature via a corresponding adjustment of the through =
flowing moderator crowd. 'It has now been found that
the operation of such a supercritical nuclear reactor
Can be made even cheaper if a preheating of the
Speisewassers'with the help of one part of the in the reactor
self-generated live steam is made. Inventive
Accordingly, it is necessary to preheat the food with help
of a heat exchanger through part of the
th live steam provided and this part is after the
Reduce the temperature in the exchanger with the help
a pump as condensate on the feedwater inlet side
of the heat exchanger is fed back into the cooling circuit.
This circuit is shown in more detail in the accompanying figure.
represents, the components of interest here as follows
are designated: Det nuclear reactor with 1, the moderator feed
tion line with 43., the moderator control valve with 4, the
Coolant control valve with 42, the heat exchanger for
heating of the feed water with 15, the condensate pump with 14
and the main steam line from the outlet of the reactor to
Heat exchanger 15 to 11. The other components of this
Circuit diagrams can remain without a designation, as they are not
belong to the subject matter of this invention and as such do not
require further explanation. Purpose and function of this
Furnishings are now about the following:
By increasing the inlet temperature of the coolant in
The inlet enthalpy is also increased in the reactor. If the exit temperature of the reactor remains the same. As a result of the given power, a greater coolant throughput through the reactor is required for outside enthalpy of coolant. However, this is in turn associated with a higher flow rate and thus a higher heat transfer coefficient 4 between the coolant and the fuel assemblies. This increase in Wärmeübergangezhhl loading effect at constant power lowering of the wall temperature of the cladding tubes tzw. If the surface temperatures are kept constant, a corresponding increase in the specific reactor output. . Of course, the live steam used for inciting the Speisewasers could also be fed directly into the Speieelei. to be introduced . However, this would require a blower are provided with a very high power to overcome the pressure difference because the required fan power N is approximately proportional to the product of p conveyed volume Y and the pressure difference Lä. Since the delivery volume Y corresponds to the product of the specific volume v and the mass G, but the mass G is constant , the cooling in the heat exchanger reduces the specific volume v to approximately q / 10 and thus the necessary pump output is reduced accordingly. With this trick it is possible to reduce the pump output to a tolerable level. From these explanations it is also evident that with the device described it is possible either to increase the performance of the reactor or to reduce the surface temperature of the fuel assemblies. Both possibilities , however, are of great importance especially for a supercritical nuclear reactor, since they bring with them considerable simplifications and simplifications with regard to the size of the reactor and the stress on its structural material.