DE1564546B2 - Kernreaktoranlage mit wenigstens einem Notkühlsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kernreaktoranlage mit wenigstens einem Notkühlsystem für die Abfuhr der Abklingwärme, bei der ein durch eine primäre Flüssigkeit gekühlter Reaktor mit mehreren in Reihe geschalteten Dampf-Flüssigkeits-Thermosiphonkreisen versehen ist, die über je einen in die Kreise eingegliederten Wärmeaustauscher hydraulisch voneinander getrennt und thermisch miteinander derart gekoppelt sind, daß ein erster Thermosiphonkreis die Abklingwärme von dem Reaktor mit Hilfe eines ersten Wärmeaustauschers zu einem nachgeschalteten Thermosiphonkreis abführt und diese Wärme stufenweise weitergeleitet wird, bis sie im letzten Kreis mit Hilfe eines in diesem angeordneten Wärmeaustauschers, der als Dampfkondensator arbeitet, an die Umgebung abgegeben wird.
Eine derartige Kernreaktoranlage ist aus der FR-PS

ίο 12 90 703 bekannt. In diesem bekannten System sind die Dampf-Flüssigkeits-Thermosiphonsysteme über einen Dampfbehälter gekoppelt. Außerdem ist ein zusätzlicher Kreis innerhalb des Reaktorbehälters vorgesehen, der von dem ersten Dampf-Flüssigkeits-Thermosiphonumlauf durch einen Wärmeaustauscher getrennt ist. Dieser zusätzliche Kreis ist ein reiner Flüssigkeits-Thermosiphonkreis. Ein Kreis dieser Art ist beträchtlich weniger wirksam zur Verteilung bzw. Abführung der Wärme als ein Dampf-Flüssigkeits-Thermosiphonkreis, da bei letzterem unter anderem der Unterschied im Spezifischem Gewicht zwischen Dampf und Flüssigkeit viel größer ist als der Unterschied im spezifischen Gewicht zwischen heißer und kalter Flüssigkeit. Wegen des geringen Wirkungsgrades bzw. der geringen Leistungsfähigkeit der natürlichen Zirkulation des Flüssigkeitskreises nahe beim Reaktorkern bildet dieser Kreis einen Engpaß in der Wärmeabführung.

In der GB-PS 9 83 535 ist eine ähnliche Kernreaktoranlage mit einem Notkühlsystem für die Abklingwärme beschrieben, das jedoch, ebenso wie die in der vorstehend genannten französischen Patentschrift beschriebene Einrichtung, den Nachteil aufweist, daß die Kapazität der Thermosiphonkreisläufe verhältnismäßig niedrig ist, was auf dem geringen Unterschied im spezifisehen Gewicht zwischen dem heißen und dem kalten Kühlmittel beruht. Ein weiterer Nachteil ist ferner darin zu sehen, daß bei dieser bekannten Einrichtung eine fortwährende Zufuhr von Kühlflüssigkeit durch einen Speisewasserinjektor notwendig ist, so daß bei dessen Ausfall eine genügende Kühlung im Notfall nicht gewährleistet ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Kühlwirkung im Notkühlsystem der eingangs beschriebenen Kernreaktoranlage zu verbessern und so zu gestalten, daß sie unabhängig von einer von außen zugeführten Kühlwassermenge ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der erste Wärmeaustauscher in dem Behälter einer mit der Kühlflüssigkeitskammer des Reaktors in Verbindung stehenden Druckerzeugeranlage eingebaut ist, wobei dieser Behälter Teil des ersten Thermosiphonkreises ist.

Durch diese Ausbildung der Kernreaktoranlage wird erreicht, daß nunmehr alle Kreise von Dampf-Flüssigkeits-Thermosiphonkreisen gebildet sind, die,jeweils teilweise mit Flüssigkeit und teilweise mit Dampf dieser Flüssigkeit gefüllt sind. An den heißen Stellen wird die Flüssigkeit in Dampf übergeführt, der bei den kalten Stellen im Kreislauf wieder kondensiert wird. Wegen

60■ des großen Unterschiedes wegen dem spezifischen Gewicht der Flüssigkeit und dem des Dampfs ist der Zirkulationsdruck, der das Kühlmedium im Kreis umlaufen läßt, viel größer als bei'einem reinen Flüssigkeitskreis, bei dem der Umlauf der Flüssigkeit durch die verschiedene Dichte der unterschiedlich warmen Flüssigkeit bewirkt wird. Es findet hierdurch ein rascher Umlauf statt, der eine sehr gute Kühlwirkung bewirkt, die insbesondere in Notfällen von besonderer Wichtigkeit ist. Auch

der vorstehend beschriebene Engpaß im Fall der einen bekannten Anlage wird hiermit sicher zum Verschwinden gebracht. Ein weiterer Vorteil beruht darin, daß man völlig unabhängig von einer von außen zugeführten Kühlwassermenge ist. Schließlich sind auch die einzelnen Kreise massenmäßig voneinander getrennt, so daß eine radioaktive Verseuchung der sich anschließenden Kreise, insbesondere der Außenwelt, unmöglich wird.

Ein weiterer Vorteil in der erfindungsgemäßen Ausbildung der Kernreaktoranlage ist schließlich darin zu sehen, daß der im Inneren der Druckerzeugeranlage verfügbare Raum sehr wirtschaftlich ausgenutzt wird.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in dem ersten Thermosiphonkreis der obere Teil der Flüssigkeitskammer des Reaktors mit dem oberen Teil des Behälters der Druckerzeugeranlage durch eine Dampfleitung verbunden, die mit wenigstens einem Absperrventil versehen ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß nur Dampf in die Dampfleitungen gebracht wird und nicht gleichzeitig Flüssigkeitsmengen mitgetragen werden. Diese zuletzt genannte Erscheinung würde zu einer instabilen Strömung des Mediums in dem ersten Dampf-Flüssigkeits-Thermosiphonkreis führen. Durch die beschriebene Einrichtung ist dieser Kreis jedoch über den gesamten Arbeitsbereich stabil, während die Dampfleitung trotzdem leicht auszuführen ist. Dies bedeutet, daß ein Zweiphasenstrom vermieden wird.

Man erreicht besondere Vorteile, wenn jeder der Wärmeaustauscher aus einem Rohrbündel aufgebaut ist, welches aus koaxialen, an ihren Befestigungsenden in je eine Verbindungsrohrplatte eingesetzten Innen- und Außenrohren besteht, wobei jedes Außenrohr an einem Ende geschlossen und mit dem gegenüberliegenden Befestigungsende an eine Auslaßleitung angeschlossen ist, wogegen sämtliche Innenrohre an eine Einlaßleitung angeschlossen sind.

Auf diese Weise erhält man einen Kreis, in dem das die Abklingwärme enthaltende Medium zirkulieren kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß ein Wärmestoß entstehen könnte. In Notkühlsystemen bilden diese Erscheinungen gewöhnlich ein Problem. Die plötzlichen Temperaturveränderungen, die bei Betriebsbeginn des Systems auftreten, können unangenehme Wärmespannungen in dem Material der Wärmeaustauscher hervorrufen. Außerdem treten in den bekannten Anlagen Instabilitäten bei der Strömung der Flüssigkeit auf, besonders in dem Augenblick, in dem die Zirkulation des Mediums beginnt. Bei der vorgeschlagenen Konstruktion wird dieser Neigung zu einer instabilen Strömung wirksam begegnet.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Kernreaktoranlage nach der Erfindung, insbesondere zum Antrieb eines Schiffes, erhält man, wenn der Dampfkondensator mittels einer Leitung Dampf an Einrichtungen abgibt, die ihn mittels einer Leitung mit Kühlwasser aus einem niedrig gelegenen Tank, wie z. B. einem Ballasttank des Schiffes, versorgen. Bei der Anbringung von bekannten, mit Dampfkondensatoren versehenen Anlagen auf dem Oberdeck eines Schiffes ergab sich nämlich der Nachteil, daß an dieser Stelle eine beträchtliche Menge an Kühlwasser für die Kondensation benötigt wurde. Diese bezüglich des MetaZentrums hochgelegene Position dieser großen Kühlwassermenge, die gewöhnlich in einem mit Kühlwindungen versehenen Kühlwassertank untergebracht war, beeinträchtigt die Stabilität des Schiffes beträchtlich. Besonders dann, wenn ein Schiff nach einer Kollision mit Schwierigkeiten zu kämpfen hat, ist eine geringe Stabilität besonders nachteilig.

Wenn die Kernreaktoranlage mit wenigstens einem Speisewasserinjektor versehen ist, erweist es sich als besonders günstig, wenn wenigstens einer dieser Speisewasserinjektoren in einem Raum eingebaut ist, der im den Wärmeaustauscher bildenden Rohrbündel des Dampfkondensators ausgespart ist.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert. F i g. 1 zeigt einen senkrechten Querschnitt eines Schiffes, das mit einem erfindungsgemäßen Notkühlsystem ausgerüstet ist;

F i g. 2 zeigt die für die Kernreaktoranlage verwendete Druckerzeugeranlage;

F i g. 3 zeigt ein Detail des Wärmeaustauschers, der in diese Druckerzeugeranlage eingebaut ist;

F i g. 4 zeigt den Querschnitt eines Schiffes, bei dem eine Variante des oben beschriebenen Notkühlsystems verwendet wird;

F i g. 5 zeigt einen senkrechten Querschnitt eines Dampfkondensators.
In F i g. 1 ist ein Reaktor 1 dargestellt, der von einem Druckwasserreaktor gebildet und mit einem Reaktorkern 2 ausgestattet ist. Das primäre Kühlmittel strömt aus dem Reaktor 1 über eine Leitung 3 aus und wird danach zu zwei Wärmeaustauschern 4 geleitet, in denen die Wärme von der Leitung 3 auf einen Wasser-Dampf-Kreis 5 einer Dampfturbinenanlage übertragen wird. In diesem Wasser-Dampf-Kreis ist die Dampftur-

. bine schematisch bei 6 dargestellt, während mit 8 der Haupt-Dampfkondensator der Anlage bezeichnet ist, aus dem das Kondensat durch eine kombinierte Förderpumpe 9 zu den Wärmeaustauschern 4 zurückgeleitet wird.

In dem von der Leitung 3 gebildeten Primärkreis folgt den Wärmeaustauschern 4 eine Umwälzpumpe 10, die das Kühlmittel in den Reaktor 1 zurückfördert.

Eine Druckerzeugeranlage 11 ist mit Hilfe einer Verbindungsleitung 12 mit dem primären Kühlmittelkreis verbunden.

Die Druckerzeugeranlage 11 enthält in ihrem unteren Teil einige elektrische Heizelemente 13, durch die sichergestellt wird, daß durch Dampferzeugung ein bestimmter gewünschter Dampfdruck in einer Dampfkammer 14 geschaffen wird, die über dem Flüssigkeitsniveau 15 liegt. Durch eine Leitung 16 wird das Kühlmittel aus der Leitung 3 abgezogen, um es mit Hilfe einer Pumpe 17 zu einer Sprühdüse 18 zu fördern, die innerhalb der Dampfkammer der Druckerzeugeranlage 11 installiert ist. Die Pumpe 17 kann weggelassen werden, wobei in diesem Fall die Sprühdüse 18 unter der Wirkung des Drucks arbeitet, der durch die Umwälzpumpe 10 erzeugt wird. Eine Dampfleitung 33, in die ein ferngesteuertes Absperrventil 34 eingebaut ist, verbindet die Primärkühlkammer des Reaktors 1 mit der Dampfkammer 14 der Druckerzeugeranlage. Der aus den Elementen 2, 33, 11, 12, 3, 2 aufgebaute Kreislauf wird als erster Dampf-Flüssigkeits-Thermosiphonkreis bezeichnet.

Eingebaut in den oberen Teil der Druckerzeugeranlage ist ein Wärmeaustauscher 19, der mit einem Verteilerkasten 20 ausgestattet ist. Mit dem Verteilerkasten 20 sind eine Einlaßleitung 23 und eine Auslaßleitung 24 eines zweiten Dampf-Flüssigkeits-Thermosiphonkreises verbunden. Zu diesem zweiten Kreis gehören ferner ein Vorratsbehälter 25 und auf diesen fol-

gend ein ferngesteuertes Absperrventil 26. Der Vorratsbehälter 25 ist über die Einlaßleitung 23 an einen Dampfkondensator 52 angeschlossen. Dieser Dampfkondensator hat Sammelkästen 29 und 30, zwischen denen Kühlrohre 31 verlaufen. 32 ist ein Entlüftungsventil, durch das, wenn der zweite Kreis in Tätigkeit tritt, jegliche Luft in diesem austreten kann. Das Entlüftungsventil 32 ist vorzugsweise ein Ventil mit einem Bimetallelement, das auf die Temperatur anspricht. Ein Ventil dieser Art ist zuerst offen, schließt jedoch, sobald die Luft ausgetreten ist.

In die Einlaßleitung 23 und die Auslaßleitung 24 sind zwei trennende Absperrventile 36 und 37 eingebaut, die

— falls die Druckerzeugungsanlage zufällig leck wird

— diese letztere abtrennen, so daß sie repariert werden kann. Die Anlage arbeitet wie folgt:

Normalerweise ist der zweite Kreis leer, d. h., in der Einlaßleitung 23 und der Auslaßleitung 24 ist nur Luft, während das Kühlmittel in dem Vorratsbehälter 25 angesammelt ist. Das Absperrventil 26 ist geschlossen, *° ebenfalls das Absperrventil 34 in der Dampfleitung 33. Sobald die Aufsicht des Reaktors oder die automatische Sicherungsanlage einen Notfall feststellt, werden die Absperrventile 26 und 34 geöffnet. Die Absperrventile 36 und 37 sind, falls überhaupt solche vorhanden, 2$ normalerweise immer offen.

Nach dem Öffnen der ferngesteuerten Absperrventile 26 und 34 treten die beiden Dampf-Flüssigkeits-Thermosiphonkreise in Tätigkeit. Im zweiten Kreis wird dies durch die Strömung des Kühlmittels aus dem Vorratsbehälter 25 zu dem Wärmeaustauscher 19 herbeigeführt. Im letzteren wird das Kühlmittel in Dampf (d. h. Wasserdampf) übergeführt, der dann durch die Auslaßleitung 24 in den luftgekühlten Dampfkondensator 52 aufsteigt. Wie bereits gesagt, drückt der Dampf zuerst die Luft, die noch in den Rohrleitungen ist, hinaus, so daß diese über das automatische Entlüftungsventil 32 abströmt. Wenn sämtliche Luft abgeströmt ist, schließt jedoch nach einer Weile das Entlüftungsventil 32, und der Dampf kondensiert in den Kühlrohren 31. Das Kondensat fließt dann über den Vorratsbehälter 25 uriä die Einlaßleitung 23 zurück zu dem Wärmeaustauscher 19 in der Druckerzeugeranlage. Die Außenfläche des Wärmeaustauschers 19 ist jetzt gekühlt. In dem ersten Dampf-Flüssigkeits-Thermosiphonkreis beginnt in gleicher Weise ein Umlauf. Dampf, der durch die in dem Reaktor freigesetzte Abwärme entwickelt wird, strömt nach oben durch die Dampfleitung 33. Dieser Dampf erreicht die Dampfkammer 14 der Druckerzeugeranlage, wo er an den Außenflächen der Wärmeaustauscher 19 kondensiert. Das auf diese Weise gebildete Kondensat strömt durch die Verbindungsleitung 12 in den Reaktor 1 zurück.

Der Vorratsbehälter muß nicht in die Einlaßleitung 23 eingesetzt sein. Er kann auch mit der Einlaßleitung 25 über eine Leitung 64 verbunden sein, wie dies bei dem Vorratsbehälter 65 angedeutet ist. Ein Druckbehälter 66, der ein unter Druck stehendes Gas enthält, gewährleistet in diesem Fall, daß beim öffnen eines ferngesteuerten Absperrventils 67 Kühlflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 65 heraus und in den zweiten Dampf-FlüssigkeitSrThermosiphonkreis gedruckt wird. F i g. 2 zeigt einen Aufbau für die Druckerzeugeranlage 11. In der dargestellten Ausführungsform haben die elektrischen Heizelemente 13 die Form senkrecht angeordneter Heizstangen, die in einem im unteren Teil der Druckerzeugeranlage angeordneten Zylinder 39 befestigt sind. Die Verbindungsleitung 12 ist an den unteren Teil dieses Zylinders angeschlossen. Im Mantel der Druckerzeugeranlage 11 sind ein Inspektionsdeckel 40, ein Verbindungsstutzen für die Dampfleitung 33 und die schon genannte Sprühdüse 18 eingebaut. Im oberen Teil der Dampfkammer 14 sind die Kühlrohre des Wärmetauschers 19 angeordnet. Diese Kühlrohre sind in zwei Verbindungsrohrplatten 41 und 42 befestigt. Die beiden Verbindungsrohrplatten 41 und 42 stehen in Verbindung mit einer Kammer 43, die selbst wiederum mit der Auslaßleitung 24 verbunden ist. Über der Verbindungsrohrplatte 41 ist die Verbindung für die Einlaßleitung 23 angeordnet. Die beiden Verbindungsrohrplatten sitzen in einem zylindrischen Mantel 44, der mit Hilfe eines Deckels 45 und Schrauben 46 gegen einen Deckel 47 der Druckerzeugeranlage gezogen wird.

F i g. 3 zeigt ein Detail der Kühlrohre, die bevorzugt in dem Wärmeaustauscher 19 der Druckerzeugeranlage verwendet werden. 41 und 42 sind hier ebenfalls die beiden Verbindungsrohrplatten, die in der Druckerzeugeranlage 11 angeordnet sind. Der Wärmeaustauscher hat einen Satz koaxialer Innenrohre 48 und Außenrohre 49. Wie in F i g. 3 gezeigt, ist jedes Außenrohr 49 an seinem unteren Ende 50 geschlossen. ^

F i g. 4 zeigt einen Querschnitt eines Schiffes, in dem eine Variante des erfindungsgemäßen Notkühlsystems verwendet wird. Die Figur zeigt, daß der von der Leitung 3 gebildete primäre Kühlkreis mit Hilfe einer Umwälzpumpe 10 erwärmtes Medium durch eine Verbindungsleitung 69 den in der Zeichnung nicht dargestellten Wärmeaustauschern des Wasser-Dampf-Kreises zuführt.

Über dem Reaktor 1 ist die Druckerzeugeranlage 11 angebaut, die einen Verteilerkasten 20 hat, dessen Einlaßleitung 23 und Auslaßleitung 24 in den zweiten Dampf-FIüssigkeits-Thermosiphonkreis eingegliedert sind. Ein wassergekühlter Dampfkondensator 53 ist in diesen Kreis eingeschlossen. Ein in den Dampfkondensator 53 eingebauter Wärmetauscher 70 und ein in der Druckerzeugeranlage 11 eingebauter Wärmetauscher 71 sind mit einem Satz koaxialer Innen- und Außenrohre ausgerüstet, wobei jedes Außenrohr an einem Ende geschlossen und mit dem entgegengesetzten Befestigungsende an die Auslaßleitung angeschlossen ist, während sämtliche Innenrohre, die an die Einlaßleitung angeschlossen sind, ebenso wie sämtliche Außenrohre, an ⁽ ihrem Befestigungsende in eine Verbindungsrohrplatte eingesetzt sind.

Ferner ist mit dem Dampfkondensator 53 eine Dampfturbine 72 verbunden, die von dem Dampfkondensator 53 Dampf über eine Leitung 73 erhält. Die Dampfturbine 72 hat eine Leitung 74 für abströmenden Dampf, dessen nach außen führende Verbindungsleitung in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die Dampfturbine 72 treibt über eine Welle 75 eine Pumpe 76, die Kühlmittel aus einem Ballasttank 77 durch die Leitung 78 nach oben pumpt, um dieses dem Dampfkondensator 53 zuzuführen. Die Anlage arbeitet wie folgt:

Sobald die Kernreaktoranlage aus irgendeinem Grund stillgesetzt werden muß, beginnt das Kühlmittel im Reaktor 1 infolge der erzeugten Ablaufwärme zu sieden, wobei diese auch, nachdem der Reaktor außer Betrieb gesetzt ist, weiterhin erzeugt und freigesetzt wird. Der auf diese Weise erzeugte Dampf wird über die Dampfleitung 33 in die Druckerzeugeranlage 11 geleitet. In dieser Druckerzeugeranlage kondensiert der Dampf an den Rohren des Wärmetauschers 71, worauf dieses Kondensat durch die Verbindungsleitung 12 wieder in den Reaktor 1 zurückgeführt werden kann. Da

der Kreis 1, 33, 11, 71, 12, 3 in Form eines Dampf-Flüssigkeits-Thermosiphonkreises ausgeführt ist, ist er sehr leistungsfähig auf Grund der großen Differenz im spezifischen Gewicht der zirkulierenden Medien Dampf oder Flüssigkeit.

Der Wärmetauscher 71 wird innen von einem Kühlmittel durchströmt, das durch die Einlaßleitung 23 zugeführt wird. Dieses Kühlmittel, das eine organische Flüssigkeit sein kann, wird durch die dem Wärmeaustauscher zugeführte Wärme in Dampf übergeführt, der über die Auslaßleitung 24 abgeführt wird. Durch die Auslaßleitung 24 wird der Dampf entweder zu einem luftgekühlten Dampfkondensator 52 (wie in F i g. 1 dargestellt) oder zu einem Dampfkondensator 53 (wie in F i g. 4 gezeigt) geleitet. Im letzteren Fall kondensiert der Dampf innerhalb der Rohre des Wärmetauschers 70, so daß das Kondensat durch die Einlaßleitung 23 in den Verteilerkasten 20 des Wärmetauschers 71 zurückfließt.

Innerhalb des Dampfkondensators 53 ist nur eine kleine Menge an flüssigem Kühlmittel um das den Wärmeaustauscher 70 bildende Rohrbündel vorhanden. Dieses Kühlmittel, das gewöhnlich aus Wasser besteht, kann so, wie es benötigt wird, durch die Leitung 78 angefüllt werden. Während des Betriebs der Anlage wird in dem Dampfkondensator 53 Dampf erzeugt, da das Kühlmittel (z. B. eine organische Flüssigkeit) aus dem die Einlaßleitung 23 und die Auslaßleitung 24 enthaltenden Kreis in dem Dampfkondensator kondensiert, wobei dieser Dampf aus dem Wasser außerhalb der Außenrohre 49, 50 entsteht. Dieser Dampf wird über die Leitung 73 der Dampfturbine 72 zugeführt, welche die Pumpe 76 antreibt. Hierdurch wird ein kontinuierlicher Zufluß des Kühlmittels zu dem Dampfkondensator 53 erreicht, ohne daß dabei dieses gesamte Kühlmittel die Stabilität des Schiffes nachteilig beeinflußt.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines Dampfkondensators 53 ist in F i g. 5 im Detail dargestellt. Gemäß dieser Ausführungsform wird in diesem Fall Kühlmittel auch durch die Leitung 78 zu dem Dampfkondensator geleitet. Hier wird dies jedoch mit Hilfe eines Speisewasserinjektors 79 durchgeführt, der durch Dampf betätigt wird, wobei dieser dem Speisewasserinjektor durch die Leitung 80 zugeführt wird. Diese Leitung ist an die Leitung 73 angeschlossen. Die Dampfzufuhr zu dem Speisewasserinjektor 79 kann durch ein Absperr-

ventil 81 eingestellt werden.

Wie aus Fig.5 deutlich hervorgeht, bleibt in der Mitte des den Wärmeaustauscher 70 bildenden Rohrbündels ein Raum 82 ausgespart, in dem eine Anzahl der Rohre — in F i g. 5 mit dem Bezugszeichen 83 bezeichnet — kurzer als die übrigen Rohre ausgeführt ist. Sobald ein heißes organisches Kühlmittel durch die Auslaßleitung 24 zugeführt wird, kondensiert es, wie beschrieben, in den Rohren. Ein Teil des Dampfes, der sich in der Kammer 85 angesammelt hat, wird durch die Leitung 80 zu dem Speisewasserinjektor 79 gebracht. Hier expandiert dieser Dampf in einer Düse auf den niedrigen Sättigungsdruck entsprechend der niedrigen Temperatur des Kühlmittels in der Leitung 78. Durch die Geschwindigkeit des expandierenden Dampfes saugt der Speisewasserinjektor 79 Kühlmittel aus der Leitung 78 an. Wegen der niedrigen Temperatur des angesaugten Kühlmittels und der hohen Temperatur der Auslaßrohre 49 wird innerhalb des Dampf kondensators 53 ein gerichteter bzw. gelenkter Thermosiphonkreis erzeugt wie er durch die Zirkulationspfeile 84 angegeben ist. Durch diesen Wirbel oder die Turbulenz des Kühlwassers wird trotz der gedrängten Bauart des Dampfkondensators 53 doch eine sehr leistungsfähige Verteilung bzw. Abführung der Wärme sichergestellt.

Obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, kann das Kühlmittel in manchen Fällen in Stufen zugeführt werden, wenn z. B. die Förderhöhe dies notwendig macht. Es können zwei oder mehr Speisewasserinjektoren oder auch zwei oder mehr Pumpen, die von einer Dampfturbine getrieben werden, in Reihe geschaltet werden. Andererseits ist es z. B. möglich, einen Speisewasserinjektor in Reihe mit beispielsweise einer Turbopumpe zu verbinden. In diesem Fall kann das Kühlmittel über einen zwischengeschalteten Vorratsbehälter für Kühlmittel zugeführt werden. Der Vorratsbehälter kann mit einem Einweg- oder Rückschlagventil versehen sein. Der in dem Dampfkondensator erzeugte Dampf kann auch für andere Notaggregate verwendet werden, z. B. für Elektrogeneratoren zum Zwecke einer Notbeleuchtung usw.

Gemäß einer anderen, ebenfalls möglichen,' aber nicht dargestellten Ausführungsform kann der Dampfkondensator als luftgekühlter Kondensator ausgeführt sein. Ein luftgekühlter Kondensator dieser Art kann in einem der Schornsteine des Schiffes eingebaut sein.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen !

509 522/11

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kernreaktoranlage mit wenigstens einem Notkühlsystem für die Abfuhr der Abklingwärme, bei der ein durch eine primäre Flüssigkeit gekühlter Reaktor mit mehreren in Reihe geschalteten Dampf-FIüssigkeits-Thermosiphonkreisen versehen ist, die über je einen in die Kreise eingegliederten Wärmeaustauscher hydraulisch voneinander getrennt und thermisch miteinander derart gekoppelt sind, daß ein erster Thermosiphonkreis die Abklingwärme von dem Reaktor mit Hilfe eines ersten Wärmeaustauschers zu einem nachgeschalteten Thermosiphonkreis abführt, und diese Wärme stufenweise weitergeleitet wird, bis sie im letzten Kreis mit Hilfe eines in diesem angeordneten Wärmeaustauschers, der als Dampfkondensator arbeitet, an die Umgebung abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmeaustauscher (19) in den Behälter einer mit der Kühlflüssigkeitskammer des Reaktors (1) in Verbindung stehenden Druckerzeugeranlage (11) eingebaut ist, wobei dieser Behälter Teil des ersten Thermosiphonkreises (2,33,11,12,3,2) ist.

2. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten Thermosiphonkreis (2, 33, 11, 12, 3, 2) der obere Teil der Kühlflüssigkeitskammer des Reaktors (1) mit dem oberen Teil des Behälters der Druckerzeugeranlage (11) durch eine Dampfleitung (33) verbunden ist, die mit wenigstens einem Absperrventil (34) versehen ist.

3. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Wärmeaustauscher (19, 70, 71) aus einem Rohrbündel aufgebaut ist, welches aus koaxialen, an ihren Befestigungsenden in je eine Verbindungsrohrplatte (41 bzw. 42) eingesetzten Innen- und Außenrohren (48 bzw. 49) besteht, wobei jedes Außenrohr (49) an einem Ende (50) geschlossen und mit dem gegenüberliegenden Befestigungsende an eine Auslaßleitung (24) angeschlossen ist, wogegen sämtliche Innenrohre (48) an eine Einlaßleitung (23) angeschlossen sind.

4. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, insbesondere zum Antrieb eines Schiffes, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfkondensator (53) mittels einer Leitung (73) Dampf an Einrichtungen (72, 76) abgibt, die ihn mittels einer Leitung (78) mit Kühlwasser aus einem niedrig gelegenen Tank, wie z. B. einem Ballasttank (77) des Schiffes, versorgen.

5. Kernreaktoranlage nach Anspruch 4, mit wenigstens einem Speisewasserinjektor, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer dieser Speisewasserinjektoren (79) in einen Raum (82) eingebaut ist, der im den Wärmeaustauscher (70) bildenden Rohrbündel des Dampfkondensators (53) ausgespart ist.