DE1614360B2 - Kernreaktor mit einem druckbehaelter, in dem die spaltbaren elemente in langgestreckten kuehlrohren untergebracht sind - Google Patents
Kernreaktor mit einem druckbehaelter, in dem die spaltbaren elemente in langgestreckten kuehlrohren untergebracht sindInfo
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- G21C1/06—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated
- G21C1/08—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated moderator being highly pressurised, e.g. boiling water reactor, integral super-heat reactor, pressurised water reactor
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor mit einem Druckbehälter, in dem die spaltbaren Elemente in langgestreckten
Kühlrohren untergebracht sind, welche mit einem an den spaltbaren Elementen entlangströmenden
Dampfnebel gekühlt werden, wobei der Druckbehälter Ein- und Auslaßverbindungsstücke für Wasser
und Dampf und eine Einrichtung zum Mischen der eingeführten Wasser- und Dampfströme aufweist, so daß
sich ein Nebel zum Kühlen der spaltbaren Elemente bildet.
Bei einem derartigen aus der US-PS 31 50 053 bekannten Kernreaktor sind die Kühlrohre, in denen sich
die spaltbaren Elemente befinden, an der Einlaßseite für Wasser und Dampf mit Hilfe von Faltenbalgen mit
einer Gitterplatte verbunden. An der Auslaßseite sind die Kühlrohre in eine weitere Gitterplatte eingedreht.
Die Verwendung von elastischen Faltenbalgen, die dazu dienen, thermische Ausdehnungen der Kühlrohre
zu absorbieren, hat jedoch den Nachteil, daß die Elastizität der Balge, die sich in mit Dampf gefüllten Raum
befinden, infolge von Korrosion und der hohen thermischen Belastung während des Betriebes des Reaktors
allmählich abnimmt. Weiterhin ist ein Austausch der Kühlrohre bei einer derartigen Anordnung schwierig.
Aus der DT-AS 10 27 338 ist es weiterhin bekannt, die Kühlrohre in Öffnungen einer Rohrplatte einzusetzen,
die an der Wassereinlaßseite des Druckbehälters vorgesehen ist. Auch bei einer derartigen Anordnung
ίο ergeben sich Schwierigkeiten beim Austausch der
Kühlrohre.
Es ist daher die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, einen Kernreaktor der eingangs genannten
Art so auszugestalten, daß die Kühlrohre in einfacher Weise ausgetauscht werden können, wobei eine sichere
Halterung der Kühlrohre über eine lange Betriebsdauer des Reaktors gewährleistet sein soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Einlaßende der langgestreckten Kühlrohre
gegen Öffnungen gepreßt ist. welche in einer ersten, an
der Dampfeinlaßseite in dem Druckbehälter eingebauten Rohrplatte angeordnet sind.
Vorzugsweise sind Zerstäuberrohre, die koaxial zu den Kühlrohren verlaufen, innerhalb von in der Rohrplatte
angebrachten Hülsen angeordnet, wobei der Auslaß eines jeden Zerstäuberrohres über einen
schmalen Zwischenraum mit der Einlaßöffnung des entsprechenden Kühlrohrs in Verbindung steht, wobei die
Wände der Zerstäuberrohre mit kleinen Löchern versehen sind. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil,
daß die Zerstäuberrohre nicht in einem Stück mit den Kühlrohren ausgebildet sind und somit leicht auszutauschen
sind. Es ist daher nicht notwendig, passende Kühlrohre auf Lager zu halten, sondern es reicht aus.
geeignet bemessene Zerstäuberrohre für die verschiedenen Kapazitäten verfügbar zu halten, für die der
Reaktor ausgelegt ist.
Die Zerstäuberrohre sind vorzugsweise in einer zweiten Rohrplatte festgelegt, die in einem bestimmten
Abstand zu der ersten Rohrplatte angeordnet ist und eine Wand eines Dampfversorgungsbehälters bildet.
Jedes Kühlrohr kann am Auslaßende ein Kühlrohrdruckelement aufweisen, welches das Kühlrohr gegen
die Öffnung in der im Druckbehälter eingebauten Rohrplatte drückt, und am Auslaßende nahe der zweiten
Rohrplatte einen Kühlrohrplattenhalter zum Halten der Kühlrohre in Längsrichtung aufweisen, der elastische
Glieder enthält. Diese elastischen Glieder müssen nicht membranförmig ausgebildet sein, sondern
können sehr starke federnde Elemente sein, die gut gekühlt sind, da sie von Flüssigkeit umgeben sind und der
Wärmeübergangskoeffizient beträchtlich ist.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert.
F i g. 1 zeigt eine senkrechte Schnittansicht des Ausführungsbeispiels;
F i g. 2 zeigt die Verbindung zwischen den Zerstäuberrohren und der Einlaßseite für Wasser und Dampf
der Kühlrohre;
F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform eines Kühlrohrplattenhalters;
F i g. 4 zeigt eine geänderte Ausführungsform des in F i g. 1 dargestellten Reaktors, bei dem fingerförmige
Regelstäbe vorgesehen sind.
Der in F i g. 1 dargestellte Reaktorkern 1 weist eine Anzahl von Kühlrohren 2 auf, die mit ihrem unteren
Ende auf einer Rohrplatte 3 aufsitzen und mit ihrem
oberen Ende in einer weiteren Rohrplatte 4 gehalten sind. Gegenüber dem Einlaß 38 jedes Kühlrohres 2 ist
ein Zerstäuberrohr 5 vorgesehen, dessen Auslaß 39 sich vor dem Einlaß 38 der Kühlrohre 2 befindet. Jedes Zerstäuberrohr
5 weist kleine Löcher 32 auf und ist mit einer Hülse 55 umgeben, die an der Rohrplatte 3 befestigt
ist und sich von dieser aus nach linien erstreck!
Die Zerstäuberrohre 5 sind in eine weitere Rohrplatte 6 eingesetzt, die zusammen mit der Behälterwand 8
einen Dampfversorgungsbehälter 9 bildet. Dieser Dampfversorgungsbehälter 9 ist an seiner Unterseite
mit einem Dampfeinlaßstutzen versehen. Die Rohrplatte 6 ist an ihrem äußeren Umfang über eine Wand 40
mit einem Trennschirm ?< verbunden, der senkrecht um den Reaktor herum verläuft. Der äußere Mantel 1?. rs
des Reaktors ist an seiner Unterseite mit der Rohrplatte 3 und an seiner Oberseite mil der Rohrplatte 4 verbunden.
Er ist von einer äußeren Umrandung 13 umgeben,
mit der der Reaktorkern I. auf einem umlaufenden
vorstehenden Rand 54 aufsitzt, der an der Innenseite' *o
der senkrechten Wand 15 des Reaktorbehähers vnre-esehen
ist. Die Wand des Reaktorbehälters set?! sich
nach unten in einer Anzahl von Verbindungsstück— '6
fort, durch die der Kernreaktor mit Kühlwasser versorgt
werden kann. An ihrer Oberseite ist die Wn-.H Hes j<=
Reaktorbehälters wenigstens mit zwei Aiislaßöffriunixe"
17 und 18 für Wasser und Dampf versehen. Fin
Deckel 1.9 schließt die Oberseite des Reakiorbohälters.
In diesem Deckel 19 ist eine Anzahl von Stonfhüchs?:-:.
packi'ngen 20 eingesetzt, durch welche Bctätitrunesstä- ν
be 2< verlaufen, die dazu dienen, die Regelstribe Jf ^c-Reaktors
auf und ab 7" bewegen, jedes· Kühl-nhr hat
■in seiner Oberseite- einen KühlrohrpU.ttenh"'her 22
' Im jeden K.ühlrohnilaitpnruiUer 22 herum ''■<
ein Ab-7iig
47 vorgesehen, der das Flüssigkeitsniveau 4 R überras*.
Auf der Oberseite der Rohrplatte 4 ist ein Kasten
49 befestigt, der außen von einer Wand 50 umgeben ist.
In der Nähe des Auslasses 17 sind Öffnungen 51 und 5?
sowohl in der Wand des Kastens 49 als auch in der
Wand 50 vorgesehen, durch die das Wasser aus Hem ίο
Abzug 47 den Auslaß 17 erreichen, kann. Mit 23 ist ein Wärmeschutz bezeichnet, der zwischen der Wand !5
des Reaktorbehälters und dem Trennschirm 11 angeordnet ist.
Im folgenden wird die Arbeitsweise dieser Anlage beschrieben. Während des Betriebes wird dem Reaktor
über das Verbindungsstück 10 Dampf zugeführt, der in
den Dampfversorgungsbehältc" 9 strömt. Aus diesem
Dampfversorgungsbehälter 9 verteilt, sich der Dampf
über die Zerstäuberrohre 5. Das durch die Einlaßöff- so
nungen 16 zugeführte Wasser strömt zunächst an jeder Seite des Wärmeschutzes 23 nach oben. Danach ändert
es seine Strömungsrichtung in der Nähe des vorstehenden Randes 14 und strömt längs des Außenmantels 12
des Kernreaktors nach unten, bis es über die Öffnungen 42 in der Wand 40 die Kammer 24 erreicht, die zwischen
den Rohrplatten 3 und 6 liegt. Das Wasse- tritt durch die Löcher 32 ein, die in den Zerstäuberrchreri 5
ausgebildet sind. Da innerhalb der Zerstäuberrohr·? 5 eine hohe Strömungsgeschwindigkeit herrscht, wird -°
das Wasser, das durch die Löcher in die Zerstli-jherrohre
eindringt, zerstäubt und als Nebel durch ri;e Kühlrohre
2 nach oben geführt.
Die Wasserzufuhr ist so eingestellt, daß das w \<-.;>niveau
im unteren Teil des Reaktors zwischen -??- ' '-■ ήί
terseite der Rohrplatte 3 und den Öffnungen P4 do-Hülsen
55 schwankt. Das Wasser, das mit den-, Dsrnpf
nebel durch die Kühlrohre befördert wird, wird ·~ eier
Kammer 26 abgeschieden und in dem durch die Wand 50 und die Rohrplatte. 4 gebildeten Behälter gesammelt.
Dieses Wasser strömt durch die Öffnungen 51 und 52 und durch das Auslaßverbindungsstück 17 und wird zu
einem nicht dargestellten Wärmetauscher geführt. Nach einer Abkühlung im Wärmetauscher wird das
Wasser in den Reaktor rückgeführt und strömt durch die Verbindungsstücke 16 wieder in den Reaktor hinein.
Nachdem der Dampf während seiner Aufwärtsströmung längs der spaltbaren Elemente in den Kühlrohren
2 den größten Teil der im Reaktor entwickelten Wärme aufgenommen hat. strömt er durch den Abzug 47
aus dem Reaktorkern ab. Nicht dargestellte Wasserscheider können in diesen Abzügen vorgesehen sein.
Der Dampf erreicht eventuell nach einem besonderen Trocknungsverfahren die Kammer 53 oberhalb der
Öffnungen 54. Von hier aus wird der getrocknete Dampf über die Leitung 18 in einen nicht dargestellten
Wärmetauscher befördert.
Wenn infolge eines abnormen Betriebszustandes, beispielsweise einer zeitweiligen Unterbrechung der
Dampfzufuhr beim Anfahren oder Stillsetzen des Reaktors
oder infolge einer Beschädigung eines Teils des Reaktnrmantels (2 Wasser in die Kammer 46 ein
Hriru-t in denen sich die Kühlrohre befinden, besteht
<ci»lhsi dann keine Gefahr, wenn der Reaktor infolge
eine'" Ubennoderierung unkontrolliert überkritisch
wird. Das wird dadurch erreicht, daß das spaltbare Material,
aus dem die Spaltstoffelemente bestehen. Partikel aus einem Material enthält, das als thermischer oder
epithermischer Resonanzabsorber wirkt. Bor, Samarium. Hafnium. Dysprosium oder Verbindungen dieser
Elemente kommen für ein derartiges Material in Frage. Vorzugsweise werden einzelne Partikel mit einem
Durchmesser oder einer Maximalabmessung von 0.3 bis 07 mm verwendet.
In F i g. 2 ist in vergrößertem Maßstab die Verbindung
der Zerstäuberrohre 5 mit den Kühlrohren 2 dargesieilt. Mit 27 sind die im Kühlrohr 2 angeordneten
Spaltsioffstäbe bezeichnet. Diese Spaltstoffstäbe sind derart eingesetzt, daß zwischen den senkrechten Kühlrohren
Kanäle verbleiben, durch die der Dampfnebe! nach oben strömen kann. Die Kühlrohre weisen an ihrem
Einlaßende 28 einen Rand auf, der mit Öffnungen 29 verbunden ist. die in der Rohrplatte 3 an jeder Stelle
vorgesehen sind, an der sich ein Zerstäuberrohr 5 befindet. Die Zerstäuberrohre sind beispielsweise durch
Eindrehen in die Rohrplatte 6 befestigt und weisen zunächst eine zylindrische Form 30 und anschließend eine
konische Form 31 auf. Sowohl im zylindrischen als auch im konischen Teil jedes Zerstäuberrohres 5 sind Löcher
32 vorgesehen, durch die das Kühlwasser, das in der Kammer 24 enthalten ist. in das Innere der Zerstäuberrohre
eintreten kann.
F i g. 3 zeigt das obere Ende eines Kühlrohres 2, das in der Rohrplatte 4 dadurch gehalten ist.daß diese Platte
mit Hilfe eines Kühlrohrplattenhalters 22 auf das
Kühlrohr gepreßt ist. Der Köhlrohrplattenhalter 22 besteht
aus einem Mantel 56 mit einem konisch verlaufender Boden 57. Die Befestigung kann beispielsweise
durch ein Schraubengewinde erreicht werden, das anschließend
in zuverlässiger Weise, beispielsweise durch '.■"in? Randschv/eißnaht 58 gesichert wird. Der Boden 57
h* an seiner Unterseite mit einem Satz von Trägerplatte."
5? verbunden, die ihrerseits mit einer Büchse 60 in Verbindung sieher., die in der Rohrplatte 4 sitzt. Sowohl
im Boden 57 als auch in einer kleineren Büchse 61. die mit dem mittleren Teil jeder der Trägerplatten 59
verbunden ist, ist eine entsprechende Bohrung 62 bzw. 63 vorgesehen. Ein Bolzen 64, der durch diese Bohrungen
verläuft, weist an seiner oberen Seite einen Stößel 65 und an seiner unteren Seite eine Druckfläche 66 auf.
Da über dem Stößel 65 eine Tellerfeder 67 angeordnet ist, die mit Hilfe einer Stellplatte 68 und einer Gewindekappe
69 gespannt werden kann, kann die Druckfläche 66 eine elastische Kraft auf ein Druckelement 70
ausüben, das zentral im oberen Teil des Kühlrohres 2 angeordnet ist.
F i g. 4 zeigt eine Änderung des in F i g. 1 dargestellten Reaktors. Der Unterschied liegt darin, daß fingerförmige
Regelstäbe 71 zur Regelung des Reaktors verwendet werden, wodurch die Höhe des Reaktorbehälters
weiter herabgesetzt werden kann.
Ferner sind die Kühlrohre oberhalb ihrer unteren Befestigung mit einem konstanten Durchmesser über
ihre gesamte Länge ausgebildet, wodurch der Ein- und Ausbau der Kühlrohre vereinfacht wird. Eine Trennwand
72 teilt die Kammer innerhalb des Reaktorbehälters über dem Kern in zwei Teile 73, 74. Durch Öffnungen
in den Kühlrohrwänden kann der Dampf austreten und in die Kammer 74 eintreten, so daß er durch den
Auslaß 18 abgeführt werden kann.
Mit Hilfe von Schützen 76 können abgeschiedene Wassertropfen in die Kammer 73 abgeleitet werden.
Die Abscheidung des Wassers kann auf verschiedene Weise, beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Innenseite
der Kühlrohre 2 örtlich mit Nuten in Form eines Schraubengewindes versehen ist, wobei diese Nuten
dem Dampfnebel eine Rotationsbewegung erteilen, wodurch die Wassertropfen gegen die Innenwand des
Kühlrohres geschleudert werden und durch die Schlitze 76 nach außen austreten. Der obere Rand eines jeden
Kühlrohres ist auch bei dieser Ausführungsform mit Hilfe von Tellerfedern 77 in seiner Lage gehalten, die in
F i g. 4 nur im Umriß dargestellt sind.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Kernreaktor mit einem Druckbehälter, in dem die spaltbaren Elemente in langgestreckten Kühlrohren
untergebracht sind, welche mit einem an den spaltbaren Elementen entlangströmenden Dampfnebel
gekühlt werden, wobei der Druckbehälter Ein- und Auslaßverbindungsstücke für Wasser und
Dampf und eine Einrichtung zum Mischen der eingeführten Wasser- und Dampfströme aufweist, so
daß sich ein Nebel zum Kühlen der spaltbaren Elemente bildet, dadurch gekennzeichnet,
daß das Einlaßende (28) der langgestreckten Kühlrohre (2) gegen Öffnungen (29) gepreßt ist. welche
in einer ersten, an der Dampfeinlaßseite in dem Druckbehälter eingebauten Rohrplatte (3) angeordnet
sind.
2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zerstäuberrohre (5), die koaxial
zu den Kühlrohren (2) verlaufen, innerhalb von in der Rohrplatte (3) angebrachten Hülsen (55) angeordnet
sind, wobei der Auslaß eines jeden Zerstäuberrohres (5) über einen schmalen Zwischenraum
mit der Einlaßöffnung des entsprechenden Kühlrohrs in Verbindung steht, wobei die Wände
der Zerstäuberrohre (5) mit kleinen Löchern (32) versehen sind.
■ 3. Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberrohre (5) in einer
zweiten Rohrplatte (6) festgelegt sind, die in einem bestimmten Abstand zu der ersten Rohrplatte (3)
angeordnet ist und eine Wand eines Dampfversorgungsbehälters (9) bildet.
4. Kernreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes
Kühlrohr (2) am Auslaßende ein Kühlrohrdruckelement (70) aufweist, welches das Kühlrohr gegen die
Öffnung (29) drückt.
5. Kernreaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Auslaßende eines jeden Kühlrohrs
(2) nahe der Rohrplatte (4) ein Kühlrohrplattenhalter (22) zum Halten der Kühlrohre (2) in
Längsrichtung angeordnet ist, der elastische Glieder enthält.
Applications Claiming Priority (1)
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NL666604250A NL154351B (nl) | 1966-03-31 | 1966-03-31 | Kernreactor. |
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DE1614360A1 DE1614360A1 (de) | 1970-08-20 |
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DE1967R0045616 Granted DE1614360B2 (de) | 1966-03-31 | 1967-03-29 | Kernreaktor mit einem druckbehaelter, in dem die spaltbaren elemente in langgestreckten kuehlrohren untergebracht sind |
Country Status (4)
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FR (1) | FR1522598A (de) |
GB (1) | GB1174796A (de) |
NL (1) | NL154351B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3203289A1 (de) * | 1981-02-02 | 1982-10-07 | Hitachi, Ltd., Tokyo | Kernreaktor |
Families Citing this family (2)
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CN104751906A (zh) * | 2015-02-13 | 2015-07-01 | 中国科学院近代物理研究所 | 热交换系统和核反应堆系统 |
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- 1966-03-31 NL NL666604250A patent/NL154351B/xx unknown
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- 1967-03-30 GB GB04616/67A patent/GB1174796A/en not_active Expired
- 1967-03-31 FR FR100967A patent/FR1522598A/fr not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3203289A1 (de) * | 1981-02-02 | 1982-10-07 | Hitachi, Ltd., Tokyo | Kernreaktor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1174796A (en) | 1969-12-17 |
FR1522598A (fr) | 1968-04-26 |
DE1614360A1 (de) | 1970-08-20 |
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NL154351B (nl) | 1977-08-15 |
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