DE1807578A1 - Gasgekuehlter graphitmoderierter Kernreaktor - Google Patents

Gasgekuehlter graphitmoderierter Kernreaktor

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DE1807578A1
DE1807578A1 DE19681807578 DE1807578A DE1807578A1 DE 1807578 A1 DE1807578 A1 DE 1807578A1 DE 19681807578 DE19681807578 DE 19681807578 DE 1807578 A DE1807578 A DE 1807578A DE 1807578 A1 DE1807578 A1 DE 1807578A1
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DE
Germany
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shield
flow passages
core
coolant
nuclear reactor
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Pending
Application number
DE19681807578
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English (en)
Inventor
Mills Colin Patrick
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Atomic Power Constructions Ltd
Original Assignee
Atomic Power Constructions Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00Reactor types
    • G21C1/32Integral reactors, i.e. reactors wherein parts functionally associated with the reactor but not essential to the reaction, e.g. heat exchangers, are disposed inside the enclosure with the core
    • G21C1/326Integral reactors, i.e. reactors wherein parts functionally associated with the reactor but not essential to the reaction, e.g. heat exchangers, are disposed inside the enclosure with the core wherein the heat exchanger is disposed next to or beside the core
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C13/00Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
    • G21C13/02Details
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description

  • B e s c h r e i b u n g zum Patentgesuch betreffend; "Gasgekühlter graphitmoderierter Kernreaktor" Die Erfindung bezieht sich auf einen gasgekühlten graphitmoderierten Kernreaktor und insbesondere, Jedoch nicht ausschließlich auf einen solchen Real;tor vom Hochtemperaturtyp.
  • Der gasgekühlte graphitmoderierte Kernreaktor ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch ein in einem Druckkessel untergebrachtes Core5 das von einer biologischen Abschirmung umschlossen ist und durch das sich Kühlmittelströmungsdurchlässe erstrecken, die sich auch durch die biologische Abschirmung erstrecken, und durch eine Steuereinrichtung für die Veränderung der NühlmittelstrOmungsrate durch mindestens einige der Kühlmittelströmungsdurchlässe in der biologischen Abschirmung.
  • Der Kernreaktor kann ein in einem Druckkessel untergebracntes Core umfassen, eine das Core umschließende biologische Abschirmung, ühlmittelströmungsdurchlässe durch das Core, Klmittelströmungsaurchlsse durch die biologische Abschirmung, eine Plenumkammer, in-die das längs der Strömungsdurchlässe strömende Kühlmittel einströmt, einen oder mehrere Wärmetauscher in Wirkverbindung mit dem Kühlmittel, von denen Jeder stromabwärts der Kühlmittelkammer angeordnet ist bezüglich der Strömung des Kühlgases von der Plenumkammer, sowie eine Steuereinrichtung für die Änderung der Kühlmittelströmungsrate durch mindestens einige der Kühlmittelströmungsdurchlässe in der biologischen Abschirmung.
  • Vorzugsweise weist die biologische Abschirmung Seiten-und Deckabsohnitte auf, wobei die Kühlmittelströmungsdurchlässe in den Seitenabschnitten angeordnet sind. Die Seitenabschnitte können in einem Gehäuse angeordnet sein, das Einlässe aufweist 3 durch die das Kühlmittel eintritt.
  • Die Seitenabsohnitte können auf einer Ringkammer aufgebaut sein, die einen Teil des das PLeaktor-Core tragenden Traggitterwerks bildet, wobei eine Wandung der Kammer denjenigen Teil des Gehäuses der Seitenabschirmung bildet, in dem sich die Einlässe befinden. Einzelheiten bezüglich des Traggitterwerks finden sich in der britischen Patentanmeldung 41677/68.
  • Das Gehäuse besitzt ferner Auslaßöffnungen, die es ermöglicnen, daß das längs der Strömungsdurchlässe in der Seitenabschirmung strömende Kühlmittel aus der letzteren austreten kann.
  • Die Steuerung der Strömungsrate des Kühlmittels durch die Strömungsdurchlässe in der Seitenabschirmung kann bewirkt werden mittels einer Strömungssteuereinrichtúng, z.B. einer beweglichen Platte, die nahe den Einlässen oder nahe den Auslässen angeordnet ist, oder beweglichen Platten nahe den Einlässen und Auslässen.
  • Die Erfindung soll nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden, die einen Hochtemperatur-Reaktor gemäß der Erfindung darstellen. Die Teile 1A und Teile 1B sind dabei, wie in Fig. 1 gezeigt, zu verbinden, sie zeigen einen Vertikalschnitt durch; einen Teil des Reaktors.
  • Ein Teil 1 des Reaktor-Cores ist erkennbar; das Core ist aufgebaut, wie in der britischen Patentanmeldung 41682/68 beschrieben, und umfaßt eine Mehrzahl herausziehbarer Core-Einheiten 2, die Jeweils aus einem aktiven Core-Abschnitt bestehen, der aus Graphitblöcken 3 mit Durchlässen 3a besteht, in denen Brennstoffstäbe angeordnet sind, und mit einer Mittelbohrung 3b für die Aufnahme eines Steuerstabes und/oaer von Meßinstrumenten und für die Aufnahme einer Kebeeinrichtung, senn es erwünscht @st @ie Core-Einheit aus dem Reaktor-Druckkessel herutaszuhe@en, von g @in @eil 4 in der Zeickn erkennbar ist.
  • Die Steuerstäbe sind hohl, so daß beim Heraus@e@e@ einer einen Steuerstab enthaltenden Core-Einheit der Steuerstab von seiner Hebe- und Absenkeinrichtung abzutrennen ist und eine Hebestange nach unten in den hohlen Steuerstab eingeführt wird. Falls die Mittelbohrung Meßinstrumente enthält, müssen diese entfernt werden, bevor die @ebestange eingeführt werden kann. @s verstcht sich natürlich, daß die Hebestange direkt in die Mittelbohrung eingeführt werden i:ann, wenn diese weder einen Steuerstab noch Meßinstrumente enthält.
  • Einzelheiten der möglichen Brennstoffaustauschverfahren lassen sic den britischen Patentanmeldungen 15528/68, 41673/68, 41676/68 und 41678/68 entnehmen@ Die aktiven Core-Abschnitte jeder Core-Einheit ruhen auf einem Bodenreflektorabschnitt 5, der einen Stoßdämpfer 6 enthält zum Abfangen des Stoßes einer auf ihn fallenden Core-Einheit. Einzelheiten eines solchen Stoßdämpfers lassen sich der brdtischen Patentschrift 10652/65 entnehmen.
  • Die Bodenreflektorabschnitte 5 aller Brennstoffeinheiten ruiieii auf Niveauplatten 7, die ihrerseits über Niveauschrauben (nicht dargestellt) auf einem Traggitterwerk ruhen, das allgemein mit dem Beuzgszeichen 8 gekennzeichnet ist und dessen Aufbau im. einzelnen in der britischen Patent anmeldung 41677/68 beschrieben ist; @as Traggitterwerk enthält die Reaktorbodenabschirmung.
  • Durch das Traggitterwerk erstrecken sich Verbinder 9, die an einem Ende mit handbetätigten Einstellhebeln 10 verbunden sind und am anderen Ende mit Durchflußreglern 11.
  • Konstruktion und Wirkungsweise der Durchflußregler sind in der britischen Patentanmeldung 41677/68 beschrieben.
  • Auf dem oberen Ende jedes aktivgen Core-Abschnitts einer Core-Einheit befindet sich ein Deckreflektorabschnitt 12, der von einen Deckabschirmungsabschnitt 13 durch einen Tragbock 14 getrennt ist. Jeder Deckreflektorabschnitt und jeder zugeordnete Deckabschirmungsabschnitt besitzt einen Mitteldurchlaß, der eine Forstetzung der Mittelbohrung 3@ im aktiven Core-Abschnitt der Einheit bildet. Die Tragböcke sind durch den Deckabschirmungsabschnitt 1, und (en Deckreflektorabschnitt tt 12 derart positioniert, daß die Tragböcke seitlich ausgerichtet werden Die Deckabschirmung weist rings um ihre Peripherie öffnungen 15 auf, welche eutronenstreustopfen 16 enthalten; der Aufbau dieses Teiles der Deckabschirmung ist im einzelnen in der britischen Patentanmeldung 41672/68 erläutert. Die öffnungen 15 kommunizieren mit dem Zwischenraum zwischen dem Deckabschirmungsabschnitt 13 und den Deckreflektorabschnitten 12, was durch die Kühlmittelströmungspfeile 17,18 angedeutet wird.
  • Ein ringförmiger Seitenreflektor 19 umgibt das Core, von einer Seitenabschirmung 21 durch einen Zylinder 20 getrennt, umfassend eine Mehrzahl von langgestreci:ten sich in Langsrichtung erstreckenden Teilen runder Querschnittsform, zwischen denen sich Strömungspfade niedrigen Druckabfalls befinden. Die Konstruktion der Seitenabschirmung kann in einer der Formen erfolgen, die in der britischen Patentanmeldung 41674/68 oder 41690/68 beschrieben sind. Die Seitenabschirmung ist ringförmig und wird von einer Ringkammer 22 getragen, die einen Teil des Traggitterwerks 8 bildet. Die Ringkammer 22 besitzt eine Anzahl von Einlaßöffnungen rings um ihre Außenfläche, von denen eine Einlaßöffnung 23 in der Zeichnung erkennbar ist. Die Öffnungen, wie die Einlaßöffnung 23, sind mit den Auslässen von Kühlmittelumwälzpumpen 24 verbunden, deren Einlässe über Leitungen, wie die Leitung 25, mit einem Wärmetauscher enthaltenden Gehause 26 verbunden sind, welche in einem Ringraum zwischen der Seitenabschirmung 21 und der Wandung des Druckkessels angeordnet sind. Das Gewicht des Gehäuses und des in ihm enthaltenen Wärmetauschers wird vorzugsweise von der Umwälzeinrichtung etragen, wie in der britischen Patentanmeldung 41680/68 beschrieben; alternativ können auch Konventionelle Verfahren für die Montage der Wärmetauscher angewandt werden.
  • Die Ringkammer 22 besitzt ferner eine Serie von (nicht gezeigten) Auslaßöffnungen, die mit einer Plenumkammer 27 im Traggitterwerk 8 kommunizieren. Ferner sind Auslaßöffnungen 28 von der Rlngkamner 22 vorgesehen, die mit Zwischenräumen 29 kommunizieren, welche sich längs der Seitenabschirmung 21 ergeben. Am oberen Ende der Zwischenräume 29 treten sie in Auslaßöffnungen in der Seitenabschirmung ein, von denen eine Auslaßöffnung 30 in der Zeichnung dargestellt ist. Mahe den öffnungen 28 befindet sich eine Platte 34, deren Stellung relativ zu den Öffnungen durch nicht dargestellte Mittel veränderbar ist. Die Platte kann in Richtung zu der Öffnung und von der Öffnung weg bewegt werden, um den Durchfluß zu verändern.
  • Demgemäß tritt das Kühlmittel aus den Umwälzeinrichtungen , z.B. der Einrichtung 24, in die Ringkammer 22 ein, von wo ein Teil austritt, und zwar, wie durch die Pfeile 31 angedeutet, nach oben durch die Seitenabschirmung zu deren Kühlung.
  • Der Rest des Kühlmittels aus Qer Ringkammer 22 tritt in die Plenumkarnrner 27 ein, wie durch die Pfeile 32 angedeutet, und gelangt durch das Traggitterwerk 8 nach oben, wie durch die Pfeile 33 angedeutet, durch die Mitteldurchlasse der Bodenreflektorabschnitte zu den Core-Einheiten.
  • Der größere Teil der Kühlmittelströmung durch die Core-Einheiten erfolgt längs der Durchlässe 3a, doc gibt es auch eine gewisse Strömung längs der Mittelbohrung 3b.
  • Das längs der Durchlässe 3a strömende Kühlmittel wird durch den Brennstoff erhitzt und tritt in den Zwischenraum zwischen den Deckreflektorabschnitt 12 und der Deckabschirmung ein, wo es sich mit dem aus den Mittelbohrungen 3b austretenen Kühlmittel vereinigt. Das Kühlmittel strömt dann durch die Öffnungen 15 nach außen uhb vereinigt sich mit Kühlmittel, das durch die Seitenabschirmung 21 drinrt und aus den Öffnungen, wie der Öffnung 30. ausgetreten ist.
  • Eine gewisse Abkühlung des vor brennstoff erhitzten Kühlmittels erfolgt infolge der Hischung mit dem kühleren Kühlmittel, das aus den Öffnungen. wie der Öffnung 30, austritt, wobei die Steuerung der Kühlmittelströmungsrate durch die Zwischenntume 29 durch die Stellung der Platte 31; nahe den Öffnungen 28 erfolgt.
  • Ferner sind Öffnungen 31a von der Seitenabschirmung her vorgesehen, die einen direkten Zugang zu dem Raum oberhal@ der Deckabschirmung ergeben@ @@@it wird eine Kühlmittelströmung in Bereiche der @@@ter@tschirnung geschaffen, die sonst Regionen stagnierenden Ca@ @@ren.
  • Die Drosselung der Gasstr@mung an der biolog@@chen Abschirmung ermöglicht die Optimierung der Gesamtreaktorgas Auslagasßtemperatur derart, daß die @edin@ungen, welche die tatsächliche Core-Wirkungsweise @e@influssen, nicht beeinträcktigt werden, es ist verständlicherweist @r@@@@@@@, daß das Crundkonzept eine ausreichende Trimm@apazit@t f@r die Gesamtreaktor-Auslaßgaste@peratur sicherstellt, w@hr@@@ immer noch eine Gasströmung in der Seitena@schirmung erreicht wird, die groß @enu- ist, eine befriedigende Abschirrungstemperatur zu schaffen.
  • Patentanspr@ene :

Claims (7)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1) Casgekühlter graphitmoderierter Kernreaktor, gekennzeichnet durch ein in einem Druckkessel untergebrachtes Core, durch eine das Core umschluießende bioloGische Abschirmung ebenfalls in dem Druckkessel, durch Kühlmittelströmungsdurchlässe durch die biologische Abschirmung und durch eine Steuereinrichtung zur Veränderung der Kühlmittelströmungsrate durch mindestens einige der Küiìlmittelströmungsdurchlässe durch die biologische Abschirmung.
  2. 2) Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die biologische Abschirmung Linlässe für den Kühlmitteleintritt in die Strömungsdurchlässe aufweist und daß die Steuereinrichtung in den Einlässen angeordnet ist.
  3. 3) Kernreaktor nacn einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß das Core Kühlmittelströmungsdurchlässe durch das Core aufweist daß die Durchlässe mit einer Plenumkammer kommunizieren und daß die biologische Abschirmung Auslässe als Ausgänge von des ihren Strömungsdurchlässen aufweist, welche Ausgänge so angeordnat sind, daß die Hischung von aus ihnen austretendem Kühlmittel nit in die Plenumkammer von den Core-Durehlässen eintretendem Kühlmittel möglich ist.
  4. 4) Kernreaktor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die biologische Abschirmung eine Mehrzahl langgestreckter und sich in Längsrichtung erstreckender Teile mit rundem Querschnitt senkrecht zur Längserstreckung umfaßt, und daß die Strömungsdurchlässe sich zwischen den Teilen befinden und einen niedrigen Druckabfall aufweisen.
  5. 5) Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Platte umfaßt sowie eine Stelleinrichtung zur Bewegung der Platte in Richtung auf die rinlcisse und von deri @inlässen Wü: zur Veränderung der Kühlmittelströmungsrate durch die Strömungsdurchlässe.
  6. 6) Kernreaktor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die biologische Abschirmung eine Seitenabschirmung umfaßt, in der sich die Kühlmittelströmungsdurchlässe befinden, und daß die Seitenabsehirmung ringfürmig das Core umschli@ßt, während sich über dem Core eine biologische Deckabschirmung befindet.
  7. 7) Kernreaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckabschirmung Kühlmittelströmungsdurchlässe nahe ihrer Peripherie aufweist, daß Jeder dieser Durchlässe einen Neutronenstreustopfen aufweist, und daß die Seitenabschirmung Ausgänge von den Kühlmittelströmungsdurchlässen nahe den Kühlmittelströmungsdurchlässen in der Deckabschirmung aufweist.
DE19681807578 1968-08-30 1968-11-07 Gasgekuehlter graphitmoderierter Kernreaktor Pending DE1807578A1 (de)

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FR2501893B1 (fr) * 1981-03-13 1985-11-15 Framatome Sa Reacteur nucleaire a cloisonnement de coeur par tiges et plaques entretoises

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BE723678A (de) 1969-04-16
FR1593136A (de) 1970-05-25

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