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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das Gehäuse besitzt ferner Auslaßöffnungen, die es ermöglicnen, daß
das längs der Strömungsdurchlässe in der Seitenabschirmung strömende Kühlmittel
aus der letzteren austreten kann.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Durch das Traggitterwerk erstrecken sich Verbinder 9, die an einem
Ende mit handbetätigten Einstellhebeln 10 verbunden sind und am anderen Ende mit
Durchflußreglern 11.
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Konstruktion und Wirkungsweise der Durchflußregler sind in der britischen
Patentanmeldung 41677/68 beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Patentanspr@ene :