DE1811525B1 - Mit fluessigem Metall gekuehlter Kernreaktor - Google Patents

Description

In der folgenden Beschreibung und in den Ansprüchen ist der Einfachheit halber jeweils nur von einem einzigen Pumpaggregat und einem einzigen Vorrat an flüssigem Metall in einem Gefäß sowie einer dem

hier verwendeten Sinne auch den Fall mehrerer 50 Pumpaggregat zugeordneten Austrittsleitung die Rede; parallel zueinander geschalteter Kreislaufschleifen selbstverständlich betreffen die Erläuterungen und umfaßt, die mit für sämtliche Schleifen gemeinsamen die Ansprüche jedoch jeden beliebigen Reaktor der Heiz- und/oder Wärmetauschervorrichtungen ver- eingangs genannten Art, einschließlich der vorstebunden sind. Beispielsweise ist es üblich, mehrere hend angegebenen Beispiele. Die bzw. jede der AusWärmetauscher im Primärkreislauf vorzusehen, von ₅₅ trittsleitungen kann ihrerseits wiederum aus mehredenen jeder heißes Kühlmittel von der Austrittsseite ren Leitungen oder Rohren bestehen,
des Reaktorkerns zugeführt erhält, wobei das Kühl- in der Vergangenheit haben sich Schwierigkeiten

mittel sodann von diesen Wärmetauschern durch daraus ergeben, daß durch die Austrittsleitung, eine Anzahl von Pumpen wiederum der Eintrittsseite welche an dem Pumpaggregat befestigt war, mechades Kers zugeführt wird. In diesem Fall können 60 nische Spannungen auf das Pumpaggregat übertrabeispielsweise ebensoviel Pumpen wie Wärmetauscher gen wurden. Derartige Spannungen werden normavorgesehen sein. lerweise durch Temperaturänderungen beim Anfah-

AIs Beispiele für Reaktoren der eingangs erwähn- ren oder Abschalten des Reaktors und, in geringerem ten Art können die folgenden Anordnungen dienen: Ausmaß, auch während des normalen Betriebs her-1. Eine Anordnung, bei welcher ein Reaktorgefäß 65 vorgerufen. Die Austrittsleitung ist unvermeidlicherden Kern und einen von dem Kern isolierten weise in der horizontalen Richtung verhältnismäßig Vorrat an Kühlmittel enthält, wobei die Ein- lang und kann daher einer beliebigen Ausdehnung trittsseiten mehrerer Pumpen in den Kühlmittel- bzw. Zusammenziehung unterliegen. In Fällen, wo

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die Austrittsleitung tief unten in dem Reaktorgefäß Leitung beispielsweise bei Ausdehnung eine S-Form

mit der Pumpe verbunden ist, können ganz erheb- anzunehmen bestrebt ist.

liehe Biegemomente, die aus derartigen thermischen Anderrseits kann der Fortsatz auch eine gewisse Beanspruchungen herrühren, auf die Pumpe übertra- Biegsamkeit oder Elastizität aufweisen, derart, daß gen werden und zu Fehlausrichtungen des Pumpen- 5 thermische Spannungen in der Austrittsleitung eine gehäuses bezüglich des Pumpenrotors führen (der gewisse Verschiebung bzw. Verstellbewegung des Pumpenrotor wird üblicherweise durch einen Motor Fortsatzes bewirken. Dies kann beispielsweise in Fälangetrieben, der oberhalb des den Flüssigkeitsvorrat, len vorgesehen sein, in denen die Austrittsleitung an in welchen die Pumpe mit ihrer Einlaßseite eintaucht, dem Fortsatz in einem gewissen Abstand von dem enthaltenden Gefäßes angeordnet ist). Demzufolge io festen Kernreaktoraufbau befestigt ist. Da das Pumpmüssen die Pumpenlager und die verschiedenen WeI- aggregat in seiner Lage bezüglich dem festen Kernlenabdichtungen größeres Spiel haben als ansonsten reaktoraufbau durch denselben Fortsatz definiert notwendig wäre, wodurch die Pumpleistung beein- wird, mit welchem die Austrittsleitung fest verbunträchtigt wird. den ist, wird das Pumpaggregat sich entsprechend

Die Strömung des flüssigen Metalls durch die 15 verschieben; gleichzeitig werden jedoch die ther-

Pumpe kann abwärts oder aufwärts gerichtet sein. mischen Spannungen direkt von der Austrittsleitung

Bei abwärts gerichteter Strömung besteht die Aus- auf den festen Kernreaktoraufbau und nicht auf das

trittsleitung typischerweise aus einem ziemlich kurzen Pumpaggregat übertragen.

Teil, das an dem (unteren) Austrittsende der Pumpe Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Erfinbefestigt ist, und einem wesentlichen längeren Teil, 20 dungsgegenstandes kann vorgesehen sein, daß der das seitlich zur Eintrittsseite des Reaktorkerns führt. feste Reaktoraufbau die Abdeckung an der Ober-Auf diese Weise treten bei Ausdehnung bzw. Zu- sehe des Reaktorgefäßes darstellt, von welcher sich sarnmenziehung der Leitung erhebliche Biegemomente der Fortsatz vertikal nach unten erstreckt und das auf, die ebenfalls eine Fehlausrichtung der einzelnen Pumpaggregat in vertikaler Anordnung hält. Es sei Teile des Pumpaggregats zueinander bewirken kön- 25 jedoch betont, daß der Fortsatz beispielsweise sich nen. auch vom Boden des Reaktorgefäßes nach oben

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung erstrecken oder an der Seitenwand des Gefäßes be-

zu vermeiden, daß thermische Spannungen in der festigt sein könnte.

Ausgangsleitung auf das Pumpaggregat übertragen Thermische Verzerrungen können auch als Folge

werden. 30 ungleichmäßiger Erhitzung der Außenflächen in der

Diese Aufgabe wird bei dem Kernreaktor der ein- Atmosphäre oberhalb des Spiegels des Vorrats an gangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß erfindungs- flüssigem Metall auftreten, und zwar sowohl in der gemäß die Austrittsleitungen an dem festen Reaktor- Austrittsleitung (falls diese sich über den Flüssigaufbau und nicht an dem Pumpaggregat befestigt keitsspiegel des Flüssigmetallvorrats erstreckt) als sind und an dem letzteren dicht schließend anliegen. 35 auch in einem beliebigen Teil des Pumpaggregats

Da das Pumpaggregat in dem festen Kernreaktor- und des Fortsatzes (falls ein solcher vorgesehen ist),

aufbau montiert ist und die Austrittsleitung an dem Die Atmosphäre in dem erwähnten Bereich oberhalb

festen Kernreaktoraufbau unabhängig von dem Pump- des Flüssigkeitsspiegels des Vorrats an flüssigem Me-

aggregat befestigt ist, können die thermischen Span- tall besteht gewöhnlich aus einem »Gasmantel«, für

nungen nicht von der Ausgangsleitung auf das Pump- 40 den üblicherweise ein inertes Gas, wie beispielsweise

aggregat übertragen werden. Argon, verwendet wird. Gewöhnlich wird sich auf

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin- der einen Seite des Pumpaggregats eine Wärmequelle

dung kann vorgesehen sein, daß an dem festen Re- befinden, derart, daß eine asymmetrische Erhitzung

aktoraufbau ein sich in das Gefäß hinein erstrecken- der Gasmantelatmosphäre auftritt. So befindet sich

der Fortsatz befestigt ist und daß die Austrittsleitun- 45 beispielsweise bei dem Reaktor nach dem oben-

gen an dem genannten Fortsatz befestigt sind und erwähnten Beispiel (1.) das heiße flüssige Metall nach

dieser Fortsatz das Pumpaggregat aufnimmt. dem Austritt aus dem Reaktorkern in einem Vorrat

Vorzugsweise ist nach einer zweckmäßigen Aus- an flüssigem Metall oberhalb des Kerns und wird gestaltung des Erfindungsgegenstandes vorgesehen, von diesem Sammelvorrat zu den Wärmetauschern daß der Fortsatz einen sich durch eine Öffnung in 50 gesaugt. Da der Druck unmittelbar stromabwärts dem festen Reaktoraufbau erstreckenden Kragen auf- durch den Kern größer als an der Einlaßseite der weist, daß das Pumpaggregat an der genannten Pumpe sein muß, folgt, daß die Druckhöhe bzw. das Durchführung durch den festen Kernreaktoraufbau Druckgefälle in dem heißen Kühlmittelvorrat oberaufgehängt und von dem Kragen umgeben ist und halb des Kerns größer als die Druckhöhe bzw. das daß die Austrittsleitungen an dem Kragen derart be- 55 Druckgefälle in dem verhältnismäßig kühlen Vorrat festigt sind, daß sie durch den Kragen hindurch an an flüssigem Metall sein muß, in welches die Pumpe den Zweigleitungen (19) des Pumpaggregats dichtend mit ihrer Einlaßseite eintaucht. Der Flüssigkeitsspieanliegen und mit ihm fluchten. Ein derartiger Kragen gel des heißen Kühlmittelvorrats liegt daher auf einem (oder anderweitiger sonstiger Fortsatz der in dem höheren Niveau als der des kühleren Kühlmittelvorvorliegenden Abschnitt erwähnten Art) kann derart 60 rats. Der heiße Kühlmittelvorrat und der Kern sind mit genügend hoher Eigensteife ausgebildet werden, normalerweise von dem sie umgebenden Raum, in daß jede von thermischen Spannungen in der Aus- welchem das Pumpaggregat und der kühlere Kühlgangsleitung herrührende Verzerrung bzw. Verwer- mittelvorrat vorgesehen sind, durch eine ringsum laufung vollständig in der Ausgangsleitung selbst auf- fende Wandung getrennt, die jedoch üblicherweise genommen wird. Dies läßt sich in einfacher Weise 65 Wärme durchläßt bzw. überträgt. Daher wird Wärme dadurch erzielen, daß die Ausgangsleitung über ein von dem heißen Kühlmittelvorrat in die umgebende wesentliches Teil ihrer Länge in axialer Richtung be- Mantelgasatmosphäre übertragen und bewirkt so eine züglich dem Pumpaggregat derart verläuft, daß die asymmetrische Erwärmung aller in der Mantelgas-

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atmosphäre enthaltenden Teile. Diese (asymmetrische) gen bestimmt, wo diese Austrittsleitungen mit dem Erwärmung kann die obenerwähnte Verzerrung bzw. Pumpaggregat in Verbindung stehen. Verwerfung verursachen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfin-

Diese Verzerrung bzw. Verwerfung wird bei einer dung kann vorgesehen sein, daß das Pumpaggregat weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes 5 einen inneren Kragen aufweist, der engsitzend und dadurch vermieden, daß das Pumpaggregat Halte- abdichtbar in den Kragen des Fortsatzes paßt und rungsvorrichtungen aufweist, die im eingebauten Zu- mit welchem die Auslaßteile des Pumpaggregats verstand des Pumpaggregats sich über den Flüssigkeits- bunden oder einstückig ausgebildet sind, spiegel des Vorrats an flüssigem Metall in dem Ge- Vorzugsweise kann vorgesehen sein, daß die Aus-

fäß zwischen der Pumpe und dem festen Reaktorauf- 10 laßteile an Halterungsvorrichtungen des Pumpbau erstrecken und so das Pumpaggregat von dem aggregats zu dessen Aufhängung am festen Kernfesten Reaktoraufbau herabhängend haltern, und daß reaktoraufbau vorgesehen sind, die Halterungsvorrichtung Teile aufweist, welche Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform

einen Strömungsweg für das flüssige Metall zwischen der Erfindung ist vorgesehen, daß das Pumpaggregat der Austritts- oder Förderseite der Pumpe und den 15 von einem Kragen umgeben ist, der sich in axialer Austrittsleitungen an der Oberseite des Gefäßes bil- Richtung von der Oberseite des Gefäßes nach unten den, derart, daß das innerhalb des genannten Gefä- bis zu einem Niveau unter dem niedrigsten, im Beßes gelegene Teil der Halterungsvorrichtungen von triebszustand erreichten Pegel des Vorrates an flüssiinnen her der Temperatur des von der Pumpe an gern Metall erstreckt, und daß Vorrichtungen zur die Austrittsleitungen gelieferten Flüssigmetalls unter- 20 teilweisen Evakuierung des innerhalb des sich axial worfenist. erstreckenden Kragens über der Flüssigkeitsober-

Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß die fläche gebildeten Raums vorgesehen sind, derart, daß Austrittsleitung mit dem Pumpaggregat an der Ober- der Spiegel des flüssigen Metalls auf ein über den seite des Gefäßes zusammentrifft und daß die inner- Auslaßleitungen liegenden Niveau angehoben werden halb des Gefäßes liegenden Teile des Pumpaggregats 25 kann. Dieser sich in axialer Richtung erstreckende durch das sie durchströmende flüssige Metall auf Kragen ist vorzugsweise ein Teil des Fortsatzes und einer gleichmäßigen Temperatur gehalten und so die kann praktisch der Kragen des Fortsatzgebildes sein, Auswirkungen jeglicher asymmetrischen Erhitzungen an welchem die Austrittsleitung bzw. -leitungen bedurch äußere Übertragung durch das Mantelgas so- festigt sind. Diese Anordnung ist zweckmäßig in den weit als möglich verringert werden. 30 Fällen, in welchen die Austrittsleitung nicht an dem

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform kann Pumpaggregat befestigt ist, um ein Lecken des Manvorgesehen sein, daß die Halterungsvorrichtungen telgases durch die Abdichtvorrichtung zwischen dem einen in axialer Richtung verlaufenden Diffusor auf- Pumpaggregat und den Austrittsleitungen beim Ausweisen, der mit der Abgabe- oder Förderseite der fallen der Pumpe zu vermeiden und so die Umwäl-Pumpe in Verbindung steht und Auslaßleitungen auf- 35 zung des Flüssigmetalls in dem Kühlkreislauf durch weist, die an den Austrittsleitungen anliegen. natürliche Konvektion zu ermöglichen.

Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann da- Die Austrittsvorrichtung kann ein oder mehrere

bei vorgesehen sein, daß als Auslaßleitungen ein Leitungen je Pumpe aufweisen, oder mehrere sich von der Oberseite des DifEusors Der bzw. die Kragen können von beliebiger Form

erstreckende Zweigleitungen vorgesehen sind. 40 sein, beispielsweise zylindrisch oder kegelstumpf-

Alternativ können die Auslaßleitungen des Diffu- förmig. Vorzugsweise sind sie so ausgeführt, daß wesors statt gesonderter Zweigleitungen einfache Löcher nigstens diejenigen Teile, deren Verzerrung bzw. in dem Diffusor sein, welche direkt mit den an dem Verwerfung die Ausrichtung der Austrittsleitungen festen Reaktoraufbau befestigten Austrittsleitungen mit dem Pumpaggregat beeinflussen würde, in wärmein Verbindung stehen. Welche Form auch die an dem 45 leitender Verbindung mit den entsprechenden Teilen Diffusor vorgesehenen Auslaßleitungen immer haben stehen, durch welche das flüssige Metall hindurchmögen, wesentlich ist, daß sie so ausgebildet bzw. strömt, derart, daß auf diese Weise die genannten angeordnet sein müssen, daß sie abdichtbar mit der Teile der Kragen auf einer gleichmäßigen Temperabzw, den Austrittsleitungen in Verbindung stehen. tür gehalten werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfin- 50 Jeder der Kragen kann beispielsweise in Form dung ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, daß eines Zylinders aus ununterbrochenem Platten- bzw. das Pumpaggregat Auslaßteile aufweist, welche einen Blechmaterial hergestellt sein oder aber aus durch-Flüssigkeitsströmungsweg für das flüssige Metall brochenem Material in zylindrischer oder anderweizwischen der Abgabe- oder Förderseite der Pumpe tiger Form.

und den Austrittsleitungen bilden und mit ihrem 55 Das Pumpaggregat kann zweckmäßig im wesent-Austrittsende dicht schließend gegen die Innenseite liehen aus der Pumpe als solcher, der hohlen Ausdes Kragens an den Stellen anliegen, an welchen die trittsvorrichtung, einem im ganzen zylindrischen Ver-Austrittsleitungen mit dem Kragen verbunden sind. schlußstopfen, der dichtsitzend und herausnehmbar Diese Vorrichtung umfaßt im allgemeinen den oben- in einer Öffnung in dem festen Kernreaktoraufbau erwähnten Diffusor, gegebenenfalls mit den daran 60 oberhalb des Gefäßes, in welchem die Pumpe angevorgesehenen Zweigleitungen. ordnet ist, vorgesehen ist, sowie einer geeigneten An-An dieser Stelle sei erwähnt, daß die Pumpe vom triebsvorrichtung, wie beispielsweise einem Elektroaxialen, halb axialen oder Zentrifugal-Typ sein kann. motor, bestehen, der direkt oder indirekt von dem Der jeweilige Pumpentyp bestimmt die Form des erwähnten Verschlußpropfen getragen wird und mit Diffusors; und die Notwendigkeit oder Entbehrlich- 65 der Pumpe über geeignete Wellen gekuppelt ist. Die keit von Zweigleitungen sowie ■ gegebenenfalls ihre Abdichtung zwischen der bzw. den Austrittsleitun-Länge werden zum Teil durch den verwendeten Dif- gen und dem Pumpaggregat kann durch beliebige fusortyp und die Lage der Enden der Austrittsleitun- geeignete Mittel gewährleistet werden, beispielsweise

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durch wenigstens einen Kolbenring od. dgl. an der tails in dem Raum 15 nach oben durch den jeweili-

zylindrischen Innenseite des Kragens an dem Fortsatz gen Austrittsstutzen 18 und die Zweigleitungen 19, des festen Kernreaktoraufbaus, oder an der äußeren von da durch die Austrittsleitungen 26 abwärts zur

Zylinderwandung des inneren Kragens, wobei der Eintrittsseite des Kerns 13, von hier durch den Kern

bzw. die Kolbenringe koaxial mit den beiden Kragen 5 13 und die Auslaß-Sammelkammer 14 hindurch zu

angeordnet sind. Alternativ kann wenigstens ein KoI- den Wärmetauschern und von dort zurück in den

benring od. dgl. an einer ebenen Facette der einen Vorrat 50, umgewälzt wird.

oder der anderen von den beiden einander gegen- Der Maximal- und der Minimalpegel der Flüssigüberliegenden, die jeweilige Öffnung, d. h. die Ein- keitsoberfläche in dem Vorrat an flüssigem Metall 50 trittsöffnung der Austrittsleitung bzw. die Auslaß- 10 im normalen Betriebszustand des Reaktors sind bei öffnung der Auslaßvorrichtung des Pumpaggregats 27 und 28 angedeutet. Das normale Niveau des Flüsumgebenden Stirnflächen an den beiden Kragen vor- sigmetalls in der Austrittssarnmelkarnmer 14 ist bei gesehen sein. 29 angedeutet. Das Eintrittsende 30 jeder der Pum-

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungs- pen 16 befindet sich auf einem wesentlich unter dem beispiel eines Kernreaktors gemäß der Erfindung an 15 Minimalpegel 28 des Flüssigkeitsspiegels des Metall-Hand der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt eine Vorrates 50 liegenden Niveau. Die Länge des Ausvereinfachte Teilschnittansicht des Reaktors. trittsstutzens 18 ist dementsprechend bemessen. Es

Der Reaktor weist ein (als solches nicht dargestell- sei darauf hingewiesen, daß der Austrittsstutzen 18

tes) festes Reaktorgefäß auf, das an seiner Oberseite in Form eines Diffusors ausgebildet ist. Der innere

durch einen fest angeordneten Betonaufbau 10 ver- 20 Kragen 23 ist an seiner zylindrischen Außenseite mit

schlossen ist, der an seiner Unterseite mit einer ther- koaxial umlaufenden Kolbenringen 31 zur Abdich-

• mischen Isolierung U versehen ist. Der brennstoff- tung des Raums 15 gegen Austreten des flüssigen Me-

haltige Reaktorkern 13 ist innerhalb des Reaktor- tails beim Übertritt von den Zweigleitungen 19 in die

gefäßes von einer zylindrischen Wandung 12 um- Abflußleitungen 26 versehen.

schlossen. Diese erstreckt sich über den Kern 13 nach 25 Der Raum 15 ist über dem Vorrat an flüssigem

oben, derart, daß' oberhalb des Kerns innerhalb der Metall 50 mit einem inerten Gas, wie beispielsweise

Wandung 12 eine Kühlmittel-Austrittssammelkammer Argon, gefüllt.

14 gebildet wird. Die Kammer 14 ist über (nicht Der Verschlußstopfen 20 weist eine Strahlungsdargesteüte) Leitungen mit der Primärseite von nicht abschirmung 32 oberhalb einer thermischen Isoliedargestellten Wärmetauschern verbunden, die aus- 30 rung 33 auf und trägt einen (nicht dargestellten) gangsseitig mit dem die Wandung 12 innerhalb des Elektromotor, der über eine Kupplung 34 mit einer Reaktorgefäßes umgbenden Raum 15 in Verbindung Welle 35 gekuppelt ist. Die Welle 35, die auch als stehen. Strahlungsabschirmung dient, läuft in einem Druckin den Raum 15 erstrecken sich mehrere Pump- Zapfenlager 36 oberhalb einer Gasdichtung 37. Die aggregate, von denen eines in der Zeichnung dar- 35 Welle ist an ihrem unteren Ende mittels einer bieggestellt ist. Jedes derartige Pumpaggregat weist je- samen Kupplung 40 mit einer Hauptantriebswelle 38 weils eine halbaxiale Pumpe 16 auf, deren Gehäuse verbunden, welche den Pumpenmotor 39 trägt. Die 17 koaxial mit einem koaxialen Austrittsstutzen 18 Kupplung 40 kann, wie in der Zeichnung gezeigt, als verbunden ist, welcher sich von dem Pumpengehäuse Stahlscheibenkupplung mit einer zugehörigen koaxia-17 nach oben bis nahe zur Decke des Raums 15 40 len biegsamen Verbindungsstange 41 zur Aufnahme erstreckt und von dessen oberem Ende kurze Zweig- ' des Gewichts der Antriebswelle 38 und des Rotors 39 leitungen 19 radial ausgehen. Der Stutzen 18 ist an auf die Welle 35 ausgebildet sein. Jedoch kann die einem Stopfen 20 befestigt, welcher dicht schließend biegsame Kupplung in beliebiger anderer Weise aus- ^ abdichtbar und herausnehmbar in einem koaxialen gebildet sein und in bestimmten Fällen ganz entfallen, vertikalen Standrohr 21 gehaltert ist, das seinerseits 45 Die Hauptantriebswelle 38 läuft in zwei mit flüssieine Auskleidung in einer durch den Beton 10 hin- gem Metall gekühlten hydrostatischen Lagern, von durchführenden Öffnung bildet. welchen das bei 42 angedeutete obere Lager an der Die Zweigleitungen 19 münden an ihren äußeren Oberseite des Austrittsstutzens 18 vorgesehen ist. Das Enden in Öffnungen 22, welche in einem inneren bei 43 angedeutete untere dieser beiden Lager beKragen 23 vorgesehen sind, der einen koaxialen nach 50 findet sich innerhalb der Pumpe 16 koaxial zu dem unten gerichteten Fortsatz des Verschlußstopfens 20 Austrittsstutzen 18 und dem Verschlußstopfen 20.
bildet. Das Standrohr 21 weist einen entsprechenden Im Betriebszustand der Pumpe befindet sich das Fortsatz auf, welcher einen (äußeren) Kragen 24 bil- flüssige Metall in dem Stutzen 18 und in den Zweigdet. Der innere Kragen 23 paßt verhältnismäßig eng leitungen 19 gewöhnlich auf einer im wesentlichen in den äußeren Kragen 24 und ist koaxial mit ihm. 55 gleichmäßigen Temperatur. Daher werden diese Bau-Der äußere Kragen 24 weist mit den Löchern 22 aus- teile, zusammen mit den Kragen 23 und 24, auf einer gerichtete Öffnungen 25 auf, welche als Eintritts- im wesentlichen gleichmäßigen Temperatur gehalten, enden einer entsprechenden Anzahl von Abflußroh- obwohl die Wärmeströmungsverteilung um sie herum ren 26 dienen. Diese Austrittsleitungen 26 sind an eine beträchtliche Asymmetrie aufweisen kann. Diese ihrem einen Ende fest an dem äußeren Kragen 24 60 Asymmetrie rührt typischerweise von der Nähe des befestigt und verlaufen durch den Raum 15 abwärts; Kerns 13 und des erhitzten Kühlmittels in der Sammit ihren anderenEnden stehen die durch den unte- melkammer 14 oberhalb des Kerns auf der einen ren Teil der zylindrischen Wandung 12 mit der unte- Seite her. Thermische Spannungen in den Ausgangsren oder Eingangsseite des Kerns 13 in Verbindung. leitungen 26 werden über das Standrohr 21 direkt auf

Der (nicht dargestellte) Brennstoff in dem Kern 13 65 den Beton 10 übertragen.

wird durch flüssiges Metall gekühlt, das in der durch In manchen Fällen muß das Strömungsmittel, falls

die Pfeile angedeuteten Weise von den Pumpen 16 die Pumpen ausfallen sollten, durch natürliche Kon-

im Kreislauf aus einem Vorrat 50 des flüssigen Me- vektion umlaufen können. In der Zeichnung ist bei-

spielshalber eine Art angedeutet, in welcher dies unterstützt werden kann. Um den Austrittsstutzen 18 und die Pumpe 16 herum erstreckt sich von dem äußeren Kragen 24 ein zylindrischer Kragen 44 nach unten bis zu einem Niveau unterhalb dem Minimal-Flüssigkeitsniveau 28 des Vorrates an flüssigem Metall 50. Eine außerhalb des Reaktorgefäßes angeordnete (nicht dargestellte) Vakuumpumpe ist über eine durch den Beton 10 führende Leitung 45 mit dem Ringraum 46 zwischen dem Standrohr 21 und dem Verschlußstopfen 20 verbunden. Der Ringraum 46 seinerseits ist über eine kurze Leitung 48 in dem Verschlußstopfen 20 mit dem Raum 47 innerhalb des Kragens 44 verbunden.

Falls die Pumpe ausfallen sollte, wird das in dem Raum 47 innerhalb des Kragens 44 befindliche inerte Gas über die Leitung 48, den Ringraum 46 und die Leitung 45 durch die Vakuumpumpe abgesaugt, wodurch der Spiegel des flüssigen Metalls beispielsweise bis auf den bei 49 angedeuteten Pegel über den KoI- ao benringen 31 ansteigt. Auf diese Weise kann ein Eintritt von Gas durch die Dichtungen zwischen den Kragen 23, 24 in die Abflußleitungen 26 vermieden werden. Es sei darauf hingewiesen, daß bei einer derartigen Ausbildung der Kragen 23 oder der Kragen 24 oder beide keine Öffnungen außer den Löchern 22 und 25 aufweisen dürfen.

Claims (14)

Patentansprüche: 30

1. Mit flüssigem Metall gekühlter Kernreaktor mit einem einen Vorrat des flüssigen Metalls enthaltenden Gefäß, das in einem geschlossenen Kreislauf angeordnet ist, welcher Heizungsvorrichtungen zur Erwärmung des flüssigen Metalls in dem Kreislauf, Wärmetauscher zum Entzug von Wärme aus dem durch die Heizvorrichtung erwärmten flüssigen Metall, ein herausnehmbar in einem festen Aufbau des Reaktors angeordnetes Pumpaggregat mit einer Rotationspumpe, die wenigstens mit ihrer Einlaßöffnung in den Vorrat an flüssigem Metall eintaucht sowie Austrittsleitungen, die mit der Auslaß- oder Förderseite der Pumpe in Verbindung stehen, aufweist, derart, daß die Pumpe flüssiges Metall aus dem Vorrat entnehmen und durch die genannten Austrittsleitungen, die Heizvorrichtungen und die Wärmetauscher zurück in den Vorratsbehälter für das flüssige Metall pumpen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsleitungen (26) an dem festen Reaktoraufbau (10) und nicht an dem Pumpaggregat befestigt sind und an dem letzteren (16, 18, 19 usw.) dicht schließend anliegen.

2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem festen Reaktoraufbau (10) ein sich in ein Gefäß (15) hinein erstreckender Fortsatz (24) befestigt ist und daß die Austrittsleitungen (26) an dem genannten Fortsatz (24) befestigt sind und dieser Fortsatz (24) das Pumpaggregat aufnimmt.

3. Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz einen sich durch eine öffnung in dem festen Reaktoraufbau (10) erstreckenden Kragen (24) aufweist, das das Pumpaggregat (16) an der genannten Durchführung durch den festen Kernreaktoraufbau (10) aufgehängt und von dem Kragen (24) umgeben ist und daß die Austrittsleitungen (26) an dem Kragen (24) derart befestigt sind, daß sie durch den Kragen hindurch an den Zweigleitungen (19) des Pumpaggregats dichtend anliegen und mit ihnen fluchten.

4. Kernreaktor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Reaktoraufbau die Abdeckung (10) an der Oberseite des Reaktorgefäßes darstellt, von welcher sich der Fortsatz (24) vertikal nach unten erstreckt und das Pumpaggregat in vertikaler Anordnung führt.

5. Kernreaktor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Pumpaggregat (16) in Verbindung stehende Ende der Ausgangsleitungen (26) radial bezüglich des Pumpaggregats verläuft.

6. Kernreaktor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpaggregat Halterungsvorrichtungen (18, 19, 20, 23) aufweist, die im eingebauten Zustand des Pumpaggregats sich über den Flüssigkeitsspiegel des Vorrates an flüssigem Metall (50) in dem Gefäß zwischen der Pumpe (16) und dem festen Reaktoraufbau (10) erstrekken und so das Pumpaggregat von dem festen Reaktoraufbau (10) herabhängend haltern, und daß die Halterungsvorrichtung Teile (18,19) aufweist, welche einen Strömungsweg für das flüssige Metall zwischen der Austritts- oder Förderseite (17, 18) der Pumpe und den Austrittsleitungen (26) an der Oberseite des Gefäßes bilden, derart, daß der innerhalb des genannten Gefäßes gelegene Teil der Halterungsvorrichtungen von innen her der Temperatur des von der Pumpe an die Austrittsleitungen gelieferten Flüssigmetalls unterworfen ist.

7. Kernreaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungsvorrichtungen einen in axialer Richtung verlaufenden Diffusor (18) aufweisen, der mit der Abgabe- oder Förderseite der Pumpe (16) in Verbindung steht und Auslaßleitungen (19) aufweist, die an den Austrittsleitungen (26) dichtend anliegen.

8. Kernreaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Auslaßleitungen ein oder mehrere sich von der Oberseite des Diffusors (18) erstreckende Zweigleitungen (19) vorgesehen sind.

9. Kernreaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpaggregat Auslaßteile (18, 19) aufweist, welche einen Flüssigkeitströmungsweg für das flüssige Metall zwischen der Abgabe- oder Förderseite der Pumpe (15,16) und den Austrittsleitungen (26) bilden und mit ihrem Austrittsende (22) dicht schließend gegen die Innenseite des Kragens (24) an den Stellen anliegen, an welchen die Austrittsleitungen mit dem Kragen verbunden sind.

10. Kernreaktor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpaggregat einen inneren Kragen (23) aufweist, mit welchem die Auslaßteile (18, 19) des Pumpaggregats verbunden oder einstückig ausgebildet sind, der engsitzend und abdichtbar in den Kragen (24) des Fortsatzes paßt.

11. Kernreaktor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßteile (18, 19) an

Halterungsvorrichtungen (20, 23) des Pumpaggregats zu dessen Aufhängung am festen Kernreaktoraufbau (10) vorgesehen sind.

12. Kernreaktor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsleistungen (26) an dem Kragen (24) des Fortsatzes im oberen Teil des Gefäßes befestigt sind und daß der innere Kragen (23) im montierten Zustand des Pumpaggregats im oberen Teil des Gefäßes liegt.

13. Kernreaktor nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpaggregat (16) von einem Kragen (44) umgeben ist, der sich in axialer Richtung von der

Oberseite des Gefäßes nach unten bis zu einem Niveau unter dem niedrigsten im Betriebszustand erreichten Pegel des Vorrates an flüssigem Metall (50) erstreckt, und daß Vorrichtungen (45, 46, 48) zur teilweisen Evakuierung des innerhalb des sich axial erstreckenden Kragens über der Flüssigkeitsoberfläche gebildeten Raums (47) vorgesehen sind, derart, daß der Spiegel des flüssigen Metalls auf ein über den Auslaßleitungen (26) liegendes Niveau (49) angehoben werden kann.

14. Kernreaktor nach den Ansprüchen 2 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der sich in axialer Richtung erstreckende Kragen (44) einen Teil des Fortsatzes bildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen