DE1933695C

DE1933695C - Device for heat transfer from a hot nuclear reactor coolant to a medium or reaction system

Info

Publication number: DE1933695C
Application number: DE19691933695
Authority: DE
Inventors: Werner Prof Dr Ing 5100 Aachen Block Franz Rudolf Dipl Phys 5101 Rotgen Wenzel
Original assignee: Rheinische Braunkohlenwerke AG, 5000 Köln, Wenzel, Werner, Prof Dr Ing , 5100 Aachen
Filing date: 1969-07-03
Publication date: 1973-05-30

Description

2525th

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmeübertragung von einem heißen Kernreaktor-Kühlmitte! auf ein Medium oder Reakcionssystem unter Verwendung eines ein flüssiges Wärmeübertragungsmittel, vorzugsweise Blei, enthaltenden Direktwärmetauschers. The invention relates to a device for heat transfer from a hot nuclear reactor coolant! on a medium or reaction system Use of a direct heat exchanger containing a liquid heat transfer medium, preferably lead.

Eine derartige Vorrichtung ist bereits durch die französische Patentschrift 1523 221 bekannt, ohne daß dort jedoch irgendwelche Maßnahmen und Vorkehrungen angegeben sind, die dem besonderen Risiko, das mit dem Betrieb eines Kernreaktors verbunden ist, Rechnung tragen.Such a device is already known from French patent specification 1523 221, without that there, however, any measures and precautions are specified that address the particular risk, associated with the operation of a nuclear reactor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung dieser Art so auszugestalten, daß Jas mit dem Betrieb eines Kernreaktors verbundene Risiko so gering wie möglich gehalten wird. So soll auch dann, wenn normale Betriebsbedingungen aus irgendwelchen Gründen nicht mehr aufrechterhalten werden können, verhindert werden, daß Kühlmittel einerseits und wärmeaufnehmendes Medium andererseits in das Leitungssystem des jeweils anderen Mittels oder Mediums gelangen. Eine derartige Möglichkeit würde sich beispielsweise dann ergeben, wenn in einem der beiden Systeme ein Leck auftritt, wodurch das normalerweise vorhandene Gleichgewicht der Drücke zwischen beiden Systemen gestört würde.The invention is based on the object of designing a device of this type so that Jas with the risk associated with the operation of a nuclear reactor is kept as low as possible. So should also then if normal operating conditions are no longer maintained for whatever reason can be prevented that coolant on the one hand and heat-absorbing medium on the other hand in reach the pipeline system of the other agent or medium. Such a possibility would result, for example, when a leak occurs in one of the two systems, which is normally the case the existing equilibrium of the pressures between the two systems would be disturbed.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß der das Reaktorcore aufnehmende Teil und der den Direktwärmetausclier enthaltende, darunter angeordnete Teil des gemeinsamen Druckbehälters über ein Zwischenstück in einem solchen Abstand voneinander gehalten sind, daß der mit einer entsprechenden Menge an Wärmeübertragungsmittel versehene Direktwärmetausclier in bezug auf die Zu- und Ableitungen für das Kernreaktorkühlmittcl bzw. das zu erwärmende Medium als Sicherheitssyphon wirkt.To solve this problem, the invention proposes that the reactor core receiving part and the part of the common pressure vessel that contains the direct heat exchanger and is arranged below it are held by an intermediate piece at such a distance that the with a corresponding Amount of heat transfer medium provided Direktwärmetausclier with respect to the supply and Discharge for the nuclear reactor coolant or the medium to be heated acts as a safety siphon.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß eine Art selbsttätiger Sicherheits-Schnellschluß vorhanden ist. Dazu ist keine besondere Überwachungseinrichtung erforderlich. Vielmehr stellt die im Siorungsfall zwangläufig wirksam werdende Sicherung einen Bestandteil der Vorrichtung dar. Sie ist stöninanfäliig und erfordert in bezug auf ihre Herstellung keinen ins Gewicht fallenden Mehraufwand. Außerdem ist sie wartungsfrei.The advantage of this embodiment is that a kind of automatic safety quick-action closure is available. No special monitoring device is required for this. Rather, the im Siorungsfall inevitably effective security is part of the device. It is prone to pitting and requires in relation to their production no significant additional effort. It is also maintenance-free.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel im Schema eine Vorrichtung dargestellt, in der die Umsetzung von Methan mit Wasserdampf erfolgen kann.In the drawing is as an embodiment in Scheme shows a device in which the conversion of methane with water vapor can take place.

Das Reaktorcorel und der Dir<*ktwärmetauscher 2 befinden sich in einem gemeinsamen Druckbehälter 4, der aus dem das Reaktorcorel aufnehmenden Teil 4 a. dem den Direktwärmetauscher 2 aufnehmenden Teil 4 b und einem Zwischenstück 4 c besteht. D^r Direktwärmetauscher 2 weist einen Bareich 2 a zur Überführung der Wärme aus dem Kernreaktor-Kühlmittel an das WärmeübertragungsmiUe! und einen Bereich 2 b für die Übertragung der Wärme von dem Wärmeübertragungsmittel an das Reaktionssystem auf. Zwischen den Bereichen la und 2 b befindet sich eine durchlässige Wand 3, durch die hindurch das Wärmeübertragungsmittel sich in beiden Richtungen bewegen kann. Zur Erzielung dieser Bewegung können an sich bekannte Mittel und Einrichtungen verwendet werden.The reactor core and the heat exchanger 2 are located in a common pressure vessel 4, which consists of the part 4 a receiving the reactor core. the direct heat exchanger 2 receiving part 4 b and an intermediate piece 4 c. The direct heat exchanger 2 has a bar 2 a for transferring the heat from the nuclear reactor coolant to the heat transfer medium! and a region 2b for the transfer of heat from the heat transfer medium to the reaction system. Between the regions a and 2 b there is a permeable wall 3, through which the heat transfer means can move in both directions through the. Means and devices known per se can be used to achieve this movement.

Der Direktwärmi-tauscher2 ist in einiger Entfernung unterhalb des Roaktorcores 1 angeordnet. Diese Art der Anordnung wird durch das Zwischenstück 41 ermöglicht, das sich zwischen den Teilen ia und 4 b befindet. Vom Reaktorcore 1 verläuft eine Zuleitung 5 durch das Zwischenstück 4 r hindurch zum Bereich la des Direktwärmetauschers 2. Durch diese Zuleitung wird das heiße Kernreaktor-Kühlmittel, z. B. I lelium von etwa 40 at und einer Temperatur von etwa ¹K)O bis 1200^c C, dem Direktwärmetausclier 2 zugeführt. In letzterem wird das Kernreaktor-Kühlmltte! durch direkte Abgabe seiner Wärme an das flüssige Wärmeübertragungsmittel auf etwa /50 bis 900' C abgekühlt und danach durch die Ableitung 6 wieder dem Reaktorcore 1 zugeführt. Die in dem Leitungsweg befindlichen Fördereinrichtungen sind in der Zeichnung nicht dargestellt.The Direktwärmi-exchanger 2 is arranged some distance below the Roaktorcore 1. This type of arrangement is made possible by the intermediate piece 41, which ia between the parts 4 and b is. A feed line 5 runs from the reactor core 1 through the intermediate piece 4 r to the area la of the direct heat exchanger 2. Through this feed line the hot nuclear reactor coolant, e.g. B. I lelium of about 40 at and a temperature of about ¹ K) O to 1200 ^c C, the Direktwärmetausclier 2 supplied. In the latter, the nuclear reactor coolant! cooled by direct transfer of its heat to the liquid heat transfer medium to about / 50 to 900 ° C. and then fed back to the reactor core 1 through the discharge line 6. The conveying devices located in the conduit are not shown in the drawing.

Dem Bereich 2 b des Direktwärmetauschers 2 wird durch die Zuleitung? ein Reaktionsgemisch aus Methan und Wasserdampf zugeführt. Dieses wird im DirektwärmetDuscher 2 unter Beheizung durch das flüssige Wärmeübertragungsmittel zur Reaktion gebracht. Die Reaktionsprodukte werden durch die Ableitung 8 ai's dem Bereich 2 b des Direktwänretauschers 2 abgeführt. The area 2 b of the direct heat exchanger 2 is through the supply line? a reaction mixture of methane and water vapor is supplied. This is caused to react in the direct heat shower 2 while being heated by the liquid heat transfer medium. The reaction products are discharged through the discharge line 8 ai's to the area 2 b of the direct heat exchanger 2.

Die Anschlußstellen 10 α, 10 b für die Zuleitung 5 und die Ableitung 6 des Kernreaktor-Kühlmittels an das Reaktorcore 1 und die Durchtrittsstellen 9 a, 9 b, an denen die Zuleitung 7 und die Ableitung 8 durch das Teil 4 α des Druckbehälters 4 hindurchtreten, sind so hoch über dem Direktwärmetauscher 2 angeordnet, daß bei Auftreten eines Druckabfalles in einem der beiden Bereiche la, Ib des Direktwärmetauschers 1 bzw. in einem der diesen: Bereich zugeordneten Leitungssysteme der verbleibende Überdruck auf der anderen Seite ausreicht, um das Wärmeübertragungsmittel in den Zu- und Ableitungen S, 7 bzw. 6, 8 höchstens bis zu den Anschluß- und Durchtrittsstellen 10 a, 10 b bzw. 9 a, 9 b ansteigen zu lassen. Der Direktwärmetauscher 2 mit den Zu- und Ableitungen wirkt also als Sicherheitssyphon. Der dazu erforderliche Vorrat an Blei oder einem anderen Wärmeübertragungsmittel ist in einem nicht dargestellten Vorratsgefäß des Direktwärmetauschers 2 enthalten.The connection points 10 α, 10 b for the feed line 5 and the discharge line 6 of the nuclear reactor coolant to the reactor core 1 and the passages 9 a, 9 b, at which the feed line 7 and the discharge line 8 pass through the part 4 α of the pressure vessel 4 , are arranged so high above the direct heat exchanger 2 that when a pressure drop occurs in one of the two areas la, Ib of the direct heat exchanger 1 or in one of the line systems assigned to this area, the remaining overpressure on the other side is sufficient to transfer the heat transfer medium into the Incoming and outgoing lines S, 7 or 6, 8 at most up to the connection and passage points 10 a, 10 b and 9 a, 9 b to let rise. The direct heat exchanger 2 with the supply and discharge lines thus acts as a safety siphon. The supply of lead or another heat transfer medium required for this is contained in a storage vessel, not shown, of the direct heat exchanger 2.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Device for transferring heat from a hot nuclear reactor coolant to a medium or reaction system using a liquid heat transfer medium, preferably Lead, containing direct heat exchanger, characterized in that the Reactor core (f) receiving part (4 α) and the part containing the direct heat exchanger (2), underneath arranged part (4 6) of the common pressure vessel (4) via an intermediate piece (4 c) are kept at such a distance from each other that the with a corresponding amount of Heat transfer medium provided direct v / ariv exchanger (2) 11 with respect to the supply and discharge lines (5, 7; 6, 8) for the nuclear reactor coolant or the medium to be heated as a safety siphon works. 2c