DE2061245A1 - Gasgekuehlter Kernreaktor - Google Patents

Description

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Garmisch-Partenkirchen, 11.Dez.70

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The Nuclear Power Group limited, Radbroke Hall, Knutsford. Cheshire/England

Gasgekühlter Kernreaktor

Die Erfindung betrifft gasgekühlte Kernreaktoren.

Bei einer typischen Ausführung eines gasgekühlten Kernreaktors ist innerhalb eines Druckgefäßes ein Kernbrennstoff enthaltender Reaktorkern vorgesehen, und zur Y/ärmeableitung aus dem Kern wird ein Gas verwendet, das wiederum seine Wärme auf Wärmetauscher überträgt, um Dampf zu erzeugen. Bei großen Reaktoren für die Stromerzeugung enthält der Reaktorkern meist große Mengen Graphit oder ^j anderer moderierender oder baulioher Materialien, und der Kern und die Wärmetauscher sind innerhalb eines Gefäßes aus Spannbeton angeordnet, wobei Gasumwälzer verwendet werden,

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um das Gas kontinuierlich durch den Kern und die Wärmeaustauscher zu zirkulieren.

Bei bestimmten Störungen , wie z.B. dem Verlust der Hauptstromversorgung für die Hilfseinrichtungen des Kraftwerkes, werden die Gasumwälzer durch elektrische Notaggre-■gate betrieben, und dabei kann der Gasfluß durch den Reaktor bis auf etwa 20^ des normalen Durchsatzes vermindert werden. Unter diesen Umständen fällt,obwohl der Reaktor abgestellt ist, infolge der Wärmekapazität des Reaktorkernes die Temperatur des den Kern verlassenden Gases u.U. für die Dauer von 10 bis 15 Minuten nicht wesentlich. Nachdem der Reaktor wenig Kraft liefert, erzeugen die Kessel wenig Dampf, und als Folge hiervon sind hohe Dampf- und Metalltemperaturen in den Wärmetauschern sohwer zu vermeiden»

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diesen Fachteil zu vermeiden, und erfindungsgemäß ist ein gasgekühlter Kernreaktor mit einem Umleitungssystem versehen, durch das, wenn erforderlich, ein Teil des Kühlgases gelenkt werden kann, wobei dieses Umleitungssystem in einem Bereich gegenüber dem normalen Weg des Gases durch den Kern geringerer Temperatur angeordnet ist, und wobei ferner das das Umleitungasyatem verlassende Gas mit dem den Kern ver- ; la&senden Gas vermischt wird, um dessen Temperatur zu ernied-i rigen.

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Bei einer speziellen Ausführungsforni der Erfindung "besteht das Umleitungssystem aus Kanälen in dem Neutronen reflektierenden Teil eines Graphit-Moderatorkerns, und der Gasfluß durch die Kanäle wird durch Ventile gesteuert, die bei einer vorbeetimmten Betriebsbedingung betätigt werden.

Die Umleitungskanäle müssen nieht im Kern vorgesehen sein, sie können z.B. auch in den Wänden des Reaktorgefäßes oder in dem für die Wärmetauscher vorgesehenen Raum ange- M ordnet werden.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch einen Schnitt durch einen Kernreaktor darstellt, der ein Umleitungssystem entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung einschließt.

Gemäß, der Zeichnung besteht ein Kernreaktor aus einem Spannbeton-Druckgefäß 1, das einen Neutronen moderierenden Graphitkern 2 enthält, der aus einem Kernbrennstoff enthal- Ψ tenden Teil 2a und einem ihn umgebenden, neutronen reflektierenden Teil 2b besteht. In Kanälen 3 in dem Brennstoff enthaltenden Teil 2a sind Brennstoffelemente 4 untergebracht. Die leistungsabgabe des Reaktors wird duroh Kontrollstäbe in bekannter Weise gesteuert. -

In einem ringförmigen Zwischenraum 6 um den Kern her-* um befinden sich Wärmetauscher 7 für die Dampferzeugung. Der

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Raum für die Wärmetauscher ist vom Kern durch einen (nicht dargestellten) Strahlenschirm getrennt.

Ein gasförmiges Kühlmittel, z.B. Kohlendioxyd oder Helium, wird durch Umwälzer 8, die von elektrischen Motoren 9 angetrieben sind, durch den Kern und die Wärmetauscher zirkuliert. Dabei ist der Gasfluß innerhalb des Kerns über die Brennstoffelemente 3 nach unten gerichtet und dann aufwärts durch die Wärmetauscher 7, bevor er in den Kern zurückkehrt .

Bin Teil des Gases kann nun durch ein Umleitungssystem gelenkt werden, das d-'urch Kanäle 10 im reflektierenden Teil 2b des Graphitkernes gebildet wird. Dieser Teil des Kerns ist kühler als der den Kernbrennstoff enthaltende Teil 2a. Die Steuerung des Flußes durch die Kanäle 10 erfolgt durch Ventile 11«, Das die Kanäle 10 verlassende Gas wird mit Gas, das die Brennstoffkanale 3 verläßt, gemischt und vermindert, weil es kühler ist, die Temperatur des Gases aus den Kanälen 3. Die Temperatur des zu den V/ärmetauschern 7 fließenden Gases wird dadurch vermindert.

Das Umleitungssystem ist besonders zweckmäßig zur Verhinderung hoher Dampf- und Metalltemperaturen in den Wärmetauschern während Störungssituationen, wenn der Gtaefluß durch die Umwälzer bis auf 20$ des normalen Durchsatzes vermindert sein kann. Andererseits kann das Umleitungasystem

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auch verwendet werden, um die Einlaßtemperatur des Gases in die Wärmetauscher abzugleichen,, um die Reaktorbelastung zu verändern und um die Dampftemperatur zu regeln.

Bei der dargestellten Anordnung sind die Ventile 11 so angeordnet, daß sie zusammen mit ihren Betätigungseinrichtungen durch Standrohre 12 in der Wand des Betongefässes in ähnlicher Weise entfernt werden können wie die Kontrollstäbe 5*

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf Kernreaktoren beschrieben wurde, bei welchen Dampf erzeugt wird, kann sie natürlich auch bei anderen Arten von Kernreaktoren Verwendung finden, z.B. zur Verhinderung hoher Metalltemperaturen bei Turbinen und den Zuführungsleitungen im Falle von Direktkreislauf-Kernreaktoren, bei welchen das Eeaktorkühlmittel direkt zum Antrieb von Gasturbinen verwendet wird.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   1 .yGasgekühlter Kernreaktor mit einem Kernbrennstoff enthaltenden Reaktorkern und Einrichtungen zur Zirkulation eines Kühlgases durch den Kern, dadurch gekennzeichnet , daß der Reaktor ein Umleitungssystem einschließt, durch welches erforderlichenfalls eine gesteuerte Gasmenge geleitet werden kann, wobei das Ullileitungssystem |. in einem Bereich des Reaktors untergebracht ist, der eine gegenüber dem normalen iHrömungsweg eines .Kühlgases durch den ^ern geringere Temperatur aufweist,und wobei ferner das das Umleitungssystem verlassende Gas mit dem Gas, das den Kern verläßt, gemischt wird, um die Temperatur des letztgenannten Gases zu vermindern.
2. 2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch g e k β η η ζ ei c h η e t , daß das Umleitungssystem Kanäle in einem Bereich des Reaktorkerns geringerer Temperatur einschließt.
3. j>. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Umleitungssystem Kanäle in den Wänden des Druckgefäßes, das den Reaktorkern aufnimmt, einschließt.
4. 4. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch g e k θ η η zeichnet, daß das Umleitungssystem Kanäle in einem Bereich zwischen dem Reaktorkern und den Wänden des Druckge-

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   fäßes , das den Kern aufnimmt, einschließt.
5. 5 ο Kernrealetor nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η - ■ zeichnet , daß der !Reaktorkern aus Graphit besteht und das Umleitungssystem Kanäle im äußeren bereich des Graphitkernes einschließt.
6. 6 ο Kernreaktor nach Anspruch 1, mit einem Reaktorkern, der aus Graphit besteht und in einem Spannbeton-Druckgefäß untergebracht ist, wobei in Räumen zwischen dem Kern und den Wänden des Druckgefäßes Wärmetauscher untergebracht und Umwälzereinrichtungen vorgesehen sind, um ein Kühlgas durch den Kern zu zirkulieren, dadurch gekennzeichnet , daß das Umleitungssystem Kanäle in einem äußeren Reflektorteil des Reaktorkerns einschließt, wobei unter der Regelwirkung von Ventilen Gas durch diese Kanäle strömt, um die Hauptströmungswege des Gases durch den Kern zu umgehen und sich mit dem vorgenannten Kühlgas bei dessen Austritt aus dem Kern zu vereinigen.

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