DE2133857A1

DE2133857A1 - Stutzeinnchtung fur eine Wanne eines Kernreaktors

Info

Publication number: DE2133857A1
Application number: DE19712133857
Authority: DE
Inventors: Didier Paris Costes
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1970-07-09
Filing date: 1971-07-07
Publication date: 1972-01-20
Also published as: GB1289078A; DE2133857B2; FR2096874B1; BE769190A; US3769161A; DE2133857C3; FR2096874A1

Description

Patentanwälte Dfpl.-lng. R. BEETZ ββη. DIpl-Ing. K. LAMPRECHT Dr.-ing. R. B E E T Z Jr. Manchen 22, Steinsdorfstr. 10

410-17.

Commissariat ä I¹Energie Atbmique Paris 15e (Prankreich)

Stützeinrichtung für eine Wanne eines Kernreaktors.

Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor mit einer keinem Druck ausgesetzten Wanne, die eine Wärmeträger-Flüssigkeit enthält und durch eine darüber befindliche Platte gegen die Außenluft abgeschirmt ist. Die Erfindung eignet sich insbesondere für einen natriumgekühlten Reaktor mit schnellen Neutronen vom sogenannten integrierten Typ, d.h. einen Reaktor, dessen Hauptwanne den Reaktorkern, die Primär-Wärmetauscher und die Primär-Pumpen, alles in einem Bad von flüssigem Natrium, umschließt.

Bei dieser Reaktor-Bauart kann die das Natrium von etwa 400°C enthaltende Hauptwanne in an sich bekannter Weise an die auf Umgebungstemperatur gehaltene obere Platte angeschlossen sein durch einen zylindrischen Mantelschuß, in welchem ein Temperaturgefälle herrscht. Im oberen Teil der Wanne und in Berührung mit dem Inneren dieses Mantelschusses

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befindet sich eine als "Gas-Decke" bezeichnete Argon-Atmosphäre. Die Schwankungen der Temperatur des Natriums rufen Temperatur-Schwankungen im zylindrischen Mantelschuß hervor. Damit die Spannungen, welche im Mantelschuß herrschen, in zulässigen Grenzen bleiben, muß einerseits dieser Mantelschuß -»genügend lang und dünn sein und andererseits das Temperaturfeld ziemlich regelmäßig gehalten werden. In jedem Falle ist diese zweite Bedingung schwer erfüllbar; es nehmen nämlich die Temperaturen nach oben hin ab, und die Wärmeüberträgenden Bewegungen der Gasdecke und der Außenluft drohen die regelmäßige Temperaturverteilung, welche Wärmetausch und Wärmeleitung verhindert, zu stören.

Schließlich kann es als Schutz gegen die Folgen etwaiger Explosionen sich empfehlen, den Rauminhalt der Gasdecke zu vergrößern, ohne daß aber - und zwar aus allgemeinen architektonischen Gründen * die Höhe dieser Gasdecke vergrößert ' werden dürfte.

Die Erfindungsaufgabe ist also, die Hauptwanne an ihrer Beton-Umhüllung mittels eines Mantelschusses aufzuhängen, in dem ein Temperaturgefälle stattfindet, und dabei die Temperaturverteilung in diesem Mantelschuß zu verbessern und das Volumen der Gasdecke zu vergrößern.

Die Erfindung betrifft also einen Kernreaktor mit einer Haupt-Wanne, die mit einer heißen Wärmeträger-Flüssigkeit gefüllt und mit einer kalten Deckplatte und mit einer zwischen der Flüssigkeit und der Deckplatte befindlichen Gas-Decke abgedeckt ist. Die Erfindung besteht darin, daß die Wanne von einem zylindrischen Mantelschuß getragen wird, dessen Durchmesser etwas größer als der Durchmesser der Wanne ist und der an seinem oberen Rande gasdicht mit der Wanne und an seinem unteren Rande mit einer Ringschulter der Wand des die Wanne enthaltenden und mit der Deckplatte

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abgedeckten Hohlraumes verbunden ist.

Die Erfindung kann dadurch weiter ausgestaltet sein, daß der die Wanne enthaltende Hohlraum einen ringförmigen Raum von größerem Durchmesser als dem Durchmesser der Wanne aufweist. Dadurch wird ein großer Ringraum für die Oasdecke gewonnen.

Ferner läßt sich die Erfindung dahin ausgestalten, daß die zum Umwälzen und Erneuern der Gasdecke dienende Einrichtung ein ringförmiges Umlenkblech aufweist, das an seinem oberen Rande an der Deckplatte befestigt ist und den die Wanne tragenden zylindrischen Mantelschuß umgibt. Dies ergibt zusammen mit dem Mantelschuß einen ringförmigen Raum, in dem das Gas von unten nach oben zirkuliert.

Und schließlich kann eine weitere Ausbildung der Erfindung darin bestehen, daß der Raum, der sich zwischen der Hauptwanne und dem sie enthaltenen Hohlraum befindet und von dem die Wanne tragenden zylindrischen Mantelsehuß begrenzt wird, mit Evakuierungs-Einrichtungen versehen ist. Hierdurch wird die Wanne wärmeisoliert.

Weitere Merkmale der Erfindung und ihre Vorteile zeigt die folgende Beschreibung und Zeichnung eines - keineswegs ausschließlichen - Ausführungsbeispieles; die Zeichnung zeigt den erfindungsgemäßen Reaktor im Längsschnitt.

Dieses Ausführungsbeispiel zeigt einen natriumgekühlten schnellen Brüter vom "integrierten" Typ. Der Reaktor besteht im wesentlichen aus einer Wanne 1, die mit Natrium 2 gefüllt ist, in das der Reaktorkern, die Primär-Wärmetauscher und die Primär-Pumpen getaucht sind; diese Teile sind sämtlich nicht dargestellt.

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Die Wanne befindet sich in einer Umhüllung j5 aus Beton. Diese hat einen Hohlraum 4, der in seinem unteren Teil wesentlich gleiche Maße wie die Wanne hat, aber in seinem oberen Teil sich erweitert und einen die Wanne umgebenden Ringraum 5 bildet. Der Hohlraum 4 ist auf seiner ganzen Oberfläche mit einer dichten Auskleidung 6 versehen, einer sogenannten "Dichtungshaut", die außen von einem (nicht gezeichneten) Kühlmittelkreislauf gekühlt wird. Die Wanne 1 ist mit der Auskleidung 6 des Hohlraumes 4 durch einen zylindrischen Mantelschuß 7 verbunden. Dieser ist mit dem Oberrand der Wanne durch eine Dichtung 8, z.B. eine Schweißnaht, verbunden. An seinem unterem Rande ist der Mantelschuß 7 - ebenfalls gasdicht - mit der "Dichtungshaut" 6 verbunden, und zwar an einer Ringschulter 9, an welcher der Hohlraum 4 sich zur ringförmigen Kammer 5 erweitert. Über den Hohlraum 4 wird eine Deckplatte 10 gelegt, um den Reaktor gasdicht zu verschließen. Zu diesem Zweck ist die Deckplatte mit einer Dichtungshaut 11 und einer wärmeisolierenden Abdeckung 12 versehen. Ein ringförmiges, rockähnliches Umlenkblech 13, das an der Deckplatte 10 gasdicht befestigt und ebenfalls mit einer wärmeisolierenden Abdeckung 14 versehen ist, bildet in der ringförmigen Kammer 5 einen den Mantelschuß 7 umgebenden ringförmigen Kanal 15. Die den Reaktorkern tragende Grundplatte 16 ist am Oberrand der Warine mittels eines zylindrischen Abdeckbleches 17 (auf nicht gasdichte Weise) befestigt. Über der freien Oberfläche 18 des Natriums 2 befindet sich eine Decke 19 aus trägem Gas, z.B. aus Argon. Dieses Gas rührt die Deckplatte 10 der Wanne und füllt den Ringraum 5. Dieses Gas wird umgewälzt durch einen äußeren Kreislauf 20, der eine Umwälzpumpe 21 und eine Kühlungs- und Reinigungs-Anlage 22 enthält.

Im zylindrischen Mantelschuß 7, der in seinem oberen Teil die Temperatur des Natriums und in seinem unteren Teil die Temperatur der gekühlten Dichtungshaut 6 hat, findet infolge

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der Wärmeleitung des Metalls ein regelmäßiger Temperaturabfall statt.

Im normalen Betriebe wird das Gas der Gasdecke, nachdem es gekühlt und gereinigt ist, in Richtung der Pfeile im Ringraum 5 umgewälzt und durch den ringförmigen Kanal 15 zurückgeführt, um das warme Gas, welches das Natrium der Wanne bedeckt, zu ersetzen. Das Gas erwärmt sich beim Aufsteigen allmählich und schichtet sich daher thermisch, und dies ermöglicht, im zylindrischen Mantelschuß 7 ein regelmäßiges Temperaturgefälle zu erhalten.

Schließlich ergibt der zylindrische Mantel 7* der die Wanne gasdicht mit der Dichtungshaut 6 verbindet, einen die Wanne rings umgebenden geschlossenen Raum 23. Dieser Raum ist normalerweise mit einem Evakuierungs-Kreislauf 24 verbunden, der die Wärmeisolierung des Reaktors sichern sollj jedoch ist es auch möglich, den Raum mit Gas zu füllen, wenn man die thermische Verbindung wieder herstellen und eine HilfskUhlung der Wanne schaffen will.

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Claims

Patentansprüche

1.)Kernreaktor mit einer Haupt-Wanne, die mit einer heißen Wärmeträger-Plüssigkeit gefüllt und mit einer kalten Deckplatte und mit einer zwischen der Flüssigkeit und der Deckplatte befindlichen Gasdecke abgedeckt ist, d a du rc h gekennzeichnet, daß die Wanne (l) von einem zylindrischen- Mantelschuß (7) getragen wird, dessen Durchmesser etwas größer als der Durchmesser der Wanne (1) ist und der an seinem oberen Rande gasdicht mit der Wanne und an seinem unteren Rande mit einer Ringschulter (9) der Wand des die Wanne (l) enthaltenden und mit der Deckplatte (10) abgedeckten Hohlraumes verbunden ist.

2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Wanne (1) enthaltende Hohlraum (4) einen ringförmigen Raum (5) von größerem Durchmesser als dem Durchmesser der Wanne (l) aufweist.

3. Kernreaktor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ringförmigen Raum (5) und dem unter der Deckplatte (-10) befindlichen Raum ein geschlossener Kreislauf (20) mit einer außen angeordneten Reinigungs-Anlage (22) angeordnet ist.

4. Kernreaktor nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Umwälzen und Erneuern der Gasdecke (19) dienende Einrichtung ein ringförmiges Umlenkblech (13) aufweist, das an seinem oberen Rande an der Deckplatte (10) befestigt ist und den die Wanne (1) tragenden zylindrischen Mantelschuß (7) umgibt.

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5. Kernreaktor nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das träge Gas vom ringförmigen Raum (5) zur Deckplatte (10) der Wanne (1) umgewälzt wird und dabei von unten nach oben durch den ringförmigen Kanal (15) strömt, der von dem die Wanne (l) tragenden Mantelschuß (7) und dem an der Deckplatte (10) befestigten ringförmigen Umlenkblech (3,3) begrenzt wird.

6. Kernreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (2J), der sich zwischen der Hauptwanne (1) und dem sie enthaltenen Hohlraum (4) befindet und von dem die Wanne tragenden zylindrischen Mantelschuß (7) begrenzt wird, mit Evakuierungs-Einrichtungen (24) versehen ist.

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