DE2204687A1 - Kernreaktor - Google Patents

Description

Patentanwälte L_ 1. Ffcü 1Q7?

Dipl. Ing. C. Wallach - Dipl. Ing. G. Koch 13 613 Dr. H/r

Dr. T. Haibach
O ESSnchsn 2

Kai.finqsrr.tr. 8, Td. 240275

British Nuclear Design & Construction Ltd., Whetstone, Leicester, England (Großbritannien)

Kernreaktor

Die Erfindung betrifft allgemein Kernreaktoren und näherhin Druckgefäßanordnungen ftlr Kernreaktoren.

Für die meisten Kernreaktoreysteme muß das Primärkühlmittel sich auf einem wesentlich über dem Druck der Uagebungaatmosphäre liegenden Druck befinden. Damit würden Undichtigkeiten in der PrimärdruckgefäßhUlle daher vom Kühlmittelkreislauf in die Umgebungsatmosphäre führen· Seiner Natur nach ist ein Kernreaktor eine Anlage, welche hohe Radioaktivitätepegel erzeugt; Leck-Kühlmittel muß daher erhebliche Mengen gefährlicher Produkte von Kernprosessen enthalten. Im Fall eines Spaltungsreaktors handelt es sich hierbei um Spaltprodukte; jedoch ist die Erfindung in ihrer Anwendbarkeit nicht auf Kernspaltungsreaktoren beschränkt.

Die Konsentration der radioaktiven Nebenprodukte im Kühlmittel hängt in erster Linie von der Integrität des im Reaktor verwendeten Kernbrenn·toftm ab, und diese wiederum ist normalerweis· stark von der Brennstefftemperatur ab·»

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hängig· Ein Brennstoff, dessen Temperatur den bei der Konstruktion und Auslegung zugrundegelegten Sollwert nennenswert übersteigt, wird* je nach dem bei der Konstruktion zu-' grundegelegten und eingehaltenen Sicherheitsabstand, nahezu sicher erhebliche Verunreinigungspegel freisetzen. Die jeweilige momentane Ist-Temperatur des Brennstoffs hängt in erster Ordnung von der Geschwindigkeit des Wärmeübergangs vom Brennstoff auf das Primärkühlmittel und von der Wirksamkeit des Kühlmittels für den Wärmetransport ab· In der Mehrzahl der Fälle sind diese Faktoren ihrerseits typischerweise eine direkte Funktion des Drucks und sprechen in kritischer Weise auf das Primärkreislauf-Druckniveau an· Daher kann jegliche Störung bzw· Beeinträchtigung oder Ausfall der Primärdruckbarriere, welche hohe Druckabfälle im Kreislauf zur Folge hat, die Radioaktivitätspegel des Primärkreislaufs ganz wesentlich erhöhen. Der resultierende Zwischenfall wird damit potentiell gefährlicher für die Umgebung« Falls der Prozeß nicht angehalten wird und es schließlich zum Schmelzen oder Verbrennen des Brennstoffs kommt, kann der Zwischenfall zur Katastrophe werden.

Durch die Erfindung soll ein Kernreaktordruckgefäßsystem geschaffen werden, bei dem die Gefahr eines gefährlich schnellen Druckabfalls des Reaktor-PrimärkUhlmittels wesentlich verringert ist·

Zu diesem Zweck ist bei einem Kernreaktor mit einem den Reaktoreore enthaltenden Primärdruckgefäß, einem in dem Primärdruekgefäß unter Druck stehenden Primärkühlmittel, Behältervorrichtungen für das Primärkühlmittel, die mit dem Inneren de* Priaärdruekgefäßes in Verbindung stehen und mit diesem einen dae Prim&rktthlmittel vollständig ein-

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schließenden Druckbehli.lter bilden, mit einer in der Primärkühlmittelbehältervorrichtung angeordneten ersten Vorrichtung zur Entnahme von Wärmeenergie aua dem PrimärkUhlmittel, ait einer In der Primärkühlmittelbehältervorrichtung angeordneten zweiten Vorrichtung zur Zwangeumwälzung des Priaärkühlmittels durch den Reektoreore und durch die erwähnte erste oder Wärmeabrührvorrichtung, sowie mit wenigstens einer in einem Wandungsteil des Priraärdruckgefäßes vorgesehenen, normalerweise dicht verschlossenen Öffnung, die la geöffneten Zustand den Reaktorcore zugänglich macht, geakß der Erfindung vorgesehen, daß ein wenigstens den genannten Wandungsteil dos Primftrdruekgefäßee umschließendes Sekundärdruckgefäß vorgesehen ist, dae zusammen mit dem Primärdruckgefäß bzw« dessen die ZugangsBffnung enthaltenden Wandungsteil einen umschlossenen Raum bildet»

Bei bestimmten Ausi'Uhrungsformen der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Sekundärdruckgefäß: das Priraärdruckgefäß und die PrimärkUhlmittel-Behältervorrichtungen vollständig umgibt und einschließt«

Vorzugsweise wird das SekundUrdruckgefäß so ausgebildet, daß es im wesentlichen den normalerweise im Inneren des Primärdruckgefäßes herrschenden Druck auszuhalten vermag. Der zwischen dem Sekundärdruckgefäß einerseits und dem Prieärdru ck gefäß bzw« dem die Zugangs öffnung zum Reale torcore enthaltenden Wandungsteil des Priraürdruckgefäßes andererseits gebildete Raum kann mit einem bezüglich dem Inhalt des Primärdruckgefäßes inerten Druckströmungsmitlel beaufschlagt sein· Dieses Stx'liinungsmittel sollte solcher Art sein, daß es die Kernreaktivität des Brennst off materials,

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falls es nit diesem in Berührung kommt_t nicht erhöht; vorzugsweise soll das zur Druckbeaufechlagung des Sekundärdruckgefäßes dienende Strömungsmittel in Sinne einer Verringerung der Reaktivität des Kernbrennstoffmaterials wirken.

Es kann eine Druckregelvorrichtung vorgesehen werden, um den Druck des Strömungsmittels in Abhängig von dem innerhalb des Primärdruokgefäßes herrschenden Druck zu regeln bzw« asu steuern, derart, daß im normalen Betrieb, bei Beschickungsvorgängen und bei Wartungsbetrieb, die Druckdifferenz zwischen den Primär- und Sekundärdruckgefäßen einen Wert« für den das Primärdruckgefäß ausgelegt ist, nicht übersteigt. Während der Beschickung des Reaktors können die Drücke im Primär- und Sekundärdruckgefäß ausgeglichen werden*

Vorzugsweise sind innerhalb des Sekundärdruckgefäßeβ oder in der Wandung des Primärdruckgefäßes KUhlmittelumwälzvorrichtungen und Wärmetauscher, Dampfkessel und/oder anderweitige Vorrichtungen zur Wärmeabfuhr aus dem Primärkühlmittel nach dessen Durchgang durch das Brennstoffmaterial vorgesehen} in dem zwischen dem Sekundärdruckgefäß und dem die Zugangsöffnung zum Reaktorcore aufweisenden Primärdruckgefäßwandungsteil gebildeten Raum können Reaktorbeschickungevorrichtungen vorgesehen sein.

Palis das Kühlmittel zunächst in Richtung von oben nach unten durch den Brennstoff und sodann aufwärts durch einen Dampfkessel geführt wird, kann wenigstens ein Teil der Dampfkessel vorzugsweise oberhalb dem Niveau des Brennstoffe angeordnet sein, derart, daß die Zwangeumwälsung des

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Kühlmittels durch don iheruilaehan Siphonaffekt unterstützt; wl rd,

Im folgenden werden Aueführungsbolspleie der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben} in dieser zeigen:

Fig. 1 in Draufsicht ein© erste Ausführungsfora der Erfindung;

Flg. 2 eine VertikalsehnLttansicht mit Schnittebene längs der Linie IX-II In Fig, I;

Fig» 3 In Draufsicht eine zweite Auaführung»form der Erfindung;

Fig. h eine vertikale Te11Schnittansicht mit Schnittebene längs der Linie IV-IV in Fig, 31

Flg. 5 in Draufsicht eine dritte Auaführung»form der Erfindung;

Flg» 6 αIne vertikale Schnittansicht Im Schnitt längs der LLnI9 VI-VI In FIg, 5;

Flg» 7 sind enfcijpreehcmdo vertikale Schnittansicht eln»r vierten AusfUhrungaform der Erfindung;

Flg» 8 aln» entsprotihimdo -yarfellenLa Schnlttan»Leht olnor fünftön

7 0 i) 8 3 A / 0 8 0 6

Slim fell ehe In der Zeichnung dargestellten fünf Ausfilhrungsbolsplele der Erfindung sind Kernreaktor an des als Hoch· bemporabur-Roakbor bekannten Typs. In diesem Hoch tempera tur-Reaktor ist der Kernbrenneboff Innerhalb eines halb-undurchiftsslgen zusammengesetzten XeramikUberzugs eingeschlossen, w»a eine in kritischer tfelae von der Temperatur abhängige Geschwindigkeit der Spaltprodukbfreisebssung zur Folge hat» Daher Lot bei diesem Reaktortyp dor Reaktiv!t&tspegel des Prlmärkühlkreislaufea von Haus aus höher als bei Systemen mit in >ie ball Umhüllungen gakapselbom Brennstoff» Oa als Material für die Brenne fco fful einen biunhMi lung und als haupt-3ttt:hllcihoB Corematerial Graphit dient» der bei extrem hohen Temperaturen (typiseherweise in der Nähe /on 900 °C) existieren muß, ist ein Inertes Kühlmittel obligatorisch« Hierfür dient normalerweise HeLLtun, das Jedoch seinerseits neue Probleme für die Raakfcorkoiiubrukbion mit sich bringt* Infolge seines niedrigen Molekulargewichts 1st Helium nur schwer dicht abzuschließen» HeILum besitzt eine hohe Schallgesohwindi|;kelb, was irurhältnlsinUnig hoha Geschferlndlgkeiteu clöii Druukubfalls durch eine gegobune Öffnung zur Polge hat. Der Lnurfcö Charakter des Heliums verursacht höh» Re1bungskrliftt)» woraus sich Prubleiii» hlnelchblich der Maschinenkon· λ b ml: ti on ergeben, iiot/elb Gleit- »der Roll bewegungen erfot(l>rilc:h rtincl, Bim» i/f)lb>r» I)i)tj!>ndarholb dos Hochtempern litt*-R>mkbor» boufcjUt dujt'ln· daß iloc Graphibmodorator pe- £· LimIL ich HtLb nlnir¹ dor F)it>nno bof f iiuuwechslung /ot'gleichbntun {[Huf LgkyLt uusgf>»/»chfi»l b »/»iilun muß, Duhut¹ sind große Dr Jtm j bi>ffb'»3t$hlr:kunKijtif fnungen ) t furdorLlch, durch welch» tlftt' Hvmmn b»ff und dor Muderubor {f;obr»nnb od»r

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umgänglich; gleichzeitig aber auch schwierig, für eine hochbeständige, sichere Druckeinschließung zu sorgen. Die Maschinerie für die Brennstoff- und Moderatormaterialauswechslung im Betriebszustand des Reaktors ist kompliziert und aufwendig und erfordert eine schwere Abschirmung im Hinblick auf die großen, während der Beschickung nlcht-abge-•chirmten öffnungen sowie auch auf den erhöhten Effekt langsamer Neutronen infolge der wesentlich höheren Mengen und Geschwindigkeiten der Brennstoffentnahme, im Vergleich mit anderen gasgekühlten Reaktortypen. Dies könnte weitgehend vermieden werden, falls der Vorgang an entfernter Stelle ausgeführt werden könnte« Im Hinblick auf diese Überlegungen ist die Erfindung von besonderem Wert für Hochtemperatur-Reaktoren, wenngleich Ihre vorteilhafte Anwendbarkeit nicht auf diesen Reaktortyp beschränkt ist.

Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Reaktor weist ein Primärdruckgefäß 11, beispielsweise aus einfachem vorgespanntem Beton, auf, in welchem ein Reaktorcore 12 angeordnet ist« Der Reaktor weist ferner eine Primärkühlmittel-Einschließung bzw, -Behältnisvorrichtung in Form geschlossener Stahlgehäuse 13, 14 auf, deren Inneres mit dem Inneren des Primärdruckgefäßes 11 in Verbindung steht und in welchem Dampfkessel 15 (zur Entnahme von Wärmeenergie aus einem Primärkühlmittel in Form von Helium, das die Innenräume des Primärdruckgefäßes 11 und der Behälter 13, 1*< erfüllt und durch nicht dargestellte Vorrichtungen in diesen unter Druck gehalten wird) sowie Kühlmittelzirkulier-Vorrichtungen 16 untergebracht sind, welche das Kühlmittel im Kreislauf durch den Reaktorcore 12 und die Dampfkessel 15 ua*Us«n. · Die Gehäuse 13, 14 bilden zusammen mit dem Primärdruckgefäß 11 einen Druckbehälter, welcher das PrI-

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märkühlmlttel vollständig einschließt. Typieeherweiee können, wie In der Zeichnung daxgestellt, vier Haupt-Dampfkesselaggregate 15» jeweils mit zugeordnetem Zirkulator 16, und bis zu vier Hilfs-Dampfkesselaggregate 15' mit jeweils zugeordneten Zirkuliervorrichtungen 16", in entsprechenden Gehäusen bzw» Behältern 13, 14 vorgesehen sein. Indem die Anordnung so getroffen wird, daß das Kühlmittel die Dampfkessel in Richtung aufwärts durchströmt, und daß wenigstens ein Teil jedes Dampfkesselaggregate sich bis über das Niveau des Reaktorcores 12 erstreckt, läßt sich verhältnismäßig einfach erreichen, daß die natürliche Konvektion sämtlicher zueinander parallel geschalteter Zweige des Primärkühlkreislaufs in der vorteilhaftesten Richtung verläuft, selbst wenn die Kühlmittelströmung durch den Reaktorcore abwärts verläuft.

Das Primärdruckgefäß 11 und die mit ihm verbundenen Behälter 13, 14 sind vollständig innerhalb eines Sekundärdruckgefäßes 17 eingeschlossen, das mit hoher Festigkeit ausgebildet ist und aus Spannbeton hergestellt sein kann» Das Innere 18 dieses Sekundärdruckgefäßes 17 iat mit einem geeigneten Strömungsmittel wie beispielsweise Luft oder Stickstoff gefüllt, das durch geeignete Vorrichtungen 19 auf einem zwischen den außerhalb des Druckgefäßes 18 herrsehenden Atmosphärendruck und dem Kühlmitteldruck innerhalb des Primärdruckgefäßes 11 liegenden Druck, und vorzugsweise auf einen in der Mitte zwischen diesen Drücken liegenden Druck gehalten wird. Indem erfindungsgemäß ein Sekundärdruckgefäß 17 hoher Festigkeit vorgesehen wird, und Insbesondere wenn in seinem Inneren 18 ein über Atmosphärendruck liegender Druck aufrechterhalten wird, wird die Verwendung von Stahlbehältern 13, Ik selbst unter strengen

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Sicherheitsanforderungen zulässig, und es könnte sogar die Verwendung eines Stahlgefäßeβ als Primärdruckgefäß 11 zugelassen werden. Das Sekundärdruckgefäß 17 enthält nicht nur sämtliche Teile des Primärktihlkreislaufes, sondern könnte zusätzlich auch wenigstens einen Teil der zugehörigen Anlageteile und (nicht dargestellten) Reaktor-Hilf»vorrichtungen, wie sie im Betriebszustand des Reaktors benötigt werden, aufnehmen. Im typischen Fall kann innerhalb des Sekundärdruckgefäße β 17 ein Teil der Hilfsaggregate für neuen Brennstoff» die Vorrichtung zur Entnahme von bestrahltem Brennstoff, sowie die Anlage für die Behandlung und Speicherung des Primärktthlmittels untergebracht sein·

Bin Teil der Wandung des Primärdruckgefäßes 11 (im gezeigten Ausführungebeispiel die Oberseite des Druckgefäßes) ist mit normalerweise dichtverschlossenen Brennstoffbeschickungsdüsen bzw. -öffnungen 20 versehen, die im geöffneten Zustand den Zugang zum Reaktorcore 12 eröffnen« Innerhalb des Sekundärdruckgefäßes 17 ist in dem durch die Oberseite des Sekundärdruckgefäßes und die Decke des Primär druckgefäß es 11 definierten Raum eine Beschickungsmaschine 21 zur Brennstoffbeschickung des Cores und zur Auswechslung des Moderatormaterials für den Core durch die Beschickungsöffnungen 20 hindurch vorgesehen· Während des Beschickungsvorgangs wird der Druck in dem Primärkühlkreislauf, d« h. der Druck innerhalb des Primärdruckgefäßes 11* annähernd auf den Druck in dem Raum 18 reduziert, bei entsprechender Verringerung bzw. Drosselung der Reaktorleistung·

Dies ermöglicht eine Vereinfachung der Beschickungema«- schlnerle, da sich das Abdichtungsproblem ganz erheblieh vereinfacht und ein Teil des Beschickungsmechaniemus in der

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Stickstoff·· oder Luftumgebung arbeiten: kann· Die Beschikkungsvprgänge können entfernt bzw· ferngesteuert ausgeführt werden» derart, daß die Beschickungsmaschine vollständig ohne Abschirmung ausgebildet werden kann.

Mittels eines (nicht dargestellten) Überdruck-Entlastungssystems wird gewährleistet* daß der Druckunterschied βwisehen den Innenräumen des Primär— und des Sekkundärdruckgefäßes den nach den konstruktiven Kriterien der Druckgefäße zulässigen Wert nicht übersteigt. Di-e Gefahr eines plötzlichen Druckabfalls des Primärkühlkreislaufeβ wird dadurch erheblich verringert; sollte es doch dazu kommen» so würden die Auswirkungen infolge des sich dann einstellenden hohen resultierenden Gleichgewichts·» drucks eng begrenzt bleiben· Jegliches aus normalen Lecke stammende Helium würde in dem Sekundärdruckgefäß aufgefangen« Das Sekundärdruckgefäß 17 weist nur wenige durchgehende öffnungen (eine ist bei 22 in ihrem normalerweise verschlossenen Zustand angedeutet) von ausreichender Größe für Zugang von Menschen und Anlageteilen auf; das Sekundärdruckgefäß ist daher ein sowohl einfaches wie festes Bauwerk» Die Festigkeit des Sekundärdruckgefäßes schließt Projektilstörungen weitgehend aus. Die in den Figuren 3 und h dargestellte Aueführungsform entspricht 'grundsätzlich der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2, und entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugsziffern wie in den Figuren 1 und 2 bezeichnet. Bei diesem AusfOhrungsbeispiel ist jedoch ein Teil der Beschickungsmaschinerie 21 außerhalb des Sekundärdruckgefäßeβ 17 angeordnet und reicht nur mit seinem inneren Ende 21' in den Rau* zwischen den Decken der Gefäße 11 und 17 hinein. Die Decke des Sekundärgefäßes 17 besteht aus zueinander ex-

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zentriech angeordneten kreisförmigen Abschirmteilen 23 und 24, -wobei nur eine einsige Beschickungedurchführung in der Abschirmung 24 vorgesehen ist, auf welcher die Beschickungsmaschine 21 angeordnet ist.Durch Verdrehung der beiden Abschirmungen wird es möglich, die gesamte Anordnung von Beschickungsdüsen 20 in dem Primärgefäß sowie auch die Brennstoffzufuhr- und -entnahmeöffnungen zu überstreichen. Das Beton-Primärdruckgefäß 11 weist eine herkömmliche Anordnung von Beschickungeöffnungen bzw· -düsen auf. Auch hier wird für den Beschickungsvorgang der Druckunterschied zwischen den Innenräumen des Primär- und des Sekundärdruckgefäßes durch Verringerung des Primärdruckgefäß-Drucks ausgeglichen. Das Beschickungsmaschinen-Gefäß ist in diesem Fall für den im Primärdruckgefäß während des Beschickungsvorgänge herrschenden Druck ausgelegt»

Die in den Figuren 5 void 6 dargestellte Ausführungeform entspricht wieder weitgehend der Ausführungeform nach den Figuren 1 und 2, und entsprechende Teile sind wiederum mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet; in diesem Fall dienen jedoch als Vorrichtung zur Entnahme von.Wärmeenergie aus dem Primärkühlmittel Gasturbinen, welche direkt mit dem Kühlmittel als Turbinenantriebs-Strömungsinittel beaufschlagt -werden· Die Behälter 25» die in diesem Fall den Behältern 13t ¹^ ^Dei eier Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 entsprechen, enthalten dabei sämtliche Bauteile mehrerer parallelgeschalteter Gasturbinensysteme, wobei jeweils je ein derartiges System in zwei {durch eine Leitung 26 miteinander verbundenen) benachbarten Behältern 25 untergebracht ist; jedes System weist auf einer gemeinsamen Welle 27» welche sich durch die Wandung des Sekundärdruckgefäßes 17 erstreckt und einen zugehörigen Elektrogenerator 28 antreibt,

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•in« Hochdruckturbine 29t «ine Ni»derdrucktürbine 30» einen Niederdruckkonpressor 31 und einen Hochdruckkompreasor 32 auf, wobei dem Kompressor und einem Rekuperator 35 jeweils auch ein Vorkühler 33 und ein Zwischenkühler 3k zugeordnet sind. Die von der Turbine über die Welle 27 angetriebenen Kompressoren entsprechen dabei selbstverständlich den Zirkulatoraggregaten 16 bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 und bewirken den erforderlichen Kreislauf des PrimärkUhlmittels durch den Reaktorcore 12.

Die in Fig. 7 dargestellte Aueführungsform der Erfindung entspricht wiederum weitgehend der Aueführungsfora nach den Figuren 1 und 2» wobei wiederum entsprechende Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind; Jedoch sind in diesem Falle die Kessel 15 und die Ktihlmittel-Zirkullervorrichtungen 16 in ihren Behältern 13* 15 nicht vollständig außerhalb des Primärdruckgefäßes 11« sondern in Taschen oder Aushöhlungen 36 in der Wandstärke des Primärdruckgefäßes angeordnet« Das Druckgefäß 11 kann dabei mit mehr Ausnehmungen 36 als zur Unterbringung der Kessel- und Zirkulieraggregate erforderlich versehen sein, wobei die überzähligen Ausnehmungen 36 zur Aufnahme von Zusatzoder Hilfsaggregaten wie beispielsweise einem Kühlmittelreinigungeaggregat 37 dienen können* W_eitere Zubehörvorrichtungen wie beispielsweise ein Ringspeicher 38 für neuen und/oder bestrahlten Brennstoff, können in dem Raum zwischen dem Primär- und dem Sekundärdruckgefäß 11 bzw. angeordnet «ein. Die normalerweise dicht verschlossenen Öffnungen 22 des Sekundärdruckgefäßes 17 sind vorzugsweise unmittelbar über den Ausnehmungen 36 angeordnet, um die Wartung und gegebenenfalls den Austausch der Kessel, Zirkulatoren und anderweitigen in den Ausnehmungen unterge-

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brachten Apparaturen zu erleichtern»

Selbstverständlich könnta anstelle der Kessel* und Zirkuiafcoraggragaba la Fig. 7 ein Turbogeneratoraggregat wie In FIg, 6 vorgas^hdn a3.1η» wobei dlß verschiedenen Teile dar 'furbogenor&tor&gs^ugata in- gaelunater Wal a a in den Ausnehmungen y6 angeordnet

Die Ausführung3form ge^iiiJ Flg» 8, in um entsprechende Tall» nit den gl&l&h&n Bazugaziffern wie in der Ausführungafonn nach dan Figuren 1 und 2 bezeichnet sind, unterscheidet eich von den bisher baschriebauen Auüführungsformen darin» daß das Primärdruekgefäö 11 nicht vollständig von einem äußeren Sekundärdruckgofäß uiageben 1st· Statt dessen weist die in ganze» zylindrische Seiten·» wandung 39 das PrimärdruckgefUßea 11 einen in ganzen ebenfall» zylindrl,-3ch«ii₉ nach ofejm gericht3tan Fortsatz ^O a.u£_f der an seiner Oberseite dureli B±n& horizontal® Baske kt varechiossen ist* Der Ans«,te kO iiutl die Bocke 41 zu flammen ein Snkundärdrucl:gi>£'MÖ, das d teil des Pri3»ärdruck^ef&3e» 11 tuaanhliei) t, in valcheia die noraalerirelee /eraohloiiednaii Öffiniügsii 20 vorgeaolioja sind» die im geöffneten Zuat?.>m! daiA Zutritt sam Heaktoreare 12 für die Beschickungsmaschine 21 bilden, die in elnesta Raum 18* zwischen dam SukuiäJärdriaskgefäß iäiid daia von dl&sera umschlossenen erwähnt·» VauduMg rfcöil des angeordnet ist.

Auch bei dieser Auafüta-.r^sifoi^ weist- das 11, wie bei der Ausfülirougsf OS¹Ui- na©3h Pig· 7₉- la-Vanddicke Ausnehmung·!! feasc/». ÄusbBhltingon 3^ &«f * Xii diesen Fall sind jedoch dl· in siulgÄii dieser Auanehaningen

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angeordneten Kasselaggregate 15 und Kühiraittelzirkulator-Aggregete 16 nicht in Behältern 13, 14 eingeschlossen, die zusaauaen mit; dam Primärdruckgafäß 1 i einen Druckbehälter für das PritflarkUhlmLfcfcel bilden. Statt dessen bilden bei der Ausführung nach Fig» 8 die Ausnehmungen 36 selbst, die vorzugsweise mit Stahl ausgekleidet sind und an ihren offenen Stirnselten mit Deckeln kZ abgeschlossen sind, die Behältervorrichtungen, weLcha zusammen mit dem Primärdruckgefäß It den Druckbahillter für das Primärkühlmittel biidsn. Auch bei diesem AusfUhrungabeisplel kann im übrigen ein Brennetoffspeicher 38, via gezeigt, in weiteren der genannten Ausnehmungen odor in einer ringförmigen Ausnehmung Innerhalb dar Wandstärke des Primärdz-uckgefäßes 1 1 vorgesehen sein*

Bei sämtlichen vorstehend beschriebenen AusfÜhrungs-

f ο raten der Erfindung n lab daa Sektmdärdruckgefliß vorzugs-

Inn©pen Druck> der weise sine ausreichende Festigkeit auf, um den/bei ainain etwaigen Schadhaftwerdea dos Prlmünlvuckgefäßag einschließlich insbesondere das dia DeschickuugsdurchfOhrimgert 20 enthaltenden VandungsteLLa das PriiuMrdruckgofäBas resultieren würde, auszuhaltin, Vorzugsweise ist das Sekundärdruckgüfäß auch gönUg^nd .iturk und feet ausgebildet, um Schlag- und StoßbßlaatuHgdu durch die großtmügi ichen Gegenstände ausisuhal ten, dia allenfalls bei einani derartigen SchadhaftwertJkm das PriiaärtiruckgÄfSÜas das Sakaüdärdruck"-gefäß treffen kdunte«, D03 weiteren steht bei sämtlichen beschriebenen Ausfuhxtm^sbalsplelen der Innenraum das Sekundärdruckgai'äiJfcd vorzugsweise unter Druck (beispielav^iue mitteln der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtungen 19, die in den anderen Ausführungebeispielen, obzvar dort nicht ei» gen· dargestellt, ebenfalls vorgesehen zu denken sind), und

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zwar auf einem mittleren Druck zwischen dem Innendruck dee PrlmärdruckgefäQes und dem atmosphärischen Druck der Aufienatmoephäre. Dieser für das Sekundärdruckgefäß vorgesehene Zwiechendruck kann beispielsweise etwa dem Hittelwert der beiden erwähnten Drücke entsprechen« «der aber - etwa 1 at unter dem Druck in dem Primärdruckgefäß liegen·

Des weiteren wurde in der vorstehenden Beschreibung zwar speziell auf die Möglichkeit der Durchführung der Beschickung und anderweitiger Vartungsarheitsgänge bei im Betrieb, üblicherweise Drosselbetrieb, befindlichem Reaktor hingewiesen; jedoch können selbstverständlich in samt-' liehen Ausführungsbeispielen der Erfindung diese Arbeit·« gänge auch bei unbelastetem Reaktor ausgeführt werden.

Es wurde auch bereite auf die Möglichkeit hingewiesen, die Dampfkessel 15 gegebenenfalls so anzuordnen* daß sich ein die ZwangsumwSlzung des Primärkühlmittels unterstützender thermischer Siphoneffekt ergibt; auch dieses Merkmal kann bei sämtlichen vorstehend beschriebenen Aueführungeformen der Erfindung vorgesehen werden, bei welchen zum Entzug von Wärmeenergie Dampfkessel vorgesehen sind»

Mit geringen Abänderungen lassen sich die vorstehend für Hochtemperatur-Reaktoren beschriebenen Konstruktionen nach dem Grundgedanken der Erfindung auch in Verbindung mit anderen gasgekühlten Reaktoren verwenden, insbesondere in Verbindung mit dem als Fortgeschrittener Gasgekühlter Reaktor (FGER) anwenden* Darüber hinaus ist ersichtlich, daß der allgemeine Grundgedanke der Erfindung für die meisten Reaktortypen anwendbar ist» unabhängig davon, ob der Brenn*

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stoff durch ein Gas, einen Dampf oder eine Flüssigkeit gekühlt wird.

Es sei auch noch darauf hingewiesen» daß, wenn in einem erfindungsgemäßen Reaktor der Druck in dem Sekundärdruckgefäß auf einem über dem Druck der TJmgebungsatraosphare liegenden Druck gehalten wird (beispielsweise auf einem Druck von 300 britischen Pfund pro Quadratzoll), dann die Primärdruckgefäßwandung (oder gegebenenfalls der von dem Sekundärdruckgefäß umschlossene Teil der Primärdruckgefäßwandung) nicht den gesamten Druck des Kühlmittels in dem Primärdruckgefäß (der beispielsweise 650 britische Pfund pro Quadratzoll betragen kann), sondern nur die Differenz zwischen den beiden Drücken auszuhalten braucht» Somit kann die Primärdruekgefftßwandung (oder der erwähnte Teil der Primärdruckgefäßwandung) für einen niedrigeren effektiven, der Konstruktion zugrundegelegten Soll-Druck ausgelegt und daher wesentlich billiger herstellbar sein, als dies andernfalls möglich wäre· Falls von dieser vorteilhaften Möglichkeit so weitgehend Gebrauch gemacht wird, daß das Primärdruckgefäß allein die sichere Einschließung seines Innendrucks nicht gewährleisten kann, so muß selbstverständlich gewährleistet werden, daß die Differenz zwischen den beiden Drücken beispielsweise als Folge eines Druckabfalls in dem Sekundärdruckgefäß nicht übermäßig groß werden kann; dies läßt sich dadurch erreichen, daß man das Primärdruckgefäß mit einer Sicherheits-Druckentlastungsvorrichtung versieht, die im Falle einer derartigen Druckabfalls im Sekundärdruckgefäß automatisch einen entsprechenden Druckabfall in dem Primärdruckgefäß bewirkt·

Patentan aprüche t

Ό C ■' -

Claims (1)

1. — I / «·

   Patentanspruch·

   1,JKernreaktor Kit einem den Reaktorcore enthalten» den Primärdruekgefäfl _Ψ einen in dem Primärdruckgefäß unter Druck stehenden PrimärkOhlmittel, Behältervorrichtungen für das PrimärkUhlmittel, die mit dem Inneren des Primär-

   druckgefäßes in Verbindung stehen und mit diesem einen das Primärktthlmittel vollständig einschließenden Cruckbehilter bilden, mit einer in der Pr imarklihlraittel behält error richtung angeordneten ersten Vorrichtung zur Entnahme von Wärmeenergie aus dem Primärkühlmittel, mit einer in der Primärktthlmi t te Ibehäl testvorrichtung angeordneten zweiten Vorrichtung zur Zwangsumvälzung des Primärkühlmittels durch den Reaktorcore und durch die erwähnt· erste oder Värmeabfuhrvorrichtung, sowie mit wenigstens einer in einem Wandungsteil des Primfirdruckgefäße» vorgesehenen, normalerweise dicht verschlossenen öffnung, die im geöffneten Zustand den Reaktorcore zugänglich macht, dadurch ge -kennsei chnet , daß ein wenigstens den genannten Wandungsteil des Primärdruckgefäßes (11) umschließende· Sekundärdruekgefäß (17, Fig. 1 - 7i 39» *O_f Fig. 8) vorgesehen ist, das zusammen mit dem PrimarösnsckgefäO (ti) bzw. dessen die Zugangsuffmmg (20) enthaltenden Wandungsteil einen umschlossenen Raum (t8; IS*) bildet*

   2· Kernreaktor nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärdruckgefäß (i7* Fig. 1-7) das Primärdruckgefäß (ti) und die PrlisRrkUhlaitt*l~3»h«ii<&rvorrichtungen (13» ^) vollständig 'angibt und «ineeMieSt«

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   3. Kernreaktor, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittel-Behältervorrichtungien) (13, 1k) außerhalb de« Primärdruckgefäßea (11) angeordnet sind und mit dessen Innerem in Verbindung stehen (Fig. 1 -6),

   k» Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärkahlmittel-Behältervorrichtung(en) (i3» 1**, Fig* 7) wenigstens teilweise in Ausnehmungen (36) innerhalb der Wandung des Primärdruckgefäßes (1t) untergebracht sind.

   5« Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärkühlmittel-Böhältervorrichtung(en) wenigstens teilweise durch nach außenhin abgeschlossene (42, Fig. 8) Ausnehmungen (36) in der Primärdruckgefäßwandung (11) gebildet werden·

   6. Kernreaktor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beaehikkungsmaschine (21) mit ihrem inneren Ende in den von dem Sekundärdruckgefäß (17· Fig. 1-7; 40, Fig. 8) und dem die Zugangsöffnung (20) enthaltenden Wandungsteil des Primärdruckgefäßes (11) gebildeten Raum angeordnet ist und die Einwirkung auf den Reaktorcore (12) durch die ZugangsBffnung (20) hindurch gestattet»

   7· Kernreaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungsmaschine (21) zur Gänze in dem von dem Sekundärdruckgefäß (17; 40, kl) und dem die ZugangsÖffnung (20) aufweisenden Wandungsteil des Primärdruckgefäßes (11)

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   gebildeten Saum (18; 18') angeordnet ist.

   8· Kernreaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungsmaschine (21) an dem Sekundärdruckgefäß (17) so gelagert ist, daß ihr äußeres Ende außerhalb des Sekundärdruckgefäßes liegt (Fig» 4).

   9. Kernreaktor nach einem oder mehreren der vorhergehen» den Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (19) zur Beaufschlagung des Sekundärdruckgefäßinneren (17; 40, 4i) mit einem zwischen dem Druck der Umgebungsatmosphare und dem Druck des Primärkühlmittels in dem Primärdruckgefäß (11) liegenden Strömungsmitteldruck.

   10· Kernreaktor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Sekundardruckgefäßes (17; kO₉ 4i) wenigstens ein Teil der im Betriebszustand des Reaktors benötigten Hilfs- und Zubehöranlagen untergebracht sind.

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