DE2242933B2 - Brutreaktor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Brutreaktor mit einem Reaktorkern, der einen in mehrere Zonen unterteilten Brutmantel umfaßt, mit einer auf die Zonen aufgeteilten Strömung eines Kühlmittels, die mit Hilfe von Drosseln einstellbar ist. Bei solchen Reaktoren, insbesondere bei gasgekühlten Reaktoren, hat die Drosselung der Strömung in den einzelnen Zonen den Zweck, eine gleichmäßige Kühlmitteltemperatur zu erhalten. Die bekannten Drosseln sind zumeist betriebsmäßig verstellbar. Dies erfordert einen relativ hohen Aufwand. Andererseits sind die verstellbaren Querschnitte verhältnismäßig klein. Sie eignen sich nicht für große und schnelle Änderungen der Strömungsverteilung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, demgegenüber eine Verbesserung der Kühlung für den Fall zu erreichen, daß in einzelnen Zonen nach dem Abschalten des Reaktors die Nachzerfallswärme stark ungleiche Temperaturen hervorruft. Eine solche ungleichmäßige Erwärmung, die z. B. im Brutmantel eines Brutreaktors wesentlich höhere Temperaturen als im eigentlichen Kern zur Folge hat. tritt nur bei außergewöhnlichen Betriebsverhältnissen auf, z. B. dann, wenn der Massenstrom des Kühlmittels bei Einern Leck oder dem Ausfall von Pumpen unter dem normalen Wert sinkt. Mithin muß der Aufwand für eine als Abhilfe vorgesehene zusätzliche Strömungssteuerung möglichst klein sein.

Diese oben angegebene Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Brutreaktor erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Brutelemente zusätzliche Drosseln enthalten und daß dieselben in an sich bekannter Weise einen sich temperaturabhängig verformep.den Stoff aufweisen. Auf diese Weise kann man selbsttätig, aber dennoch mit geringem Aufwand und vor allem zuverlässig die Verteilung des Kühlmittels variieren und einer örtlichen Überhitzung entgegenwirken.

Drosseln mit einem temperaturabhängig sich verformenden Stoff sind, wie erwähnt, an sich bekannt, und zwar als alleinige Durchflußiteliorgane bei Brennelementkühlkanälen, so aus der DT-OS 20 60 495 mit einem Dehnbalg, der einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten hat als ein seiner Befestigung dienender Dehnstab, derart, daß sich der Dehnbalg mit steigender Temperatur zunehmend auswölbt; ferner aus der DT-AS 12 52 392 mit in Richtung auf einen größeren Durchlaßquerschnitt aufwölbbaren Bimetallstreifen und der GB-PS 8 76 232 mit einem normalerweise fluchtende Flügelteile eines Regelorgans gegeneinander verdrehenden Bimetallspirale.

Der sich temperaturabhängig verformende Stoff ist insbesondere ein Metall, das bei der gewünschten Temperatur schmilzt. Der Drosselkörper wird dann vom Kühlmittel bei Beginn des Schmelzens beiseite gedrückt, sofern er nicht sofort unter dem Einfluß der Schwerkraft abtropft. Man erhält dadurch einen größeren Austrittsquerschnitt und eine entsprechende Intensivierung der Kühlung der durch Überlastung bedrohten Kernzonen.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 vereinfachend einen Ausschnitt des aus Beton bestehenden Reaktordruckbehälters für einen gasgekühlten Brutreaktor.

F i g. 2a, 2b im Längsschnitt den oberen und unteren Teil des Brutelementes nach Fig. 1.

Am Reaktordruckbehälter 1 ist mittels einer Halteeinrichtung 2 über ein Halterohr 3 ein Brutelement 4 befestigt. Das Brutelement 4 gehört zum äußeren Brutmantel des Kernreaktors. Es ist in einer Gitterplatte 6 geführt, die den seitlichen Abstand der Brutelemente und der Brennelemente zueinander einstellt.

Im Bereich der Gitterplatte 6 ist, wie die Fig. 2a in größerem Maßstab zeigt, das Brutelement 4 mit Dichtungen 8 in ein Rohr 9 eingesetzt, durch das in Richtung der Pfeile 10 kaltes Gas, z. B. CO₂ oder Helium, als Reaktorkühlmittel zugeführt wird. Der Zustrom des Gases kann mit einer sogenannten Stelldrossel 12 verändert werden, deren feststehender äußerer Drosselkörper einen engsten zylindrischen Bereich 16 mit zwei anschließenden sich erweiternden konischen Teilen 14 und 15 aufweist. Der feststehenden Verengung 16 ist ein bewegbarer Drosselkörper 13 zugeordnet. Verstellt man die Lage des beweglichen Drosselkörpers 13 gegenüber der Verengung 16, so ergibt sich ein unterschiedlicher Gaszusatz.

Die vorstehend beschriebene Stelldrossel 12 dient zur Regelung der Temperatur. Sie erfordert einen im einzelnen nicht näher dargestellten Antrieb, dessen Betätigungsstange 18 durch das Halterohr 3 bis zu einem Antriebskolben in der Halteeinrichtung 2 geführt werden muß.

Die erfindungsgemäße zusätzliche Drossel 19 ist dagegen auf der Ausströmseite am unteren Ende 20 des Brutelementes 4 vorgesehen (Fig. 2b). Sie besteht aus einem als Blende wirkenden konischen Blechkörper 21 z. B. aus Messing mit einer Schmelztemperatur von etwa 900°. Erreicht bei starken Überhitzungen, wie sie beim Ausfall von Kühlmittelpumpen vorkommen können, die Gastemperatur schließlich die Erweichungs- und Schmelztemperatur des Stoffes des Drosselkörpers 21, dann wird der Drosselkörper 21 beiseite gedrückt oder er tropft unter der Einwirkung der Schwerkraft ab, so daß der ganze lichte Querschnitt des unteren Endes 20 des Brutelementes für den Gasaustritt zur Verfügung steht. Der Gasdurchsatz in

Richtung der Pfeile 22 wird dadurch für die Brutelemen-,' _verBrößert so daß eine thermische Uberbeanspru-•hune der Hüllrohre durch die beim Abschalten des Reaktors für die örtliche Temperatur maßgebende größere Nachzerfallswärme vermieden wird.

Hiorzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Paieniaiisprüche:

1. Brutreaktor mit einem Reaktorkern, der einen

in mehrere Zonen unterteilten Brutmantei umfaßt. mit einer auf die Zonen aufgeteilten Strömung eines Kühlmittels, die mit Hilfe von Drosseln einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brutelemente zusätzliche Drosseln (19) enthalten und daß dieselben in an sich bekannter Weise einen sich temperaturabhängig verformenden Stoff aufweisen.

2. Brutreaktor nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff ein Metall ist. das bei der gewünschten Temperatur schmilzt.

J. Brutreaktor nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Brutzone, dadurch gekennzeichnet, daß die sich temperaturabhängig verformende Drossel (19) auf der Austrittsseite (20) des Kühlmittels angeordnet !St.

4. Brutreaktor nach Anspruch 1. 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß jedes Brutelement (6) eine mechanisch verstellbare Drossel (12) am Kühlmitteleingang und eine sich temperaturabhängig verformende Drossel (19) am Kühlmittelausgang (20) aufweist.