DE2653634A1

DE2653634A1 - Kernreaktor

Info

Publication number: DE2653634A1
Application number: DE19762653634
Authority: DE
Inventors: Michel Aubert; Paul Lambert
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1975-11-26
Filing date: 1976-11-25
Publication date: 1977-06-08
Also published as: DE2653634C2; GB1554576A; SE428737B; JPS6156475B2; IT1064643B; CH613297A5; US4167445A; NL7613175A; SE7613215L; ES453673A1; FR2333328A1; JPS5266188A; BE848748A; FR2333328B1

Description

PATE NTAfJWALTE

A.

H. KINKELDEY

Da-INGL

W. STOCKMAIR

DR.-ING. ■ A«c ICAOECH)

K. SCHUMANN

DR HEH WiT. · ÖP!_-FHYS

P. H. JAKOB DIPL-ING.

G. BEZOLD

DR. REa NAT- DPL-CHEM.

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

P 11 052-2/ff

25. Nov. 1976

COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE

29, rue de la Federation, F-75752 Paris

Kernreaktor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kernreaktor mit Kühlung durch ein flüssiges Metall, insbesondere durch flüssiges Natrium.

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Insbesondere betrifft die Erfindung eine Anordnung für die Kühlung des Außentrogs und/oder des Innentrogs eines mit flüssigem Hatrium gekühlten integrierten Schnellneutronenreaktors.

Der Ausdruck "integrierter Reaktor" bezeichnet bekanntlich einen Kernreaktor, bei welchem der Primär-Kühlkreislauf vollständig im Außentrog des Reaktors untergebracht ist, d.h. bei welchem die Wärmetauscher sowie die Umwälzpumpen für das primäre Kühlmittel gänzlich im Außentrog angeordnet sind.

■ Zum besseren Verständnis des durch die Erfindung zu lösenden Problems zeigt Pig. 1 der Zeichnung eine senkrechte Schnittansicht eines mit flüssigem Natrium gekühlten integrierten Reaktors bekannter Ausführung.

In Fig. 1 erkennt man einen den Reaktor umgebenden Betonmantel 2 mit einer Deckplatte 4, in welcher mehrere drehbare Verschlüsse 6, 8 sitzen. An der Deckplatte 4 ist ein Außentrog 10 aufgehängt, welcher die Gesamtmenge des primären Kühlmittels, d.h. des flüssigen Natriums enthält. Der Reaktorkern 12 enthält eine Anzahl von Brennstoffelementen, welche mit ihren unteren Teilen in einen Tragrost eingesetzt sind. Der Tragrost 14 ruht auf einer Anordnung von Trägern 16 innerhalb des Außentrogs 10. Ferner sind im Außentrog 10 mehrere Umwälzpumpen 18 und Wärmetauscher 20 untergebracht. Ein das "heiße" Natrium enthaltender Bereich 21 und ein das "kalte" Natrium enthaltender Bereich 22 sind durch einen Innentrog 23 voneinander getrennt. Dieser hat einen unteren Mantel 25, einen oberen Mantel 34 und eine die beiden Mantel miteinander verbindende, trichterförmige Wandung 24. Das heiße Natrium befindet sich im Innentrog 23» während sich das kalte Natrium in dem als Mantelraum bezeichneten Zwischenraum 22 zwischen dem Innen- und dem Außentrog 23 bzw. 10 befindet. .

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Das Natrium durchströmt die Anordnung der Brennstoffelemente im Reaktorkern 12 von unten nach oben, so daß es im heißen Zustand in den Innentrog gelangt. Anschließend durchströmt es die Wärmetauscher 20 und gelangt über deren Auslaß 26 im abgekühlten Zustand in den Mantelraura 22. Aus diesem wird es von den Pumpen 18 angesaugt und über Leitungen 28 mit schwachem Druck erneut dem' Tragrost 14 zugeführt. Damit beginnt dann der Umlauf von neuem.

über dem im Außentrog 10 enthaltenen Natrium liegt eine unter Druck gehaltene Argonschicht 30.

Der die beschriebenen Einrichtungen enthaltende Außentrog ist der Wirkung sehr großer Wärmeunterschiede ausgesetzt. Das "kalte" Natrium hat beim Eintritt in den Reaktorkern eine Temperatur von ca. 380 ⁰G, während das "heiße" ITatrium beim Austritt aus dem Reaktorkern eine Temperatur von ca. 5^0 C aufweist. Zur Kühlung des Außentrogs wird ein kleiner Teil des umgewälzten kalten Natriums verwendet. Damit das kalte Natrium die Wandung des Außentrogs innig bestreicht, sind mittels zweier Leitwände 32, 34 zwei Ringdurchlässe 36* gebildet. Der äußere Ringdurchlaß 36 mündet unterhalb der Träger 16 und wird mit einem kleinen Teil des dem Tragrost 14 im unteren Teil des Reaktorkerns 12 zugeführten kalten Natriums gespeist. Im inneren Ringdurchlaß 38 strömt das zur Kühlung verwendete Natrium dann wieder abwärts in den Mantelraum 22.

Das beschriebene Kühlsystem ist zwar ausreichend für Schnellneutronenreaktoren mittlerer Leistung, arbeitet jedoch bei Reaktoren mit höherer Leistung von beispielsweise 1000 MW nicht mehr befriedigend. Dies kommt daher, daß der Spiegel des heißen Natriums bei veränderlicher Belastung unterschiedlich hoch ist. Dementsprechend steigt und sinkt auch der Spiegel des kalten Natriums im oberen Teil der Ringdurchlässe 36, 38. Die beiden Ringdurchlässe sind am oberen Ende

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nicht durch irgendwelche Verschlüsse voneinander getrennt, sondern zu der über der gesamten freien Oberfläche des Natriums liegenden Argonschicht 30 hin offen. Ein Ansteigen des Spiegels des heißen Natriums hat also ein Absinken des Spiegels des kalten Natriums zwischen dem Mantel 3^ und dem Außentrog 10 zur !folge. Dadurch entsteht im oberen Teil des äußeren Ringdurchlasses 36 eine zunehmend stärkere Schicht von nicht in Umlauf gehaltenem Natrium. Diese sich somit nicht erneuernde Schicht wird durch die Wärme strahlung des heißen Natriums erhitzt, so daß der Außentrog im Bereich der Schicht nicht mehr gekühlt wird. Es ist jedoch gerade dieser Bereich im oberen Teil des Außentrogs, in welchem dieser am stärksten belastet ist. Ein Absinken des Spiegels des heißen Natriums hat .demgegenüber zur Folge, daß das kalte Natrium über die äußere Leitwand 32 hinwegfließt. Dabei besteht die Gefahr, daß das dann im inneren Ringdurchlaß 33 abwärts strömende Natrium Argonblasen mitreißt. Dadurch kann dann eine ungenügende und ungleichmäßige Kühlung der Brennstoffelemente des Reaktorkerns hervorgerufen werden.

Um diesem Mangel abzuhelfen kann in den oberen Teilen der Ringdurchlässe 36, 38 ein Siphon angeordnet werden, welcher die Umwälzung des kalten Natriums in diesem Bereich des Außentrogs aufrechterhält. Diese Lösung ist zwar äußerst wirksam, erfordert jedoch einen erhöhten Aufwand für die Inneneinrichtungen des Trogs sowie zusätzliche Einrichtungen zum Regeln des Gasdrucks in der Kammer des Siphons.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Trogs von vereinfachtem Aufbau, bei welchem in dem vorstehend bezeichneten Bereich ein Überströmen des Natriums stattfindet, bei dem jedoch eine Ablösung der Strömung des überfließenden Natriums von der betreffenden Wand in überraschender Weise verhindert ist, so daß keine Blasen des eine Deckschicht über dem Trog bildenden Gases mitgerissen v/erden. Wie nach-

stehend im einzelnen erläutert, kann ein derartiges Kühlsystem für die. Kühlung der Wände des Außentrogs oder eines hängend darin angeordneten Innentrogs ausgebildet sein.

Die Erfindung schafft einen Kernreaktor mit einem 'Trog, v/elcher in einem Außenmantel angeordnet und an einer den Außenmantel oben abschließenden Deckplatte aufgehängt ist, mit einem im Trog angeordneten Reaktorkern, welcher mittels den Trog teilweise ausfüllendem flüssigen Natrium gekühlt ist, mit einer auf der freien Oberfläche der Flüssigkeit liegenden Schicht eines inerten Gases, mit Einrichtungen zum Abziehen des "heißen" flüssigen Metalls nach dessen Durchgang durch den Reaktorkern im oberen Teil des Reaktors und zum Zurückfördern des "kalten" flüssigen Metalls in den unteren Teil des Trogs unterhalb des Reaktorkerns, mit einer im Trog angeordneten und zusammen mit diesem einen ersten Ringdurchlaß für die Zufuhr des "kalten" flüssigen Metalls begrenzenden Leitwand und mit einer zweiten Leitwand, welche zusammen mit der ersten Leitwand einen zweiten Ringdurchlaß für die Rückströmung des "kalten", flüssigen Metalls begrenzt.

Bei einem solchen Reaktor ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Spiegel des flüssigen Metalls in den beiden Ringdurchlässen offen liegt, daß der freie obere Rand der die beiden Ringdurchlässe voneinander trennenden ersten Leitwand oberhalb des höchsten Spiegels des flüssigen Metalls in dem für dessen Rückströmung vorgesehenen Ringdurchlaß verläuft und daß der genannte Rand ein solches Profil aufweist, daß seine Überströmung durch das über den einen Ringdurchlaß zugeführte kalte flüssige Metall ohne Ablösung der Strömung des Metalls entlang der Oberfläche der die beiden Ringdurchlässe voneinander trennenden Leitwand stattfindet.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist ein

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solches Kühlsystem für den Außentrog eines Reaktors bestimmt.

In einer solchen Ausführung ist vorgesehen, daß der Ringdurchlaß für die Zufuhr des flüssigen Metalls zwischen der ersten Leitwand und der Innenwand des Außentrogs gebildet ist, welcher die Gesamtmenge des flüssigen Metalls sowie die dieses abdeckende Schicht eines inerten Gases enthält und an der ihn oben verschießenden Deckplatte hängt, und daß der Ringdurchlaß für die Rückströmung zwischen der ersten und der zweiten Leitwand gebildet ist und an seinem unteren Ende im unteren Teil des Außentrogs ausmündet.

In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Ringdurchlaß für die Rückströmung an seinem unteren Ende verschlossen ist und mit dem unteren Teil des Außentrogs lediglich über die zweite Leitx\rand durchsetzende, kalibrierte öffnungen strömungsverbunden ist.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Kühlsystem für einen freitragend aufgehängten Innentrog bestimmt.

In einer solchen Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Innentrog die erste und die zweite Leitwand enthält, , daß die erste Leitwand einen freien oberen Rand hat und mit ihrem unteren Rand abdichtend mit dem Innentrog verbunden ist, daß der Innentrog oberhalb der Befestigung der ersten Leitwand von Öffnungen durchsetzt ist, daß der ringförmige Zwischenraum zwischen dem Innentrog und der ersten Leitwand den Rücklauf-Ringdurchlaß darstellt und daß der zwischen der zweiten Leitwand einerseits und dem Innentrog und darauf der ersten Leitwand andererseits vorhandene ringförmige Zwischenraum den Zufuhr-Ringdurchlaß darstellt.

In beiden Ausführungsformen hat der freie obere Rand der ersten Leitwand im senkrechten Schnitt die Form eines Kreis-

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abschnitts, v/elcher tangential in die dem Rücklauf-Ringdurchlaß zugewandte Wandflache der ersten Leitwand übergeht.

Der Durchmesser des Kreisabschnitts ist dabei vorzugsweise größer als die Stärke der ersten Leitwand.

In einer anderen Ausführungsform ist der Durchmesser des Kreisabschnitts gleich der Stärke der ersten Leitwand.

In jedem Falle kann der freie Rand der ersten Leitwand eine Anzahl von gleichmäßig entlang dem Umfang verteilten senkrechten Ausschnitten haben.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine vorstehend bereits beschriebene senkrechte Schnittansicht eines mit flüssigem Natrium gekühlten Kernraektortrogs bekannter Ausführung,

Fig. 2 eine Teil-Schnittansicht des Trogs eines Kernreaktors mit einer Anordnung für die Kühlung des Außentrogs,

Fig. 3 und 3¹ Teil-Schnittansichten des oberen Randes einer Leitwand in zwei verschiedenen Formen,

Fig. 4- eine Teil-Schrägansicht des mit Ausschnitten versehenen Randes der Leitwand,

Fig. 5 eine schematisiwrte Darstellung einer -Anordnung zum Steuern der Höhe der Üb er fall strömung bei der Kühlung des Außentrogs,

Fig. 6 eine senkrechte Schnittansicht eines Kernreaktors mit freitragend aufgehängtem und mittels eines erfindungsgemäßen Kühlsystems gekühlten Innentrog und

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Fig. 7 eine Teil-Sehnittansicht des in Fig. 6 dargestellten Kühl syst ein s.

In Fig. 2 erkennt man verschiedene bereits anhand von Fig. beschriebene Teile. Diese brauchen nicht erneut beschrieben zu v/erden, die Beschreibung beschränkt sich vielmehr auf die Einzelheiten der erfindungsgemäßen .Anordnung. ■

Der Außentrog 10 enthält eine koaxial mit ihm angeordnete zylindrische Leitwand 50 j welche zusammen mit der Wandung des Trogs 10 einen Eingdurchlaß 52 begrenzt. Die Leitwand ist am unteren Teil mit den Trägern 16 verbunden, so daß ein Teil des von den Pumpen 18 umgewälzten kalten Natriums den Eingdurchlaß 52 durchströmt. Am oberen Ende läuft die Leitwand 50 in einem freien .Eand 5^ aus.

Zwischen der Leitwand 50 und einer konzentrisch mit ihr im Außentrog angeordneten inneren Leitwand 56 ist ein zweiter Eingdurchlaß 58 gebildet. Die zylindrische innere Leitwand 56 reicht mit ihrem unteren Teil bis unter die den Bereich des kalten "Natriums begrenzende trichterförmige Wandung 24-hinab. Am oberen Teil läuft die innere Leitwand56 ebenfalls in einem freien Eand 60 aus, welcher oberhalb des Spiegels A des" heißen Natriums liegt.

Der freie Eand 5^ der äußeren Leitwand 50 liegt in einer solchen Höhe, daß er in jedem Betriebszustand des Eeaktors oberhalb des Spiegels D des kalten Natriums in dem Eingdurchlaß 58 verläuft. Der Spiegel B des kalten Natriums im Eingdurchlaß 52 verläuft stets etwa oberhalb des Eandes 5^ und ist unabhängig von .Änderungen des Kühlmittelumlaufs im wesentlichen konstant. .--..;

Das kalte Natrium strömt über den Eand 5^ hinweg und fließt in Form einer durch, den Pfeil C angedeuteten Strömungsschicht abwärts in den zweiten Eingdurchlaß 53.

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Solange die Pumpen in einem Bereich zwischen ihrer Kenn-Förderleistung Qn und einer Förderleistung 0,2 Qn arbeiten liegt der Spiegel A des heißen ITatriums höher als der Spiegel D des kalten iNTatriums im inneren· Ringdurchlaß .58. Im Stillstand der Pumpen bzw. bei einer Förderleistung 0,1 Qa stellen sieh die beiden Spiegel einander gleich, wie in Fig. 2 durch A' und D' angedeutet ist.

Gemäß der Erfindung erhält der obere Hand 54- der Leitwand ein solches Profil, daß sich die Strömlings schicht C nicht von der inneren Wandflache 62 der Leitwand löst. Dadurch, reißt die Strömungsschicht C praktisch keinerlei Gasblasen aus der über dem Natrium liegenden Gasschicht, beispielsweise Argonschicht mit.

In Versuchen wurde ermittelt, daß eine solche Wirkung erzielbar ist-, indem man dem Rand 54- ira senkrechten Schnitt die Form eines Kreisaus- oder Abschnitts verleiht.

In Fig. 3 und 3' sind besonders günstige Formen für den Rand dargestellt. In Fig. 3 hat der Rand im Querschnitt die Form eines Halbkreises, dessen Durchmesser gleich der Stärke e_ der Leitwand 50 ist. Insbesondere ist zu bemerken, daß die Halbkreisform tangential in die innere Wandfläche 62 der Leitwand 50 übergeht.

In Fig. 3¹ hat der Rand die Form eines Ringwulsts 66, dessen Querschnitt einen Kreisausschnitt darstellt. Dieser geht wiederum tangential in die innere Wandfläche 62 der Leitwand 50 über. Der kreisbogenförmige Querschnitt des Rands verhindert bei in einem sehr weiten Bereich veränderlicher Zufuhr des Natriums zum Ringdurchlaß 52 eine Ablösung der abwärts fließenden Strömungsschicht C, was insbesondere bei den höchsten Zufuhrmengen an ITatrium vorteilhaft zur Wirkung kommt.

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Die innere Leitwand 56 dient dazu, das kalte Natrium in den unterhalb der trichterförmigen Wandung 24 liegenden Bereich des Trogs zu leiten. Dabei können die wenigen von der Strömungsschicht C mitgerissenen Gasbiasen innerhalb des Ringdurchlasses 53 aufsteigen, um sich am Spiegel D wieder mit der Schutzgasschicht 30 zu vereinigen.

In einem praktischen Beispiel mit einem Außentrog 10, dessen Innendurchmesser ca. 21 m beträgt und mit einem Rand 54 der Leitwand 50, welcher bei einer Toleranz von ± 2,5 mm mit einem Kreisdurchmesser von 50 mm gerundet ist, wurden bei einer Nenn-Zufuhrmenge Q_n von 600 1 Natrium/sec zum Ringdurchlaß 52 die folgenden Ergebnisse erzielt: - mitgerissene Gasmenge, bezogen auf die Menge des Natriums: bei einem Zwischenraum von 150 mm zwischen äußerer und innerer Leitwand weniger als 5 · 10 , bezogen auf das Volumen;

bei einem Zwischenraum von 75 mm zwischen äußerer und innerer Leitwand weniger als 10~ , bezogen auf das Volumen.

Bei Änderungen der Zufuhrmenge zwischen Qn und 0,1 Qn änderte sich die Höhe des Spiegels B des Natriums entlang dem Umfang des Trogs 10 auch unter Berücksichtigung der den verschiedenen Zufuhrmengen entsprechenden Temperaturen um nicht mehr als 18 mm.

Bei Anlagen, in denen die lördermengen sehr klein sein können, kann es vorteilhaft sein, den Rand 54 der Leitwand 50 mit Ausschnitten zu versehen, wie dies in JFig. 4 dargestellt ist. Die hier gezeigten Ausschnitte 68 sind in gleichen Abständen entlang dem Rand verteilt, und ihre abgeschrägten seitlichen Begrenzungen 70, 70- sowie ihre unteren Begrenzungen 72 haben jeweils ein gleichmäßig gerundetes Profil. Die Länge der Ausschnitte 68, bezogen auf die Länge des Randes 54 insgesamt, bestimmt sich im Hinblick auf die kleinste zu erwartende Fördermenge.

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5 zeigt eine Anordnung zum Steuern der relativen Höhe der Flüssigkeitsspiegel D und A, wobei der Spiegel D im inneren Ringdurchlaß 58 höher sein soll als der Spiegel A im Innentrog. Dazu ist die innere Leitwand 56 abwärts bis an die Träger 16 verlängert und der Ringdurchlaß 58 ist über kalibrierte Öffnungen 74- mit dem restlichen Innenraum des Trogs strömungsverbunden. Aufgrund der Durchlässe 74· entsteht ein Druckanstieg, welcher das Anheben des Flüssigkeitsspiegels D ermöglicht.

Dadurch verringert sich der Höhenunterschied zwischen den Flüssigkeitsspiegeln B und D. Solange die Pumpen in einem Bereich zwischen ihrer Nenn-Förderleistung Qn und einer Förderleistung 0,2 Qn arbeiten, liegt der Spiegel D höher als der Flüssigkeitsspiegel A; Im Stillstand der Pumpen bzw. bei einer Förderleistung 0,1 Qn stellen sich die Flüssigkeitsspiegel D und A auf die gleiche Höhe ein.

Fig. 6 und 7 zeigen die Anwendung des erfindungsgemäßen Kühlsystems für die Kühlung eines an der Deckplatte aufgehängten Innentrogs eines mit flüssigem Natrium gekühlten Kernreaktors. Der ebenfalls an der Beton-Deckplatte 4- aufgehängte Außentrog 10 bildet einen allseitig dichten Abschluß der Anlage. In die Deckplatte 4· sind in bekannter Weise zwei Drehverschlüsse 6, 8 exzentrisch zueinander eingesetzt. Innerhalb des Außentrogs 10 ist ein Innentrog mit seinem oberen Teil ebenfalls an der Deckplatte 4- aufgehängt. Der selbsttragende und tragfähige Innentrog 100 enthält den Reaktorkern 12 sowie einen Raum für das heiße Natrium, über welchem eine gasförmige Schutzschicht etwa aus Argon liegt. Im Außentrog 10 sind die Pumpen 18 für das primäre Kühlmittel sowie die Prxmärwärmetauscher 20 untergebracht. Der Raum zwischen dem Außentrog 10 und dem Innentrog 100 enthält das "kalte" Natrium. Vom Innentrog 100 strömt das heiße Natrium über Verbindungs stutz en 104-den Einlassen 102 der einzelnen Wärmetauscher 20 zu. Am Aus

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laß 26 der Wärmetauscher 20 fließt das nunmehr kalte Uatrium wieder in den Eaum zwischen den beiden Trögen. Aus diesem wird es über die Einlasse 106 der Pumpen 18 angesaugt und von den Pumpen jeweils über eine Leitung 28 an das untere Teil des Eeaktorkerns 12 befördert. Die Beckplatte 4- ist an ihrer dem Innenraum der Tröge ' zugewandten Unterseite mit einer Wärmeisolierung 108 versehen. Beiderseits der Befestigungsstelle des oberen Teils des Innentrogs 100 angeordnete und mit einem Labyrinthverschluß 114. kombinierte Isolierwände 110, 112 schützen das von der Schutzgasschicht 116 umgebene obere Teil der Wandung des Innentrogs 100 vor Strahl ungs- und Konvekt ions wärm e. Der Innentrog 100 enthält eine innere Leitwand 118, welche mit der Wandung des Trogs einen Eingdurchlaß 120 begrenzt. Dieser ist an seinem unteren Ende mit einem Teil des dem unteren Teil des Eeaktorkerns 12 zugeführten kalten Uatriums gespeist. Im oberen Bereich hat die Leitwand 118 ein Teil verringerten Durchmessers, welches ein erweitertes Teil 130 des Ringdurchlasses 120 einwärts begrenzt. Im erweiterten Teil 130 des Eingdurchlasses 120 ist eine zylindrische Leitwand 124 angeordnet, welche einen freien oberen Eand 126 aufweist und am unteren Ende über ein kegelstumpfförmiges Wandungsteil 128 mit der Wandung des Innentrogs 100 verbunden ist. Die Leitwand 124 unterteilt den Eingdurchlaß 120 also in zwei Teile, nämlich das erweiterte Teil I30 und ein durch die Leitwand 124 und die Wandung des Innentrogs 100.begrenztes Teil 132. Oberhalb der kegelstumpfförmigen Wandung 128 ist die Wandung des Innentrogs 100 von mehreren öffnungen 134 durchsetzt. Die Leitwand 124 entspricht somit in ihrer Wirkung der äußeren Leitwand 50 der ersten Ausführungsform, während die Wandung des oberen Teils des Innentrogs 100 der inneren Leitwand 56 der ersten Ausführungsform entspricht. Das zur Kühlung des Innentrogs dem Eingdurchlaß 120 zugeführte kalte Natrium strömt über den oberen Eand 126 der Leitwand 124 hinweg in den Zwischenraum 132 und verläßt diesen über die Öffnungen 134, welche zur Eegelung der rela-

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tiven Standhöhe des Hatriums in dem ringförmigen Zwischenraum 132 kalibriert sein können.

Der obere Rand 126 der Leitwand 124 hat eine der in Fig. und 3' dargestellten Formen, ist also kreisbogenförmig gerundet. Darüber hinaus kann der Rand 126 gleichmäßig über seine. Länge verteilte Ausschnitte der in Fig. 4 gezeigten Art aufweisen, um die im Zusammenhand damit erläuterte Wirkung zu erzielen. Eine solche Ausbildung trägt dazu bei, das Niveau des Überlaufs zu stabilisieren und das Mitreißen des inerten Schutzgases in den Kühlkreislauf zu verhindern.·

Im Hinblick auf die Ausführung nach Fig. 2 ist noch zu bemerken, daß der Durchmesser bzw. Umfang des Rands 126 · in Fig. 6 und 7 wesentlich kleiner ist als der des Rands in Fig. 2. Aus diesem Grunde muß der Rundungshalbmesser seines Querschnitts vergrößert und/oder die Strömung des Kühlmittels verringert werden. Andererseits beaufschlagt der statische Druck-hier die Innenseiten der Leitwände, wodurch sich die Gefahr einer Verformung insbesondere der Leitwand 118 vermindert.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbei'spiele beschränkt, sondern erstreckt sich auf verschiedene Abwandlungen derselben. So^- kann etwa Je nach Verwendungsart die zweite Leitwand anders als beschrieben ausgeführt sein. Sie kann etwa über ihre ganze Höhe zylindrisch sein oder ein Profil aufweisen, welches zunächst zur Wandung des Innentrogs 100 und anschließend zur anderen Leitwand 128, 124- parallel verläuft, so daß der Ringdurchlaß 120 über seine gesamte Höhe die gleiche Breite hat.

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Leerseite

Claims

PatentansOrüche:

Kernreaktor mit einem Trog, welcher in einem Außenmantel angeordnet und an einer den Außenmantel oben abschließenden Deckplatte aufgehängt ist, mit einem im Trog angeordneten Reaktorkern, welcher mittels den Trog teilweise ausfüllendem flüssigem Natrium gekühlt ist, mit einer auf der freien Oberfläche der !Flüssigkeit liegenden Schutzschicht aus einem inerten Gas, mit Einrichtungen zum Abziehen des "heißen" flüssigen Metalls nach dessen Durchgang durch den Reaktorkern im oberen Teil des Reaktors und zum Zurückfördern des "kalten" flüssigen Metalls in den unteren Teil des Trogs unterhalb des Reaktorkerns, mit einer ersten und einer zweiten im Trog angeordneten Leitwand und mit zwischen der ersten Leitwand und dem Trog bzw. zwischen der ersten und der zweiten Leitwand gebildeten ersten und zweiten Ringdurchlässen, von denen der eine der Zufuhr des "kalten" flüssigen Metalls und der andere dem Rücklauf desselben dient, dadurcli gekennzeichnet, daß der Spiegel (B, D) des flüssigen Metalls in den beiden Ringdurchlässen (52, 58; 120, 132) offen liegt, daß die die beiden Ringdurchlässe voneinander trennende Leitwand (50; 124) einen freien oberen Rand (54; 126) hat, welcher oberhalb des höchsten Spiegels des "kalten" flüssigen Metalls in dem für den Rücklauf vorgesehenen Ringdurchlaß verläuft, und daß der genannte Rand ein solches Profil aufweist, daß seine Überströmung durch das über den einen Ringdurchlaß zugeführte kalte flüssige Metall ohne Ablösung der Strömung des Metalls von der Wandfläche (62) der die beiden Ringdurchlässe voneinander trennenden Leitwand statt-, findet.
2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufuhr-Ringdurchlaß (52) durch die erste Leitwand (50) und durch die innere Wandfläche des als Außentrog (10) ausgebildeten Trogs begrenzt ist,

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ORK3INAL /NSPECTED

daß der Außentrog die Gesamtmenge des flüssigen Metalls und die dieses bedeckende Schutzgasschicht (30) enthält und an der sein oberes Ende verschließenden Deckplatte (4) aufgehängt ist, und daß der Rücklauf-Ringdurchlaß (58) durch die erste und die zvreite Leitwand (50 bzw. 56) begrenzt ist und am unteren Ende im unteren Teil des Außentrogs ausmündet.
3· Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf -Ringdurchlaß (58) am unteren Ende verschlossen und über die zxireite Leitwand (56) durchsetzende kalibrierte Öffnungen (74) mit dem unteren Teil des Außentrogs (10) strömungsverbunden ist.
4. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Trog ein in einem Außentrog (10) angeordneter Innentrog (100) ist, welcher an der Deckplatte (4-) aufgehängt ist und die erste sowie die zweite Leitwand (124-, 118) enthält, daß die erste Leitwand einen freien oberen Rand (126) hat und mit dem unteren Rand abdichtend am Innentrog befestigt ist, daß der Innentrog oberhalb der Befestigungsstelle der ersten Leitwand von Durchlässen (134) durchsetzt ist, daß der Zwischenraum zwischen dem Innentrog und der ersten Leitwand den Rücklauf-Ringdurchlaß (132) bildet und daß der Zwischenraum zwischen der zweiten Leitwand einerseits und zunächst dem Innentrog und darauf der ersten Leitwand andererseits den Zufuhr-Ringdurchlaß (120, I30) bildet.
5. Kernreaktor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis. 4, dadurch gekennzeichnet, daß der freie obere Rand (54; 126) der einen Leitwand (50; 124-) im senkrechten Schnitt die Form eines Kreisabschnitts oder -ausschnitts hat, welcher tangential in die dem Rücklauf-Ringdurchlaß (58; 132) zugewandte Wandflache (62) der ersten Leitwand übergeht.

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6. Kernreaktor nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Kreisausschnitts größer ist als die Stärke (e) der ersten Leitwand (50;
7· Kernreaktor nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Kreisausschnitts gleich der Stärke (e) der ersten Leitwand (50, 124) ist.
8. Kernreaktor nach wenigstens einem der Ansprüche i bis dadurch g e kennz e. i chnet, daß der freie Eand (54) eine Anzahl von gleichmäßig entlang seinem Umfang verteilten senkrechten Ausschnitten (68) hat.

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