DE2825734C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmeschutz­ vorrichtung für den Aufbau eines flüssigmetallgekühlten Kern­ reaktors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Wärmeschutzvorrichtung ist aus der DE-OS 26 53 634 bekannt.

Bei sogenannten integrierten Kernreaktoren mit schnellen Neutronen ist ganz allgemein im Inneren eines Schutzraumes mit dich­ ten bzw. dicken Wänden ein offener Hauptbehälter mit verti­ kaler Achse angeordnet, dessen zylindrische Seitenwand hän­ gend unter einem horizontalen Deckel befestigt ist, der den Behälter oder das Becken an dessen Oberteil verschließt. Dieser Hauptbehälter enthält ein geeignetes Volumen eines Flüssigmetalls, üblicherweise Natrium, dessen Pegel im Be­ hälter unter dem Deckel von einer Zwischenschicht aus einem neutralen Gas, üblicherweise Argon, überlagert ist. Der Kern des Reaktors, der durch eine Anordnung von Brennelementbündeln gebildet ist, ruht auf einem Auflage- Stützbalken oder -träger, der seinerseits auf dem Boden des Hauptbehälters über einen Metallbelag in Anlage ist. Der Kern ist von einem zweiten, Primärbehälter genannten Behäl­ ter umgeben, der im Hauptbehälter angeordnet ist, wobei das umgewälzte Flüssignatrium den Kern in aufsteigender Richtung durchsetzt. Das heiße Natrium, das Wärme aufgenommen hat, die von den Brennelementbündeln des Kerns abgegeben wird, wird im Innenbehälter aufgefangen, nachdem es zu Eintrittsöffnungen gerichtet worden ist, die im Ober­ teil von Wärmetauschern vorgesehen sind, den sie in dichter Weise durchsetzen. Das durch Durchtritt durch die Wärmetauscher gekühlte Natrium tritt aus diesen durch Aus­ trittsöffnungen aus, die an deren Unterteil vorgesehen sind, und entspannt sich in den zwischen dem Hauptbehälter und dem Innenbehälter begrenzten Raum unter einer geneigten Schikane oder Abstufung, die mit letzterem Behälter einstückig ist und die von den Körpern der Wärmetauscher durchsetzt ist, wobei die Abstufung auf diese Weise die Trennung des heißen Natriums im Innenbehälter vom kalten Natrium ermöglicht zwi­ schen dem Innenbehälter und dem Hauptbehälter. Das kalte Na­ trium wird nun durch ebenfalls um den Kern zwischen den Wär­ metauschern verteilten Pumpen rückgeführt, wobei die Pumpen wie die Wärmetauscher von den oberen Deckeln getragen sind und zum Rückführen des kalten Natriums in die Auflage unter dem Kern vorgesehen sind mit einem ausreichenden Druck, um deren neuen Durchtritt durch diesen zu ermöglichen und um die kontinuierliche Umwälzung im Hauptbehälter aufrechtzu­ erhalten. Diese beschriebene Ausführung entspricht folglich der Integration im Hauptbehälter, und zwar nicht nur des In­ nenbehälters und des Kerns, sondern auch der Wärmetauscher und der Pumpen, wobei das Volumen des kühlenden Natriums so im Hauptbehälter selbst enthalten bzw. eingesperrt bleibt.

Bei einer herkömmlichen Lösung dieser Art wurde schon eine permanente Kühlung der Innenwand des Hauptbehälters sichergestellt, insbesondere am Oberteil dessen zylindri­ scher Hülse, die normalerweise in Berührung mit Masse des heißen Natriums steht, das im Hauptbehälter aufge­ fangen ist, oberhalb der quergerichteten Abstufung. Zu die­ sem Zweck ist gegen die Wand dieses Hauptbehälters eine par­ allele Hülse oder ein Umlenkblech ("baffle") vorgesehen, das einen ringförmigen Raum begrenzt, der in ansteigender Rich­ tung von einer Menge des kalten Natriums durchströmt ist, die aus dem Bereich entnommen ist, der zwischen dem Haupt­ behälter und dem Innenbehälter unter der Abstufung begrenzt ist und vorzugsweise in der Auflage abgeleitet ist, ausge­ hend von Lecks, die am Fußende der Brennstoffelementbündel auftreten, die in Tragstreben aufgenommen sind, die in der Auflage vorgesehen sind. Die Menge des kalten Natriums steigt auf diese Weise zwischen dem Hauptbehälter und dem Umlenkblech bis zu dessen Ende oder Oberrand an und ergießt sich über diesen einen Überlauf bildenden Rand entweder di­ rekt in das Innere des Hauptbehälters oder vorzugsweise zwi­ schen dem Umlenkblech und einem dazu parallelen Gegen-Um­ lenkblech in einen zweiten ringförmigen Raum, der mit dem Bereich des kalten Natriums unter der Abstufung in Verbin­ dung ist. Gegebenenfalls kann eine Siphonanordnung zwischen dem Hauptbehälter, dem Umlenkblech und dem Gegen-Umlenkblech eingesetzt sein, um die Umwälzung der Menge des abgeleiteten Natriums zu verbessern und um die Abkühlung des Hauptbehäl­ ters wirksamer zu machen.

Wenn auch ein derartiger Aufbau gut an integrierte Re­ aktoren mittlerer Leistung angepaßt ist, sind sie jedoch weniger gut für zukünftige Reaktoren sehr hoher Leistung geeignet, da sie außer bestimmten Schwierigkeiten bezüglich der Geometrie der Behälter selbst besondere Vor­ sorgemaßnahmen erfordern, um den Gasdruck in dem Siphon zu steuern bzw. zu regeln, und weil sie zu Pegelschwankungen des Kühlnatriums längs der Wand des Hauptbehälters abhängig von den Betriebszuständen des Reaktors führen. Schließlich ist, wenn im einfachsten Fall die Menge des Natriums sich frei über den Oberrand des Umlenkblechs ergießt bzw. dort überläuft, kontinuierlich oder schlitz- oder ausschnittsweise, dessen Profil so ausgewählt ist, daß am besten ein Anhaften der überlaufenden Schicht stromabwärts dieses Rands vermie­ den wird, ein weiterer Nachteil zu berücksichtigen. In die­ sem Fall besteht nämlich die Gefahr, daß das Fördern oder Mitreißen von Gas der den Natriumpegel im Behälter unter dem Deckel überlagernden Schicht, selbst wenn dies auf einen re­ lativ geringen Wert begrenzt sein kann, im Fall einer ge­ ringen Schichtdicke oder Druckhöhe, zu groß wird, sobald diese Höhe ansteigt, oder die Menge zu groß wird, wo­ bei das Vorhandensein von Gasblasen in der flüssigen Masse nachteilig ist unter hydraulischen, thermischen und neutro­ nenbedingten Gesichtspunkten.

Eine weitere Lösung, die sich aus der vorhergehenden ergibt, besteht darin, die Menge der überlaufenden dünnen Schicht durch Rinnen oder dergleichen aufzuteilen, deren Form und deren Verteilung so ausgebildet sind, daß ein im wesentlichen laminarer Zustand aufrechterhalten wird, um das Mitreißen von Gas und die Bildung vonBlasen auf das äußerste zu verringern. Auch hier jedoch ist die Wirksamkeit dieser Lösung nicht vollständig befriedigend, da die Aufteilung der Flüssigkeit in den Rinnen, die in relativ beschränkter Anzahl vorgesehen sind, die Gefahr mit sich bringt, ein Mitreißen von Gas hervorzurufen.

Aus der DE-OS 26 53 634 ist eine Wärmeschutzvorrichtung für den Aufbau eines flüssig-metallgekühlten Kernreaktors bekannt, wobei der Aufbau aufweist: eine Wand mit einem zu dieser parallel verlaufenden Mantel, der an seinem Oberen­ de einen freien Rand besitzt, der eine Überlauf-Schwelle bildet, wobei die Wand und der Mantel zusammen einen Raum einschließen, der sich vertikal erstreckt und von unten nach oben von einem Teil des Flüssigmetalls entnommen ist, in das das Unterteil der Wand eintaucht.

Aus der DE-OS 21 59 781 ist eine thermische Isolierung bekannt, die aus mehreren Lagen von hochporösem Maschen­ geflecht und dünnen Metallblechen in abwechselnder Reihen­ folge besteht. Vorkehrungen gegen Blasenbildung in flüssi­ gem Natrium sind dabei nicht getroffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärme­ schutzvorrichtung der oben genannten Art so weiterzuent­ wickeln, daß es möglich wird, die Menge des über die Um­ lenkbleche ablaufenden flüssigen Natriums zur Kühlung des Hauptbehälters so aufzuteilen, daß dieser gleichmäßig überströmt und gleichzeitig das Mitreißen oder Fördern von Gas unter Bildung von Blasen erheblich reduziert wird.

Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

Gemäß dieser ersten Weiterbildung ist die Auskleidung der wärmedämmenden Elemente gebildet durch einen Stapel von Geweben oder Gittern bzw. Netzen aus Metall, die gegen die Wand der Hülle oder des Rings bzw. Mantels plattiert oder aufgebracht ist. Vorteilhaft ist, wenn der Aufbau durch die Wand des Hauptbehälters des Reaktors gebildet ist und par­ allel einem Umlenkblech und einem Gegen-Umlenkblech zugeord­ net ist, der Stapel aus Geweben oder Gittern aus Metall ge­ gen die Umlenkblech-Wand angeordnet, die gegen das Gegen- Umlenkblech gerichtet ist, wobei die Menge des abgeleiteten Flüssigmetalls, das sich durch den Stapel ergießt, in den Raum rückgeführt ist, der zwischen dem Hauptbehälter und dem Innenbehälter unter dessen Quer-Abstufung gebildet bzw. enthalten ist.

Gemäß einem besonderen Merkmal ist der Stapel aus Ge­ weben oder Gittern aus Metall gebildet durch übereinander­ gestapelte Schichten von benachbarten modularen oder Modul­ platten, die die Oberfläche des Mantels tapezieren oder be­ decken, wobei die Modul-Platten eine Dicke besitzen, die von einer Schicht zur anderen gleich oder verschieden sein kann. Gegebenenfalls sind die Schichten durch dünne Metallbleche oder durch ein Gitter voneinander getrennt, dessen Dicke grö­ ßer ist als die der Gewebe oder Gitter bzw. Netze aus Metall.

Vorzugsweise sind die Platten aus Geweben oder Gittern aus Metall in übereinandergelagerten Schichten angeordnet, deren Ränder von einer Platte zur anderen seitlich verscho­ ben sind, um eine kontinuierliche Lage durch Überdeckung ver­ schiedener Schichten zu erreichen, um auf diese Weise die Fläche des Mantels in notwendiger Dicke vollständig zu über­ decken für die vertikale Umwälzung der Flüssigkeit in ab­ steigender Richtung und mit verringerter Geschwindigkeit.

Gemäß einer weiteren Ausbildung ist die Befestigung des Stapels aus Geweben oder Gittern aus Metall derart ausge­ führt, daß dessen Oberseite entweder unter dem Rand der die Überlaufschwelle bildenden Hülle bzw. des Mantels angeord­ net ist, wobei diese Oberseite von einem Verteilungsglied der Menge der übergelaufenen Schicht versehen bzw. abgedeckt ist. Gegebenenfalls kann das Verteilungsglied der Menge durch ein perforiertes oder gelochtes Gitter oder durch einen Sta­ pel aus Geweben oder Metallnetzen oder -gestricken gebildet sein.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Aus­ kleidung mit wärmedämmenden Elementen durch in ei­ nem zwischen dem Mantel, einem zu diesem Mantel parallelen Blech und einer den unteren Boden bildenden Quer-Trennwand begrenzten Raum lose oder geschüttet angeordneten Stücken gebildet, wobei sich die Trennwand zwischen dem Mantel und dem Blech erstreckt.

Gemäß einer anderen Ausbildung ist die Boden-Trennwand direkt verlängert über das zum Mantel parallele Blech hin­ aus um einen angezogenen Rand, der einen Bereich begrenzt, in dem die Menge des Flüssigmetalls, nachdem es im Blech nahe der Trennwand vorgesehene Öffnungen durchsetzt hat, nach oben geführt wird, um wie zuvor das Entweichen von mit­ gerissenem Gas zu erleichtern.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiele einer Wärmeschutzvorrichtung beim Aufbau eines Kernreaktors näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch im Vertikalschnitt einen integrier­ ten Schnellneutronenreaktor zur Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, um den Wärmeschutz der Wand dessen Hauptbehälters sicherzustellen,

Fig. 2 vergrößert im Schnitt einen Ausschnitt aus Fig. 1 zur vollständigeren Darstellung des Aufbaues der Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung,

Fig. 3 im Schnitt und weiter vergrößert die Schutzvor­ richtung gemäß Fig. 2,

Fig. 4, 5 zwei Weiterbildungen der Vorrichtung gemäß Fig. 3,

Fig. 6 schematisch im Querschnitt ein weiteres Ausfüh­ rungsbeispiel mit geschütteten wärmedämmenden Elementen,

Fig. 7a, 7b, 7c drei Ausführungsbeispiele der wärme­ dämmenden Elemente gemäß Fig. 5,

Fig. 8, 9 schematisch im Schnitt Ausschnitte zweier wei­ terer Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Fig. 1 zeigt schematisch die Anordnung des Reaktorblocks eines Kernreaktors mit schnellen Neutronen und integriertem Aufbau, wobei dieser Kernreaktor insbesondere einen Schutzbehälter 2 aus dicken Betonwänden besitzt, die einen Innenbehälter 3 besitzen, in dessen Innerem der eigentliche Reaktor angeordnet ist. Dieser Behälter ist an seinem Oberteil durch einen horizontalen Deckel 4 verschlos­ sen, der zwischen einer Schulter des Beckens 2 über Auflage­ glieder 5 ruht. Im Inneren des Behälters oder Raums 3 ist ein erster Behälter 6, ein sogenannter Hauptbehälter, vor­ gesehen, der von einem zweiten Behälter 7 mit dazu paralle­ ler Wand, einem sogenannten Sicherheitsbehälter, umgeben ist, wobei die Behälter 6, 7 über ihre offenen Oberenden unter dem Schutzdeckel 4 hängend befestigt sind. Der Hauptbehäl­ ter 6 enthält einVolumen 8 eines Kühl-Flüssigmetalls, üb­ licherweise Natrium, dessen oberer Pegel 9 im Hauptbehälter 6 von der Unterseite des Deckels 4 durch einen Raum 10 ge­ trennt ist, der mit einer Schicht eines inerten Gases ge­ füllt ist, im allgemeinen mit Argon.

Der Schutzdeckel 4 weist in an sich üblicher Weise ein System von schematisch dargestellten Drehdeckeln 11, 12 auf, die den Zugang zum Inneren des Hauptbehälters 2 und unter dem Pegel 9 des Volumens zum Kern 13 des Reaktors ermögli­ chen, der in das Natrium eingetaucht ist und der durch die Nebeneinanderanordnung einer Reihe von nicht dargestellten Brennelementbündeln gebildet ist, die auf einem unteren Auf­ lage-Stützträger 14 ruhen, der seinerseits über einen Me­ tallbelag 15 gegen den Boden des Hauptbehälters 6 in Anlage ist. Der Kern 13 ist im Inneren eines dritten Behälters 16, eines sogenannten Innenbehälters, gehalten, der durch eine Quer-Abstufung 17 verlängert ist und durch eine seitliche zylindrische Hülle oder einen seitlichen zylindrischen Man­ tel 18 beendet ist, der koaxial zur Seitenwand des Hauptbe­ hälters 6 ist und sich mit geringem Abstand zu dieser er­ streckt.

Gemäß einer herkömmlichen Anordnung in bezug auf das für den betrachteten Reaktor verwendete integrierte Konzept trägt der Verschlußdeckel 4 eine Reihe von Wärmetauschern 19 und von Umwälzpumpen 20 , die den Deckel 4 in dichter Wei­ se durchsetzen und in das Innere des Hauptbehälters 6 unter den Pegel 9 eindringen, wobei die Wärmetauscher 19 und die Pumpen 20 in geeigneter Weise um den Kern 13 verteilt die geneigte Abstufung 17 durchsetzen, die den Innenbehälter 16 verlängert. Jeder Wärmetauscher 19 besitzt Eintrittsöffnun­ gen 21 oberhalb der Abstufung 17 und Austrittsöffnungen 22 unterhalb dieser Abstufung 17.

Aufgrund dieser Anordnung wird das heiße Natrium am Austritt des Kerns 13, nachdem es in diesem Wärmemengen in Berührung mit den Brennelementbündeln aufgenommen hat, im Bereich 23 aufgesammelt, der im Inneren des Innenbehälters 16 durch die Abstufung 17 und den Mantel 18 begrenzt ist, und dringt dann in die Wärmetauscher 19 durch die Eintritts­ öffnungen 21 ein. Das einmal gekühlte Natrium ist am Ausgang der Wärmetauscher 19 über die Austrittsöffnungen 22 wieder­ gebildet im Bereich 24, der unter der Abstufung 17 gebildet ist zwischen dem Hauptbehälter 6 und dem Innenbehälter 16.

In diesem Bereich 24 wird das kalte Natrium von den Umwälz­ pumpen 20 aufgenommen, die es unter geeignetem Druck über Leitungen 25 großen Querschnitts in die Auflage 14 zurück­ führen, um von dort einen neuen Durchtritt durch den Kern 13 durchzuführen, um von neuem in den Bereich 23 zurückzu­ kehren.

Gemäß einer bereits üblichen Anordnung entweicht ein Teil des in die Auflage 14 unter dem Kern 13 durch die Um­ wälzpumpen 20 rückgeförderten kalten Natriums aus bzw. durch die Auflage 14 und den Belag 15, um einen Ringraum 26 zu durchströmen, der zwischen der Seitenwand des Hauptbehälters 6 und einem koaxialen Mantel bzw. einer koaxialen Hülle ge­ bildet ist, die ein Umlenkblech 27 bildet, wobei diese abgeleitete Natriummenge es ermöglicht, ständig die geeignete Kühlung der Wand des Hauptbehälters 6 sicherzu­ stellen. Eine derartige Kühlung ist insbesondere notwendig, um die Gefahr der Erzeugung und des Bleibens oder Stockens einer heißeren Natriumschicht in Berührung mit dem Hauptbe­ hälter 6 zu vermeiden, wodurch als Folge der Temperatur­ schwankungen bei den verschiedenen Betriebszuständen des Reaktors Ermüdungsprobleme auftreten, die singulär den me­ chanischen Widerstand des Hauptbehälters 6 schwächen würden und mit der Zeit zur Gefährdung der Sicherheit der Anlage führen würden.

Um diesen Nachteil zu überwinden, wurde bereits das Si­ cherstellen einer ständigen Kühlung der Seitenwand des Haupt­ behälters 6 vorgesehen durch die Menge des abgeleiteten kal­ ten Natriums, das in aufsteigender Richtung im Raum 26 zwi­ schen der Wand des Hauptbehälters 6 und dem Umlenkblech 27 umgewälzt wird bzw. strömt.

Aus Fig. 2 ergibt sich nun ausführlich, wie gemäß der Erfindung der Oberteil des Umlenkblechs 27 ausgebildet ist, damit die Menge des im Raum 26 strömende Menge des Natriums sich über den freien oberen Rand 28 des Umlenkblechs 27, der eine Überlauf-Schwelle bildet, ergießen kann und in den Bereich 24 außerhalb des Innenbehälters 16 rückkehren kann, ohne dabei irgendeine Mitnahme des Gases der Abdeckung oder Schicht im Raum bzw. Bereich 10 zu erreichen und insbeson­ dere ohne im Inneren des Natriums das Mitnehmen von schäd­ lichen Blasen auszulösen.

Zu diesem Zweck wird gemäß einem ersten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung gegen die Wand des Umlenkblechs 27, zum Mantel bzw. zur Hülle 18 gerichtet, die die Abstufung 17 des Innenbehälters 16 verlängert, eine Auskleidung angebracht, die durch einen Stapel 29 aus Geweben oder Gittern bzw. Net­ zen aus Metall gebildet ist, wobei dieser Stapel 29 so aus­ gebildet ist, daß er die über das Ende oder den oberen Rand 28 des Umlenkblechs 27 überlaufende Schicht aufsammelt un­ ter geeignetem Bremsen dessen Strömung, jedoch unter Beibe­ halten dieser Strömung, in den Raum 30 zwischen dem Umlenk­ blech 27 und dem Mantel 18, der mit dem Bereich 24 in Ver­ bindung ist. Vorteilhaft kann der Rand 28 ein geeignetes Pro­ fil 28 a (Fig. 3) besitzen, um das Abfließen der überlaufen­ den Schicht zu erleichtern und sie gegen die Wand des Um­ lenkblechs 27 placiert oder anhaftend zu halten, unabhän­ gig vom Betriebszustand des Reaktors.

Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Stapels 29, der in obiger Weise ausgebildet ist. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel besitzt der Stapel 29 das Aussehen bzw. die Wirkung eines Kissens oder Polsters, das aus übereinander­ gelagerten Schichten von einer Reihe nebeneinander angeord­ neten Modul-Tafeln 33 gebildet ist, die ihrerseits aus auf­ einanderfolgenden Geweben oder Gittern aus Metall 31 gebil­ det sind. Die Ränder der Tafeln 33 sind von einer Schicht zur folgenden so gegeneinander versetzt, daß die Unstetig­ keiten der vorhergehenden Schicht überdeckt sind. Auf die­ se Weise wird die Fläche des Mantels mit einem kontinuier­ lichen Polster bedeckt mit konstanter Höhe und Dicke.

Die erste und die letzte Schichten sind an der Au­ ßenseite des Stapels 29 durch dünne Abdicht-Metallbleche 34 bedeckt, die sich teilweise in Strömungsrichtung nach Art von Dachziegeln überlappen, um jedes Leck der Überlauf-Schicht nach außerhalb des Stapels 29 zu verhindern.

Die verschiedenen Tafeln 33 können entweder aufeinander­ gestapelt sein zur Bildung eines kontinuierlichen Polsters oder von Zwischenmetallblechen 32 getrennt sein, die sich teilweise überdecken, ober durch ein Gitter 32′ mit höherer Dicke als diejenige der Gewebe oder Gitter aus Metall.

Vorteilhaft kön­ nen die durch Stapeln von Geweben oder Gittern aus Metall gebildeten Tafeln 33 der genannten Art in einer an sich be­ kannten Weise ausgebildet sein (vgl. FR-PS 22 41 849, 22 35 329, 22 35 461, 22 83 518), wobei diese Tafeln bei den bekannten Vorschlägen eine völlig andere Wirkungsweise besitzen, da sie dort zur Bildung von wärmespeichernden Anordnungen für die Wärmedämmung der Unterseite des horizontalen Deckels vor­ gesehen sind, der das Reaktorbecken verschließt, oder für den Hauptbehälter in dem Bereich vorgesehen sind, in dem er mit diesem Deckel verbunden ist.

Der Stapel 29, der gegen die Wand des Umlenkblechs 27 angebracht ist, ist im wesentlichen dazu vor­ gesehen, eine Bremsung der Durchflußmenge von Natrium während dessen Absinkens sicherzustellen. Er verbessert darüber hin­ aus den Wärmeschutz des Kühlkreises insbesondere für den Be­ triebsfall mit geringem Durchsatz. Die dem Stapel 29 eigene Art, daß er für den abgeführten Natriumdurchsatz vollständig durchlässig ist, der über den freien Rand 28 des Umlenkble­ ches 27 tritt, erreicht nämlich für die Strömung einen ge­ eigneten Widerstand, wodurch ein ausreichender Lastverlust erzeugt wird, um die Beschleunigung der absenkenden Menge (Fallbeschleunigung) zu bremsen und um die Strömungsgeschwin­ digkeit unterhalb eines Förder-Grenzwertes des inerten Gases im Bereich 10 zu halten. An der Basis des Stapels 27 kehrt der so abgebremste Natriumstrom direkt in den Raum zwischen dem Umlenkblech 27 und dem Mantel 18 zurück.

In jeder der von den wärmedämmenden Tafeln 33 gebildeten Schichten können die Gewebe oder Gitter aus Metall die glei­ che Dicke oder unterschiedliche Dicke besitzen, wobei die An­ zahl der Gewebe im übrigen unveränderbar sein kann von einer Schicht zur anderen, abhängig von den Eigenschaften dieser Ge­ webe. Diese sind vorteilhaft zusammengeheftet.

Die Anzahl der Befestigungsbolzen 36 kann, um sie geeig­ net an der Wand des Umlenkbleches 27 zu verteilen, um abhän­ gig von den Abmessungen des Umlenkblechs 27 und den Abdeck­ blechen 35 und abhängig von der Dicke des Stapels 29 eine si­ chere Befestigung an letzterer zu gewährleisten, bestimmt sein.

Die Fig. 4 und 5 zeigen zwei weitere Ausführungsbei­ spiele der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung, die gegen den Oberteil des Umlenkblechs 27 angebracht ist, um die Strömung des Durchsatzes bzw. der Durchsatzmenge zu verlangsamen, die über den freien Rand übergetreten ist. Beim in Fig. 4 darge­ stellten Ausführungsbeispiel besitzt die Oberseite des den Natriumdurchsatz empfangenden Stapels 29 ein Verteilungsglied 41, durch das in geeigneter Weise der Durchsatz der Überlauf- Schicht über die gesamte Dicke der Anordnung ausgeglichen werden kann, wobei das Verteilungsglied 41 durch ein Loch­ gitter gebildet ist. Bei dem in Fig. 4 dargestellten anderen Ausführungsbeispiel ist das Verteilungsglied des Durchsatzes durch einen Stapel 42 aus Geweben oder Gewirken aus Metall ge­ bildet, der horizontal angeordnet ist senkrecht zu den Stapel­ ebenen der Tafeln 33. In beiden Fällen ist die Dicke und die Dichte der verschiedenen Schichten, die durch die gegen das Umlenkblech 27 angeordneten Tafeln 33 gebildet sind, so be­ rechnet, daß ein Natriumstrom erzeugt wird, ohne Stockung oder Verstopfung im maximalen Leistungsbetrieb des Reaktors. Darüber hinaus erlaubt die Möglichkeit während des Zusammen­ baus einen leichten Druck auf den Stapel 29 mittels der Be­ festigungsbolzen 36 gegen das Umlenkblech 27 auszuüben, ver­ schiedene oder viele Kombinationen bei der Wahl der diesen Stapel 29 bildenden Elemente und damit die größten Anpas­ sungsmöglichkeiten.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Tafeln 33 aus Geweben oder Netzen aus Metall ersetzt sind durch eine Abdeckung aus losen oder geschütteten Ele­ menten. In diesem Fall wird parallel zum Mantel des Umlenk­ blechs 27 ein Parallelblech 50 angeordnet, das mit dem Man­ tel bzw. dem Umlenkblech 27 über Schraubbolzen 51 verbunden ist, die das parallele Blech 50 durchsetzen und die gegen­ über diesem mittels Muttern 52 festgelegt sind. Das Blech 50 begrenzt mit dem Umlenkblech 27 und einer Quer-Trennwand 53, die an deren Unterteil vorgesehen ist, einen am Oberende offenen Raum, in dem sich der Durchsatz des Flüssigmetalls ergießt, der über das obere Ende des Umlenkblechs 27 getre­ ten oder übergelaufen ist.

Der so begrenzte Raum ist nun mit einer Abdeckung aus wärmespeichernden Ele­ menten 55, die lose oder geschüttet angeordnet sind, gefüllt, wobei diese beim in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel durch kleine zylindrische Elemente gebildet sind, wie bei­ spielsweise Raschig-Ringe.

Bei den in Fig. 7a, 7b und 7c dargestellten Ausfüh­ rungsbeispielen sind andere wärmespeichernde Elemente ver­ wendet, nämlich Berl-Sattelfüllkörper 56 (Fig. 7a), Pall- Ringe 57 (Fig. 7b) oder auch Metall-Wickelfedern oder Sprungfedern 58 (Fig. 7c), wobei diese Ausbildungsformen selbstverständlich nur beispielhaft sind.

In Fig. 8 ist dem Blech 50 und der Boden-Trennplatte 53, die mit dem Mantel oder dem Umlenkblech 27 denRaum bilden, in dem die geschütteten wärmedämmenden Elemente angeordnet sind, eine Platte 59 zugeordnet, die sich im wesentlichen senkrecht zur Trennplatte 53 erstreckt, wobei diese Platte 59 mit dem Mantel bzw. Umlenkblech 27 einstückig ist und an ihrem anderen Ende einen hochgezogenen Rand 60 besitzt. Die­ se Anordnung erlaubt es, daß der Durchsatz des Flüssigme­ talls, nach Durchsetzen der Boden-Trennplatte 53 durch die Öffnungen 54, einer Strömungsrichtungsumkehr unterliegt von im wesentlichen 180 Grad, um das Entweichen des Gases der Deckschicht zu erleichtern, das durch die Überlauf-Schicht mitgerissen worden sein kann, die über den Oberrand des Um­ lenkblechs 27 tritt, bevor der Durchsatz des Flüssigmetalls das Hauptvolumen wieder erreicht, das im Behälter 6 enthal­ ten ist und dessen Pegel in Fig. 8 durchden Pegel A wieder­ gegeben ist.

Bei einem anderen in Fig. 9 dargestellten Ausführungs­ beispiel weist die Boden-Trennplatte 53 keine Durchtritts­ öffnungen auf, wobei solche Durchtrittsöffnungen 61 im Un­ terteil des zum Umlenkblech 27 bzw. Mantel parallelen Blech 50 vorgesehen sind. In diesem Fall weist die Boden-Trenn­ platte 53 eine Verlängerung 62 über das Blech 50 hinaus auf und weist wiederum einen hochgezogenen Rand 63 derart auf, daß der durch die Öffnungen 61 tretende Durchsatz des Flüs­ sigmetalls einer Strömungsrichtungsumkehr von 180 Grad unter­ liegt, um dessen Entgasung vor der Wiedervereinigung mit dem Volumen des Flüssigmetalls im Behälter zu erleichtern.

Claims (9)

1. Wärmeschutzvorrichtung für den Aufbau eines flüssigme­ tallgekühlten Kernreaktors, wobei der Aufbau aufweist:
eine Wand mit einem zu dieser parallel verlaufenden Man­ tel, der an seinem Oberende einen freien Rand besitzt, der eine Überlauf-Schwelle bildet, wobei die Wand und der Man­ tel zusammen einen Raum einschließen, der sich vertikal erstreckt und von unten nach oben von einem Teil des Flüs­ sigmetalls durchströmt ist, der aus dem Hauptvolumen des Flüssigmetalls entnommen ist, in das das Unterteil der Wand eintaucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (27) an seiner außerhalb des Raumes (26) liegenden Seite eine Abdeckung aus wärmedämmenden Elemen­ ten besitzt derart, daß die nach unten strömende Überlauf- Schicht nach der Überlauf-Schwelle diese Abdeckung durch­ setzt, bevor sie in das Hauptvolumen des Flüssigmetalls wiederaufgenommen wird.

2. Wärmeschutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung aus wärmedämmenden Elementen durch einen Stapel (29) aus ersten Geweben oder Gittern (31) aus Me­ tall gebildet ist, die an der Fläche des Mantels (27) an­ gebracht sind.

3. Wärmeschutzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel (29) der ersten Gewebe oder Gitter (31) aus Metall durch übereinander angeordnete Schichten einer Rei­ he von Tafeln (33), die nebeneinander angeordnet sind, ge­ bildet sind, die die Fläche des Mantels (27) verkleiden oder bedecken, wobei die Tafeln (33) eine Dicke besitzen, die von einer Schicht zur anderen gleich oder unterschied­ lich sein kann.

4. Wärmeschutzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Tafeln (33) von übereinander angeordne­ ten Schichten seitlich von einer Schicht zur anderen ver­ setzt sind, um eine Überdeckung dieser Ränder durch die folgenden Schichten der Tafeln (33) zu erreichen, die ein Polster bilden mit konstanter Höhe und Dicke auf der Flä­ che des Mantels (27).

5. Wärmeschutzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tafeln (33) der äußeren bzw. inneren ersten Gewebe oder Gitter an den Außenseiten des Stapels (29) durch dünne Abdichtungs-Metallbleche (34) überdeckt sind, die sich teilweise überlappen, um jedes Lecken der Überlauf- Schicht über den Stapel (29) hinaus zu vermeiden.

6. Wärmeschutzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tafeln (33) der Zwischenschichten durch dünne Me­ tallbleche (32) und/oder durch ein zweites Gitter (32′) getrennt sind, wobei das zweite Gitter eine Dicke auf­ weist, die größer ist als die der ersten Gewebe oder Gitter (31) aus Metall.

7. Wärmeschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilungsglied des Durchsatzes durch eine Loch­ platte (41) oder durch einen Stapel (42) aus Geweben oder Gewirken aus Metall gebildet ist, die senkrecht zur Sta­ pelrichtung (29) der ersten Gewebe oder Gitter (31) aus Metall angeordnet sind.

8. Wärmeschutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung der wärmedämmenden Elemente durch lose oder geschüttete Elemente (55, 56, 57, 58) in einem Raum gebildet ist, der zwischen dem Mantel (27), einem zum Man­ tel (27) parallelen Blech (50) und einer den unteren Boden bildenden Quer-Trennplatte (53) gebildet ist, wobei sich diese zwischen dem Mantel (27) und dem Blech (50) er­ streckt.

9. Wärmeschutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen den Mantel (27) geschütteten wärmedämmenden Elemente verschiedene Formen besitzen und gebildet sind durch Raschig-Ringe (55), Pall-Ringe (57), Berl-Sattel­ füllelemente (56) oder durch Wickel-Metallfedern (58).