DE2942714C2

DE2942714C2 -

Info

Publication number: DE2942714C2
Application number: DE2942714A
Authority: DE
Inventors: Paul Dr.-Ing. 5630 Witten De Paikert; Rolf Ing.(Grad.) 6345 Eschenburg De Bielenstein
Original assignee: GEA-GMBH 4690 HERNE DE
Current assignee: GEA-GMBH 4690 HERNE DE
Priority date: 1979-10-23
Filing date: 1979-10-23
Publication date: 1988-07-07
Also published as: DE2942714A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Wärmetauschsystem zum Abführen von Wärme aus geschlossenen Räumen gemäß den Merk malen im Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a heat exchange system for Dissipation of heat from closed rooms in accordance with the Merk paint in the preamble of claim 1.

Eine Reihe von Kühlprozessen muß aus Sicherheits gründen nicht nur bei unbeabsichtigten Störfällen, sondern auch bei gewollten Eingriffen in das jeweilige Kühlsystem unter allen Umständen wenigstens in einem begrenzten Umfang noch weitergeführt werden. Derartige Kühlprozesse existieren beispielsweise für Lagerstätten in Form von Behältern, Ge bäuden oder Bunkern für Wärmeenergie abgebende Stoffe. Unter solche Stoffe fallen insbesondere verbrauchte, radioaktive Brennelemente, die permanent Wärme entwickeln, welche abge führt werden muß. Hier ergeben sich nun Schwierigkeiten, diese Wärme aus dem Innern entsprechender Lagerstätten an die Um gebungsluft abzuführen. Einerseits muß nämlich gewährleistet sein, daß das im Innern der Lagerstätte den Wärmeenergie ab gebenden Stoff kühlende Fluid nicht selber in die Umgebungsluft gelangt und andererseits ist sicherzustellen, daß das die Wärmeenergie des Kühlfluids an die Umgebungsluft transportie rende Kühlsystem auf alle Fälle ein Mindestmaß an Wärmeüber tragungsleistung aufbringt. A number of cooling processes must be done for safety are founded not only in the event of accidental accidents, but also also in the case of deliberate interventions in the respective cooling system under all circumstances at least to a limited extent to be continued. Such cooling processes exist for example for deposits in the form of containers, Ge Buildings or bunkers for heat-emitting substances. Under such substances fall in particular used, radioactive Fuel elements that continuously generate heat, which must be led. Difficulties now arise here Heat from the inside of appropriate deposits to the environment to remove ambient air. On the one hand, it must be guaranteed be that in the interior of the deposit the thermal energy Giving coolant fluid itself into the ambient air arrived and on the other hand it must be ensured that the Transport thermal energy of the cooling fluid to the ambient air cooling system in any case a minimum amount of heat transfer carrying power.

In diesem Zusammenhang sind Kühlsysteme mit moto risch angetriebenen Pumpen oder Ventilatoren bekannt. Die Betriebsbereitschaft dieser Kühlsysteme kann zwar durch für sich besonders geschützte Notenergie-Aggregate selbst bei gezielten Terrorakten noch aufrechterhalten werden, indessen haben die bekannten Kühlsysteme dort ihre Schwachstellen, wo sie vom Innern der Lagerstätte an die Umgebungsluft übergehen. Diese Schwachstellen sind insbesondere bei Lägerstätten mit radioaktiven Innenräumen vorhanden, wo dem Sicherheitsbedürfnis in einem optimalen Umfang Rechnung getragen werden muß.In this context, cooling systems with moto risch driven pumps or fans known. The Operational readiness of these cooling systems can be achieved by for specially protected emergency energy units themselves targeted terrorist acts are still maintained, however the known cooling systems have their weak points where they pass from the inside of the deposit to the ambient air. These weaknesses are particularly common with storage facilities radioactive interiors exist where the need for security must be taken into account to an optimal extent.

Man hat daher auch schon vorgeschlagen (DE-AS 28 23 376), Wärmerohre zur Abführung der Nachzerfallswärme aus Lagern mit abgebrannten Kernreaktorbrennelementen zu ver wenden. Zu diesem Zweck hat man parallel zu den Lagerstätten für die Brennelemente Naturzugkamine angebracht und diese Natur zugkamine über Wärmerohre mit den Lagerstätten verbunden. Hier bei müssen die Durchführungen der Wärmerohre in den Wänden zwischen den Naturzugkaminen und den Lagerstätten mit wirk samen Strahlungsabschirmungen versehen sein. Diese Strahlungs abschirmungen sind sehr aufwendig, sie bilden ferner nach wie vor Schwachstellen, und zwar insbesondere dann, wenn Wärme rohre durch gewaltsame Einwirkungen beschädigt oder zerstört sind und ausgetauscht werden müssen.It has therefore already been proposed (DE-AS 28 23 376), heat pipes to dissipate the heat of decay ver from stores with spent nuclear fuel elements turn. For this purpose, one has parallel to the deposits attached to the fuel train natural draft chimneys and this nature Train chimneys connected to the deposits via heat pipes. Here at must pass through the heat pipes in the walls between the natural draft chimneys and the deposits seed radiation shields are provided. This radiation Shields are very complex, they also reproduce how vulnerabilities, especially when heat pipes damaged or destroyed by force are and need to be replaced.

Der Erfindung liegt, ausgehend von der im Oberbe griff des Anspruchs 1 beschriebenen Bauart, die Aufgabe zu grunde, die Anordnung der innerhalb der Räume liegenden Teile der Wärmerohre ohne wesentliche Beeinträchtigung der Effektivi tät der Wärmeübertragung zu vereinfachen und gleichzeitig dem hohen Sicherheitsbedürfnis verstärkt Rechnung tragen zu können, indem die Wärmerohre nach innen mechanisch geschützt werden und Beschädigungen von außen bzw. Kontroll- und evtl. Reparaturarbeiten an den Wärmerohren keinen Einfluß auf die Betriebssicherheit der Lagerstätten haben. The invention is based on the Oberbe resorted to claim 1 design, the task reasons, the arrangement of the parts lying within the rooms the heat pipes without significantly affecting the effectiveness simplify heat transfer and at the same time take greater account of the high need for security can be mechanically protected by placing the heat pipes inside and damage from the outside or control and possibly Repair work on the heat pipes does not affect the Have operational security of the deposits.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.This object is achieved according to the invention in those listed in the characterizing part of claim 1 Characteristics.

Die die Wände der geschlossenen Räume durchsetzenden Wärmerohre sind in gegenüber den Räumen gas- und strahlungs sicher abgedichtete Hülsenrohre gesteckt. Dadurch wird der direkte Kontakt der Wärmerohre mit den Räumen unterbunden. Es ist somit gewährleistet, daß jedes einzelne Wärmerohr zu Kontrollzwecken oder auch aus Reparaturgründen bei gewaltsamer oder nicht gewaltsamer Beschädigung aus dem jeweiligen Hülsen rohr herausgezogen und durch ein repariertes oder neuwertiges Wärmerohr ersetzt werden kann. Die Hülsenrohre ragen in das Kühlfluid im Innern des jeweiligen Raums hinein. Sie nehmen die Wärme von diesem Fluid auf und geben sie an die einge steckten Wärmerohre ab, wo dann Verdampfungsprozesse in den Wärmerohren stattfinden, der Dampf die Wärme in die luftsei tigen Längenabschnitte der Wärmerohre transportiert und dort durch Kondensation abgibt, während die Kondensate durch Schwer kraft und ggf. unterstützender Kapillarkraft wieder zu den Verdampferteilen der Wärmerohre zurückfließen.The penetrating the walls of the closed rooms Heat pipes are in opposite to the rooms gas and radiation securely sealed sleeve tubes inserted. This will make the direct contact of the heat pipes with the rooms is prevented. It is thus ensured that each individual heat pipe is closed Control purposes or also for repair reasons with violent or non-violent damage from the respective sleeves tube pulled out and a repaired or as good as new Heat pipe can be replaced. The sleeve tubes protrude into that Cooling fluid inside the respective room. you take the heat from this fluid and give it to the one staked out heat pipes, where then evaporation processes in the Heat pipes take place, the steam the heat in the air length sections of the heat pipes transported and there releases through condensation while the condensates through heavy force and, if necessary, supporting capillary force Evaporator parts of the heat pipes flow back.

Wird nun eine Vielzahl von Wärmerohren übereinander und nebeneinander in den Lagerstättenwänden angeordnet, so stellt sich auf den Innenseiten der Lagerstättenwände jeweils eine abwärts gerichtete Konvektionsströmung ein, die auf dem Dichteunterschied zwischen den gekühlten und noch nicht ge kühlten Teilen der Kühlfluide beruhen, während sich auf den Außenseiten der Lagerstättenwände richtungsgemäß entgegenge setzte Luftströmungen ausbilden, die gleichermaßen auf dem Prinzip der freien Konvektion, d. h. auf den Dichteunterschied zwischen aufgewärmter und noch nicht aufgewärmter Umgebungs luft beruhen. Now a variety of heat pipes are stacked and arranged side by side in the deposit walls, so stands on the inside of the deposit walls a downward convection flow on the Density difference between the chilled and not yet ge cooled parts of the cooling fluids are based on the The outside of the deposit walls are directed in the opposite direction continued to form air currents that are equally on the Principle of free convection, d. H. on the density difference between warmed up and not yet warmed up surroundings air based.

Dadurch, daß möglichst eine große Anzahl von Wärme rohren zum Einsatz gelangt, ergibt sich der Vorteil, daß auf grund der dann vorhandenen räumlichen Erstreckung des Wärme tauschsystems auch bei gewaltsamer Zerstörung einzelner Wärmerohre auf der Außenseite durch Unfall oder einen will kürlichen Zerstörungsakt nur ein relativ kleiner Teil des Wärmetauschersystems außer Kraft gesetzt werden kann. Der überwiegende Teil des Wärmetauschsystems arbeitet unverändert weiter. Die zerstörten Teile haben somit keinen Einfluß auf das Weiterfunktionieren des nicht zerstörten Teils des Wärme tauschsystems. Es wird sich lediglich das Temperaturniveau im Innern der Lagerstätte entsprechend der Anzahl der ausge fallenen Wärmerohre im Verhältnis zur ursprünglichen Gesamt zahl geringfügig erhöhen. Durch die große Anzahl an Wärmerohren ist jedoch die Mindestkühlleistung aufgrund der verbleibenden und weiterhin funktionierenden Wärmerohre auf jeden Fall ge währleistet.The fact that a large number of heat tubes used, there is the advantage that on because of the then existing spatial extension of the heat exchange system even in the event of violent destruction of individuals Heat pipes on the outside due to an accident or a want act of destruction only a relatively small part of the Heat exchanger system can be overridden. The Most of the heat exchange system works unchanged continue. The destroyed parts therefore have no influence the continued functioning of the undestroyed part of the heat exchange system. It will only change the temperature level inside the deposit according to the number of out falling heat pipes in relation to the original total increase the number slightly. Due to the large number of heat pipes is the minimum cooling capacity due to the remaining and still working heat pipes in any case ge ensures.

Wenn im Vorstehenden von einer großen Anzahl von Wärmerohren die Rede ist, so können dies einige hundert bis einige tausend voneinander völlig unabhängige einzelne Wärme rohre sein. Dabei verstärken die jeweils übereinander ange ordneten Wärmerohre die Wärmetauschleistung, indem sie die Konvektionsströmung auf beiden Seiten der jeweiligen Lager stättenwand beschleunigen.If in the above of a large number of Heat pipes is talked about, this can be several hundred to a few thousand individual warmths completely independent of each other be pipes. The reinforce one above the other arranged heat pipes the heat exchange performance by the Convection flow on both sides of the respective camp accelerate site wall.

Die Dimensionierung der äußeren Längen der Wärmerohre einerseits und der inneren Längen andererseits ist so aufein ander abzustimmen, daß die jeweils gewünschte Kühlleistung auch erreicht wird. Die Eigenschaft der Wärmerohre, daß ihre Arbeitstemperatur beliebig zwischen der Temperatur des Innen raums der Lagerstätte und der Temperatur der Umgebung liegen kann, erlaubt jedoch zusätzlich bestimmte Freiheiten in der Dimensionierung. So können beispielsweise die aktiven Längen auf den Innenseiten zugunsten vergrößerter aktiver Längen auf den Außenseiten verkürzt werden, wodurch sich die Arbeits temperatur der in den Wärmerohren befindlichen Stoffe stark in Richtung der Temperatur der Umgebungsluft verschiebt. Umgekehrt können bei Platzbeschränkungen auf der Außenseite der Lagerstätte die wirksamen Bereiche der äußeren Längenab schnitte zugunsten einer Verlängerung der inneren Längenab schnitte gekürzt werden, wobei dann das in den Wärmerohren befindliche Arbeitsfluid eine Temperatur annimmt, die in die Nähe der Temperatur des Innenraums rückt.The dimensioning of the outer lengths of the heat pipes on the one hand and the inner lengths on the other is so matched to vote otherwise that the desired cooling capacity is also achieved. The property of the heat pipes that their Working temperature any between the temperature of the inside space of the deposit and the temperature of the environment can, but also allows certain freedoms in the Sizing. For example, the active lengths on the inside in favor of increased active lengths be shortened on the outsides, which makes the work temperature of the substances in the heat pipes strong shifts towards the temperature of the ambient air. Conversely, if space is limited on the outside the effective areas of the outer lengths cuts in favor of an extension of the inner lengths cuts are cut, which is then in the heat pipes located working fluid assumes a temperature that in the Approaching the temperature of the interior.

Die zur Anwendung gelangenden Wärmerohre können geradlinig ausgebildet und auf ihren in die Umgebungsluft hineinragenden äußeren Längenabschnitten mit Querrippen ver sehen sein. Sie werden in der Regel senkrecht zur jeweiligen Lagerstättenwand angeordnet. Denkbar ist es aber auch, die äußeren Längenabschnitte der Wärmerohre vertikal nach oben abzubiegen und mit Längsrippen zu versehen, wenn die Wärme rohre Längen bis zu 10 m und mehr aufweisen. Der Querschnitt der Wärmerohre kann auf ganzer Länge rund sein. Im Hinblick auf einen geringeren Strömungswiderstand und damit einherge hender Verbesserung der Konvektionsleistung bei gleichzeitig vergrößerter Sicherheit gegen erhöhten Innendruck bei evtl. Eisbildung ist es aber auch möglich, die äußeren Längenabschnitte der Wärmerohre mit einem elliptischen Querschnitt zu versehen, dessen lange Achse sich in Richtung der Konvektionsströmung erstreckt.The heat pipes used can straight-lined and on their in the ambient air protruding outer longitudinal sections with cross ribs to be seen. They are usually perpendicular to each Deposit wall arranged. But it is also conceivable that outer longitudinal sections of the heat pipes vertically upwards turn and provide longitudinal ribs when the heat have pipe lengths of up to 10 m and more. The cross section the heat pipe can be round over its entire length. With regard to a lower flow resistance and associated therewith improving convection performance at the same time increased security against increased internal pressure in case of Ice formation is also possible, the outer longitudinal sections to provide the heat pipes with an elliptical cross section, whose long axis is in the direction of the convection flow extends.

Der Querschnitt der Hülsenrohre ist zweckmäßig an den Querschnitt der Wärmerohre angepaßt. Er kann somit rund oder elliptisch sein. Dabei ist es im Falle eines gasförmigen Fluids als inneren Wärmeträger vorteilhaft, die Hülsenrohre gemäß Anspruch 2 außen längs- oder querzuberippen. Auf diese Weise wird auch im Innenraum der Lagerstätte der freien Kon vektion des strömenden Gases ein möglichst geringer Wider stand entgegengesetzt. Bei einem flüssigen Wärmeträger im Innenraum ist eine solche Maßnahme im Prinzip nicht notwen dig, da aufgrund der dann größeren Dichteunterschiede auch größere Widerstandswerte zulässig sind und somit die ein fachere Form des im Querschnitt runden Hülsenrohrs gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 beibehalten werden kann. Die vor sorgliche Maßnahme, daß die unteren axialen Mantellinien der inneren, rund ausgebildeten Längenabschnitte und die unteren axialen Mantellinien der äußeren elliptischen Längenabschnitte auf einer gemeinsamen Geraden liegen, sorgt dafür, daß das zum Verdampferteil rückfließende Kondensat auch bei nur geringer Neigung der Wärmerohre nicht am Fließen gehindert wird.The cross section of the sleeve tubes is expedient adapted the cross section of the heat pipes. It can therefore be round or be elliptical. It is in the case of a gaseous one Fluids as an internal heat transfer medium advantageous, the sleeve tubes according to claim 2 outside or longitudinally ribbed. To this Way is also in the interior of the deposit of the free Kon vection of the flowing gas as little as possible was opposite. With a liquid heat transfer medium in In principle, such a measure is not necessary inside dig, because of the greater density differences Larger resistance values are permissible and thus the one more sophisticated form of the sleeve tube, which is round in cross section, according to Features of claim 3 can be maintained. The before careful measure that the lower axial surface lines of the inner, round length sections and the lower axial surface lines of the outer elliptical longitudinal sections lying on a common straight line ensures that the Evaporator part of the condensate flowing back even with only a small amount Inclination of the heat pipes is not prevented from flowing.

Durch die Merkmale des Anspruchs 5 entstehen zwischen den Hülsenrohren und den Wärmerohren Räume, die gemäß Anspruch 6 zweckmäßig mit einem Wärmeleitfluid gefüllt werden und gegen über der Umgebungsluft durch einen Flansch verschlossen sind. Das Wärmeleitfluid kann entsprechend den Merkmalen des An spruchs 7 aus einer Öl-Graphit-Mischung bestehen.Due to the features of claim 5 arise between the sleeve tubes and the heat tubes spaces that according to claim 6 expediently be filled with a thermal fluid and against are sealed by a flange above the ambient air. The thermal fluid can according to the characteristics of the Say 7 consist of an oil-graphite mixture.

Sind gemäß Anspruch 8 die Räume zwischen den Hülsen rohren und den Wärmerohren an eine Alarmvorrichtung ange schlossen, so löst beispielsweise eine unerwünschte Leckage der Hülsenrohre ein Alarmsignal aus, ggf. verbunden mit einer sofortigen Gegenmaßnahme, so daß ein Herausdringen des für die Umwelt ggf. gefährlichen Kühlfluids aus dem Innenraum der Lagerstätte sofort unterbunden wird. Ein Alarmsignal kann z. B. durch Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit des in den der Sicherheit dienenden Räumen befindlichen Wärmeleitfluids bei Vermischung mit dem eindringenden Kühlfluid bewirkt werden. According to claim 8, the spaces between the sleeves pipes and the heat pipes to an alarm device closed, for example, will solve an undesired leak the sleeve pipes an alarm signal, possibly connected to a immediate countermeasure so that an escape of the for the environment possibly dangerous cooling fluids from the interior of the Deposit is stopped immediately. An alarm signal can e.g. B. by changing the electrical conductivity of the in the Security-serving rooms located thermal conduction fluid when mixed with the penetrating cooling fluid can be caused.

Nach den Merkmalen des Anspruchs 9 können ver schiedene federnde und dadurch an der Innenwand der Hülsen rohre gut anliegende Längsstege auf der Außenseite der Wärme rohre angebracht sein. Durch die kontaktschlüssige Verbindung ist gewährleistet, daß auch bei unvorhergesehenem Verschwinden des Wärmeleitfluids in den Räumen zwischen den Hülsenrohren und den Wärmerohren noch eine genügende Wärmeleitung durch die metallischen Kontakte der federnden Stege gewährleistet ist.According to the features of claim 9 ver different resilient and therefore on the inner wall of the sleeves Pipes well-fitting longitudinal webs on the outside of the heat pipes attached. Thanks to the contact connection it is guaranteed that even in the event of unforeseen disappearance of the thermal fluid in the spaces between the sleeve tubes and the heat pipes through sufficient heat conduction ensures the metallic contacts of the resilient webs is.

Gelangen die Merkmale des Anspruchs 10 zur Anwendung, so sind die äußeren Leitflächen zweckmäßig Bestandteil von Stahl- oder Stahlbetonschalen, in denen Durchtrittsöffnungen für die äußeren Längenabschnitte der Wärmerohre vorgesehen sind. Die inneren Leitflächen können aus relativ leichten und einfachen Materialien bestehen, da sie lediglich die Wärmeträger strömung kanalisieren müssen. Die äußeren Betonschalen können hingegen einen zusätzlichen Schutz für die Lagerstätte über nehmen.If the features of claim 10 apply, the outer guide surfaces are expediently part of Steel or reinforced concrete shells, in which passage openings provided for the outer longitudinal sections of the heat pipes are. The inner baffles can be made of relatively light and simple materials exist because they are only the heat transfer medium need to channel flow. The outer concrete shells can however, additional protection for the deposit to take.

Obgleich sowohl die Hülsenrohre als auch die Wärme rohre aus einfachem Stahl bestehen können, weil Korrosionen aufgrund der eingeschlossenen Arbeitsstoffe (Flüssigkeit und Gas) nur vorübergehend und dann auch nur in einem sehr be grenzten Umfang stattfinden können, ist es unter den besonderen sicherheitstechnischen Aspekten zweckmäßig, wenn die Rohre aus Edelstahl gebildet sind.Although both the sleeve tubes and the heat Pipes can be made of simple steel because of corrosion due to the included working materials (liquid and Gas) only temporarily and then only in a very be limited scope can take place, it is among the special safety aspects useful when the pipes are made of stainless steel.

Durch jede einzelne der vorbeschriebenen Maßnahmen ist das erfindungsgemäße Wärmetauschsystem mehrfach gesichert, so daß es nach menschlichem Ermessen praktisch niemals voll ständig ausfallen kann, solange nur ein Teil der jeweiligen Lagerstätte selbst noch erhalten ist und die Wandungen der Lagerstätte den Innenraum vollständig verschließen.
The heat exchange system according to the invention is secured several times by each of the measures described above, so that it can practically never fail completely humanely as long as only part of the respective deposit itself is still preserved and the walls of the deposit completely close the interior.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von in den Zeich nungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigtThe invention is based on in the drawing illustrated embodiments explained in more detail. It shows

Fig. 1 im vertikalen Schnitt das Schema einer Lager stätte für verbrauchte radioaktive Brennelemente; Fig. 1 in vertical section the scheme of a storage site for spent radioactive fuel elements;

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung, ebenfalls im verti kalen Schnitt, einen Teilbereich der Lager stätte der Fig. 1 mit einem einzelnen, in ein Hülsenrohr eingesteckten Wärmerohr; Fig. 2 in an enlarged view, also in verti cal section, a portion of the camp of Figure 1 with a single, inserted into a sleeve tube heat pipe.

Fig. 3 in nochmals vergrößerter Darstellung einen Schnitt gemäß der Linie III-III der Fig. 2 durch das Wärmerohr und das Hülsenrohr; FIG. 3 shows, in a further enlarged illustration, a section along the line III-III of FIG. 2 through the heat pipe and the sleeve pipe;

Fig. 4 eine Darstellung, ähnlich derjenigen der Fig. 2, mit einer weiteren Anordnungsmöglichkeit der Wärmerohre; FIG. 4 shows an illustration, similar to that of FIG. 2, with a further possibility of arranging the heat pipes;

Fig. 5 in vergrößerter Darstellung eine Teil ansicht eines Wärmerohrs gemäß einer weiteren Aus führungsform und Fig. 5 is an enlarged view of a partial view of a heat pipe according to another embodiment and from

Fig. 6 einen Schnitt durch das Wärmerohr der Fig. 5 gemäß der Linie VI-VI. Fig. 6 shows a section through the heat pipe of FIG. 5 along the line VI-VI.

In der Fig. 1 ist im Schema eine bunkerartige Lagerstät te 1 für verbrauchte radioaktive Brennelemente 2 dargestellt. In Fig. 1, a bunker-like deposit te 1 for spent radioactive fuel elements 2 is shown in the diagram.

Die Wand 3 der Lagerstätte 1 ist schalenförmig gestaltet. Im Innenraum 4 der Lagerstätte 1 sind die Brennelemente 2 in einem Wasserbecken 5 gelagert.The wall 3 of the deposit 1 is bowl-shaped. The fuel elements 2 are stored in a water basin 5 in the interior 4 of the deposit 1 .

In der Wand 3 sind radiale Durchbrechungen 6 vorgesehen, in die Hülsenrohre 7 von außen eingeschoben werden, die gas- und strahlungsdicht in der Wand 3 befestigt sind. Der Befestigung dienen (siehe Fig. 2) ein end seitiger Flansch 8 sowie in der Zeichnung nicht näher veran schaulichte Dichtungselemente. Der Querschnitt der Hülsenrohre 7 ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 rund. Er kann jedoch auch elliptisch sein. Außen an den Hülsenrohren 7 sind Querrippen 9 aufgesetzt.Radial openings 6 are provided in the wall 3 , into which sleeve tubes 7 are inserted from the outside and are fastened in the wall 3 in a gas-tight and radiation-tight manner. The attachment serve (see Fig. 2) an end flange 8 and sealing elements not illustrated in the drawing. The cross section of the sleeve tubes 7 is round in the embodiment of FIGS . 1 and 2. However, it can also be elliptical. On the outside of the sleeve tubes 7 , transverse ribs 9 are placed.

Wie insbesondere die Fig. 2 ferner erkennen läßt, sind in die Hülsenrohre 7 Wärmerohre 10 mit radialem Abstand einge steckt. Die Länge der Wärmerohre 10 ist so bemessen, daß die in die Umgebungsluft ragenden äußeren Längenabschnitte 11 etwa so lang sind wie die in den Innenraum 4 der Lagerstätte 1 hineinragenden inneren Längenabschnitte 12 zuzüglich der Wanddicke. Zur Festlegung sind die Wärmerohre 10 mit Flanschen 13 verse hen, mit denen sie an den Flanschen 8 der Hülsenrohre 7 befe stigt werden. Gleichzeitig dienen die Flansche 13 als Ver schlußdeckel für die zwischen den Wärmerohren 10 und den Hülsen rohren 7 ausgebildeten Räume 14. Diese Räume 14 sind beim Aus führungsbeispiel der Fig. 1 mit einer Öl-Graphit-Mischung gefüllt.As can be seen in particular in FIG. 2, 7 heat pipes 10 are inserted into the sleeve tubes at a radial distance. The length of the heat pipes 10 is dimensioned such that the outer longitudinal sections 11 projecting into the ambient air are approximately as long as the inner longitudinal sections 12 projecting into the interior 4 of the deposit 1 plus the wall thickness. To fix the heat pipes 10 hen with flanges 13 verses, with which they are BEFE Stigt on the flanges 8 of the sleeve tubes 7 . Simultaneously, the flanges 13 serve as Ver end cover for the between the heat pipes 10 and the tubes 7 sleeves spaces 14 formed. These spaces 14 are filled in the exemplary embodiment from FIG. 1 with an oil-graphite mixture.

Die Wärmerohre 10 gemäß den Fig. 1 und 2 weisen einen runden Querschnitt auf und sind vollkommen geradlinig ausge bildet. Auf die äußeren Längenabschnitte 11 sind Querrippen 15 aufgezogen. The heat pipes 10 shown in FIGS. 1 and 2 have a round cross section and are completely straight out. Cross ribs 15 are drawn onto the outer longitudinal sections 11 .

Die freien Enden 16 der äußeren Längenabschnitte 11 ra gen in Durchtrittsöffnungen 17 einer im Abstand zur Wand 3 der La gerstätte 1 angeordneten Stahlbetonschale 18. Die Innenseite der Stahlbetonschale ist als Leitfläche 19 für den äußeren Wärmeträger Luft ausgebildet.The free ends 16 of the outer longitudinal sections 11 ra gene in passage openings 17 of a spaced from the wall 3 of La gerstätte 1 arranged reinforced concrete shell 18th The inside of the reinforced concrete shell is designed as a guide surface 19 for the external heat carrier air.

Durch die äußere Oberfläche 20 der Wand 3 der Lager stätte 1 und durch die Leitfläche 19 werden Kanäle 21 für so mit kanalisierte Konvektionsströmungen A gebildet. Gleichfalls werden durch die innere Oberfläche 22 der Wand 3 und durch im Abstand davon angeordnete innere Leitflächen 23 Kanäle 24 für entsprechend den eingezeichneten Pfeilen ebenfalls kanali sierte innere Konvektionsströmungen B erzeugt, wobei die Konvektionsströmungen B im Innenraum 4 der Lager stätte 1 eine entgegengesetzte Fließrichtung zu den Konvek tionsströmungen A der Umgebungsluft haben.Through the outer surface 20 of the wall 3 of the camp site 1 and through the guide surface 19 channels 21 are formed for so channeled convection currents A. Likewise through the inner surface 22 of the wall 3 and by spaced inner guide surfaces 23 channels 24 for the arrows shown also channeled inner convection currents B are generated, the convection currents B in the interior 4 of the camp site 1 an opposite flow direction to the Convection currents A of the ambient air.

Die in den Innenraum 4 der Lagerstätte 1 hineinragenden Hülsenrohre 7 nehmen die von dem beispielsweise gasförmigen Kühlfluid durch die Konvektionsströmung B aufgenommene Wärme auf und geben sie über ihre In nenwände an die inneren Längenabschnitte 12 der Wärmerohre 10 ab. In diesen findet ein Ver dampfungsprozeß in den Kapillaren statt, wobei der Dampf die Wärme in den äußeren Längenabschnitt 11 der Wärmerohre 10 transpor tiert und dort durch Kondensation über die Konvektionsströmung A an die Umgebungsluft ab gibt, während das Kondensat durch Schwerkraft und Kapillarkraft wieder zum Verdampferteil dem inneren Längenabschnitt 12 der Wärmerohre 10, zurückfließt. Durch die Vielzahl der übereinander und nebeneinander angeordneten Wärmerohre 10 (dargestellt sind zwar nur wenige Wärmerohre 10, indessen können es im praktischen Betrieb einige hundert bis einige tausend Wärmerohre bis zu 10 m Länge sein) stellt sich im Innenraum 4 eine abwärts gerichtete Konvektionsströmung B ein, die auf dem Dichteunterschied zwischen den gekühlten und noch nicht gekühlten Teilen des Kühlfluids beruht. Außen, entlang der Wand 3, entsteht eine entgegengesetzte Konvektionsströmung A, die vom Dichteunterschied zwischen aufgewärmter und noch nicht auf gewärmter Umgebungsluft hervorgerufen wird.The protruding into the interior 4 of the deposit 1 sleeve tubes 7 absorb the heat absorbed by the, for example, gaseous cooling fluid through the convection flow B and give it via their inner walls to the inner longitudinal sections 12 of the heat pipes 10 . In these, a Ver evaporation process takes place in the capillaries, the steam transports the heat into the outer longitudinal section 11 of the heat pipes 10 and releases it there through condensation via the convection flow A to the ambient air, while the condensate is returned to the evaporator part by gravity and capillary force the inner length section 12 of the heat pipes 10 flows back. Due to the large number of heat pipes 10 arranged one above the other and next to one another (only a few heat pipes 10 are shown , but in practical operation there may be a few hundred to a few thousand heat pipes up to 10 m in length), a downward convection flow B is established in the interior 4 , which is based on the difference in density between the cooled and not yet cooled parts of the cooling fluid. On the outside, along the wall 3 , there is an opposite convection flow A , which is caused by the difference in density between warmed and not yet warmed ambient air.

In den Fig. 2 und 3 ist eine kontaktschlüssige Verbin dung zwischen den Wärmerohren 10 und den Hülsenrohren 7 darge stellt. Hierbei sind mehrere federnde und dadurch an der Innen wand 25 der Hülsenrohre 7 gut anliegende Längsstege 26 auf der Außenseite 27 der Wärmerohre 10 angebracht. Diese Längsstege 26 können allein oder in Verbindung mit einem in den Räumen 14 zwischen den Hülsenrohren 7 und den Wärmerohren 10 eingebrach ten Wärmeleitfluid vorgesehen sein. Das Wärmeleitfluid kann aus einer Öl-Graphit-Mischung bestehen.In FIGS. 2 and 3, a positive contact is Verbin connection between the heat pipes 10 and the sleeve tube 7 illustrates Darge. Here, several resilient and thus on the inner wall 25 of the sleeve tubes 7 well-fitting longitudinal webs 26 are attached to the outside 27 of the heat pipes 10 . These longitudinal webs 26 may be provided alone or in conjunction with a heat-conducting fluid introduced into the spaces 14 between the sleeve tubes 7 and the heat tubes 10 . The thermal fluid can consist of an oil-graphite mixture.

Gemäß der Ausführungsform der Fig. 4, die weitgehend mit derjenigen der Fig. 2 übereinstimmt, sind die äußeren Längenab schnitte 28 der Wärmerohre 10 vertikal nach oben gebogen und mit Längsrippen 29 versehen. Auf diese Weise können die radia len Abmessungen der Gesamtlagerstätte verkleinert werden.According to the embodiment of FIG. 4, which largely corresponds to that of FIG. 2, the outer Längenab sections 28 of the heat pipes 10 are bent vertically upward and provided with longitudinal ribs 29 . In this way, the radial dimensions of the entire deposit can be reduced.

Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen querberippte Wärmeroh re 10, bei denen die in die Hülsenrohre 7 eingesteckten inne ren Längenabschnitte 30 einen runden Querschnitt aufweisen, wäh rend die äußeren Längenabschnitte 31 elliptisch geformt sind. Die lange Achse der Ellipse liegt dabei in Richtung der Konvek tionsströmung A. Ferner ist zu erkennen, daß die untere axiale Mantellinie 32 des inneren, rund ausgebildeten Längenabschnitts 30 und die untere axiale Mantellinie 33 des äußeren elliptischen Längenabschnittes 31 auf einer gemeinsamen Geraden liegen. Hier durch ist sichergestellt, daß das Kondensat auch bei nur gerin ger Neigung des Wärmerohrs 10 zur Horizontalen einwandfrei in den Verdampferteil, den inneren Längenabschnitt 30, zurückströmen kann. FIGS. 5 and 6 illustrate querberippte Wärmeroh RE 10 where the sleeve inserted into the pipes 7 held ren length portions 30 have a round cross-section, currency rend the outer longitudinal sections 31 are elliptically shaped. The long axis of the ellipse lies in the direction of the convection flow A. It can also be seen that the lower axial surface line 32 of the inner, round-shaped length section 30 and the lower axial surface line 33 of the outer elliptical length section 31 lie on a common straight line. This ensures that the condensate can flow back into the evaporator part, the inner length section 30 , even with only a slight inclination of the heat pipe 10 to the horizontal.

Claims

1. Heat exchange system for the removal of itself in closed with respect to the ambient air with a high security need, such as. B. Deposits in the form of containers, buildings or bunkers for heat-emitting substances, in particular radioactive fuel elements used, permanently developing heat to the ambient air, with heat pipes guided by the surrounding air walls of the rooms, the heat-emitting outer longitudinal sections in a channelized on Ther mokonvektion based heat flow protrude, characterized in that in the air at the ambient adjacent walls (3) of the spaces (4) fixed, me in the accomodat (4) which protrudes, with respect to these, however, gas and radia tion sealed sleeve tubes (7 ), into which the heat pipes ( 10 ) are coaxially inserted from the outside and connected to them in a heat-conducting manner, the sleeve pipes ( 7 ) together with the inner longitudinal sections ( 12, 30 ) of the heat pipes ( 10 ) being channeled into a channeled heat transfer medium based on thermal convection protrusion (convection flow B) protrude.

2. Heat exchange system according to claim 1, characterized in that the sleeve tubes ( 7 ) are longitudinally or transversely ribbed on the outside.

3. Heat exchange system according to claim 1 or 2, characterized in that the sleeve tubes ( 7 ) have a round cross section.

4. Heat exchange system according to claim 1 or 2, characterized in that the sleeve tubes ( 7 ) have an elliptical cross section, the long axis of which extends in the direction of the convection flow (B) .

5. Heat exchange system according to claim 1 or one of the subsequent claims, characterized in that the heat pipes ( 10 ) are inserted at a radial distance into the sleeve tubes ( 7 ).

6. Heat exchange system according to claim 5, characterized in that the spaces ( 14 ) between the sleeve tubes ( 7 ) and the heat pipes ( 10 ) are filled with a heat-conducting fluid and are closed to the ambient air by a flange ( 13 ).

7. Heat exchange system according to claim 6, characterized characterized in that the heat conducting fluid an oil-graphite mixture.

8. Heat exchange system according to claim 5 or one of the subsequent claims, characterized in that the spaces ( 14 ) between the sleeve tubes ( 7 ) and the heat pipes ( 10 ) are connected to an alarm device.

9. Heat exchange system according to claim 1 or one of the subsequent claims, characterized in that the heat pipes ( 10 ) are supported on the circumference by resilient longitudinal webs ( 26 ) relative to the sleeve tubes ( 7 ).

10. Heat exchange system according to claim 1 or 4, characterized in that the con vection flow (B) through the inner surfaces ( 22 ) of the walls ( 3 ) and by spaced inner guide surfaces ( 23 ) is limited.