DE3203289A1

DE3203289A1 - Kernreaktor

Info

Publication number: DE3203289A1
Application number: DE19823203289
Authority: DE
Inventors: Takao Igarashi; Shiro Nakamura; Mikio Mito Sakurai; Koki Hitachi Yamauchi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-02-02
Filing date: 1982-02-01
Publication date: 1982-10-07
Also published as: DE3203289C2; JPS57127872A; US4656000A

Description

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

Kernreaktor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kernreaktor/ insbesondere den neuartigen Aufbau eines solchen, bei dem ein höherer Kühlmitteldurchsatz durch die Reaktorspaltzone erzielbar ist. Die Ausbildung des Kernreaktors nach der Erfindung eignet sich insbesondere für kleine Kernreaktoren.

Die meisten industriell betriebenen Kernreaktoren sind Leichtwasserreaktoren mit hoher Kapazität, deren Stromerzeugungsleistung bei 400 MWe liegt. Ein Siedewasserreaktor, der ein Leichtwasserreaktortyp ist, umfaßt einen Druckbehälter und eine darin angeordnete Spaltzone. Die Spaltzone enthält eine Vielzahl Brennelemente. Stellstäbe zum Einstellen der Reaktorleistung sind in die Spaltzone von deren Unterseite her einführbar. Der Siedewasserreaktor umfaßt ferner ein Rückführungssystem zur Kreislaufrückführung eines Kühlmittels durch die Spaltzone, das auch zur Feineinstellung der Kernreaktorleistung dient. Der im Druckbehälter des Kernreaktors erzeugte Dampf wird in eine Dampfturbine eingeleitet und treibt diese, wonach er in einem Kondensator kondensiert wird. Das Kondensat wird dann als Kühlmittel im Kreislauf in den Druckbehälter rückgeführt.

Ein weiteres typisches Beispiel für einen Leichtwasserreaktor ist der Druckwasserreaktor, der einen Druckbehälter mit einer Reaktorspaltzone und einer Vielzahl Brennelemente,

■ ■ " ' ■ 3203239

einen Dampferzeuger und ein Primärkühlsystem aufweist, wobei letzteres einen geschlossenen Kreislauf einschließlich Druckbehälter und Dampferzeuger bildet. Nach Erwärmung in der Spaltzone wird das heiße Kühlmittel in den Dampferzeuger durch die Leitung des Primärkühlsystems eingeleitet und tritt mit dem Dampferzeuger zugeführtem Speisewasser in Wärmeaustausch. Das Kühlmittel, dessen Temperatur infolge des Wärmeaustausche verringert ist, wird vom Dampferzeuger durch die Leitung des Primärsystems in cen Druckbehälter rückgeführt. Andererseits wird das Speisewasser infolge des Wärmeaustausche zum Verdampfen gebracht und wird zu Wasserdampf. Der Dampf wird in eine Turbine eingeführt und treibt diese, wonach er im Kondensator kondensiert wird. Das Kondensat wird als Speisewasser zum Dampferzeuger rückgeführt.

Die Kapazität von Leichtwasser-Kernreaktoren erhöht sich von Jahr zu Jahr. Andererseits besteht ein steigender Bedarf für Kernreaktoren mit geringerer Kapazität, deren Stromerzeugungsleistung unter 200 MWe liegt, einmal als Energiequelle für kleine Elektrizitätswerke und zum anderen als Wärmequelle für Fernheizsysteme.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Kernreaktors, bei dem ein höherer Kühlmitteldurchsatz durch die Reaktorspaltzone erreicht wird, bei dem ferner der Wechsel der Brennelemente einfacher als bisher ist und bei dem eine ungünstige Vibration von Stellstäben vermieden wird.

Der Kernreaktor nach der Erfindung mit einem Druckbehälter, einer darin vorgesehenen Spaltzone mit einer Vielzahl Brennelemente, einer Mehrzahl Stellstäbe, die in die Spaltzone einführbar sind , und einer Mehrzahl Stellstab-Antriebseinheiten, die die Stellstäbe treiben, ist dadurch

gekennzeichnet, daß er eine Mehrzahl rohrförmige Kühlmitteldurchgangselemente oberhalb der Brennelemente in der Reaktorspaltzone aufweist, wobei die rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselemente sich so nach oben erstrecken, daß das aus den Brennelementen austretende Kühlmittel in die Kühlmitteldurchgangselemente eingeleitet wird.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Systemdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Siedewasserreaktors nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die Spaltzone des Reaktors nach Fig. 1, wobei Einzelheiten des Aufbaus der Spaltzone gezeigt sind;

Fig. 3 eine Schnittansicht III-III nech Fig. 3;

Fig. 4 eine Perspektivansicht des unteren Endabschnitts eines rohrförmigen Kühlmittelcurchgangselements in der Spaltzone nach Fig. 2;

Fig. 5 eine Schnittansicht des Druckbehälters des Siedewasserreaktors längs der Schnittlinie V-V nach .Fig. 1;

Fig. 6 eine Schnittansicht VI-VI nach Fig. 5; Fig. 7 eine Schnittansicht VII-VII nach Fig. 5; Fig. 8 einen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung zum Verbinden eines Stellstabs mit einer Stellstabantriebseinheit; und

Fig. 9 die Beziehung zwischen der Höhe L des Kühlmitteldurchgangselements und dem Kühlmitteldurchsatz in der Spaltzone.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf einen Siedewasserreaktor und auf die Fig. 1-8 erläutert. Pig. 1 zeigt schematisch das System eines kleinen Siedewasserreaktors, der weniger als 200 MWe Strom erzeugt. Dieser Siedewasserreaktor umfaßt einen Druckbehälter 1, einen darin befestigten Innenmantel 2, eine im Innenmantel 2 angeordnete Spaltzone 6 mit einer Vielzahl von Brennelementen 7 und eine Mehrzahl rohrförmige Kühlmitteldurchgangselemente 23, die über den Brennelementen 7 angeordnet sind. Der Innenmantel 2 ist an der Innenseite des Druckbehälters 1 mittels einer ringförmigen Platte 3 befestigte Eine untere und eine obere Spaltzonen-Stützplatte 4 und 5 sind an der Innenfläche des Innenmantels 2 befestigt. Wie am besten aus Fig.. 2 hervorgeht, haltern die beiden Spaltzonen-Stützplatten 4 und 5 die Unter- bzw. Oberenden der Brennelemente 7.

Jedes Brennelement 7 umfaßt ein oberes und ein unteres Bindeblech 8 bzw. 9, Brennstäbe 10 und eine U-Zelle 12. Die Brennstäbe 10 sind an ihren Ober- und ünterenden mit dem oberen und dem unteren Bindeblech 8 bzw. 9 verbunden. Eine Mehrzahl Abstandselemente, die in Axialrichtung angeordnet sind, bündeln die Vielzahl Brennstäbe 10 derart, daß zwischen jeweils bencichbarten Brennstäben ein Kühlmitteldurchgang gebildet ist. Die U-Zelle 12 umgibt das Bündel Brennstäbe 10 und ist an dem oberen Bindeblech 8 gesichert. An den Oberenden von zwei Seitenflächen der U-Zelle 12 sind Stoßdämpfer 13 vorgesehen. Eine Mehrzahl mit Uran 235 angereicherte Brennstofftabletten (nicht gezeigt) ist in jeden Brennstab 10 eingebracht. Jedes Brennelement 7 ist an seinem Unterende lösbar mit der unteren Spaltzonen-Stützplatte 4 verbunden. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, sind in jede von vier quadratischen Öffnungen 56, die in der gitterartigen oberen Spaltzonen-Stützplatte gebildet sind, vier Brennelemente 7 eingesetzt. Die in jeder quadratischen

Öffnung 45 aufgenommenen vier Brennelemente 7 werden gegen die obere Spaltzonen-Stützplatte 5 gepreßt, wobei die Stoßdämpfer 13 benachbarter Brennelemente 7 einander berühren, so daß seitliche Schwingungen von oberen Abschnitten der Brennelemente 7 vermieden werden.

Über der Spaltzone 6 ist eine Vielzahl von rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselementen 23 angeordnet. Nach den Fig. 2, 3 und 4 nimmt jedes rohrförmige Kühlmitteldurchgangselement 23 die Oberenden von vier Brennelementen 7 auf, die um jeden Kreuzungspunkt 46 der oberen Stützplatte 5 angeordnet sind. D. h., die Vielzahl Brennelemente 7 ist in eine Mehrzahl. Gruppen mit jeweils vier Brennelementen 7 aufgeteilt, wobei die Oberenden von Brennelementen jeder Gruppe von einem gemeinsamen Kühlmitteldurchgangselement 23 aufgenommen sind. Jedes rohrförmige Kühlmitteldurchgangselement 23 ist an seinem ünterende lösbar mit der Oberseite der oberen Stützplatte 5 verbunden und erstreckt sich davon in Axialrichtung der Brennelemente 7 nach oben. Das rohrförmige Kühlmitteldurchgangselement 23 hat Viereckcuerschnitt, dessen Querschnittsfläche sich über die Large des Elements 23 ändert, so daß das rohrförmige Kühlmitteldurchgangselement drei Abschnitte mit jeweils unterschiedlicher Querschnittsfläche aufweist: einen weiten Abschnit 24, einen konisch erweiterten Abschnitt 25 und einen engen Abschnitt 26. Dabei bildet der weite Abschnitt 24 den untersten Abschnitt des rohrförmigen Khlmitteldurchgangselements 23 und ist über den konisch erweiterten Zwischenabschnitt 25 mit dem engen Abschnitt 26 verbunden. Der unterste weite Abschnitt 24 des Durchgangselements 23 umgibt die Oberenden von vier Brennelementen 7 einer Gruppe. Der enge Abschnitt 26 des Durchgangselements 23 verläuft aufwärts und ist an seinem'Oberende mit einem Gitterabschnitt 28 einer Durchgangselement-Stützplatte 27 verschweißt.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, umfaßt die Durchgangselement-Stützplatte 27 eine ringförmige Umfangsplatte, die einen Flansch 29 bildet, und den mittigen Gitterteil 28, der mit dem Flansch 29 verschweißt ist. Die Stützplatte 27 ist an der bereits erwähnten ringförmigen Platte 3 montiert. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, ist der Flansch 29 der Durchgangselement-Stützplatte 27 lösbar an der ringförmigen Platte 3 mittels mehreren Bolzen 32 gesichert. Eine Mehrzahl Kühlmittelzirkulationsöffnungen 30 sind in dem Flansch 29 ausgebildet. Gleichzeitig (vgl. Fig. 7) ist in der ringförmigen Platte 3 eine Mehrzahl Kühlmittelzirkulationsöffnungen 31 ausgebildet, deren Positionen denen der Kühlmittelzirkulationsöffnungen 30 im Flansch 29 entsprechen.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, umfaßt die Durchgangselement-Stützplatte 27 eire ringförmige Umfangsplatte, die einen Flansch 29 bildet, und den mittigen Gitterteil 28, der mit dem Flansch 29 verschweißt ist.

Jeder im Querschnitt kreuzförmige Stellstab 14 ist in dem zwischen benachbarten rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselementen 23 im Druckbehälter 1 gebildeten Zwischenraum 47 aufgenommen. D. h., die Stellstäbe 14 sind in die Spaltzone 6 von der Oberseite her einführbar. Da die Stoßdämpfer 13, durch die die Brennelemente aneinandergedrückt werden, nahe der oberen Spaltzonen-Stützplatte 5 angeordnet sind, behindern die Stoßdämpfer 13 die Einführung des Stellstabs in den Zwischenraum zwischen benachbarten Brennelementen nicht. Die Einführung des Stellstabs 14 in den von vier benachbarten Brennelementen umgebenen Raum wird ferner auch durch die Anordnung ermöglicht, in der jedes rohrförmige Kühlmitteldurchgangselement 23 über vier Brennelementen nahe jedem Kreuzungspunkt 46 des Gitters der oberen Spaltzonen-Stütz-

platte 5 angeordnet ist. Wenn das Durchgangselement 23 über vier anderen als den vorgenannten Brennelementen 7 angeordnet ist, ist die Einführung des Stellstabs 14 unmöglich, weil die obere Spaltzonen-Stützplatte 5 ein Hindernis gegen ein solches Einführen darstellt. Das Einpressen der Brennelemente 7 in die Öffnung 45 der oberen S.paltzonen-Stützplatte 5 mittels der Stoßdämpfer 13 erlaubt das Einführen des Stellstabs 14 in den von den vier Brennelementen 7 umgebenen Raum. Die Einführung des Stellstabs 14 ist unmöglich, wenn an gegenüberliegenden Ecken von vier Brennelementen 7 in einer gemeinsamen Öffnung 45 der oberen Stützplatte 5 Befestigungselemente vorgesehen sind, wie das bei Siedewasserreaktoren mit hoher Kapazität der Fall ist.

Jeder Stellstab 14 ist durch ein Greiforgan 15 mit einem Verlängerungsstab 18 einer Stellstabantriebseinheit 42 verbunden, die auf dem oberen Deckel 43 des Druckbehälters 1 montiert ist. Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, besteht das Greiforgan 15 aus einem Aufnahmeteil 16, das am Oberende des Stellstabs 14 vorgesehen ist, einem am ünterende des Verlängerungsstabs 18 gesicherten Finger 19 und einem Steuerkurventeil 22 am Unterende einer Nockenwelle 21, die durch den Verlängerungsstab 18 verläuft. Die Verbindung zwischen dem Stellstab 14 und der Stellstabantriebseinheit 42 ergibt sich durch Einführen des Endes 20 des Fingers 19 in das Aufnahmeteil 16 nach Senken der Nockenwelle 21 und anschließendes Heben der Nockenwelle 21 nach oben. Wenn die Nockenwelle 21 nach oben gezogen wird, drückt das Steuerkurventeil 22 das Ende 20 des Fingers nach außen und in eine Vertiefung 17 in der Innenfläche des Aufnahmeteils 16, wodurch die Verbindung zwischen dem Stellstab 14 und der Stellstabantriebseinheit 42 vervollständigt wird, so daß der Stellstab 14 durch Betätigung der Antriebseinheit 42 in die Spaltzone einführbar bzw. aus ihr herausbewegbar ist. Das Greiforgan 15 hat

einen größeren Durchmesser als die Weite des Zwischenraums zwischen benachbarten Brennelementen 7. Die Anwesenheit des engen Abschnitts 26 in dem rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselement 23 vergrößert die Weite des Zwischenraums 46, wodurch die Bewegung des Greiforgans 15 in den Raum 46 erleichtert wird. D. h., eine unerwünschte Kollision zwischen dem Greiforean 16 und dem rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselement 23 wird in wirksamer Weise vermieden.

Die Leistungssteigerung des Siedewasserreaktors gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird durch Herausziehen der Stellstäbe 14 aus dem Reaktorkern 6 erzielt. Der im Druckbehälter 1 erzeugte Dampf tritt aus dem Druckbehälter aus und wird durch eine Hauptdampfleitung 40 zu einer Turbine 34 geleitet, mit der ein Wechselstromerzeuger 35 verbunden ist. Im Wasserdampf enthaltene Wassertropfen werden aus dem Dampf abgeschieden, während dieser durch einen Dampfabscheider 33 strömt, der in eirem Zwischenabschnitt der Hauptdampfleitung 40 angeordnet ist. Das aus dem Dampf durch den Dampfabscheider 33 abgeschiedene Wasser wird durch eine Leitung (nicht gezeigt) in einen Kondensator 36 geleitet und strömt mit dem darin befindlichen Kondensat zusammen. Der durch die Turbine entspannte Dampf, der diese treibt, wird zum Kondensator 36 abgeführt und durch Abkühlung kondensiert. Das Kondensat wird dann als Kühlmittel zum Druckbehälter 1 durch eine Speisewasserleitung 41 mit einer Kondensatpumpe 37, einem Speisewasservorwärmer 38 und einer Speisewasserpumpe 39 rückgeführt. Das Kühlmittel wird durch den Speisewasservorwärmer 38 auf eine vergleichsweise niedrige Temperatur von 180-200 ⁰C erwärmt. Das Kühlmittel mit dieser niedrigen Temperatur und damit einer hohen Dichte strömt abwärts durch einen Ringkanal 44, der zwischen der Innenumfangsflache des Druckbehälters 1 und dem Innenmantel 2 gebildet ist, und erreicht eine untere Kammer 48. Dann strömt das Kühlmittel

durch die untere Bindeplatte 9 in jedes Brennelement 7 und nach oben unter Kühlung der Brennstäbe 10. Infolgedessen wird das Kühlmittel erwärmt und verdampft teilweise. Der aus flüssigem und verdampftem Kühlmittel bestehende Zweiphasenstrom tritt aus jedem Brennelement 7 aus und wird in das jeweilige rohrförmige Kühlmitteldurchgangselement 23 geleitet und strömt durch dieses nach oben. Der aus den.Durchgangselementen 23 austretende Dampf wird in einer oberen Gaskammer 48 gesammelt. Der Dampf, dessen Temperatur in dieser Phase ca. 280 ⁰C beträgt, wird dann der Hauptdampfleitung 40 zugeführt. Andererseits strömt das aus den Kühlmitteldurchgangselementen 23 in die obere Gaskammer 48 austretende flüssige Kühlmittel, das eine Temperatur von ca. 280 ⁰C hat, durch die Kühlmittelzirkulationsöffnungen 30 und 31 und dann abwärts längs dem Ringkanal 44 zusammen mit dem Kühlmittel, das durch die Speisewasserleitung 41 zugeführt wurde. Somit ist in dem Druckbehälter eine Bahn für die Rezirkulation des Kühlmittels, bestehend aus Ringkanal 44, unterer Kammer 48, Brennelementen 7, rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselementen 23 und Kühlmittelzirkulationsöffnungen 30 und 31 gebildet.

Nach der Erfindung wird eine erhebliche Steigerung des Kühlmitteldurchsatzes in der Spaltzone 6, d. h. durch die Brennedlemente 7, aufgrund des Vorsehens der rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselemente 23 erzielt. Die Dichte p, des Zweiphasenstroms in dem Durchgangselement 23, der direkt aus den Brennelementen 7 kommt, ist geringer als die Dichte p~ des Kühlmittels, das längs dem Ringkanal 44 abwärtsströmt. Dieser Dichteunterschied unterstützt die natürliche Kreislauf rückfhrung des Kühlmittels im Druckbehälter auf der oben genannten Kühlmittel-Kreislaufrückführungsbahn, so daß der

Kühlmitteldurchsatz durch die Spaltzone 6 in vorteilhafter Weise gesteigert wird. Dadurch wird wiederum der Kühleffekt der Brennelemente 7 verbessert und der durch die Stellstäbe einstellbare Leistungsbereich erweitert.

Fig. 9 zeigt quantitativ die Erhöhung des Kühlmitteldurchsatzes durch die Reaktorspaltzone aufgrund der rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselemente 23. Dabei zeigt die Kurve A die Durchsatzänderung des durch die Spaltzone 6 strömenden Kühlmittels, wenn die rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselemente 23 über der Spaltzone 6 angeordnet sind, gegenüber der Strömungskanalhöhe L, die in diesem Fall der vertikale Abstand zwischen der Unterseite der unteren Spaltzonen-Stützplatte 4 und den Oberenden der rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselemente 23 gemäß Fig. 1 ist. Dagegen zeigt Kurve B die Änderung des Kühlmitteldurchsatzes, wenn der Reaktor keine Durchgangselemente aufweist, so daß nur der Innenmantel oberhalb der Spaltzone vorspringt, gegenüber der Strömungskanalhöhe L, die in diesem Fall der Vertikalabstand zwischen der Unterseite der unteren Spaltzonen-Stützplatte und dem Oberende des Innenmantels 2 ist. In beiden Fällen wird der Durchsatz mit zunehmender Strömungskanalhöhe L gesteigert. Wie aus einem Vergleich der Kurven A und B ersichtlich ist, ist der Kühlmitteldurchsatz durch die Spaltzone 6 wesentlich höher, wenn die rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselemente 23 vorgesehen sind, als bei Nichtvorhandensein dieser Durchgangselemente. Dies ist der Tatsache zuzuschreiben, daß die eine kleinere Querschnittsfläche aufweisenden rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselemente 23 einen größeren Schornsteineffekt als der Innenmantel 2 mit seiner größeren Querschnittsfläche bieten. Die rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselemente 23, die die natürliche Kreislaufrückführungskraft des Kühlmittels im Druckbehälter erhöhen, machen das spezielle Kreislaufrückführungssystem

mit Rezirkulationsleitung und -pumpe, das in den konventionellen Siedewasserreaktoren mit hoher Kapazität sehr wichtig ist, überflüssig. Somit ist es also möglich, einen kompakten, kleinen Siedewasserreaktor mit einer kleinen Nennleistung von weniger als 200 MWe zu erhalten.

Der gesamte in den Brennelementen 7 erzeugte Dampf wird in die rohrförmigen Durchgangselemente 23 eingeleitet. D. h., es erfolgt kein Austritt von Dampf in den Raum zwischen den benachbarten rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselementen 23, in dem der Stellstab 14 angeordnet ist. Ein Einphasen-Kühlmittelstrom, der durch die untere Spaltzonen-Stützplatte 4 strömt, strömt mit geringem Durchsatz in den Raum zwischen benachbarten Brennelementen 7 und den Raum 46, der den Stellstab 14 aufnimmt. Daher wird die unerwünschte Vibration der Stellstäbe 124, die andernfalls durch den aus den Brennelementen 7 austretenden Zweiphasenstrom verursacht werden kann, vollständig unterbunden, obwohl die. Stellstäbe 14 in die Spaltzone 6 von der Oberseite der Spaltzone einsetzbar sind, was im Gegensatz zu der üblichen Konstruktion von Siedewasserreaktoren steht. Infolgedessen wird eine Beschädigung der Stellstäbe aufgrund von Schwingungen wirksam vermieden, und eine längere Lebensdauer der Stellstäbe wird ebenfalls erzielt.

Bei dem hier angegebenen Siedewasserreaktor erfolgt ein Wechsel der Brennelemente 7 in folgender Weise. Nach Abschaltung des Kernreaktors werden die in die Spaltzone 6 eingesetzten Stellstäbe 14 von den Stellstabantriebseinheiten 42 getrennt. Diese Trennung erfolgt durch Herausziehen des Endes 20 des Fingers aus dem Aufnahmeteil 16, indem der Verlängerungsstab 18 nach Eindrücken der Nockenwelle 21 aufwärtsbewegt wird. Danach wird der Deckel 43 von dem Druckbehälter 1 demontiert. Dann wird nach Lockern der

Bolzen 32 die Kühlmitteldurchgangselement-Stützplatte 27 von der Ringplatte 3 gelöst. Die Stützplatte 27 wird aus dem Druckbehälter 1 zusammen mit den Durchgangselementen 23 entnommen. In diesem Zustand können die Brennelemente 7 in der Spaltzone von oben betrachtet und geprüft werden. Der Wechsel der Brennelemente 7 erfolgt mittels einer Brennstäb-Wechselmaschine (nicht gezeigt), die über dem Druckbehälter 1 angeordnet ist. Nach dem Brennelementwechsel wird die Durchgangselement-Stützplatte 27 wieder an der Ringplatte 3 befestigt, wobei etie Unterenden der rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselemente' 23 die Oberenden der jeweiligen Brennelemente 7 aufnehmen. Schließlich wird der Deckel 43 an dem Druckbehälter 1 gesichert, und die Stellstäbe 14 werden mit den Stellstabantriebseinheiten 42 verbunden.

Der Wechsel der Stellstäbe 14 wird im wesentlichen in gleicher Weise wie der Wechsel der Brennelemente 7 ausgeführt.

Die Erfindung ist nicht nur bei dem erläuterten Siedewasserreaktor, sondern ctuch bei anderen Kernreaktortypen, insbesondere Druckwasserreaktoren, anwendbar. Dabei ist eine Mehrzahl von rohriörmigen Kühlmitteldurchgangselementen über den Brennelementen der Spaltzone des Druckwasserreaktors angeordnet, wie dies auch bei dem Siedewasserreaktor der Fall ist. Da bei dem Druckwasserreaktor die Stellstäbe in Brennelemente eingesetzt sind, sollte der die Erfindung verwendende Druckwasserreaktor so ausgelegt und aufgebaut sein, daß die Stellstäbe in die Brennelemente durch die rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselemente einsetzbar sind» Dies ist der einzige Unterschied zwischen dem Druck- und dem Siedewasserreaktor. Bei dem Druckwasserreaktor wird kein Dampf erzeugt, so daß nur das Hochtemperatur-Kühlmittel in der Flüssigphase nach oben durch die Durchgangselemente

strömt. Dieses heiße Kühlmittel, das eine geringere Dichte
als das von der Speisewasserpumpe zugeführte Kühlmittel hat, verstärkt den Rückführungsstrom und steigert damit den
Durchsatz des durch die Spaltzone strömenden Kühlmittels,
obwohl der Schornsteineffekt geringer ist als bei dem
Siedewasserreaktor, bei dem der Zweiphasenstrom aus flüssigem und dampfförmigem Kühlmittel durch die Durchgangselemente aufwärtsströmt.

Somit ist es also möglich, durch einen einfachen Aufbau
einen höheren Kühlmitteldurchsatz durch die Reaktorspaltzone zu erzielen.

■ Il if *

Leerseite

Claims

Ansprüche

- einem Druckbehälter, dem ein Kühlmittel zuführbar ist,

- einer im Druckbehälter angeordneten Spaltzone mit einer Mehrzahl Brennelemente,

- einer Mehrzahl Stellstäbe, die in die Spaltzone einsetzbar sind, und

- einer Mehrzahl Stellstabantriebseinheiten, die am Druckbehälter angeordnet sind und die Stellstäbe betätigen,

dadurch gekennzeichnet,

- daß über den Brennelementen (7) eine Mehrzahl rohrförmige Kühlmitteldurchgangselemente (23) angeordnet ist, die sich nach oben erstrecken, so daß das aus den Brennelementen (7) austretende Kühlmittel in die rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselemente (23) eintritt.
2. Kernreaktor nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselemente (23) lösbar an den Brennelementen (7) gesichert sind.

81-A 6384-02-Schö
3. Kernreaktor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß ein Halteorgan (27), mit dem die rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselemente (23) verbunden sind, lösbar an dem Druckbehälter (1) befestigt ist.
4. Kernreaktor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,

daß jedes rohrförmige Kühlmitteldurchgangselement (23) an mehreren Brennelementen (7) befestigt ist.
5. Siedewasserreaktor mit

- einem Druckbehälter, dem ein Kühlmittel zuführbar ist,

- einer im Druckbehälter angeordneten Spaltzone mit einer Mehrzahl Brennelemente,

- einer Mehrzahl Stellstäbe, die in die Spaltzone einsetzbar sind, und

- einer Mehrzahl Stellstabantriebseinheiten, die die Stellstäbe betätigen,

dadurch gekennzeichnet ,

- daß über den Brennelementen (7) eine Mehrzahl rohrförmige Kühlmitteldurchgangselemente (23) angeordnet ist, die sich so nach oben erstrecken, daß der aus den Brennelementen (7) austretende Zweiphasen-Kühlmittelstrom in die rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselemente (23) eintritt.
6. Siedewasserreaktor nach Ansruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselemente (23) lösbar an den Brennelementen (7) gesichert sind.
7. Siedewasserreaktor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stellstab (14) durch den zwischen benachbarten rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselementen (23) gebildeten Raum zwischen benachbarten Brennelementen (7) einführbar ist.
8. Siedewasserreaktor nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halteorgan (27), an dem die rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselemente (23) befestigt sind, lösbar an dem Reaktordruckbehälter (1) montiert ist.
9. Siedewasserreaktor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (1) eine Kühlmittel-Kreislaufbahn aufweist, die das aus den rohrförmigen Kühlmitteldurchgangselementen (23) austretende Kühlmittel zur Unterseite der Brennelemente (7) und dann in die Brennelemente (7) leitet.
10. Siedewasserreaktor nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes rohrförmige Kühlmitteldurchgangselement (23) an mehreren Brennelementen (7) gesichert ist.