DE957147C - Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung von Kernreaktionen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 31. JANUAR 1957

St 9752 VIII c j 2ig

Dk Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung von Kernreaktionen, wobei der Kernbrennstoff in Körnerform durch einen Kernreaktor und durch einen Wärmeaustauscher zirkuliert.

Insonderheit betrifft die Erfindung die Art und Weise, wie der körnige Brennstoff durch das System befördert wird.

Die Erfindung kann sowohl bei heterogenen als bei homogenen Kernreaktoren Anwendung finden. Im ersten Fall zirkuliert der Kernbrennstoff in dem Reaktor durch eine Anzahl von Rohren, die von einem Moderator wie z. B. schwerem Wasser umgeben sind. Im zweiten Fall wird der körnige Kernbrennstoff, der mit einem körnigen Moderator, z. B. mit körnigem Berylliumoxyd, gemischt ist, durch einen Reaktorraum geleitet, der von einem Reflektor umgeben sein kann. Im letzteren Fall ist es auch möglich, daß der moderierende Stoff und der Kernbrennstoff in demselben Korn eingeschlossen sind oder daß eine chemische Verbindung zwischen spaltbaren Atomen und moderierenden Atomen angewandt wird.

Bei der Anwendung eines körnigen Kernbrennstoffs, der durch ein von schwerem Wasser umgebenes Rohrsystem zirkuliert, welches aus einem

nicht oder nur wenig Neutronen absorbierenden Stoff, wie z. B. Berylliumoxyd, hergestellt ist, hat es sich als möglich erwiesen, unter Anwendung natürlichen oder nur wenig angereicherten Urans als spaltbare Materie einen Reaktor kritisch zu gestalten. Es muß hier jedoch als Bedingung gestellt werden, daß die Konzentration des Kernbrennstoffs in den Rohren hoch ist.

Zum Zirkulieren des Kernbrennstoffs könnten ίο grundsätzlich verschiedene Methoden Anwendung finden. Es scheint z. B., daß der Gebrauch eines Hilfsgases, mittels dessen der körnige Feststoff in einen flüssigkeitsähnlichen Zustand versetzt wird, praktieche Möglichkeiten in sich birgt. Der sogenannte »boiling state« eines aufgewirbelten körnigen Feststoffs ist innerhalb eines Kernreaktors jedoch nicht zulässig. Die von Gasblasen verursachte zeitlich variable Inhomogenität würde mit sich bringen, daß auch die Reaktivität des Reaktors zeitlich variiert, wobei die Kernreaktion nur mit Mühe zu beherrschen ist.

Die Bildung des »liquid expanded state« eines aufgewirbelten körnigen Guts ist grundsätzlich wohl gestattet. Mit Rücksicht auf die Tatsache, daß beim plötzlichen Aussetzen dfes Gasstroms die Packungsdichte des körnigen Feststoffs sich ebenso unvermittelt ändern wird, sind jedoch besondere Vorkehrungen zu treffen, damit vermieden wird, daß man die Kontrolle über den Reaktor verliert. · Gemäß der Erfindung lassen sich diese und andere Schwierigkeiten, die der Anwendung einer Wirbelschicht mittels eines Gasstroms anhaften, dadurch vermeiden, daß man den körnigen Kernbrennstoff durch Schwerkraftwirkung durch den Reaktor strömen läßt, die körnigen Stoffe an der unteren Seite des Reaktors kontinuierlich abführt, das körnige Gut dosiert an einen Gasstrom abgibt und es anschließend mit Hilfe des Gasstroms über den Wärmeaustauscher einer Stelle oberhalb des Reaktors zuleitet, wo das körnige Gut von dem Gase getrennt und dem Reaktor wieder zugeführt wird.

Die Abführung der durch die Kernreaktion stark erhitzten Körner an der (unteren Seite der Reaktorrohre oder des Reaktorgefäßes und die dosierte Abgabe dieser Körner an einen Gasstrom, und zwar - derart, daß sich die Abführningsgeschwindigkeit variieren läßt, ist hier ein schweres. Problem. Dies macht sich um so mehr geltend, wenn man in/Betracht zieht, daß die Aufrechterhaltung einer möglichst hohen Temperatur in dem Reaktor von großer Bedeutung ist, weil dadurch die thermische Ausbeute nach Möglichkeit gesteigert werden kann. Eine weitere Schwierigkeit dabei ist, daß das aus dem Reaktor abgeführte Gut stark radioaktiv ist, so daß bewegende Teile in den anzuwendenden Vorrichtungen nach Möglichkeit zu vermeiden sind, da die Reparatur oder die Instandhaltung dieser Teile infolge der starken Strahlung nicht oder kaum möglich ist.

Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden diese ,und andere Schwierigkeiten dadurch beseitigt, daß man jedes Reaktorrohr bzw. das Abführungsrohr oder jedes der Abführungsrohre des Reaktorgefäßes in ein Gefäß mit schrägen .Wänden münden läßt, dlas in eine senkrechte Schwingung versetzt werden kann. Wird ein solches Gefäß, weiterhin Schwingungsgefäß genannt, mit geeigneter Amplitude und Frequenz zum Schwingen gebracht, so zeigt sich, daß das körnige Gut in eine wirbelnde Bewegung gerät, wobei eine lebhafte Zirkulationsströmung in der wirbelnden Masse auftritt. Ist das Gefäß z. B. als geradier Kegel ausgebildet, dessen Spitze hinunterzeigt, so bewegen sich die Körner unter dem Einfluß der Schwingung längs der Wände des Gefäßes hinauf und längs der Achse des Kegels hinunter.

Das Schwingungsgefäß ist zweckmäßig von einem gasdichten Gehäuse umgeben, das mit einer Gaszufluß- und einer Gasabflußleitung ausgestattet ist, wobei die verschiedenen Einzelteile derart ausgebildet sind, daß das zugeleitete Gas gezwungen wird, durch den oberen Teil des Gefäßes zu fließen, ehe es durch die. Abflußleitung entweichen kann. Dies hat zur Folge, daß das Gas sich durch den oberen Teil der Wirbelschicht bewegt, wodurch das körnige Gut mitgerissen wird.

Vorzugsweise wird die Gaszuleitung an der unteren Seite des Gehäuses angebracht, so daß das Gas längs der Außenwand des Schwingungsgefäßes streichen muß, ehe es die Wirbelschicht erreicht. Das Gas wird dadurch vorgewärmt, während die Wände des Schwingungsgefäßes eine Abkühlung erfahren.

Um die Wände des Gehäuses herum kann ein Kühlmittel strömen, wodurch das Ganze bereits als Wärmeaustauscher funktionieren kann. Die thermische Energie wird dann hauptsächlich durch Strahlung übertragen.

Die Gehäusewand kann auch derart ausgebildet sein, daß sie die Wärme isoliert und die radioaktive Strahlung absorbiert; sämtliche thermische Energie muß dann in dem eigentlichen Wärmeaustauscher abgegeben werden.

Um dlas Gas zu zwingen, seinen Weg durch die Wirbelschicht zu nehmen, wird vorzugsweise um das Rohr, durch welches das körnige Gut zugeleitet wird, ein ringförmiger Vorsprung angebracht, dessen Rand in die Wirbelschicht hineinragt. Innerhalb dieses Vorsprunges ist dann die Gasabflußleitung vorgesehen.

Befindet sich das Gefäß in Schwingung, so zeigt sich, daß der körnige Kernbrennstoff regelmäßig in das Schwingungsgefäß hineintritt. Das Gas wird dann, falls seine Geschwindigkeit hoch genug ist, die Körner kontinuierlich mit sich führen.

Durch Einstellung der Amplitude und/oder der Frequenz der Schwingung ist es möglich, die Menge mitgerissenen körnigen Guts innerhalb eines gewissen Bereiches zu regeln. Wird die Schwingung iao des Gefäßes abgestellt, so findet keine Zuleitung von körnigem Gut statt; das Gas wird dann so ange noch körniges Gut mit sich führen, bis der Weg frei ist. Die obere Grenze von dem, was. bei einer bestimmten Gasgeschwindigkeit mitgerissen werden kann, wird erreicht, falls die zugeleitete

Korngutmenge so groß wird, daß das Gas die Menge Feststoff nicht mehr mit sich zu führen vermag. Das Korngut strömt dann schließlich über den Rand des 'Schwingungsgefäßes über.

Um die in dieser Weise verschütteten Körner wieder in den Kreislauf hineinzuleiten, ist es vorteilhaft, die Gasziuleitung in das um das Schwingungsgefäß befindliche Gehäuse tangential auszubilden, wodurch höhere Gasgeschwindigkeiten erzielt werden können.

Falls der Druck der Korngutsäule auf das im Schwingungsgefäß befindliche körnige Gut zu stark ansteigt und die Teilchengröße der Körner stark variiert, ist es möglich, daß in dem Schwingungsgefäß eine sehr dichte Packung entsteht, wodurch die Wirbelschicht nur schwer oder überhaupt nicht aufrechtzuerhalten ist.

Nach der Erfindung läßt sich dieses in einfacher Weise beheben, und zwar indem man in das untere Ende des Zuleitungsrohrs oder in der Nähe desselben eine solche Menge eines Hilfsgases zuleitet, daß wenigstens örtlich eine Wirbelschicht entsteht. Dies erzielt man vorzugsweise dadurch, daß das Zuleitungsrohr an der Unterseite örtlich verengt und dicht unterhalb dieser Verengung oder in dieselbe das Hilfsgas zugeleitet wird.

Es wird einleuchten, daß als Hilfsgas dasselbe Gas angewandt werden kann, das zur Beförderung des körnigen Gutes aus dem Schwingungsgefäß dient.

Von dem Schwingungsgefäß aus werden die heißen in Gas suspendierten Körner durch den. Wärmeaustauscher geleitet. Zur Erzielung einer schnellen Wärmeübertragung ist es dabei von Bedeutung, daß die Wandfläche des Wärmeaustauschers hinreichend groß ist. Bei heterogenen Kernreaktoren wird denn auch vorzugsweise der mit heißen Körnern beladene Gasstrom jedes Rohrs gesondert gekühlt. Bei homogenen Reaktoren ist es vorteilhaft, das Reaktorgefäß an der unteren Seite mit einer Anzahl Abflußrohre zu versehen. Jedes dieser. Abflußrohre kann dann mit einem gesonderten Schwkigungsgefäß und Kreislaufsystem ausgestattet sein. Die Abflußrohre können dabei an der oberen Seite mit einer gleich großen" Anzahl aneinandergeschlossener Hohlpyramiden ausgestattet sein, die mit abwärts gerichteter Spitze angeordnet sind. Die Pyramiden können z. B. sechsseitig ausgebildet sein und sich in Form einer Honigwabe aneinanderschließen.

Die Wände dieser Pyramiden oder Kegel sollen, wie die äußeren Enden der Rohre, die in nur eine gemeinsame Abflußleitung münden, eine solche Neigung aufweisen, daß das körnige Gut nicht auf den abfallenden Wänden liegenbleiben kann. Ein freies Zuströmen des körnigen Gutes ist hierdurch gesichert.

Durch diese Vielheit von Abflußrohren wird außerdem als besonderer Vorteil erzielt,. daß auf verschiedenen Strömungspfaden des körnigen Guts im Reaktorgefäß die Geschwindigkeit, mit der das körnige Gut abgeführt wird, und demzufolge die Verweilzeit der Körner in dem Reaktor ungleich eingestellt werden kann. Dadurch kann erreicht werden, daß trotz der Tatsache, daß der Neutronen- 6g fluß auf verschiedenen Strömungspfaden des Reaktors ungleich ist, die Wärmeerzeugung pro Volumeneinheit in irgendeinem waagerechten Schnitt des Reaktorgefäßes und damit die Temperatur der abgeführten Körner überall nahezu dieselbe ist. Die Abführungsgeschwindigkeit läßt sich in diesem Fall durch Einstellung der Amplitude und/oder der Frequenz der gesonderten Schwingungsgefäße regulieren.

Gleiches ist bei heterogenen Reaktoren zu erreichen, bei denen eine Anzahl von Rohren angewandt wird. Auch hier läßt sich die Abführungsgeschwindigkeit und. mithin die Verweilzeit der Körner in den Rohren durch jeweilige Einstellung der Frequenz und/oder der Amplitude der geson- So derten Schwingungsgefäße variieren.

Die Abtrennung des suspendierten körnigen Kernbrennstoffs von dem Gas läßt sich vorteilhaft mit Hilfe von Zyklonen oder Batterien von Zyklonen erzielen.

Falls ein aus verschiedenen körnigen Stoffen bestehendes Gemisch, z. B. ein Gemisch von l'örniger spaltbarer Materie und einem körnigen Moderator angewandt wird, kann bei der Abtrennung im Zyklon eine unerwünschte Trennung der verschiedenen Arten von Teilchen auftreten. Dies laßt sich vermeiden, indem man die abgetrennten Fraktionen, ehe diese dem Reaktor zugeleitet werden, im voraus mischt, z. B. mittels eines Schwingungsgefäßes.

Die Vorrichtung kann weiterhin mit Mitteln versehen sein, die dazu dienen, wenigstens einen Teil der Körner diskontinuierlich oder kontinuierlich abzutrennen und zu reinigen, und mit Mitteln, die zur Entfernung flüchtiger Spaltprodukte und mit- · geführter Staubteile aus dem angewandten Gas vorgesehen, sind. Das Gas kann darauf vorteilhaft wieder in den Kreislauf eingeführt werden.

Als Trägergas wird vorzugsweise ein Gas gewählt, das einen kleinen Absorptionsquerschnitt für Neutronen aufweist und weiterhin nicht von der Strahlung beeinflußt wird. Sehr geeignet zu diesem Zweck ist z. B. Helium oder Kohlenmonoxyd.

Ohne daß die Erfindung darauf beschränkt wäre, wird sie an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. ι zeigt schematisch einen heterogenen und no Fig. 2 einen homogenen Kernreaktor; in der

Fig. 3 ist eine Vorrichtung zum Dosieren des körnigen Kernbrennstoffs an das Trägergas mehr im einzelnen dargestellt.

In der Fig. 1 stellt 1 den Reflektor eines Kernreaktors dar. Innerhalb dieses Reflektors ist der Raum 2 für den Moderator vorgesehen, der z. B. aus schwerem Wasser bestehen kann. Um die Temperatur des schweren Wassers hinreichend niedrig zu halten, kann es durch einen Wärmeaustauscher (nicht auf der Zeichnung vorhanden) zirkuliert werden. In dem Raum 2 sind die Reaktorrohre 3 angebracht. Zwei von diesen Rohren sind schematisch in der Zeichnung angegeben, aber in der Wirklichkeit beträgt die -Zahl der Rohre etwa 12g hundert. Die Wände dieser Rohre sind aus einem

Neutronen nicht oder fast nicht absorbierenden Stoff, wie dichtgesintertem BeO, angefertigt. Wird als Moderator schweres Wasser verwendet, so ist die Außenwand der Rohre vorzugsweise mit einem porösen Stoff, wie grob gesintertem BeO, verkleidet. An der unteren Seite münden die Rohre 3 in Schwingungsgefäße 4.

Ein derartiges Schwingiungsgefäß kann verschiedenartig ausgebildet sein; die Fig. 3 zeigt schematisch einen Querschnitt einer Vorzugsausführung Das eigentliche Schwingungsgefäß besteht aus einem geraden Kegel 4, der auf einem Stiel 6 befestigt ist. Dieser Stiel ist mit einer Vibrationsvorrichtung verbunden oder er bildet selber einen Teil einer solchen Vorrichtung, die auf der Zeichnung schematisch als eine Spule 7 dargestellt ist. Das Ganze ist gasdicht in einem Gehäuse 8 untergebracht, wobei wenigstens der Teil, der den Kegel 4 umschließt, aus einem wärmefesten und wärmeisolierenden Stoff angefertigt ist.

Zwischen dem eigentlichen Schwingungsgefäß 4 und dem Gehäuse 8 ist ein Raum 9 ausgespart, durch den das durch die Leitung 10 herangeführte Trägergas zirkuliert. Das Gas durchläuft den Raum 9, fließt über den oberen Rand des Kegels 4 und wird durch einen am Gehäuse 8 befestigten ringförmigen Vorsprung 11 gezwungen, durch die wirbelnde Korngutmasse 12 zu strömen, ehe es durch die Leitung 13 die Vorrichtung wieder verlassen kann. Das äußere Ende 14 jedes Reaktorrohrs 3 mündet unterhalb der freien Oberfläche der Korngutmasse 12. Wird nun das Gefäß 4 in vertikale Schwingung versetzt, so geht das körnige Gut im Gefäß in eine Wirbelschicht über. Hat das dem Raum 9 zugeführte Gas eine hinreichende Geschwindigkeit, so reißt dieses den körnigen Kernbrennstoff aus dem Gefäß 4 mit sich, wobei eine Suspension im Gas gebildet wird, die durch das Abflußrohr 13 abgeführt wird) wodurch Kernbrennstoff aus dem Rohr 3 frei zuströmen kann. Die Suspension wird durch das Rohr 13 in einen Wärmeaustauscher 15 geführt, in dem die Wärme z. B. an ein flüssiges Metall übertragen wird. Nach Durchgang durch den Wärmeaustauscher 15 tritt die Suspension in eine Sammelleitung 16, an welche die Zyklone 17 angeschlossen sind, in denen der suspendierte Kernbrennstoff wieder aus dem Gas ausgeschieden und über die Ablaß leitungen 18 den Reaktorrohren wieder zugeleitet wird.

Das abgetrennte Gas kann durch die Leitung 19 und eine Pumpe 21 wieder in den Kreislauf einr geführt werden, wobei es zwecks Entfernung von flüchtigen Spaltprodukten und von dem körnigen Gut herrührendem Staub eine Reinigungsanlage 20 durchfließt.

Durch Einstellung der Amplitude und/oder der Frequenz des Schwingiungsgefäßes 4 läßt sich, bei hinreichender Geschwindigkeit des Trägergases in ■ dem Kreislauf, die Verweilzeit des Kernbrennstoffs und demnach auch die Temperatur des zirkulierenden Brennstoffs in den Rohren 3 regulieren.

Zur Lösung des Problems, daß das frei zuströmende körnige Gut einen zu starken Druck auf ' -die Masse in dem Schwingungsgefäß 4 ausübt, so daß sich die wirbelnde Bewegung dieser Masse nur schwer aufrechterhalten läßt, kann in das untere Ende der Rohre 3 so viel Gas hineingeblasen· werden, daß darin wenigstens örtlich eine Wirbelschicht auftritt. Zu diesem Zweck weist das Rohr 3 örtlich eine Verengung 28 auf, unterhalb deren durch eine Leitung 29 so viel Trägergas hineingespritzt wird, daß sich in dieser Verengung gerade eine Wirbelschicht zu bilden vermag. Das Gas kann durch die ZuleitungsZyklone 17 oder durch eine zusätzliche Leitung (nicht auf der Zeichnung angegeben) wieder aus den Rohren entweichen. Durch die Verengung 28 erreicht man, daß weiter hinauf in den Reaktorrohren keine Wirbelschicht auftreten kann.

In der Fig. 2 ist das Reaktorgefäßi 22 von einem Reflektor I₀ umgeben, der z. B. aus Graphit besteht. In dem Reaktorgefäß befindet sich ein körniges Gemisch aus Kernbrennstoff und Moderator, z. B. einem Gemisch von Uranoxyden und Berylliumoxyd. Das Gefäß ist an der unteren Seite mit einer Anzahl aneinandergeschlossener Abflußpyramiden 24 versehen. Diese Pyramiden münden an der Spitze in Abflußrohre 25, die in die Schwingungsgefäße 4_a der Vorrichtungen 27 münden. Die Konstruktion dieser Vorrichtungen zur dosierten Abgabe des körnigen Guts an einen Gasstrom kann der in der Fig. 3 dargestellten Vorrichtung völlig entsprechen. Durch die Pumpe 2i_a und die Leitung io_o wird Gas in die Dosiervorrichtungen geleitet. Dieses Gas reißt das in der Dosiervorrichtung befindliche körnige Gemisch von Kernbrennstoff und Moderator mit sich. Die so gebildete Suspension von körnigem Gut fließt anschließend durch die Leitung I3_a in den Wärmeaustauscher i5_a und von dort durch die Leitung i6_a in die Zyklone 33, in denen das körnige Gut abgetrennt wird. Das Gut fließt durch die Ablaßleitungen. 34 wieder in das Reaktorgefäß 22 zurück. Das abgetrennte Gas, in dem vielleicht ein wenig von zerriebenem körnigem Gut herrührender Staub vorhanden sein kann, wird über einen Zyklon 36, in dem dieser Staub abgetrennt wird, in die Rückflußleitang 37 geleitet, von wo es durch die Pumpe 2 I₀ wieder in den Kreislauf zurückbefördert wird. Zum Entfernen flüchtiger Spaltprodukte ist in die Leitung 37 eine Reinigungsanlage 2O₀₁ eingeschaltet worden. Die an die Leitung 37 angeschlossene Leitung 39 ist zur Abführung von Gas vorgesehen, das gegebenenfalls in dem Reaktorgefäß 22 entstanden oder dort hineingeleitet worden ist. Zum Beispiel kann durch die Rohre 25 Gas hineingeblasen werden, um dort wenigstens ortlieh eine Wirbelschicht zu bilden. Dadurch wird der Druck des frei aus dem Reaktor herausströmenden Gutes auf das bereits in den Schwingungsefäßen4₀ befindliche Gut herabgesetzt, so daß Schwierigkeiten bei der Bildung einer Wirbelschicht vermieden werden.

Die Zuleitungszyklone 33 können mit Hilfe der Regelhähne 40 geregelt werden, wodurch erreicht werden kann, daß die Oberfläche des im Reaktor- ;efäß befindlichen Brennstoffbettes grundsätzlich waagerecht bleibt.

Durch Einstellung der Amplitude und/oder der Frequenz der gesonderten Schwingungsgefäße 4_a kann erzielt werden, daß die Verweilzeit des Gemisches auf verschiedenen Strömungspfaden im Kernreaktor variiert werden kann.

Dies ist vor allem von Bedeutung, wenn man bestrebt ist, hohe Temperaturen zu verwirklichen, um den thermischen Effekt des Reaktors nach Möglichkeit zu steigern. In diesem Falle ist besonders darauf zu achten, daß die Temperatur an Stellen mit einem hohen Neutronenfluß nicht über einen bestimmten Grenzwert hinaussteigt, bei dem sich Zersetzung, Sinterung oder eine andere unzulässige Änderung des angewandten Gutes ergibt.

Claims (14)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Durchführung von Kernreaktionen, bei dem der Kernbrennstoff in Körnerform durch einen Kernreaktor und durch einen Wärmeaustauscher zirkuliert, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernbrennstoff, der gegebenenfalls mit einem körnigen Moderator gemischt ist, durch Schwerkraftwirkung durch

as den Reaktor geleitet, an der unteren Seite des Reaktors kontinuierlich abgeführt und dosiert an einen Gasstrom abgegeben wird und anschließend als eine Suspension in Gas über den Wärmeaustauscher nach einer Stelle oberhalb des Reaktors strömt, wo das körnige Gut von dem Gas abgetrennt und dem Reaktor wieder zugeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführung des körnigen Guts aus dem Reaktor zusammen mit der dosierten Abgabe des Guts an den Gasstrom dadurch erfolgt, daß man das körnige Gut durch Schwerkraftwirkung in eine aus diesem Gut bestehende Wirbelschicht strömen läßt, die durch vertikale Schwingung eines Gefäßes mit schrägen Wänden im wirbelnden Zustand gehalten wird, während das Gas mit einer solchen Geschwindigkeit in die Wirbelschicht hineingeleitet wird, daß das körnige Gut kontinuierlich von dem Gasstrom mitgerissen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Wirbelschicht fließende körnige Gut durch Hineinleitung eines Hilfsgases örtlich in eine wirbelnde Bewegung gebracht wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit des körnigen Guts in dem Kernreaktor durch Einstellung der Amplitude und/oder der Frequenz der Schwingung, mit der die Wirbelschicht aufrechterhalten wird, geregelt wird.

5. Verfahren zur Durchführung von Kernreaktionen in einem heterogenen Kernreaktor, der eine Anzahl von Rohren enthält, durch die ein körniger Kernbrennstoff zirkuliert, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes einzelne Rohr das Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4 Anwendung findet.

6. Verfahren zur Durchführung von Kernreaktionen in einem homogenen Kernreaktor, der mit einem Reaktorgefäß versehen ist, durch welches ein körniges Gemisch von spaltbarer Materie und Moderator zirkuliert, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführung des körnigen Guts aus dem Reaktor mittels einer Anzahl aneinandergeschlossener Abführeinrichtungen erfolgt, während bei jeder Abführeinrichtung das Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4 Anwendung findet.

7. Verfahren nach den Ansprüchen S und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchfluß des körnigen Guts durch den Reaktor durch Ein-

. stellung der Frequenz und/oder der Amplitude der gesonderten Schwingungsgefäße in solcher Weise geregelt wird, daß die Temperatur der Körner beim Austritt aus dem Reaktor über den ganzen Querschnitt des Reaktors nahezu dieselbe ist.

8. Kernreaktor, der sich zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7 eignet, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (oder das Gefäß) für den Kernbrennstoff an der unteren Seite mit wenigstens einem Abflußrohr versehen sind (ist), welches Rohr in ein frei stehendes Gefäß mit schrägen Wänden, weiterhin Schwingungsgefäß genannt, mündet, das mit Mitteln ausgestattet ist, mit deren Hilfe dieses Gefäß in eine senkrechte Schwingung mit einer zu variierenden Frequenz und/oder Amplitude versetzt werden kann, und um welches Gefäß ein dieses Gefäß gasdicht umschließendes Gehäuse angebracht ist, in dem Zufuhr- und Abfuhrleitungen für das Gas vorgesehen sind, die derart ausgebildet sind, daß zugeleitetes Gas gezwungen wird, wenigstens durch den oberen Teil des Gefäßes zu fließen, ehe es das Gehäuse durch die Abfuhrleitung verlassen kann, welch letztere Abfuhrleitung an einen Wärmeaustauscher und nachher an eine oder mehrere oberhalb des Reaktors angeordnete Vorrichtungen angeschlossen ist, die zum Ausscheiden suspendierten Feststoffs aus dem Gas vorgesehen sind und deren Abführungsrohr für den Feststoff mit einem Zuleitungsrohr des Reaktors verbunden ist.

9. Kernreaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß der Reaktorrohre oder des Reaktorgefäßes an die Abfuhrleitung in solcher Weise ausgebildet ist, daß das körnige Gut über den ganzen Durchmesser der Rohre oder des Gefäßes frei in die Abfuhrleitungen strömen kann."

10. Kernreaktor nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Abfuhrleitungen für das körnige Gut aus dem Reaktor Mittel vorgesehen sind, um wenigstens örtlich eine Wirbelschicht des körnigen Guts zu verwirklichen.

11. Kernreaktor nach den Ansprüchen 8 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen ■ zum Ausscheiden des körnigen Guts

aus dem Gas aus wenigstens einem Zyklon bestehen.

'

12. Kernreaktor nach den Ansprüchen 8 bis ii, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um das Trägergas zirkulieren zu lassen.

13. Heterogener Kernreaktor zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, der eine Anzahl Reaktorrohre enthält, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rohr mit einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 12 ausgestattet ist.

14. Homogener Kernreaktor zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktorgefäß an der unteren Seite mit einer Anzahl aneinandergeschlossener Vorrichtungen nach den Ansprüchen 8 bis 12 versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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