NL8601264A - Hoge temperatuur-kernreactor. - Google Patents

Description

* ?

Hoge temperatuur-kernreactor.

De uitvinding heeft betrekking op een hoge temperatuur-kernreactor met een drukvat, waarin een door grafiet ontmantelde kern en tenminste één warmtewisselaar aangebracht 2ijn.

5 Dergelijke kernreactoren met een gasgekoelde reactorkern zijn algemeen bekend. Deze bestaan in wezen uit bijvoorbeeld een cilindervormig drukvat van spanbeton, uit een daarin centraal aangebrachte holte die de reactorkern opneemt, uit een deze aan alle kanten 10 omgevende warmteschild, evenals stoomketels, ventilatoren en koelgasleidingen tussen de kern en de warmtewisselaar-inrichtingen. Het uit de ventilator terugstromende koude gas wordt via een kamer voor koud gas de kern binnengevoerd.

Er werden reeds afhankelijk van het 15 reactortype verschillende plaatsingen van de componenten ten opzichte van elkaar voorgesteld.

Bij een als THTR-300 bekende kogel-stapel-kernreactor zijn de stoomketels op een verdeelde cirkel rond de kern buiten een grafiekmantel die de kern 20 omsluit op ongeveer gelijke hoogte als de kern aangebracht.

§801234 * ·¥ _ -2-

Daarbij zijn de voor het circuleren van het koelgas vereiste ventilatoren in een zijwand van het drukvat van spanbeton ondergebracht .

Afwijkend van deze plaatsing is het 5 bekend uit het Britse octrooi 1 025 859 om de stoomketels in axiale richting verplaatst onder de kern aan te brengen.

De ventilatoren zijn ook bij deze plaatsing wederom in de zijwand van het drukvat geïnstalleerd, echter onder de stoomketels.

10 Uit het Duitse inzageschrift 31 41 734 is een hoge temperatuur-kernreactor van het in de aanhef beschreven type bekend, waarbij hoofdstoomketels in de door de holte-wand en door het warmteschild gevormde ringvormige ruimte ondergebracht zijn. Daarbij zijn een verzamel- en 15 verdelersysteem in een verticale doorgang in het drukvatdeksel en hoofdventilatoren in horizontale doorgangen in het bovenste deel van de cilindervormige drukvatwand aangebracht. Verder zijn hulpstoomketels in verticale doorgangen in debodem van het drukvat en hulpventilatoren in horizontale doorgangen in 20 het onderste deel van de drukvatwand aangebracht. De verticale doorgangen in de drukvatdeksel zijn door telkens twee in de betreffende doorgang aangebrachte deksels van staal afgesloten.

Bij deze bekende hoge temperatuur-reactor moeten de hulpwarmtewisselaars in het geval van een 25 plaatsing in de holte elk volgens hun plaats met betrekking tot de reactorkern bijdragen tot de verbetering van de natuurlijke convectie bij het afvoeren van nawarmte.

Aan de uitvinding ligt het probleem ten grondslag een hoge temperatuur-kernreactor van het in 30 de aanhef beschrevsitype voor te stellen, die bij een erg eenvoudige bouw een groot vermogen, een veilig insluiten van de radioactieve inhoud, en in het geval van storing een 3601254 5 . y -3- betrouwbare afvoer van de volgens kernfysische wetten gedurende relatief lange tijd ontstaande navervalwarmte met passieve middelen waarborgt.

Voor het oplossen van dit probleem 5 wordt voor een in de aanhef beschreven hoge temperatuur- kernreactor voorgesteld, dat de warmtewisselaar op een vaste afstand evenwijdig aan de kern in grafiet ingebed is.

De warmtewisselaaropstelling volgens de uitvinding biedt bovendien het wezenlijke voordeel, dat voor 10 de warmtedragerleidingen van de primaire kringloop geen radiale doorgangen in de drukdragende ommanteling van de kern verschaft behoeven te worden, en dat voor het aansluiten van de primaire kringloop aan de zuig- en drukzijde van een transportinrichting een axiale doorgang, en bij voorkeur 15 in een afdekking aan de voorzijde, geheel toereikend is.

Dit levert een bijzonder eenvoudige opbouw van de kern-ommanteling op bij het gelijktijdig geheel insluiten van de radio-actieve inhoud. De leidingen voor het warjntedragermedium vereisen geen drukdragende elementen; zij kunnen geheel 20 keramisch uitgevoerd worden, waardoor zij veel hogere temperaturen in vergelijking met de metalen leidingen verdragen.

Bovendien maakt de warmtewisselaaropstelling volgens de uitvinding ook in het geval van een storing het passief in stand houden van het circuleren van het warmtedragermedium 25 door vrije convectie mogelijk, waardoor het buitengewoon grote geleidingsvermogen van de mantel van grafiet tot een stabilisering van de temperatuur tot een laag niveau bijdraagt, dat zelfs dan behouden blijft, wanneer de warmtewisselaar of de warmtewisselaars slechts met één doorsnede gedeelte 30 in de mantel van grafiet ingebed zijn. Indien. de warmtewisselaars niet meer voor het afvoeren van warmte gebruikt kunnen worden, dan voert het de kern omgevende grafiet de navervalwarmte af via de drukvatwand naar de omgeving. Zo S 6 0 1 2 3 4 -4- kunnen speciale kostbare afvoersystemen voor nawarmte zonder veiligheidstechnische nadelen vervallen.

Volgens een ontwikkeling van de uitvinding zijn in de een zijdereflector vormend grafiet 5 op afstand van de kern, die korter zijn dan de afstand tussen de kern en de warmtewisselaar, in. regelelementen, dat wil zeggen regel- of uitschakelelementen, opnemende kanalen verschaft.

Door deze, bijvoorbeeld bij een hoge 10 temperatuur-reactor op de wijze van modulen, overeenkomstig uit het Duitse inzageschrift 30 16 402 op zich bekende opstelling van kanalen voor staafvormige regelelementen in de zijdereflector : . is vermeden, dat voor de veilige uitschakeling de als absor-beerinrichtingen fungerende regelelementen, met gebruik van 15 veel kracht onmiddellijk in de kogellaag ingebracht moeten worden en daardoor extra vereisten behoeven.

Om voor een toereikende inbedding van een warmtewisselaar in de ommanteling van grafiet van de kern voldoende vrije ruimte te behouden zonder dat daartoe de 20 dimensionering van de dwarsdoorsnede van de ommanteling vergroot moet worden boven de gewone afmetingen, voorziet een verdere ontwikkeling van de uitvinding daarin, dat de dwarsdoorsnede van de kern overeenkomt met een ringsegment, dat concentrisch door een van buiten cilindervormige mantel van grafiet omgeven 25 is en dat deze een radiaal naar binnen uitgebreide kernvrije sectie vertoont, waarin de warmtewisselaar ingebed is.

De dwarsdoorsnede-dimensionering van de ommanteling wordt echter ook volgens een andere ontwikkeling van de uitvinding daardoor binnen verhoudingsgewijze nauwe 30 grenzen gehouden, dat de dwarsdoorsnede van de kern overeenkomt met een rechthoek, welke concentrisch door een van buiten cilindervormige mantel van grafiet omgeven is en die bij twee tegenover de kern gelegen breedtezijden elk een radiale S6Ö 12 6 4 -5- naar binnen verbrede kernvrije cirkelsectie vertoont, waarin telkens tenminste één warmtewisselaar ingebed is.

Tenslotte voorziet een ontwikkeling van de uitvinding nog daarin, dat de mantel uit delen grafiet 5 van verschillende kwaliteit bestaat, waardoor die welke nabij de kern tot op een zekere afstand liggen bijzondere neutronen-reflectie-eigenschappen bezitten en die welke verder van de kern verwijderd zijn bijzondere neutronenabsorptie-eigenschappen bezitten.

10 Door het volgens de uitvinding gebruiken van delen grafiet van verschillende kwaliteit en door de vereiste plaatsing wordt met inachtneming van een wat kosten betreft gunstige materiaalkeuze voor het ommante-lingsmateriaal een optimale afscherming daardoor gewaarborgd, 15 dat de uit de kern tredende neutronen voor een-in verhouding hoog gedeelte effectief gereflecteerd worden en dat een in verhouding klein niet gereflecteerd gedeelte eveneens effectief geabsorbeerd wordt.

In de tekening is een uitvoerings-20 voorbeeld van een hoge temperatuur-kernreactor volgens de uitvinding getoond. Hierin is, figuur 1 een verticale doorsnede door de reactor? figuur 2 een verticale doorsnede 25 volgens de lijn A - B uit figuur 1, en de figuren 3-5 geven elk een horizontale doorsnede volgens de lijnen respectievelijk C - D, E - F, en G - H uit figuur 1.

Een in nagenoeg elke dwarsdoorsnede 30 in wezen rechthoekige plaatvormige kern 1 met kogelvormige brandstofelementen, die in een grafietmatrix omhulde splijtstof deeltjes bevatten, is in het rond omgeven door een van buiten cilindrische zijdereflector 2, die onder de kern 1 S6Ö1254 -6- in een cirkelvormige bodemreflector 3 en boven de kern 1 in een eveneens cirkelvormige dekselreflector 4 overgaat.

De reflectoren 2, 3 en 4 zijn uit naast en op elkaar aangebrachte grafietblokken tot een van buiten cilindervorxnige 5 opbouweenheid samengesteld.

Terwijl in de dekselreflector 4 concentrisch een zuigervormige centrale afdichting 5 ingebracht is, bevindt zich binnenin de bodemreflector 3 concentrisch geplaatst ook een zogenaamde colonnade 6.

10 Een cilindervormig kernvat 7 omsluit de hiervoor beschreven, op een op de bodemzijde aangebrachte kogellager 8 rustende kernopbouwdelen.

Concentrische met de colonnade 6 is een van de kern 1 verticaal naar buiten voerende kogel-15 afvoerbuis 9 verschaft.

Op één breedtezijde van de plaatvormige kern 1 is in de zijdereflector 2 een warmtewisselaar 10 ingebouwd, die aangesloten is aan een koud- en warmwater-leiding 11, welke reeksen van een secundaire kringloop vormen. 20 De warmtewisselaar 10 wordt vanuit de colonnade zelf door een primaire kringloop gevoed. Hierbij behoort een over de kern 1 aangebrachte ventilator 12, die, zoals de in de tekening aangebrachte pijlen verduidelijken, met zijn zuig-zijde met een gastoevoerkanaal 13 en met zijn drukzijde 25 met de kern 1 verbonden is.

Via een toevoerinrichting 14 voor brandstofelementen, die onder een scheidingsplaat 15 aangebracht is, wordt de kern met de kogelvormige brandstofelementen gelijkmatig over zijn horizontale dwarsdoorsnede gevuld, 30 Om een overmatige drukstijging tussen boven- en onderzijde van de scheidingsplaat 15 tegen te gaan, is uit het midden in de scheidingsplaat 15 een compensatieleiding 16 verschaft.

Nabij de verticale begrenzing van de 8601264 -7- . * «► kern 1 zijn binnenin de zijdereflector 2 kanalen verschaft voor het opnemen van regelstaven 17, waardoor afhankelijk van een indringdiepte de neutronenabsorptie tot aan het uitschakelen van de reactor geregeld kan worden.

5 Een uit ringstukken opgebouwd cilindervormig drukvat 18, vastgezet door axiale kabels 19 en radiale kabels 20, omvat geheel de van buiten slechts via een in de deksel van het vat aangebracht mangat 21 toegankelijke hoge temperatuur-kernreactor.

86012$4

Claims (5)

1. Hoge temperatuur-kernreactor met een drukvat, waarin een door grafiet ommantelde kern en tenminste één warmtewisselaar aangebracht zijn, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar (10) op een afstand evenwijdig 5 met de kern (1) in grafiet ingebed is.

2. Reactor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in het grafiet op afstanden van de kern (1) welke kleiner zijn dan de afstand tussen de kern (1) en de warmtewisselaar (10), regelelementen (17) opnemende 10 kanalen verschaft zijn.

3. Reactor volgens conclusie 1 en 2, met het kenmerk, dat de dwarsdoorsnede van de kern (1) overeenkomt met een ringsegment, dat concentrisch door een van buiten cilindervormige mantel van grafiet omgeven is en 15 die een radiaal naar binnen verbreed kernvrij gedeelte vertoond, waarin de warmtewisselaar (10) ingebed is.

4. Reactor volgens de conclusie 1 en 2, met het kenmerk, dat de dwarsdoorsnede van de kern (1) overeenkomt met een rechthoek, die concentrisch door een van buiten 20 cilindervormige mantel van grafiet omgeven is en die op twee tegenover de kern (1) gelegen breedtezijde elk een radiaal naar binnen verbreed kernvrij cirkelsegment vertoont, waarin telkens tenminste één warmtewisselaar ingebed is. 8601264 i-

5. Reactor volgens de conclusies 1-4, : merk, dat de mantel bestaat uit delen grafiet '.lende kwaliteit, waardoor die, welke nabij de . op een. zekere afstand liggen, bijzondere -iectie-eigenschappen bezitten, en die, welke . derd zijn van de kern (1), bijzondere neutronen-- enschappen bezitten. -o-o-o-o-o-o-o-o-o-o-