NO137099B - Fremgangsm}te for alkalisk massefremstilling. - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for alkalisk massefremstilling.

Description

Kjernereaktor og fremgangsmåte til drift av denne.

Oppfinnelsen angår en heterogen kjer-ne-effekt-reaktor som kjøles av tung eller lett damp og som modereres av tungt eller lett vann, samt en fremgangsmåte for drift av en slik reaktor.

I en reaktor ifølge oppfinnelsen er

brenselelementene anbragt i de indre rø-rene av koaksiale rørpar som er rettet nedover inn i et legeme av vannmoderator i en trykktank, idet de ytre rørene i rørpa-rene er lukket i nederendene som befinner seg utenfor endene av de indre rørene som er åpne, slik at de kan motta damp for kjøling av brenselselementene, hvilken

damp tilføres fra utsiden gjennom de ring-formede rommene, som foreligger mellom de indre og ytre rørene, og kj ernereaktoren ifølge oppfinnelsen karakteriseres ved at de indre rørene hvori brenselselementene er plassert, passerer gjennom en i trykk - tanken anordnet skillevegg som avgrenser et vanntett rom for moderatoren, og videre opp gjennom enden av trykktanken over skilleveggen, og at de ytre rørene er festet til og henger ned fra skillevegen slik at de kommuniserer med rommet i trykktanken over skilleveggen og ved hjelp av inn-løp til rommet står i forbindelse med et forråd av kjølende damp.

I et typisk arrangement for en reaktor

i henhold til oppfinnelsen er moderatoren og rørene anbrakt inne i en rett stående sylindrisk trykktank som har et samlekammer for inngående damp ved sin øvre ende. Brenselselementrørene utgjør de indre rø-

rene av koaksiale rør-par og de ytre rørene i parene bæres av og henger ned fra en horisontal gitterplate ved hjelp av hvilken samlekammeret er atskilt fra tankens ho-vedkammer, og mottar damp fra samlekammeret. De indre rørene i rør-paret passerer gjennom samlekammeret og ut gjennom de øvre ender av trykktanken.

Kontroll vil vanligvis utføres ved re-gulering av nivået av en del av moderatoren i et system av vertikale kontroll-rør inne i væskemengden i tankens hoved-kammer, selv om kontroll i en reaktor på land kan foretas mere enkelt ved varia-sjon av hele moderatorens nivå.

Et slikt arrangement forener flere for-deler fremfor andre som har vært benyt-tet og overveiet. For det første muliggjør det tilnærmet like trykk fra kjølemiddel og moderator at tynnveggete rør kan benyttes med følgelig reduksjon av nøytron-absorbsjon av materialet i rørene. Den tilnærmet samme temperatur over hele trykktanken nedsetter til et minimum varme-overgang til moderatorvannet og reduserer vesentlig problemene ved termisk ekspan-sjon, hvilket ytterligere reduseres ved at hvert rør er fastgjort ved bare en ende. Videre kan de indre rørene som bærer brenselselementene eller brenselselementene selv trekkes ut uten å forstyrre struk-turen av beholdertanken.

En ytterligere fordel er, særlig hvor reaktoren er beregnet for marineformål hvor plasshensyn ofte er et problem, at alle dampforbindelser kan gjøres i en ende av reaktoren og at andre forbindelser så

som de for kontrollrørene og avløp for brenselskanalene kan gjøres andre steder.

For at oppfinnelsen skal bli helt for-

stått, skal en reaktor i henhold til denne bli beskrevet i enkelte detaljer, ved et ek-

sempel.

Reaktoren som skal beskrives er en en-hetstype som er dampkjølt og tungtvanns-moderert i en trykktank. Brenselselemen-

tene inneholdes i en anordning av verti-

kale rør i hovedkammeret i tanken, om-

gitt av moderatoren.

Den er beregnet for bruk i en primær dampkrets i hvilken kjøledamp tilføres til innløpssiden i reaktoren ved et trykk på

ca. 46 kg/cm-2 fra en ikke vist sirkulasjons-innretning for damp og ved metningstem-peraturen på ca. 260° C. Dampen som for-

later reaktoren ved ca. 521° C benyttes til å generere damp i en (ikke vist) sekundær krets ved indirekte varmeutveksling.

Tungtvannsmoderatoren holdes i rom-

met inne i tanken rundt kjøle- og bren-selsrørene ved det samme trykk som damp-innløpet.

Alle dampforbindelsene og åpningene

for brenselspåfyllingene er på tankens topp.

Kontroll av reaksjonsgraden og utta-

ket av termisk energi foretas ved å variere nivået av moderatoren i et arrangement av vertikale kontroll-rør ved å tilføre eller fjerne moderator gjennom forbindelser i bunnen av tanken.

Reaktoren som vist i tegningen omfat-

ter en rett oppstående sylindrisk trykk-

tank 10 ca. 5,5 m høy med en diameter på

ca. 3,6 m og med en gjennomsnittlig vegg-tykkelse på ca. 7,5 cm.

Endene 11 og 12 i tanken er avrun-

det og et samlekammer er dannet i den øvre enden, 12, idet det er atskilt fra hovedkammeret 16 i tanken av en horisontal gitterplate 18. Slik som reaktoren er kon-

struert til å arbeide med moderatoren M

under gitterplaten 18 ved tilnærmet sam-

me trykk som kjøledampen i samlekam-

meret 14 over den, behøver platen 18 bare å være ca. 5 — ca. 7,5 cm tykk.

Kjøledamp tilføres til samlekaret 14

fra et par rette, parallelle horisontale ytre rør 19 og 20 med utboringer på ca. 45 cm på hver side av trykktanken 10 gjennom et totalt antall på 18 av tilknytningsrør 21

og 22 med utboringer på ca. 15 cm.

Gitterplaten 18 bærer 186 tynnveggete (anslagsvis ca. 0,3 cm) zirkonium- eller zirkaloy-rør 24 som har en diameter på

ca. 12,5 cm, som henger ned inn i hoved-

kammeret 16 i trykktanken 10. Disse rørene er ca. 3,6 m lange og de er lukket i sine nedre ender og passet inn i avløpsrør 26

som har forbindelse ut av tanken 10 ved hjelp av et felles sentralt utløp 28 i den nedre enden av tanken 10.

Inne i hvert av de nedhengende rørene

24 er et indre koaksialt rustfritt stål-rør 30

som er åpent i sin nedre ende for å motta damp som passerer ned den ringformete åpningen mellom rørene 24 og 30, og pas-

serer ut av den øvre ende av tanken 10.

Rørene 30 er anordnet for å inneholde brenselselementene (ikke vist) og har på-fyllingsporter for brensel ved sine øvre ender gjennom hvilke brensel kan tilføres og utbrent brensel kan uttas. Hvert av de indre rørene 30 har fleksible damputløp 34 med ca. 5 cm indre utboring forbundet

til en eller to parallelle rør 36 og 38 an-

ordnet over innløpsrørene 19 og 20, respek-

tive.

Den nedre enden av tanken 10 er gjen-nomboret av 49 rør av hvilke ett er vist ved 40, ved hjelp av hvilke tungtvannsmo-

derator M kan tilføres eller trekkes ut av 147 vertikale kontrollrør, av hvilke tre er vist ved 42 med ca. 12,5 cm indre diame-

ter. Kontrollrørene 42 er forbundet med tilførselsrørene 40 ved hjelp av korte trip-pelforbindelser 44.

Tungtvannet holdes ved metningstem-peraturen (ca. 260° C ved det fastsatte trykk) ved kjøling i en ytre (ikke vist) varmeveksler og en innløpsledning 46 med indre diameter på ca. 10 cm er anordnet i den nedre ende av tanken 10 og en til-svarende utløpsledning 48 ca. 30 cm under gitterplaten 18.

Siden og de nedre veggene av tanken

10 er forsynt med den vanlige termiske

skjerming, indikert i brutte linjer ved 50

for å forminske nøytronskaden på veggene.

Hele oppbyggingen er fremstilt under anvendelse av sveiseteknikk.

Claims (2)

1. Kjernereaktor med brenselselemen-

ter anbrakt i de indre rørene av koaksiale rørpar som er rettet nedover inn i et legeme av vannmoderator i en trykktank, idet de ytre rørene i rørparene er lukket i nederendene som befinner seg utenfor endene av de indre rørene som er åpne, slik at de kan motta damp for kjøling av brenselselementene, hvilken damp tilføres fra utsiden gjennom de ringformete rommene, som foreligger mellom de indre og ytre rø-rene, karakterisert ved at de indre rørene (30) hvori brenselselementene er plasert, passerer gjennom en i trykktanken (10) anordnet skillevegg (18) som avgrenser et vanntett rom (16) for moderatoren, og videre opp gjennom enden av trykktanken over skilleveggen (18), og at de ytre rørene (24) er festet til og henger ned fra skilleveggen slik at de kommuniserer med rommet (14) i trykktanken (10) over skilleveggen (18) og ved hjelp av inn-løp til rommet (14) står i forbindelse med et forråd av kjølende damp.

2. Fremgangsmåte til drift av en kjernereaktor som angitt i påstand 1, karakterisert ved at vannmoderatoren i trykk-kammeret holdes ved et trykk som tilnærmet svarer til trykket til kjøledam-pen som tilføres rommet (14).