NO148745B - Analogifremgangsmaate for fremstilling av farmakologisk aktive dibenzo(b,d)pyranderivater - Google Patents

Description

Kj ernereaktor.

Foreliggende oppfinnelse angår kjerne-

reaktorer med heterogent i kjernen anord-

net brensel som er fisjonerbart ved reaksjon med modererte neutroner og som er bereg-

net på å bli kjølt av et fluidum som også

virker som moderator for kjernen.

Det er kjent mange reaktorer med

vannkjølt moderator, og disse betegnes ofte som trykkvannsreaktorer og kokende vann reaktorer. I slike reaktorer strømmer van-

ligvis trykkvannet eller det kokende vann opp gjennom kjernen i én bane, men det er også kjent å føre trykkvann slik at det virker som kjølemiddel og moderator, først ned gjennom en ytre kjernesone og der-

etter opp gjennom det sentrale gjenværen-

de område av kjernen.

Slike reaktorer såvel som kjernereak-

torer i alminnelighet blir som regel styrt av neutron-absorberende styrestaver. Da imidlertid bruken av styrestaver medfører en rekke ulemper, er andre styremåter for reaktorer blitt forsøkt. En alternativ me-

tode til styring av en reaktor er foreslått i tysk utlegningsskrift nr. 1 020 127 der kjernereaktoren styres ved variasjon av konsentrasjonen av gassformet fluidum i kjernen når det gassf ormede fluidum inne-

holder en begrenset brøkdel av de hydrogenatomer som er nødvendig for den øns-

kede moderasjon.

I henhold til utlegningsskriftet, flyter

det gassf ormede fluidum gjennom kjernen i spesielle passasjer som er en del av strøm-ningssystemet og er skilt fra det normale kjølesystem for brenselet, og de er også

skilt fra kjernens normale moderator-an-

ordning.

f

Ved foreliggende oppfinnelse har man

gått en annen vei, og oppfinnelsen er kjen-

netegnet ved at reaktoren er innrettet til at det gassformede fluidum i en første bane i kjernen føres som et kjølefluidum over en del brenselelementer, i en annen bane fø-

res mellom brenselementene isolert fra og uten direkte varmeoverføring med disse,

og i en tredje bane føres som kjølefluidum for den resterende del brenselelementer.

Disse foranstaltninger, i henhold til opp-

finnelsen, leder samtidig til et antall for-

deler. Således vil det gassformede fluidum i berøring med brenselementene endre sin tetthet øyeblikkelig ved en forandring av yarmeavgivningen fra brenselelementene,

hvorved uønskede forandringer i varme-avgivningshastighetene motvirkes, fordi den dermed følgende forandring av mode-

ratorens eller kjølemiddelets tetthet påvir-

ker reaktorens reaktivitet. Motvirkningen av ønskede forandringer i varmeavgiv-ningshastigheten fra brenselelementene øker jevnt over en periode, mens det gass-

formede fluidum fra første bane erstatter det gassformede fluidum i den annen bane.

Da den annen modererende bane mottar gassf ormet fluidum som er blitt varmet opp av bare noen av brenselelementene,

vil det gassformede fluidum i den annen modererende bane være på en lavere tem-

peratur enn den temperatur ved hvilken <!>det gassformede fluidum forlater kjernen.

Av denne grunn, vil det gassformede fluid-

um ha større tetthet og kjernen kan være mindre enn om det gassformede fluidum hadde kjølt alle brenselelementer før flu-

idet kom inn i den modererende bane. I den

annen modererende bane blir ikke det gassformede fluidum særlig oppvarmet, og det har i denne bane, av denne grunn, tilbøye-lighet til å gi en jevn modererende virkning over hele kjernens lengde. Det gassformede fluidum i den annen modererende bane flyter mellom brenselementene som kan ligge i fårede rør som forholdsvis tett om-slutter brenselementene, for at man skal få en passende høy strømningshastighet for det gassformede fluidum til kjøling av brenselelementene.

I motsetning til en rekke kjente for-slag der kjølefluidet i den første bane strømmer gjennom en sentral sone eller en ytre sone av en reaktorkjerne, og i sin annen bane strømmer gjennom den ytre eller den sentrale sone av kjernen, skal det gassformede fluidum i en reaktor utført i henhold til oppfinnelsen, først strømme gjennom forede rør eller hylserør som er jevnt fordelt og fører inn i den annen bane, mens den tredje bane kan omfatte hylserør som også er jevnt fordelt og trenger inn i den annen bane.

I det følgende er oppfinnelsen beskre-vet under henvisning til tegningene, der: Fig. 1 viser skjematisk en kjernereaktor med en moderator-kjøleanordning. Fig. 2 er et snitt gjennom en trykk - beholder med en reaktorkjerne i det sentrale midtparti. Fig. 3 er et snitt etter linjen III-III i fig. 2 og viser den innbyrdes beliggenhet av brenselselementenes rørplater. Fig. 4 er grunnriss i større målestokk av platene i fig. 3 og viser brenselselementenes hoder. Fig. 5 viser i større målestokk noen av delene i fig. 1 mere detaljert. Fig. 6 er tverrsnitt etter linjen VI-VI i fig. 5 og viser brenselselementer og rørpla-ter med avstandsholdere. Fig. 7 er lengdesnitt i større målestokk av et lite stykke brenselselement inne i et hylserør for en tredje bane til gassf ormet fluidum. Fig. 8 er også lengdesnitt i større målestokk av et lite stykke brenselelement inne i et hylserør for en første bane til gassformet fluidum. Fig. 9 er ytterligere lengdesnitt i større målestokk av et lite stykke brenselselement i et tredje banehylserør og viser en endret utførelse. Fig. 10, 11 og 12 er grafiske kurver som det i det følgende henvises til for å lette forståelsen av beskrivelsen. Fig. 13 svarer til fig. 1, men er utstyrt med ekstra rørledninger for gassformet

fluidum for ytterligere å lette styringen av anordningen eller systemet.

Som vist i fig. 1 er en heterogen kjernereaktor 20 plasert i en trykkbeholder 22 og slik anordnet at den kan modereres og kjøles ved hjelp av et gassformet fluidum som av en pumpe 40 drives gjennom en krets omfattende varmeutvekslere beliggende utenfor trykkbeholderen og innrettet til fra det gassformige fluidum å fjerne den varme fluidet får ved kjøling av reaktoren. Fluidet bringes til suksessivt å strømme gjennom reaktorens kjerne i en første kanal 24, en andre kanal 26 og en tredje kanal 28.

Reaktorkj ernen omfatter en ordnet gruppe brenselselementer som —• under hensyntagen til anordningens geometri,

neutronmoderering og andre nødvendige

faktorer — skaffer fisjonsmateriale i tilstrekkelig mengde til å sikre kontinuiteten

av den kjedereaksjon av fisjonstypen som er nødvendig for reaktordrift. Anordningen av den gassformede fluidumstrøm i reaktoren er slik at gasstrømmen i sin første bane

gjennom kjernen kjøler en del av brenselselementene og i sin tredje bane gjennom kjernen kjøler de resterende elementer, mens den i sin annen bane passerer gjennom kjernen uten å berøre noen av brenselselementene. Det gassformede fluidum virker i alle baner selvsagt som en mode-

rator.

I den annen bane strømmer gassen stort sett oppover i kjernerommet som er besatt med gruppen av vertikale brenselselementer. Den tilføres reaktoren gjennom en innløpsledning 30 og passerer i den første bane gjennom kjernen nedover i parallelle strømmer i hylserør rundt brenselselementer som bare omfatter en del av det totale antall brenselselementer. Hylserørene atskiller det gassformede fluidum i den første bane fra det gassformede fluidum i den annen bane, men gassene forlater hylserørene ved deres nedre ender for å tre inn i den nedre ende av den andre bane. Fra den andre banes øvre ende trer gassen inn i de øvre ender av hylserørene rundt de resterende brenselselementer og strøm-mer i den tredje bane nedover i parallelle strømmer gjennom hylserørene som atskiller gassen i den tredje bane fra gassen i den annen bane. Derpå forlater gassen reaktoren gjennom utløpsledningen 32.

Det opphetede gassfluidum strømmer derpå gjennom varmeutvekslere 34 og 36 og avgir indirekte varme til et sekundært var-meoverføringsfluidum som føres til et ikke vist forbrukssted. Varmeutvekslerne kan arbeide i serie eller som vist i parallell. Den ene varmeutveksler, 34, kan tjene som dampoverheter og den andre, 36, som re-overheter eller oppfrisker for damp. Når det gassformede moderator-kjølemiddelflu-idum forlater varmeutvekslerne 34 og 36 strømmer det gjennom en ledning 38 til innløpet for en pumpe 40 som gjennom en ledning 42 avleverer fluidet til en tredje varmeutveksler 46 som kan tjene til utvik-ling av den damp som opphetes i varmeutvekslerne 34 og 36. Etter å ha forlatt varmeutveksleren 46 strømmer fluidet tilbake til reaktoren gjennom innløpslednin-gen 30.

I pumpens utløpsledning 42 er anbragt en åpning 48 med et sådant gjennomstrøm-ningsareal at det oppstår en ubetydelig trykkforskjell mellom dens to sider. Før og etter denne åpning 48 danner to ledninger 50 resp. 52 forbindelser med et kammer 54 • og gjennom disse ledninger strømmer fluidet med redusert hastighet parallelt med strømmen gjennom åpningen 48.

Reaktoranlegget er utstyrt med en ledning 56 for tilførsel av det gassformede moderator-kjølemiddelfluidum. Den er forsynt med en passende regulator- eller må-leinnretning 58 og er forbundet med ledningen 38 til pumpens 40 innløp. Det er også anordnet en med en reguleringsinnretning 62 forsynt ekshaustledning60somstår i forbindelse med utløpsledningen 32. Regulato-rene 58 og 62 kan være av hvilken som helst kjent type som passer til formålet og kan omfatte kjente regulatorventiler eller pumper og det primære krav er at de skal være istand til å føre de nøyaktige forutbestemte mengder gassformet moderator-kjølemid-del-fluidum inn i eller ut av fluidumkret-sen nødvendige for å utøve en nøyaktig styrt variasjon av den totale mengde eller det totale innhold av gassformet fluidum som sirkulerer i kretsen. Det er også anordnet en sikkerhetsventil 63 som gjør det mulig for gassformet fluidum å strømme ut av kretsen gjennom ledningen 60 uten å passere gjennom regulatoren 62. Sikkerhetsventilen kan enten være automatisk eller manuelt betjent og tjener til å slippe fluidum ut av kretsen og inn i en ikke vist beholder med lavere trykk, slik at trykket i kretsen kan reduseres hurtig.

Det gassformede moderator-kjølemid-del-fluidum kan være hvilket som helst av et flertall fluider som besørger neutronmoderering ved hjelp av hydrogenatomer, eksempelvis gassformede hydrocarboner, ren hydrogengass, vanndamp eller en blan-ding av hvilken som helst av disse gasser med inerte gasser. Av i det senere omtalte grunner er vanndamp med overkritisk trykk det gassformede moderatorkjølemid-del-fluidum det her dreier seg om.

Det er kjent at i en kjernereaktor, når materialet undergår fisjon, vil neutroner i ulike energiområder være tilstede i kjernen. Andelene av de totale neutroner med energi i ulike områder kan variere med de midlere energier i disse områder etter de i fig. 10 viste linjer hvor abscissen angir neutronenergier som avtar fra venstre mot høyre. Neutroner frembragt ved fisjon av et atom har et høyt energinivå og etter hvert som de vandrer inne i kjernen blir de progressivt moderert eller nedbremset av de forskjellige materialer som er tilstede i kjernen. Når de nedbremses passerer de gjennom et område for resonansreaksjons-energi, hvor fertilt materiale i kjernen kan fange opp neutroner og på denne måte frembringe ekstra fisjonsmateriale av fertilt materiale. Ved lavere neutronenergier, dvs. etter resonansområdet, ligger det termiske energiområde som inneholder, de neutroner som svarer for den største del fisjoner. Som man vil forstå går en del av neutronene tapt ved uproduktiv absorbsjon i kjernematerialene, ved eventuell dannelse av forgiftingsstoffer og ved lek-kasje. Det har vist seg at forholdet mellom mengden av neutroner i området for resonansreaksjoner og i det termiske reaksjons-område kan endres ved å variere den moderering, dvs. hastigheten på nedbremsin-gen, som neutronene utsettes for. Hvis således neutronene utsettes for en forholdsvis kraftig moderering vil den relative mengde av neutroner innenfor de forskjellige energiområder omtrent svare til det som er vist med den stiplede linje 65 i fig. 10, hvorav fremgår at neutronmengden i det termiske energiområde er forholdsvis høy, mens den i området for resonansreaksjon er forholdsvis lav. Hvis modereringen på den annen side skulle være forholdsvis lav vil mengden av neutroner i de forskjellige energiområder omtrent svare til det som er vist med den helt opptrukne linje 64, som viser færre neutroner i det termiske energiområde enn i det foran nevnte tilfelle og flere neutroner i området for resonansreaksjon enn i det nevnte tilfelle.

Under en reaktors startperiode er mengden av brensel i kjernen normalt forholdsvis høyt, mens mengden av forgiftingsstoffer i kjernen er forholdsvis lav. På grunn av den høye utnyttelse av termiske neutroner til fisjon og den lave absorbsjon av termiske neutroner ved forgiftingsstoffer kan kjernereaksjonen opprettholdes med en mindre relativ mengde termiske neutroner enn i det følgende, dvs. neutronmodereringen kan være mindre og hvis så skjer blir omvandlingen av fertilt materiale til fisjonerbart materiale begunstiget. Men etter forlengede driftsperioder vil brensels-mengden i kjernen være sunket betrakte-lig med en tilsvarende stigning i fisjon som produserer innhold av neutrongiftstoffer i kjernen. I så fall kreves det mere neutronmoderering fordi en større relativ mengde termiske neutroner er nødvendig for å underholde fisjonsreaksjonen. Herav følger at det relative antall neutroner som er disponible i området for resonansreaksjoner, for å reagere med det fertile materiale, blir re-' dusert.

Det viser seg således at kjernen kan holdes reaktiv under levetiden ved å av-passe graden av moderering til tilstandene, uten å bruke de hittil vanlige kontrollstaver som absorberer neutroner uproduktivt og, på den annen side, med en utstrakt omforming av fertilt materiale til fisjonerbart materiale, hvilket representerer en produk-tiv anvendelse av neutroner. For til enhver tid å være i stand til å endre utgangseffek-ten kan reaktoren således styres ved passende variering av modereringsgraden.

Den i fig. 1 viste og foran beskrevne reaktor kan drives og dens ytelse reguleres ved riktig styring, av det gassformede fluidum i kretsen. Det kan vise seg at ved be-stemte hydrogenførende fluider, eksempelvis rent hydrogen, vil det trykk som kreves, for i en reaktor med rimelige dimensjoner å oppnå den nødvendige tetthet i kjernen til å skaffe moderering for å underholde en kjernereaksjon, overstige de konstruktive grenser. Videre vil bruken av rent hydrogen ikke gi de varmeoverførende egenskaper som muliggjør konstruksjonen av en kraftproduserende reaktor med fornøden virkningsgrad. Det har imidlertid vist seg at vanndamp med høyt trykk og høy temperatur dekker de oppstilte krav. Damp med en temperatur på ca. 370°C og et trykk på ca. 240 kg/cms vil sørge for en brukbar høy konsentrasjon av hydrogenatomer inne i reaktorkjernen, samtidig som den har de forlangte egenskaper til varmeoverføring og -gjennomgang. Ved å variere tettheten av dampen i reaktorkjernen, eksempelvis ved å endre dens temperatur eller dens trykk eller ved å fortynne dampen med et ikke modererende gassformet fluidum, kan neutronmodereringen i kjernen og dermed reaktorens reaktivitet varieres under kontroll.

Sikkerhetsventilen 63 sørger for å stoppe reaktoren når forholdene krever det og ellers når det forlanges, eksempelvis for sikkerhet i nødstilfelle. Da en reaktor ikke vil virke uten tilstrekkelig moderering til å muliggjøre kjedereaksjonens kontinuitet, vil reaktoren hurtig bli underkritisk og stoppe av seg selv hvis konsentrasjonen av moderatoren inne i kjernen plutselig kan synke. En slik senking av konsentrasjonen kan oppnås ved å åpne sikkerhetsventilen 63, hvorved moderator-kjølemiddel-fluidet strømmer ut^av reaktorkretsen til en ikke vist beholder med lavere trykk. Da reaktoren arbeider med et gassformet fluidum vil tettheten av dette i kjernen reduseres kraftig, men hvis moderatorkjølemidlet er en væske, f. eks. trykkvann, vil trykkend-ringen som fåes ved å åpne en sikkerhetsventil ikke være tilstrekkelig til å besørge effektiv regulering, da vann i væsketilstan-den er omtrent ikke komprimerbart. En slik regulering er heller ikke mulig i reaktor med kokende vann, idet den trykkendring som bevirkes ved avblåsing ikke vil senke tettheten av hele fluidet, men bare øyeblikkelig fordampe en brøkdel av det, mens det i kjernen blir tilbake væske som be-virker neutronmoderering så kjernereaksjonen fortsetter.

Når driften skal begynne bringes først reaktoranlegget til en likevekts-driftstemperatur ved å sirkulere en liten mengde gassformet moderator-kj ølemiddel-fluidum gjennom anlegget mens det kontinuer-lig tilføres varme fra en ytre ikke vist var-mekilde. Når reaktoranlegget er blitt bragt . opp på driftstemperatur for start, føres det ekstra fluidum inn i kretsen gjennom inn-løpets reguleringsinnretning 58 og ledningen 58, hvorved tettheten av moderator-kjølemiddel-fluidet tiltar inntil reaktorens kritiske tilstand blir nådd og en selvunder-holdende kjedereaksjon av fisjonstypen blir startet. Ved passende regulering av fluid-ummengden i kretsen, ved nødvendig bruk av reguleringsinnretningene for såvel inn-løp som utløp, blir derpå reaktorens effekt øket til det forlangte nivå og den ytre var-mekilde koblet ut.

Varmeutvekslerne 34, 36 og 46 i anlegget har i mellomtiden begynt å funksjonere og det primære eller moderator-kjølemid-del-fluidet avgir varme frembragt i reaktoren til et sekundært fluidum for omdan-nelse til nytteeffekt, f. eks. mekanisk energi eller på annen måte.

Som det fremgår av fig. 11 vil for en reaktor — som krever en tetthet (o) av moderator-kj ølemiddeldamp på ca. 160 kg/m"> og som arbeider innen et temperaturom-råde mellom metningstemperatur og 405°C

— trykket i moderatorkjølemidlet (P) ligge innenfor et trykkområde, AP, som strekker seg fra ca. 200 kg/cm2 abs. til 260 kg/cm2

abs. under forutsetning av at enthalpien (h) holdes innenfor et tilsvarende område, Ah, fra ca. 585 000 til 625 000 cal/kg. Disse tilstander er generelt angitt med W. Etter hvert som reaktoren eldes tiltar den moderering som er nødvendig for å underholde kjedereaksjonen og dampmassen i kretsen økes i nødvendig grad, slik at dampens tetthet ved slutten av kjernens levetid vil være omtrent 320 kg/cms. På dette tidspunkt vil dampen, mens den holdes innenfor det samme temperaturornråde, arbeide over et trykkområde AP', mellom 225 til 310 kg/cms abs. med et tilsvarende en-thalpiområde på 500 000 til 533 375 cal/kg som angitt med Y. De foran nevnte verdier tjener bare som eksempler idet det skal bemerkes at den nødvendige damptetthet vil være avhengig av den spesielle konstruksjon av den reaktor det dreier seg om. Hva temperaturene angår så vil det være en øvre temperaturgrense som beror på tem-peraturgrensene for de forskjellige deler av anlegget. Den nedre temperaturgrense er angitt som metningstemperaturen, fordi moderator-kjølemidlet skal være en gass og ikke en væske.

Det kan være hensiktsmessig å holde dampen inne i reaktoren i det overkritiske temperaturornråde, fordi dampen når den arbeider med ca. 245 kg/cm2 abs. i tempera-turområdet mellom 305 og 565°C kan ab-sorbere og overføre til varmeutvekslerne ca. 389 200 cal/kg, i motsetning til dampens overføringskapasitet på 222 400 cal/kg, når den i det samme temperaturornråde arbeider med bare 200 kg/cm2. Som en følge av den høyere varmeoverføringskapasitet pr. kg damp kan anleggets forskjellige deler gjøres mindre for den samme energiydelse.

Når det i reaktorens hele levetid skal arbeides med gassformet fluidum som har stor varmeoverførings- og varmeovergangs-kapasitet kan det, for å få tilfredsstillende levetid av brenselelementene, bli nødvendig til dampen å sette et samstemmende gassformet fluidum med liten eller ingen modererende virkning. Et slikt fortynningsmid-del kan være hvilken som helst gass som stemmer overens med vanndampen og som frembringer de forlangte termodynamiske virkninger, f. eks. damp av tungt vann, D2o, som har en moderatoreffekt betrakte-lig mindre enn alminnelig vann. Ved fortynning av dampen kan man oppnå tilfredsstillende levetid av brenselselementene ved å variere dampinnholdet, selv om trykket i anlegget holdes mellom 250 og 275 kg/cms abs. Til sammenligning skal bemerkes at hvis dampens tetthet skulle varieres gjennom kjernens hele levetid ved bare å

variere dens trykk og temperatur og ikke

fortynning, ville det være nødvendig å

bruke et større trykkområde, f. eks. mellom 200 og 275 kg/cm2 abs., for å oppnå tilfredsstillende levetid av brenselselementene og prosjektet måtte ta hensyn til den nevnte lavere varmeledningsevne ved det lavere trykk av det sirkulerende gassformede fluidum. Hvis varmeoverføringskapa-siteten hos det gassformede fluidum er høy vil det lett være mulig å holde konstruk-sjonsmaterialet i brenseleleemntene i den første bane på en temperatur som er lav nok til å tillate anvendelsen av materiale med et mindre neutronabsorberende tverrsnitt enn hos rustfritt stål som ellers ville være påkrevet.

Reaktorens moderator omfatter samt-lige gassformede fluider i kjernen. Da kjernerommet mellom brenselelementene, i hvilket moderator må være tilstede i passende mengde, ikke bestrykes av gassen i en enkelt bane eller kanal, men hvor rommet er delt slik at gassen strømmer gjennom det i tre baner etter hverandre, vil en bestemt mengde strømmende gass gjennom kjernen forlange høyere midlere strømhas-tigheter gjennom strømbanen enn tilfelle ville være gjennom en enkelt kanal. Passende høyere hastigheter på strømmen av det gassformede fluidum gjennom hylsene som omgir brenselselementer for å kjøle disse kan lett oppnåes ved omforming av banenes strømtverrsnitt.

Det skal bemerkes at gassens volum i første og tredje bane vil være lite i forhold til dens volum i annen bane, eksempelvis kan forholdet mellom volumene i første, annen og tredje bane være 10,6 : 77,0 : 12,4. Ved planleggingen må derfor først fast-settes de gasstilstander som skal herske i den annen bane og derpå må beregnes de ekstra modereringseffekter av gassen med den større midlere tetthet i den første bane og med den lavere midlere tetthet i den tredje bane.

Hvis det under driften — med alle andre tilstander konstant — skulle oppstå en stigning i varmefrigj øring i reaktoren, vil temperaturene av gassen som berører brenselselementene øyeblikkelig stige og den midlere temperatur av gassen i den annen bane vil begynne å stige. Selv om gasskretsen har konstant volum vil disse tem-peraturstigninger midlertidig redusere den midlere gasstetthet i reaktoren og da lavere gasstettheter i denne svarer til redusert reaktivitet, så vil reaktoren midlertidig bli underkritisk slik at varmefrigj øringen vil begynne å falle. Hvis det på lignende måte oppstår synking i varmefrigj øringen i reaktoren vil reaktoren midlertidig bli overkritisk og varmefrigj øringen begynne å stige. Anlegget streber således etter å forbli lett styrbart idet styringen som forklart utøves ved alt etter omstendighetene å variere innholdet eller den totale mengde gassfluidum som sirkulerer i kretsen. Kammeret 54 øker anleggets volum utenfor reaktoren og muliggjør derfor at tempera-turstigninger og -fall får større innflytelse på den midlere tetthet av gassfluidet i reaktoren.

Hvis behovet for ytelsen fra anlegget stiger under driften, så vil temperaturen i gassfluidet, som gjennom innløpsledningen 30 strømmer inn i reaktoren, synke og selv om gasskretsen har konstant volum, vil gassens tetthet tilta og dermed kjernens reaktivitet stige, hvilket er den første virkning som kreves for at reaktorens energi-ytelse skal kunne stige til en bestemt ny konstant verdi. Hvis behovet for ytelse på lignende måte synker vil kjernens reaktivitet reduseres, hvilket er den første virkning som kreves for at reaktorens ytelse skal kunne falle til en bestemt ny, konstant verdi. Anlegget er derfor tilpasset hurtig suksessive endringer i belastningen. Styring for å gjenopprette kjernens kritiske tilstand og derpå holde den på det nye energinivå foregår ved å variere, etter som det kreves, den totale mengde gassfluidum som sirkulerer i kretsen. Kammeret 54 øker således anleggets volum utenfor varmeutvekslerne og reduserer derfor trykk-stigninger eller -fall i reaktoren forårsaket av plutselige stigninger eller fall i belastningen.

Hvis gassfluidets baner var slik anordnet at fluidet kjølte alle brenselselementer før det strømmet inn i modereringsbanen 26 i hvilken det ikke berører brenselselementer, så ville neutronmodereringen som finner sted i denne bane 26 og må betrak-tes som den største del av den totale moderering, måtte foregå ved hjelp av et gassfluidum som i kretsen har den minste tetthet. Dette vil være mangelfullt eller også helt umulig. Den hovedsakelige moderering ved hjelp av damp med liten tetthet, som da ville råde i modereringsbanen 26, vil an-tagelig være umulig i en reaktor med prak-tisk størrelse. Hvis på den annen side, ba-nene var slik anordnet at gassfluidet strømmet gjennom modereringsbanen 26 før kjøling av noen av brenselselementene, så ville endringen i reaktivitet på grunn av en endring i kjernens varmeavgivelse bli begrenset til den som skriver seg fra endringer i tetthet av det gassfluidum som har umiddelbar kontakt med brenselselementene og dette ville i alminnelighet være en alvorlig begrensing. På grunn av det som foran er omtalt blir i reaktoren etter oppfinnelsen noen, f. eks. en fjerdedel, av brenselselementene kjølt i den første bane 24 før gassen kommer inn i den annen eller modereringsbanen 26, mens kjølingen av resten av elementene foregår i den tredje bane 28 etter at gassen forlater banen 26.

Selv om kammeret 54 forøker innholdet av gassfluidum i anlegget med de foran angitte fordeler, så har det ingen virkning på konstante tilstander, i hvilke gassfluidet i kammeret har den samme temperatur som i ledningen 42. Bruken av åpningen 48 parallelt med kammeret 54 sikrer at ved en endring i temperaturen hos det gassfluidum som forlater pumpen 40 så vil temperaturen hos det gassfluidum som strøm-mer inn i varmeutveksleren 46 endres i samme retning uten fullstendig å forsinkes inntil gassfluidet med den nye temperatur når utløpet fra det nevnte kammer etter å ha strømmet gjennom hele kammeret.

I det i fig. 1 viste anlegg er pumpen 40 for moderator-kjølemidlet i strømretnin-gen beliggende mellom de parallelt koblede varmeutvekslere 34, 36 og varmeutveksleren 46 og ikke mellom denne varmeutveksler og reaktorens innløpsledning 30, da det ved den sistnevnte anordning kunne være fare for kondensering av dampen under store forbigående tilstandsendringer. Hvis det imidlertid brukes tilstrekkelig høye trykk kan pumpen uten fare anbringes mellom den siste varmeutveksler 46 og reaktorens innløp 30, med en derav følgende material-besparelse i anleggets pumpekraftbehov som en følge av den forøkede tetthet på dette sted i moderator-kjølemidlet.

Etter en modifikasjon kan i det minste en del av moderator-kjølemidlet som opphetes i reaktoren tjene til drift av innretninger, f. eks. en turbin for direkte fremstilling av mekanisk energi.

Fig. 2 til 8 viser en foretrukket utfø-relse av en reaktor for gjennomstrømning av gassfluidum i tre baner. Trykkbeholderen 22, som reaktoren er anbragt i, omfatter en stående langstrakt sylindrisk man-tel 66 hvis nedre ende er lukket med et halvkuleformet bunnlokk 68 med flensen 70. Ved den øvre ende har mantelen 66 en

flens 72. Et topplokk 74 har et halvkuleformet parti og en flens 78 og tjener til å luk-ke trykkbeholderens øvre ende. Flensen 78 tilsvarer flensen 72 og er festet til denne ved hjelp av et flertall pinneskruer 80. En innløpsstuss 82 er utformet i topplokkets øvre parti og er innrettet til å forbindes med innløpsledningen 30 (fig. 1) for gass-

fluidumkretsen. Forbindelsen mellom topplokket 74 og flensen 72 er forsynt med en trykktett pakning 84, eksempelvis av den velkjente halvtoroidale type. Mantelen kan på utsiden være utstyrt med et flertall pe-riferiske forsterkningsbånd 86 for at den skal kunne motstå et høyt indre trykk.

Mantelens 66 innerside, med unntagelse av flenspartiet og innersiden av bunnlok-ket 68, som i og for seg kjent, forsynt med et belegg av termisk skjermende materiale, f. eks. ZrH2 og stål eller annet skjermmateriale. Ytterligere termisk skjermende materiale er anbragt ved hver ende av mantelen og vil senere bli nærmere forklart. Et lag neutronmodererende materiale 90 eksempelvis av grafitt, av stort sett samme lengde som mantelen 66 ligger an mot innersiden av det termiske skjermmateriale 88 og understøttes av en ringformet bære-flens 92 festet på trykkbeholderens innerside.

Som vist i fig. 2 er trykkrommet delt i tre vertikalt over hverandre liggende sek-sioner. henholdsvis et øvre innløpskammer 94. et sentralt kiernekammer 95 og et nedre

utløwkammer 96. hvilke kammer atskilles ved hi ein av en øvre og en nedre rørplate 97 resn. 98. InnløDskammeret 94 dannes i

trvkkbeholderens øvre narti ved hjeln av den øvre rørplate 97 som bæres av et skjørt mn hvis øvre ende har en utstikkende flens 109 anbraet i et neriferisk spor 104 i man-telflen.sen 72 ved forbindelsen mellom denne oe tonolokket 74. En halvtoroidal tet-nmesrine 106 er anbragt mellom skiørt-fie^sen 102 oe mantelflensen 72 for å hindre lekkasie mellom disse flenser. Som vist i fie. 5 er der anordnet en sekundær rør-n]a,te HO som ved hieln av bolter 108 med Rvptandsstykker 109 bæres av resp. er atskilt fra den øvre rørnlate 97. Et flertall rør 112 med innbvrdes avstand strekker seg »ri finn om de to øvre rørnlater 97 og 110 og eiennom det sentrale kiernekammer 95. Rørenes 112 øvre ender er festet i den øvre rørnlate 97 oe har elidenasnine i den sekundære øvre rørnlate 110 oe deres nedre ender munner ut i kiernekammerets nedre narti. Et annet flertall rør 114 med inn-hvrrtes anstand ender oventil mellom de øvre rørnlater 97 oe 110 oe har glidenasning eiennom den sekundære øvre rørnlate no oe strekker see eiennom kjernekammeret 95 oe videre eiennom den nedre rørnlate

98. som deres nedre ender er festet til. I

stedet for at rørene 114 er bevegeliee i forhold til den sekundære øvre rørplate 110 kan deres øvre ender være festet til denne nlate som da må bæres av boltene 108 uten avstandsstykkene 109 for at differensialbe-

vegelse mellom de to plater skal bli mulig.

Den nedre rørplate 98 danner toppen på et trykktett utløpskammer 118 til hvis bunnplate 116 er festet et flertall rør 120 som fører til en indre utløpstut 122. Denne forløper sentralt gjennom trykkbeholderens utløpstut 124. Denne er oventil forsynt med en flens 126 som ligger tettende an mot innersiden av den nedre beholderflens 70. Utløpstutens 124 nedre ende er innrettet

til å forbindes med utløpsledningen 32 (fig.

1) for gassfluidets krets. En splittstoppring

128 ligger an mot utløpsflensens 70 ende-flate som den er festet til ved hjelp av ikke viste skruer og den griper inn i et spor 130 rundt utsiden av tuten 124. En halvtoroidal tetningsring 131 er anbragt mellom tuten 124 og flensen 70 for å sikre en fluid-umtett forbindelse.

Som vist i fig. 2 er et lag neutronmodererende materiale 132 anbragt på under-siden av den sekundære rørplate 110 og et lignende lag 134 er anbragt på oversiden av den nedre rørplate 98. Begge disse lag er utelatt i fig. 5. Disse reflekterende lag i forbindelse med veggens reflekterende lag 90 danner kjernekammeret 95 innesluttet av reflektormateriale. Termisk skjermmateriale er også anbragt ved kj ernekammerets 95 øvre og nedre ende for å beskytte en-dene av trykkbeholderen mot overdrevne varmepåvirkninger. Det øvre skjermmateriale er plasert i innløpskammeret 94 og omfatter et ringformet parti anbragt et stykke ovenfor den øvre rørplate 97 og et sirkulært parti som på sin side er anbragt et stykke ovenfor det ringformede parti slik at det for gassfluidet fremkommer et strømareal fra reaktorinnløpet til den øvre rørplate. Det nedre skjermmateriale 138 er beliggende i rommet mellom utløpskassens 118 underside og utløpstutens 122 indre ende. Et kondensatkammer 140 er montert i innløpskammeret 94 ved hjelp av en flens 141 på oversiden av skjørtflensen 102. Kon-denskammeret har stort sett ringformet fasong og ligger koaksialt i trykkbeholderen. Det er åpent i toppen inn mot inn-løpskammeret 94 og lukket i bunnen og dets sentrale parti danner en kanal for det gassformede moderator-kjølemiddel fra innløpsstussen 82 til den øvre rørplate 97. Et dobbeltkonisk ledeorgan 142 er beliggende koaksialt til kondensatkammeret og innløpsstussen 82 og dirigerer det inn-strømmende moderator-kjølemiddel slik at det ikke strømmer direkte fra stussen 82

til kondensatkammerets sentrale kanal, men må først passere over kondensatkammerets åpne topp. Dette kammer tjener til å samle opp væske som eventuelt under

særlige forbigående tilstander kan være tilstede i moderatorkjølemidlet. Ledeorganet 142 og kondensatkammeret 140 tjener også til å bevirke at eventuelle temperatur-endringer i det innstrømmende gassfluidum blir jevnere. Det kan anordnes ikke viste innretninger til å føre kjølefluidum helt gjennom det neutronreflekterende materiale for under driften å holde disse materialer på den forlangte temperatur.

Monteringen i trykkbeholderen av reaktorens forskjellige deler foregår på følgende måte: Før rørene 112 anbringes i reaktoren festes de til rørplaten 97, mens rørene 114 festes til rørplaten 98 og den sekundære rørplate 110 anbringes i passende stilling. Den nedre rørplate 98, ut-løpskassen 118 og den tilhørende utløpstut 122 blir forelønig understøttet av den øvre rørplate 97 ved hjelp av.ikke viste gjennom rørene gående bærebolter. Under plasering av rørene 112 og 114 i forhold til rørplatene 97 og 98 anbringes et flertall (senere be-skrevet) avstandsholdere 162. hvoroå den øvre og nedre neutronreflektor 132 resp. 134 og den nedre termiske skjerm 138 anbringes på plass. Hele denne enhet senkes så ned i trykkbeholderen slik at den med flensen 102 blir hengende på beholderflensen 72, hvor den griper inn i sporet 104, hvorpå den øvre og nedre tetningsring 106 resp. 131 blir innsatt. Til slutt monteres ringen 128 og fester utløpstuten 124 til ut-løpsflensen 70.

Det skal bemerkes at denne anordning tillater differensial termisk ekspansjon av de forskjellige reaktordeler, idet rørenes 112 nedre ender er frie, mens enheten, omfattende ^rørene 114, utløpskassen 118 og den indre utløpstut 122, er stivt forbundet bare med den ytre utløpstut 124. Disse deler kan således fritt utvide seg oppover idet rørenes 114 øvre ender har glidepasning i den sekundære øvre rørplate 110. Den øvre rør-plate med tilhørende deler henger som nevnt, ved hjelp av flensen 102, ned fra beholderflensen 72 og rørene 112 kan fritt forlenge seg gjennom den sekundære rør-plate 110 da de har tilstrekkelig klaring til at en slik gjensidig bevegelse blir mulig.

Etter at de nevnte bestanddeler av reaktoren er blitt montert settes reaktorens brenselselementer inn og den øvre termiske skjerm 136, kondensatkammeret 140 og ledeorganet 142 anbringes på plass hvorpå topplokket 74 festes på trykkbeholderen.

Reaktorens brenselselementer er sy-lindriske og opphengt koaksialt i rørene 112 og 114, som således danner hylser rundt brenselselementene. Mellom utsiden av hvert brenselselement og innsiden av det tilsvarende rør er det sørget for et ringformet rom som det gassformede moderator-kjølemiddel-fluidum strømmer gjennom mens det absorberer varme ved direkte varmeoverførende fra brenselselementene.

Som det fremgår av fig. 3 og 4 er brenselselementene anordnet med triangulær deling, dvs. innbyrdes avstand, og samlet i staver eller bunter med stort sett heksago-nalt tverrsnitt. Som vist i fig. 4 og 5'er hver elementstav utstyrt med en heksagonal rør-plate 148 beliggende over den øvre rørplate

97 og brenselselementene 160 strekker seg

nedover gjennom åpninger i elementplaten

148 og henger ned fra denne ved hjelp av

større hetter 150. Et flertal små åpninger

152 går gjennom elementplaten 148 og tjener til å føre moderator-kjølemiddel inn i rørene 112. En sekundær brenselselement-plate 156 støter opp til elementplaten 148 og kan bevege seg fritt langs brenselselementene, slik at når elementstaven 144 trekkes oppover fra de tilhørende rør 112 og 114, så vil denne sekundære elementplate 156 bli beliggende ved elementstaven, og derved sørge for riktig avstand mellom elementenes 160 nedre ender. Et flertall avstandsstykker 154 er anbragt på under-siden av hver sekundær elementplate 156 og skiller såvel .denne som elementplaten

148 fra oversiden av den øvre rørplate 97

slik at det fremkommer et strømtverrsnitt for moderator-kjølemidlet. Det skal bemerkes at hvert av brenselselementene i rørene

114 har et utvidet øvre parti 158 for å

hindre overdreven strømming av moderator-kjølemiddel fra innløpskammeret 94 direkte inn i rørene 114. Hver elementstav 144 er forsynt med en sentral manøvre-ringsknapp 146.

Det gassformede moderator-kjølemid-del-fluidum som gjennom innløpsstussen 82 trer inn i trykkbeholderen strømmer rundt ledeorganet 142, gjennom den sentrale kanal i kondensatkammeret 140, forbi den øvre termiske skjerm 136 og såvel gjennom åpningene 152 i platene 148 og 156 som mellom elementplatene 156 og 97 for å strømme inn i rørene 112 i den øvre rør-plate 97. Gassfluidet strømmer derpå gjennom det sentrale kjernekammer 95 i tre baner og i den første av disse strømmer gassen nedover i rørene 112 og kjøler brenselselementene i disse. Gassfluidet forlater rørene 12 i det nederste parti av kjernen og strømmer derpå oppover i den annen bane i rommene mellom rørene 112 og 114 til kjernens øvre part. Gassen strømmer så gjennom ikke viste kanaler i den øvre ref-lektor 132 og i den sekundære rørplate 110 og inn i rommet mellom de øvre rørplater 97 og 110 hvorfra den trer inn i rørene 114. Gassen sendes nu i den tredje bane gjennom kjernen, idet den strømmer nedover gjennom rørene 114 og kjøler brenselselementene i disse rør fra hvilke den løper ut i utløpskassen 118 som gassen til slutt forlater gjennom forbindelsesrørene 120 og ut-løpstuten 122.

Et tverrsnitt av en del av det sentrale kjernekammer 95 er vist i fig. 6, hvorav fremgår at det er tre ganger så mange tredje-banerør 114 som første-banerør 112. Det sees også at utsiden av tredje-banerørene 114 er belagt med isolasjon 166 som begrenser varmeoverføringen mellom brenselselementene i dem og gassfluidet i den annen bane. Fig. 6 viser også at det med innbyrdes horisontalavstand er anordnet avstandsholdere 162 for rørene gjennom hele høyden i det sentrale kjernekammer 95, se fig. 2. Hvert avstandsstykke består av to f. eks. ved hjelp av bolter 164 for-bundne seksjoner rundt første-banerørene 112 med anlegg mot rørene 114 slik at disse kan bevege seg i lengderetningen uavhen-gig av rørene 112. Avstandsholderne er anordnet på sådan måte at det mellom dem dannes strømkanaler 165 med omtrent samme strømtverrsnitt som strømtverr-snittet av den første banes ringformede kanaler og den tredje banes strømtverr-snitt. Avstandsholderen 162 tjener således til å avstive rørene 112 og 114 sideveis samtidig som de muliggjør strømmingen av gassfluidet i den annen bane.

Som vist i fig. 7 inneholder det i et tredjebanerør 114 beliggende brenselselement 160 et flertall stykker eller enheter 167 med fisjonsmateriale anordnet ende mot ende inne i et korrugert rør 170 (hvilket er den vanlige form på rør 114) men atskilt fra dette av et flertall langsgående lister 168 jevnt fordelt rundt brenselselementet. Strømtverrsnittet for gassmediet blir således det ringformede rom mellom brenselselementet 160 og det korrugerte rør 170. Et lag varmeisolerende materiale 174, f. eks. rustfri stålull, er anbragt på det korrugerte rørs 170 utside og omsluttes av et kapperør 172. Isolasjonsmaterialet, som generelt er betegnet med 166 i fig. 6, reduserer varmeoverføringen fra brenselselementet 160 i den tredje banes rør gjennom det i denne bane strømmende gassfluidum til det omgivende gassfluidum som strøm-mer i annen bane. Selv om rette rør kan brukes så foretrekkes korrugerte da denne konstruksjon tillater bruken av forholdsvis tynne vegger med derav følgende mindre neutrontap, samtidig som den gir tilstrekkelig styrke. Fig. 8 viser brenselselementet 160 anbragt på samme måte som i fig. 7 beliggende inne i et korrugert rør 178, hvilket er den vanlige form på rørene 112, men her er det ingen varmeisolasjon på rørets utside. Rørene såvel i første som tredje bane har rue utsider 180 for å øke varmeover-føringskoeffisienten mellom brennstoffele-mentene og det gassfluidum som kjøler elementene. Fig. 9 viser en endret utførelse av rør-anordningen i tredje bane hvor det korrugerte rør 170 er forsynt med en ytre varmeisolasjon i form av et flertall lag rustfri stålull 182 innesluttet i en ytre kappe 184 som har en rekke spor eller knaster 186 for å øke stivheten.

Den følgende tabell inneholder en rekke data vedrørende den i fig. 2 til 7 viste og i det foranstående beskrevne reaktor.

Dampens modereringsevner ved overkritiske trykk, av hvilke er omhandlet bruken til kjøling, moderering og styring, er. slike at de muliggjør anvendelsen av kom-pakte reaktorkjerner i stand til å gi be-traktelig større utgangseffekt pr. enhet kjernevolum i for tiden disponible stør-relser på trykkbeholdere. Reaktorens og trykkbeholderens konstruksjon forenkles ved at kontrollstavene er sløyfet, og at det i deres sted er anordnet pumper og sikker-hetsventiler, hvis følsomhet muliggjør en nøyaktig regulering for å frembringe styrte endringer i reaktiviteten ved ganske enkelt å variere reaktoranleggets dampinnhold og

-tetthet.

Det termiske fluksmønster blir ikke lengere forvrengt av kontrollstaver.

Da dampens tetthet synker etter som den strømmer langs brenselselementene og en lavere damptetthet svarer til mindre reaktivitet vil den maksimale dampproduk-sjon ha tilbøyelighet til å ligge nærmere dampinnløpsenden enn -utløpsenden hvilket prinsipielt er fordelaktig. For å påhjelpe en fordelaktig varmeavgivelse langs de respektive lengder av brenselselementene kan isolasjonsmaterialet mellom rørene 170 og kapperøret 172 (fig. 7) i den tredje banes rør 114 inneholde ZrH2 i områder hvor det forlanges mere moderering og A1903 i andre områder hvor denne ytterligere moderasjon ikke forlanges.

I første og tredje banes rør 112 resp. 114 vil i hvert kjerneområde hvor det kan foregå en større varmeavgivelse, dampen ha mindre midlere tetthet og fra de nedre ender av den første banes rør 112 i dette område tømmes damp med mindre midlere tetthet ut i den annen bane for, i alle fall til å begynne med, å strømme oppover i samme område. Da mindre tetthet svarer til mindre reaktivitet, vil det være en ten-dens til automatisk såkalt «utretting» av det termiske fluksmønster i radial hense-ende. Denne utretting av energitetthet fremgår av fig. 12, hvor den hele linje 192 angir energifordelingen i en reaktor med jevn modereringstetthet og brenselsanri-king gjennom hele kjernen, mens den stiplede linje 194 angir den relative energitetthet i den foran beskrevne reaktor.

Fig. 13 viser en modifikasjon av kretsen for gassfluidet. Her betegner 200 en gassfluidumledning med en ventil 202 som muliggjør styring av gassfluidets strøm fra slutten av den første bane 24 i reaktoren til innløpsledningen 38 for pumpen 40, hvorved varmeutvekslerne 34 og 36 kan kortsluttes. Ledningen 200 med ventilen 202 gjør det mulig til i styrt utstrekning å øke forholdet mellom strømmingen gjennom den første bane 24 og strømmingen i den annen og tredje bane, for, hvis så forlanges, drift med en forøket gasstetthet i den annen bane 26.

Hvis det skal avgis en større varme-mengde i kjelen 46 for å kjøle moder ator-kjølemidlets temperatur ved reaktorens innløp og hvis den samtidige varmeoppta-gelsen i reaktoren og dennes utløpstempe-ratur skal holdes konstant, så må strøm-hastigheten gjennom reaktoren være mindre. Imidlertid må moderator-kjøle-midlets strømhastigheter over brenselselementene være tilstrekkelig store. Etter den viste anordning er det mulig å fjerne en del av moderator-kjølemidlet ved slutten av første bane 24 via ledningen 200, forbi ventilen 202 og via innløpsledningen 38 til pumpen 40 og å innføre en tilsvarende mengde moderator-kjølemiddel tilbake til reaktoren ved begynnelsen av tredje bane 28 gjennom en forbiledning 204, en ventil 206 og en ledning 208. Da det avledede moderator-kjølemiddel blir blandet med meget varmere moderator-kjølemiddel fra varmeutvekslerne 34 og 36 vil gassen som føres tilbake i reaktoren via ledningene 204 og 208 også ha en høyere temperatur enn den gass som normalt strømmer fra den første bane og utløpstemperaturen og utløpshastigheten fra reaktoren kan holdes konstant.

En annen ledning 212 med ventilen 210 går fra ledningen 204 til reaktorens inn-løpsledning 30 og da fluidum gjennom ledningen 212 ledes forbi varmeutveksleren 46 vil reaktorens innløpstemperatur kunne heves alt etter behovet. En ytterligere ledning 214 med ventilen 216 fører fra varme-utvekslerens 46 utløp til begynnelsen av den tredje bane 28 i reaktoren og mulig-gjør, med ventilen 206 stengt, regulert øking av forholdet mellom strømmen gjennom den tredje bane 28 og gjennom den første og annen bane 24 resp. 26.

Mange variasjoner gir seg selv med hensyn til de forskjellige slag av gassformet moderator-kjølemiddel-fluider det kan være tale om. Disse fluider må ha passende varmeoverførings-egenskaper og de må for bruk stemme overens med de konstruk-sjonsmaterialer som er anvendelige ved de temperaturer og trykk det her er tale om. Men det er selvsagt nødvendig at fluidet inneholder en tilstrekkelig mengde hydrogenatomer, enten i fri tilstand eller i kom-binasj on, for å skaffe tilstrekkelig neutron - moderering ved praktiske arbeidstempera-turer og -trykk. Man ser således at hydrocarbon-damp kan brukes som moderator - kjølemiddel-fluidum. Selv om driftstryk-kene for dette fluidum stort sett ligger lavere enn de som kreves ved bruken av dampmoderering, vil den grunnleggende teori og virkemåte være den samme. Her-til kommer at bruken av hydrocarbon-gass vil muliggjøre utnyttelsen av neutronut-stråling til raffinering av hydrocarbonene og fremstilling av petroleumprodukter og andre kjemiske forbindelser. Acetylen-eller bensoldamp kan f. eks. brukes som moderator-kjølemiddel, men de går over til hydrocarbonpolymer ved hjelp av kjemisk kjernereaksjon.

Styring av en reaktor ved å variere hydrogenkonsentrasjonen i et gassformet moderator-kjølemiddel-fluidum kan foregå selv om kjernen er uten fertilt materiale. Ved en slik reaktor vil neutronøkonomien være av sekundær betydning, idet hoved-hensikten er å skaffe en reaktor med stor energieffekt fra en forholdsvis liten, kom-pakt kjerne. I så fall vil variasjon i modereringen tjene til å endre reaktiviteten ho-vedsakelig ved å endre størrelsen av naut-ronlekkasje fra reaktorkjernen.

Styring eller kontroll av en reaktor ved variasjon av hydrogenkonsentrasjonen i et gassformet, modererende og kjølende fluidum kan godt utføres, selv om det gassformede fluidum ikke er den eneste moderator. For eksempel kan en del av modera-sjonen utføres av en fast innbygget mode-ratortype, f. eks. av grafitt eller ZrH2. Reaktoren ville da bli beregnet slik at den faste moderator alene ikke er i stand til å moderere tilstrekkelig til at reaktorkjernen blir kritisk. Den moderasjon som da mangler og som er nødvendig for å gjøre reaktoren kritisk, frembringes av det hydrogenhol-dige, gassformede, modererende og kjølende fluidum som bringes til å strømme i tre baner gjennom kjernen. Med denne foran-staltning er det mulig å regulere reaktorens reaktivitet og å stanse kjedereaksjonen ved å variere tettheten i det gassformede fluidum som både skal moderere og kjøle.

Claims (17)

1. Kjernereaktor med heterogent i kjernen anordnet brensel som er fisjonerbart ved reaksjon med modererte neutroner og beregnet på å bli kjølt av et fluidum som også virker som moderator for kjernen og har innretninger for ledning av et gassformet moderatorfluidum gjennom kjernen, for å tilveiebringe netronmoderasjon med hydrogenatomer hvis konsentrasjon kan varieres for styring av reaktoren, karakterisert ved at reaktoren er innrettet til at det gassformede fluidum i en første bane i kjernen føres som et kjølefluidum over en del brenselelementer, i en annen bane føres mellom brenselelementene isolert fra og uten direkte varmeoverføring med disse, og i en tredje bane føres som kjøle-fluidum for den resterende del brenselelementer.

2. Reaktor som angitt i påstand 1, karakterisert ved at gassfluidet i den tredje bane er atskilt fra gassfluidet i den annen bane ved hjelp av varmeisolasjon.

3. Reaktor som angitt i påstand 1 eller 2, karakterisert ved at av det sam-lede antall brenselelementer i kjernen kjø-les omtrent en fjerdedel av gassfluidet i den første bane.

4. Reaktor som angitt i en hvilken som helst av påstandene 1—3, karakterisert ved at brenselmaterialet omfatter et flertall innbyrdes parallelt i kjernen beliggende brenselelementer omgitt av hylserør, og at gassfluidet i første og tredje bane strømmer i samme retning gjennom hylserørene og bestryker brenselelementene i disse, mens gassfluidet i den annen bane strømmer i en retning motsatt strømnings-retningen i den første og tredje bane.

5. Reaktor som angitt i påstand 4, karakterisert ved at innløpsendene for den første banes hylserør er festet i en rørplate ved kjernens innløpsende, og at den tredje banes hylserør ved utløpsendene går gjennom en rørplate ved kjernens ut-løpsende.

6. Reaktor som angitt i påstand 5, karakterisert ved at utløpsendene av den første banes hylserør munner fritt ut i den annen bane.

7. Reaktor som angitt i påstand 5 eller 6, karakterisert ved at utløpsen-dene av den tredje banes hylserør er festet i rørplaten ved kjernens utløpsende og at deres innløpsender er glidbart anordnet i en tredje rørplate beliggende i avstand fra og festet til rørplaten ved kjernens innløps-ende.

8. Reaktor som angitt i påstand 5, 6 eller 7, karakterisert ved at alle brenselelementer strekker seg gjennom rør-platen ved kjernens innløpsende og at staver eller bunter av brenselelementer er forbundet med deres respektive rørplater, slik at alle brenselelementer i hver gruppe samtidig kan fjernes fra kjernen.

9. Reaktor som angitt i en hvilken som helst av påstandene 4—8, karakterisert ved at hylserørene holdes i innbyrdes avstand fra hverandre ved hjelp av avstandsstykker som strekker seg på tvers av hylserørene og er festet til hylserørene i det første løp samt er bevegelig i lengderetningen og i forhold til hylserørene i det tredje løp.

10. Reaktor som angitt i en hvilken som helst av påstandene 4—9, karakterisert ved at den tredje banes hylserør er omgitt av varmeisolerende materiale innesluttet i et ytre kapperør.

11. Reaktor som angitt i en hvilken som helst av påstandene 4—10, karakterisert ved at kjernen opptar et sentralt område mellom et øvre innløpsområde og et nedre utløpsområde i en trykkbeholder med vertikal akse og at et kondensatkammer er anordnet i det øvre område og har en øvre åpen ringformet topp som gassfluidet tvinges over på sin vei til kjernen.

12. Reaktor som angitt i en hvilken som helst av påstandene 4—11, karakterisert ved at det er anordnet midler for hurtig uttømning av gassformet moderator-kjølemiddel-fluidum fra kjernen for nødstopping av reaktoren.

13. Reaktor som angitt i en hvilken som helst av påstandene 4—12, med innretninger for sirkulasjon av det gassformede fluidum i en lukket krets, innbefat-tende kjernen og anordninger for varme-utveksling med det gassformede fluidum, karakterisert ved at det gassformede fluidum i kretsen er anordnet til å føres til et kammer (54, fig. 13) hvis inn-løp og utløp er koblet sammen med en dyse (48) som frembringer en trykkforskjell.

14. Reaktor som angitt i påstand 13, karakterisert ved at en shunt-ledning med ventil er anordnet for forbi-strømning av gassfluidum utenom den tredje bane og utenom deler av varmebort-føringsmidlene.

15. Reaktor som angitt i en hvilken som helst av påstandene 12 og 14, karakterisert ved at en ledning med en ventil er anordnet for styrt forbistrøm-ning av det gassformede fluidum utenom deler av varmebortføringsmidlene og utenom den første og annen bane.

16. Reaktor som angitt i en hvilken som helst av påstandene 12—14, karakterisert ved at en ledning med en ventil er anordnet for styrt forbistrømning av gassformet fluidum utenom den del av varmebortføringsmidlene som i gassfluidets strømbane i kretsene ligger umiddelbart foran den første bane.

17. Reaktor som angitt i en hvilken som helst av påstandene 12—16, karakterisert ved at en ledning med en ventil er anordnet for styrt strømning av gassfluidium forbi den første bane.