SE468148B - Kaernreaktor daer en diffusor i cirkulationskretsen foer vatten - Google Patents

Description

4. il 68 148 anordnade med åtminstone i huvudsak vertikal symmetriaxel under var och en av åtminstone ett flertal av reaktorhärdens bränslepatroner. Genom att diffusorerna är anordnade på detta sätt kan de lätt, företrädesvis i sam- band med bränslebyte, göras tillgängliga för utbyte och för justering av dimensioner, så att dimensionerna kan anpassas att ge en eftersträvad funktion hos diffusorerna. Användning av flera diffusorer under var och en av de nämnda bränslepatronerna medför att höjden på reaktorenheten kan minskas.

Enligt en särskilt föredragen utföringsform av uppfinningen är diffusorn resp diffusorerna under var och en av bränslepatronerna anordnade i en vid resp bränslepatron förankrad inloppslåda eller annan inloppsenhet för vattnet i cirkulationskretsen. Företrädesvis är därvid under inloppsen- heterna för samtliga bränslepatroner anordnat ett med inloppsenheterna kommunicerande, för inloppsenheterna gemensamt inloppsutrymme för vattnet.

Mellan inloppsutrymmet och det av densitetslåsen, som är beläget på den lägre nivån, är företrädesvis ett från inloppsutrymmet med en skiljevägg avskilt buffertutrymme anordnat, vilket står i kommunicerande förbindelse med inloppsenheterna via individuella rör, som penetrerar skiljeväggen och sträcker sig genom inloppsutrymmet. Om flera diffusorer är anordnade i en inloppsenhet är företrädesvis vart och-ett av de individuella rören utfor- mat med en övre, vid en inloppsenhet fixerad del och en undre, vid skilje- väggen fixerad del samt är delarna anordnade att vid reaktorns drift med varandra bilda en mot omgivningen tät förbindelse och att vid upptagning av bränslepatronerna ur reaktorhärden vara åtskiljbara.

Enligt ytterligare en utföringsform av uppfinningen är diffusorer som är belägna i reaktorhärdens periferi anordnade med en mindre flödesarea än diffusorer belägna i reaktorhärdens centrum. Denna utföringsform är spe- ciellt ägnad att komma till användning i härdar med bränslepatroner med höljerör omkring knippet av bränslestavar. Åtgärden möjliggör att kyl- medelsflödet kan anpassas till den lokalt rådande effekttätheten i härden.

Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av utföringsformer under hänvisning till bifogade ritning, i vilken fig 1 i vertikalt snitt visar en reaktor enligt uppfinningen, fig 2 nedersta delen av reaktoren- heten i reaktorn enligt fig 1 i större skala, fig 3 i vertikalt snitt (snitt A-A i fig U) en inloppslåda för en bränslepatron till en kärnreak- tor enligt fig 1, fig 4 samma inloppslåda sedd ovanifrån samt fig 5 i ver- V» 3 3 468 14si tikalt snitt en annan inloppsenhet än den i fig 3 och 4.

Reaktorn enligt fig 1 och 2 har en reaktorenhet 10 innehållande en reak- torhärd ll. Reaktorenheten ingår i en cirkulationskrets lä för vatten vilken utefter en del av sin bana är uppdelad i ett antal parallellkopp- lade grenar, var och en med en värmeväxlare 12 och en cirkulationspump 13.

Reaktorenheten är anordnad i en bassäng med vatten 15 med en hög halt neutronabsorbator. Vid normal drift av reaktorn har vattnet 16 i cirkula- tionskretsen lä en väsentligt lägre halt neutronabsorbator än vattnet 15 i bassängen och mellan vattnet 16 i cirkulationskretsen lä och vattnet 15 i bassängen upprätthålles gränsytor i densitetslås 17a och 17b anordnade på en lägre resp högre nivå i reaktorenheten. Den värme som genereras i reaktorhärden tas ut för nyttiga ändamål via värmeväxlarna 12. Vid av- ställning av reaktorn, t ex genom pumpstopp, tränger vattnet 15 i bas- sängen via densitetslàsen in i reaktorenheten och blandas med vattnet 16 så att blandningens halt av neutronabsorbator blir tillräckligt hög för att förhindra kriticitet.

Av övriga i fig 1 och 2 visade delar och detaljer i den exemplifierade kärnreaktorn utgör reaktortanken, som är betecknad 30, en trycktank i form av en monolit av betong. Den är försedd med ett ingjutet stålskikt 31 som extra läckagebarriär och med ett foder 32 av stål. Den är förspänd med förspänningskablar 33. Vissa av dessa, 33a, utnyttjas för att förankra betongmonoliten vid reaktorbyggnadens bottenplatta 34 och vissa 33b för att förankra den vid en överdel 35-36 av stål. Tankens översta del 36 är bl a för bränslebyte löstagbart fixerad vid delen 35. Vattnet 15 i bas- sängen i betongtanken innehåller en hög halt, t ex omkring 2000 ppm, bor i form av borsyra. Vattnet kyls med i och utanför bassängen placerade icke visade värmeväxlare så att temperaturen normalt hålls omkring 50 OC.

Betongtanken kyls av vattnet i bassängen och är alltid kall. Trycket i hela systemet åstadkommes med ånga i tryckhållningsvolymen 37. Ångan alstras i en icke visad yttre krets. Reaktiviteten (effekten) i reaktorn kontrolleras med hjälp av vattnets 16 borhalt och temperatur. Borhalten i detta vatten ligger vid kontinuerlig drift under 400 ppm. I reaktorhärden 11 värms i ett exemplifierat fall flödet av vattnet 16 från 260 OC till 290 OC. Efter att ha lämnat härden stiger vattnet uppåt genom stigarröret 38. Halvvägs upp genom reaktorenheten leds flödet över till en ringspalt 39 på utsidan av ett centralt placerat fallrör H0, genom vilket vattnet 16 i cirkulationskretsen lä ledes ned till reaktorhärden. Ovanför ringspalten 468 148 - . ” 39 lämnar det uppvärmda vattnet 16 i det exemplifierade fallet reaktor- tanken genom fyra cirkulationsrör, varav två, båda betecknade 14a, är synliga i figuren. Dessa rör utgör således beståndsdelar i fyra parallell- kopplade grenar i cirkulationskretsen 14. De nämnda cirkulationsrören leder till värmeväxlarna 12 i form av ånggeneratorer. Anslutningar för till- och avledning av på sekundärsidan tillfört medium för uppvärmning är betecknade 12a resp 12b. Cirkulationspumparna 13 är anordnade i nedre kammare på ånggeneratorerna. Från cirkulationspumparna strömmar det avkylda vattnet 16 via fyra cirkulationsrör, varav två. båda betecknade 14b, är synliga i figuren, tillbaka in i reaktortanken och till fallröret 40. Vattnet 16 leds dock dessförinnan in i en inloppskammare 18 innan det går in i fallröret. Från fallröret fortsätter flödet genom en ringspalt 41 på utsidan av stigarröret och kommer in i härden och fullbordar därmed cirkulationen i cirkulationskretsen 14. Stigarröret 38, ringspalten 39, fallröret 40 och ringspalten 41 utgör i allt väsentligt de interna flödes- styrande delarna i reaktorn.

Vattnet 15 i bassängen med hög borhalt och vattnet 16 i cirkulationskret- sen med låg borhalt hålles under drift stabilt skiktade i förutbestämda positioner i densitetslåsen 17a och l7b genom att pumpcirkulationen i kretsen 14 hålles inom bestämda gränser. Om pumpcirkulationen skulle vara för liten eller för stor tränger vatten 15 från bassängen med hög borhalt in genom det undre densitetslåset 17a resp genom det övre densitetslåset 17b med resultat att kärnreaktionen i reaktorhärden stoppar. Varje densi- tetslås består av ett knippe långa i båda ändar öppna rör, vilka i sin nedre ände är svetsade till en perforerad ändplåt.

I figur 1 betecknar vidare 44 härdinstrumeätering, 46 en perforerad bär- kjol för de i betongtanken belägna delarna av reaktorn, 47 en fläns som kan öppnas, t ex i samband med bränslebyte, 45 ett antal förbindelserör mellan ångvolymen 37 och kallt vatten med hög borhalt i bassängen, 54 nivån på sistnämnda vatten i förbindelserören, 48 och 51 två rör, som mellan sig bildar en ringspalt 52, som går från stigarrörets 38 - ring- spaltens 39 överkant 43 ned till det övre densitetslåset l7b. Ringspalten 52 kommunicerar med ringspalten 39 via utrymmet 53 med vatten med låg borhalt omkring inloppskammaren 18.

Såsom närmare framgår av figur 2 består reaktorhärden 11 av ett stort antal, t ex över 200, bränslepatroner 60, vilka var och en omfattar ett f? 65 468 148 stort antal, t ex 18 x 18 bränslestavar. Bränslepatronerna är anordnade på en härduppställningsplatta 61. En inloppsenhet 62 för vatten från spalten 41 är förankrad vid nedre inloppet på varje bränslepatron och tillsammans med bränslepatronen upptagbar ur härdningsuppställningsplattan. Inlopps- enheternas inlopp 62a (fig 3 och 5) kommunicerar öppet med ett under dem anordnat gemensamt inloppsutrymme 63 för vattnet 16 från spalten 41 och deras utlopp 62b med utrymmet mellan bränslestavarna i bränslepatronerna.

Mellan inloppsutrymmet 63 och det nedre densitetslåset l7a är anordnat buffertutrymme 64 innehållande vatten med låg borhalt. Detta utrymme är avskilt från inloppsutrymmet 63 med en skiljevägg 65. Buffertutrymmet är anordnat i kommunicerande förbindelse med var och en av inloppsenheterna på sätt som beskrives nedan via individuella rör 66 som penetrerar skilje- väggen 65 och sträcker sig genom inloppsutrymmet 63. Varje sådant rör har i det i fig 3 och 4 illustrerade fallet en övre, vid inloppsenheten i form av en inloppslåda förankrad del 66a och en undre, vid skiljeväggen 65 förankrad del 66b. Dessa delar är anordnade att vid reaktorns drift med varandra bilda en mot det omgivande inloppsutrymmet 63 tät förbindelse t ex genom mot varandra anliggande metalliska ytor (i fig 3 schematiskt visat med en tätning 66c) och att vid upptagning av bränslepatronerna, såsom vid bränslebyte vara åtskiljbara. Eftersom varje inloppslåda som tidigare nämnts är förankrad vid sin bränslepatron kan inloppslådan lyftas upp ur härden tillsammans med bränslepatronen.

Varje inloppslåda 62 innehåller i det i fig 3 och 4 exemplifierade fallet 8 st diffusorer 67. Varje diffusor har ett cirkulärt tvärsnitt vinkelrätt mot dess symmetriaxel, dvs vinkelrätt mot vattnets strömningsriktning genom diffusorn. Diametern, där tvärsnittet är störst, vid 67b, kan lämp- ligen vara 1,03-2,5, företrädesvis 1,2-2,0 gånger så stort som där tvär- snittet är minst, vid 67a. Vattnet 16 från spalten 41 och inloppsutrymmet 63 går vid normal reaktordrift in i inloppslådorna 62 vid deras inlopp 62a och ut vid deras utlopp 62b och passerar således varje diffusor 67 från dess inlopp 67a till dess utlopp 67b. Vid passagen inträder en tryckökning i vattnet. Vid avställning av reaktorn såsom vid pumpstopp tränger vattnet i bassängen via densitetslåset 17a in i buffertutrymmet 64, därifrån genom rören 66 in i ett i varje inloppslåda 62 befintligt diffusorerna omgivande utrymme 62c, därifrån via i diffusorerna upptagna hål 67c in i diffusorerna och därifrån in i bränslepatronerna 60 i reaktorhärden 11.

Claims (6)

468 148 ._ 6 Fig 5 visar ett exempel på en inloppsenhet 62 med endast en diffusor 67 för en bränslepatron till en kärnreaktor enligt uppfinningen. I denna utföringsform är röret 66 anordnat centralt i diffusorn utan att vara förankrat vid inloppsenheten. Det har ett upptill i vertikal riktning avtagande tvärsnitt. Hâlen som förbinder rörens inre med diffusorn 67 och som har en med hålen 67c i fig 3 analog funktion är anordnande i röret 66 och betecknade 66d. Inloppsenheten kan lyftas upp ur härden tillsammans med bränslepatronen. I såväl fig 3 som i fig 5 är brånslepatronen 60 och skiljeväggen 65 an- tydda med streckade linjer. Såsom bäst framgår av fig 2 är i buffertutrymmet 6Ä anordnad en huv 68 för en gaskudde 69 som blockerar det nedre densitetslåset l7a vid start av reaktorn, då flödet i cirkulationskretsen 14 är lågt och borsyran däri spädes med rent vatten tills kriticitet uppnås. Med fortsatt utspädning ökas temperaturen hos vattnet i cirkulationskretsen och justeras pumphas- tigheten så att gaskudden kan avlägsnas. PATENTKRAV

1. Kärnreaktor, i vilken en enhet (10), reaktorenheten, innefattande en reaktorhärd (11) med bränslepatroner (60) och flödesstyrande delar (38, 39, 40, 41), ingår i en, en diffusor innehållande, cirklulationskrets (14) för-vatten (16) med vid normal drift låg halt neutronabsorbator och i vilken reaktorenheten är anordnad i en bassäng med vatten (15) med en högre halt neutronabsorbator än den i vattnet i cirkulationskretsen, med vattnet i bassängen och vattnet i cirkulationskretsen anordnade att vid normal drift bilda gränsytor i på olika nivåer i reaktorenheten anordnade densitetslås (17a, 17b) och med vattnet i bassängen anordnat att vid avstängning av reaktorn tränga in i reaktorenheten via densitetslåsen, k ä n n e t e c k n a d av att en eller flera diffusorer (67) är anord- nade med åtminstone i huvudsak vertikal symmetriaxel under var och en av åtminstone ett flertal av reaktorhärdens bränslepatroner.

2. Kärnreaktor enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att diffusorn resp diffusorerna (67) under var och en av de angivna bränsle- patronerna (60) är anordnade i en vid resp bränslepatron förankrad n! 7 468 148 inloppsenhet (62) för vattnet (16) i cirkulationskretsen (lä) till bränslepatronen .

3. Kärnreaktor enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d av att under inloppsenheterna (62) för samtliga bränslepatroner (60) är anordnat ett med inloppsenheterna kommunicerande, för inloppsenheterna gemensamt inloppsutrymme (63) för vattnet (16) i cirkulationskretsen (lü).

4. Kärnreaktor enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d av att mellan inloppsutrymmet (62) och det på den lägre nivån anordnade densi- tetslåset (17a) är ett från inloppsutrymmet (63) med en skiljevägg (65) avskilt buffertutrymme (6ü) anordnat, vilket är anordnat i kommunicerande förbindelse med inloppsenheterna (62) via individuella rör (66), som penetrerar skiljeväggen och sträcker sig genom inloppsutrymmet.

5. Kärnreaktor enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d av att vart och ett av de individuella rören (66) omfattar en övre vid en inloppsenhet i form av en inloppslåda fixerad del (66a) och en undre vid skiljeväggen (65) fixerad del (66b), vilka delar är anordnade att med varandra vid reaktorns drift bilda en mot omgivningen tät förbindelse och att vid upptagning av bränslepatronerna (60) vara åtskiljbara.

6. Kärnreaktor enligt något av patentkraven 1-5, k ä n n e t e c k - n a d av att diffusorer (67), som är belägna i reaktorhärdens (11) peri- fera delar, är anordnade med en mindre flödesarea än diffusorer som är belägna i reaktorhärdens centrum.