DE1246134B - Schwerwasserkernreaktor - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G21d

DeutscheKl.: 21g-21/24

Nummer: 1246 134

Aktenzeichen: A 50439 VIII c/21 g

Anmeldetag: 8. Oktober 1965

Auslegetag: 3. August 1967

Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor mit kochendem schwerem Wasser als Arbeitsmittel und einem besonderen Moderatortank, der im Reaktordruckgefäß angeordnet ist.

Ein Kernreaktor muß im Falle von Betriebsstörungen sehr schnell abgestellt werden können. Dies geschieht bei konventionellen Reaktoren dadurch, daß eine Anzahl Steuerstäbe aus neutronenabsorbierendem Material in den Reaktorkern eingeschoben werden. Bei schnellem Abstellen· muß gewöhnlich die Dampfausströmung vom Reaktor ganz abgesperrt werden. Der Wärmeinhalt des Reaktors bedingt jedoch, daß die Dampfbildung nicht momentan zum Aufhören gebracht werden kann. Bisher ist es deshalb notwendig, große Ausblasetanks für den bei schnellem Abstellen von der Restleistung des Reaktors gebildeten Dampf vorzusehen.

Der Zweck der Erfindung ist, einen Reaktor der genannten Art zu schaffen, der bei schnellem Abstellen nicht von der Funktion der Steuerstäbe und Steuergeräte abhängig ist und auch keine großen und kostspieligen Ausblasetanks für die Dampfbildung erfordert.

Die Erfindung geht von einem mit schwerem Wasser gekühlten und moderierten heterogenen Siedekernreaktor aus, in dessen Reaktordruckgefäß ein den flüssigen Moderator enthaltender Tank angeordnet ist, welcher mit dem ihn umgebenden Raum kommuniziert, und das bis zu einer vorgegebenen Höhe, die oberhalb des Moderatortanks liegt, mit dem auf Siedetemperatur befindlichen schweren Wasser gefüllt ist, so daß im oberen Teil des Reaktordruckgefäßes ein Dampfdom entsteht. Ein solcher Siedekernreaktor ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß innerhalb des Moderatortanks und im Dampfdom endende beiderseits offene Rohre vorgesehen sind, und der Moderatortank mit einer Vorrichtung zum Schnellablaß der Moderatorflüssigkeit ausgestattet ist.

Die Erfindung bewirkt, daß beim schnellen Abstellen des Reaktors mehrere leistungsherabsetzende Faktoren in einer einfachen Weise zusammenwirken. Wenn nämlich der Druck im Moderatortank gesenkt wird, strömt der Dampf des schweren Wassers durch die genannten Rohre in das Moderatorvolumen und vennindert dabei die Reaktivität des Reaktors, weil das Dampfvolumen in den Rohren eine bedeutend geringere Dichte als das Moderatorwasser hat und deshalb nicht imstande ist, die Geschwindigkeit der Neutronen in derselben Weise wie der Moderator zu bremsen. Bei einer genügend großen Drucksenkung im Moderator strömt der Schwerwasserkernreaktor

Anmelder:

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget,
Västeräs (Schweden)

Vertreter:

Dipl.-Ing, H. Missling, Patentanwalt,
Gießen, Bismarckstr. 43

Als Erfinder benannt:

Käre Hannerz, Västeräs (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 23. Oktober 1964 (12 768)

Dampf durch die Rohre hindurch und kondensiert im Moderatorwasser, das unterkühlt ist, d. h. eine Temperatur hat, die niedriger als der Siedepunkt ist Dabei wird Wärme vom Dampf zum Moderatorwasser übergeführt, dessen Temperatur steigt. Eine höhere Temperatur des Moderators bringt einen Reaktivitätsverlust im Reaktor mit sich, und die Temperatursteigerung trägt somit dazu bei, die Leistung des Reaktors zu senken. Gleichzeitig funktioniert der Moderatortank als Ausblasetank für den Dampf. Das relativ große Volumen und die verhältnismäßig niedrige Temperatur des Moderators bringen mit sich, daß der von der .Restleistung des Reaktors gebildete Dampf gut im Moderatortank aufgenommen werden kann.

Die Drucksenkung im Moderatortank wird am einfachsten dadurch erreicht, daß ein kleinerer Ablaßtank an den Moderatortank angeschlossen wird. Der Moderatortank kann aus einer separat gekühlten, geschlossenen Einheit bestehen, oder das Arbeitsmittel kann auch, von einem separaten Pumpsystem gesteuert, durch den Moderatortank zirkulieren. Dieses Pumpsystem muß natürlich mit dem Druckregelungssystem zusammenarbeiten, wenn der Druck im Moderatortank gesenkt werden soll.

Die Erfindung ist im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnung näher beschrieben, die schematisch einen Schnitt durch einen Reaktor zeigt.

In der Figur bezeichnet 1 das Druckgefäß des Reaktors, das unter normalen Betriebsbedingungen mit schwerem Wasser bis zum Niveau 2 gefüllt ist. Im Reaktor sind mehrere Brennstoffpatronen 3 ange-

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Claims (6)

ordnet, die von Leitrohren 4 umgeben sind. Diese sind ihrerseits vom Moderator 5 umgeben, der auch aus schwerem Wasser besteht und in einem Moderatortank 6 eingeschlossen ist. Das Arbeitsmittel strömt durch die Leitrohre 4 und wird von den Brennstoffpatronen 3 bis zum Kochen erhitzt. Im oberen Teil des Reaktors ist ein Raum 7 für den Dampf, der sich gebildet hat und der durch ein Ausflußrohrs zu einer Turbinenanlage od. dgl. (nicht gezeigt) geleitet wird. Von der Turbinenanlage wird das Arbeitsmittel in flüssiger Form und mit verhältnismäßig niedriger Temperatur durch das Zuflußrohr 9 zurückgeleitet und strömt durch dieses zum Moderatortank 6. Vom Moderatortank wird das Wasser durch ein Pumpsystem 10 geleitet, das eine Anzahl nicht näher gezeigter Einheiten, z. B. Ventile, Wärmeaustauscher u. a. m., umfassen kann. Der Druck im Moderatortank wird teilweise von dem Pumpsystem bestimmt. Vom Pumpsystem wird das Wasser nach einer geeigneten. Vorwärmung zum Reaktor außerhalb des Moderatortanks geleitet. Der Moderatortank steht über mehrere Rohre 11 in Verbindung mit dem Dampfvolumen 7, die Rohre erstrecken sich über das Wasserniveau 2 hinauf und münden nahe unten am Boden des Reaktortanks. Am Moderatortank ist auch ein Ablaßtank 12 angeschlossen, und zwischen diesem Tank und dem Moderatortank befindet sich ein Absperrventil 13, das von einem Druckregelungssystem für den Moderatortank geregelt werden kann. Dieses ist angeordnet, gleichzeitig das Ventil 13 und den Pumpkreis 10 für Regelung des Drucks im Moderatortank zu beeinflussen.Durch gleichzeitiges Öffnen des Ventils 13 und Absperren des Pumpkreises 10 wird ein Teil des Moderatorwassers zum Tank 12 abgelassen und eine schnelle Drucksenkung im Moderatortank erhalten. Die Drucksenkung hat zur Folge, daß der Dampfdruck im Raum 7 das Wasser im Rohr 11 verdrängt, so daß der Dampf des schweren Wassers in den Moderator einströmt und im Moderatorwasser kondensiert, das eine verhältnismäßig niedrige Temperatur hat. Die Leistung des Reaktors wird dann schnell vermindert, teils weil das Wasser im Rohrll durch Dampf ersetzt wird, teils weil der Dampf bei der Kondensierung die Temperatur des Moderatorwassers erhöht. Gleichzeitig wird der Dampfdruck im Reaktor herabgesetzt. Der Ablaßtank 12 kann ein kleines Volumen haben, weil eine beträchtliche Dracksenkung durch das Ablassen von verhältnismäßig kleinen Flüssigkeitsmengen erreicht wird. Anstatt das Arbeitsmittel durch den Moderator zirkulieren zu lassen, wie es in der Figur gezeigt ist, kann das Arbeitsmittel von der Rückleitung 9 direkt in das äußere Volumen des Reaktors hineingeleitet werden, und der Moderator kann dann eine geschlossene, separat gekühlte Einheit sein, d. h. eine Einheit mit einem eigenen Temperaturregelungssystem. Patentansprüche:

1. Mit schwerem Wasser gekühlter und moderierter heterogener Siedekernreaktor, bestehend aus einem Reaktordruckgefäß, in dem ein den flüssigen Moderator enthaltender Tank angeordnet ist, welcher mit dem ihn umgebenden Raum kommuniziert, und das bis zu einer vorgegebenen Höhe, die oberhalb des Moderatortanks liegt, mit dem auf Siedetemperatur befindlichen schweren Wasser gefüllt ist, so daß im oberen Teil des Reaktordruckgefäßes ein Dampfdom entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Moderatortanks (6) und im Dampfdom (7) endende beiderseits offene Rohre (11) vorgesehen sind, und der Moderatortank mit einer Vorrichtung (12) zum Schnellablaß der Moderatorflüssigkeit ausgestattet ist.

2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Schnellablaß der Moderatorflüssigkeit einen Ablaßtank (12) enthält.

3. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmittel, von einem besonderen Pumpsystem (10) gesteuert, durch den Moderatortank strömt.

4. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Moderatortank für sich gekühlt ist.

5. Kernreaktor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das untere Ende der beiderseits offenen Rohre in der Nähe des Tankbodens befindet.

6. Kernreaktor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Moderatortank, die beiderseits offenen Rohre und die Vorrichtung zum Schnellablaß der Moderatorflüssigkeit derart das Abstell- und Auslaßsystem des Reaktors bilden, daß der Überschußdampf des Reaktors bei Drucksenkung im Moderatortank über die genannten Rohre in den Moderator eindringt. .

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 368 086;
The Engineer, März 1963, S. 400 und 401.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

7Q9 619/527 7.67 © Bundesdruckerei Berlin