DE1055140B - Atomreaktor - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTStfTETLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1 055 ANMELDETAG:

B EKANNTMACH U NG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AU SLEGES CHRI FT:

AUSGABE DER PATENTSCHRIFT:

kl 21g 21/20

INTERNAT. KL. G 21 19. november 1956

16. APRIL 1959 15.0 KTOBER 1959

STIMMT ÜBEREIN MIT AUSLEGESCHRIFT 1 055 110 (A 26043 VHF c / 21 g)

Die Erfindung bezieht sich auf einen heterogenen Atomreaktor, bei dem schweres Wasser mit einer Höchsttemperatur von über IOO⁰C als Moderator und Kühlmittel in einem gemeinsamen System unter angenähert gleichem Druck arbeitet. Die Erfindung betrifft Atomreaktoren dieser Art, bei denen die Kühlmitteltemperatur wenig über 100° C liegt, beispielsweise bei etwa 130° C, und ein Druck von 7 Atmosphären genügt, um das Kochen des Kühlmittels zu verhindern. Die Erfindung bezweckt, den Umstand, daß der Druck verhältnismäßig gering ist, zu einer Vereinfachung der bisher bekannten Reaktorausfübrungen der genannten Art auszunutzen, und zwar ist erfindungsgemäß der Reaktor so ausgebildet, daß das schwere Wasser zuerst als Moderator das Reaktorgefäß füllt und dann als Kühlmittel durch die Brennstoffstäbe enthaltenden Rohre fließt, daß der Deckel des Reaktorgefäßes als Sammelgefäß für das Kühlmittel ausgebildet ist und in diesen die die Brennstoffstäbe enthaltenden Rohre einmünden und daß ein Druck- ao behälter aus druckfestem Material das Reaktorgefäß mit gewissem Abstand umschließt und der so gebildete Zwischenraum mit einem neutronen reflektierenden Stoff, vorzugsweise Graphit, gefüllt ist und unter demselben Druck steht wie das Reaktorgefäß. as

Ein Reaktor nach der Erfindung hat einen Behälter aus Stahl mit vorzugsweise gewölbtem Boden, der den erforderlichen Drück, beispielsweise von 7 Atmosphären, aushält, und ein Reaiktorgefäß, das dank der Ausbildung des Reaktors gemäß der Erfindung sehr dünnwandig sein kann. Es gelingt so, die Neutronenabsorbierung durch die Wandung dieses Gefäßes in geringen Grenzen zu halten..

Der Zwischenraum zwischen dem Stahlbehälter und dem Reaktorbehälter hat in radialer Richtung eine solche Abmessung, daß eine ausreichend dicke Reflek tor schicht untergebracht werden kann. Besteht diese, wie vorgesehen, vorzugsweise aus Graphit, so genügt hierfür eine Dicke von etwa 90 cm. Bei sorgfältiger Einpassung des Graphits können bereits erhebliche Druckkräfte vom Reaktorgefäß direkt über den Graphit auf den Druckbehälter übertragen werden. Dadurch, daß der mit Graphit gefüllte Zwischenraum unter demselben Druck gehalten wird wie der'Reaktorraum, in dem die beiden Räume miteinander durch das stets erforderliche, mit trägem Gas, z. B. CO₂ oder He, in Verbindung gesetzt wird, wird jede Druckbeanspruchung des Realktorgefäßes vermieden, d. h., es kann sehr dünnwandig ausgebildet werden. Es besteht weiter die Möglichkeit, die Hohlräume im Graphit des Reflektorraumes mit schwerem Wasser zu füllen, wofür nur ein geringer Aufwand an schwerem Wasser notwendig ist.

Die Erfindung bietet so die Möglichkeit, schweres Atomreaktor

Patentiert für:

Allmänna
Svenska Elektriska Aktiebolaget, Västeräs (Schweden)

Beansprudite Priorität: Schweden vom 24. November 1955

Ragnar Liljeblad, Västeräs (Schweden), ist als Erfinder genannt worden

Wasser als Moderator und Kühlmittel bei geringem Aufwand an schwerem Wasser zu verwenden und zu einer im Aufbau und in der Handhabung einfachen Gestaltung daduroh zu kommen, daß das schwere Wasser zunächst als Moderator das Reaktorgefäß füllt und dann als Kühlmittel durch die Brennstoffstäbe enthaltenden Rohre fließt. Man kann so den Deckel des Reaktorgefäßes als Blöden eines Sammelgefäßes für das Kühlmittel ausbilden und in dieses die die Brennstoffstäbe enthaltenden Rohre einmünden lassen. Die Stäbe oder Bündel können dann am Deckel des Sammelgefäßes befestigt und zusammen mit diesem abgelhoben werden. Das schwere Wasser wird aus dem genannten Sammelraum und gleichzeitig aus dem Moderatorraum durch die die Stäbe aufnehmenden Aluminiumrohre abgesaugt und dann wieder durch ein zentrales Rohr im Boden des Reaktorgefäßes diesem wieder zugeführt werden.

Das Druckgefäß, d. h. der Reflektorraum, wird durch einen kräftigen Deckel verschlossen, der aus einem ringförmigen und einem mit diesem lösbar verbundenen runden Teil besteht. Dieser kann gleichzeitig zur A^ersteifung des Deckels des Sammelgefäßes dienen.

Um Regelstäbe einführen zu können, sind in dem Deckel an einigen Stellen Aluminiumrohre befestigt, die durch das Sammelgefäß hindurc'htreten und unten geschlossen sind. Diese Rohre, in denen also die Stäbe für die Regelung des Reaktors gehoben und gesenkt werden können, folgen dem Deckel nach oben, wenn er mit den Brennstoffstäben gehoben wird. Irgendeine Scihwierigkeit beim F nühren, diese Rohre gegen-

909 623/288

Claims (5)

über dem Boden des Sammelgefäßes zu dickten, besteht nicht, da ja eine geringfügige Undichtigkeit zwischen dem Reaktorgefäß und dem Sammelgefäß keinerlei Bedeutung hat. Wie bereits angegeben ist, ist die Verwendung von schwerem Wasser als Moderator und Kühlmittel bekannt, und zwar in der Ausführung, daß das schwere Wasser zuerst als Kühlmittel durch die die Brennstoffstäbe enthaltenden Rohre fließt und dann als Moderator das Reaiktorgefäß füllt. Es ist auch weiter ein mit schwerem Wasser arbeitender Druckwasserreaktor mit getrenntem Kühlmittel- und Moderatorkreislauf bekannt, bei dem ein Druckbehälter aus druckfestem Material das Reaktorgefäß umschließt und auch den Reflektor enthält. Den bekannten Reaktoren fehlen jedoch die für die Erfindung kennzeichnenden und für die Vereinfachung im Aufbau und in der Bedienung des Reaktors maßgeblichen Merkmale. Die Zeichnung zeigt einen Atomreaktor, in dem die oben angeführten Erfindungsgedanken verwirklicht sind. Der gezeigte Reaktor stellt ein Ausfü'hrungsbeispiel der Erfindung dar. Die Uranstäbe 1, das Moderatorwasser 2 und die für die Regelung des Reaktors erforderlichen Stäbe 3 befinden sich in dem dünnwandigen Reaktorgefäß 4. Dieses ist von einem Druckbehälter aus Stahl in einem solchen Abstand umgeben, daß genügend Platz für den Reflektorgraphit 6 bleibt. Das Reaktorgefäß 4 ist durch einen Deckel abgeschlossen, der als Sammel- 3» gefäß 7 für das als Kühl- und Wärmetransportmittel dienende schwere Wasser ausgebildet ist. Dieses wird durch die Rohre 8 entlang den Brennstoffstäben hoc'hgesaugt, strömt durch das Sammelgefäß 7, die Rohrleitungen 9, den nicht dargestellten Wärmeaustauscher und zurück durch ein Rohr 10 in das Reäktorgefäß. Die unteren Enden der Rohre 8 sind demnach offen, und ihre oberen Enden sind im Boden des Sammelgefäßes 11 befestigt. Die Uranstäbe sind am Deckel 12 des Sammelgefäßes aufgehängt, der Deckel ist durch eine Stahlplatte 13 verstärkt, die mit Hilfe von radial ausschwenkbaren Augenbolzen 14 an einer Ringplatte 15 befestigt ist, die den Deckel des Reflektorraumes 16 bildet. Über dem schweren Wasser im Reaktorgefäß befindet sich gewöhnlich ein Kissen von trägem Gas, +5 beispielsweise CO2 oder He, das mit einem Ausbolzen 14 losgeschraubt, und die Platte 12 wird gehoben, wobei die Urarcstäbe 1 und die Rohre 18, die in im Boden 11 befestigten und in das Wasser eintauchenden Hülsen 19 geführt werden, mitfolgen. Patentansprüche:

1. Heterogener Atomreaktor, bei dem schweres Wasser mit einer Höchsttemperatur über 100° C als Moderator und Kühlmittel in einem gemeinsamen System unter angenähert gleichem Druck arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß das schwere Wasser zuerst als Moderator das Reäktorgefäß füllt und dann als Kühlmittel durch die Brennstoffstäbe enthaltenden Rohre fließt, daß der Deckel des Reaktorgefäßes als Sammelgefäß für das Kühlmittel ausgebildet ist und in diesen die die Brennstoffstäbe enthaltenden Rohre einmünden und daß ein Druckbehälter aus druckfestem Material das Reaktorgefäß mit gewissem Abstand umschließt und der so gebildete Zwischenraum mit einem neutronenreflektierend'::' Stoff, vorzugsweise Graphit, gefüllt ist und unter demselben Druck steht wie das Reaktorgefäß.

2. Heterogener Atomreaktor nach Anspruch I_r dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektorraum mit dem Reaktorraum über ein Ausdehnungsgefäß für ein chemisch träges Gas kommuniziert, das ein Druckpolster über dem Spiegel des Moderatorwassers bildet.

3. Heterogener Atomreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Reflektorstoff vorhandene Hohlräume mit schwerem Wasser gefüllt sind.

4. Heterogener Atomreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel des Sammelgefäßes für das Kühlwasser durch eine Platte verstärkt ist, die am Deckel des Reflektorraumes so befestigt ist, daß die Platte leicht gelöst und mit dem Deckel des Sammelgefäßes entfernt werden kann.

5. Heterogener Atomreaktor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffstäbe am Deckel des Sammelgefäßes aufgehängt und die Rohre, in denen für die Regelung des Reaktors erforderliche Stäbe eingesetzt sind, im Deckel befestigt sind.

dehnungsgefäß 17 in Verbindung steht. Das Reaktorgefäß kommuniziert mit dem Reflektorraum 16 über dieses Ausdehnungsgefäß, so daß in dem ersten derselbe Druck wie in dem letzten herrscht. Die im 5° Nr. 529 536; Reflektorgraphit vorhandenen Hohlräume können mit »Geneva Paper«, A/Conf. 8/P/879 und A/Conf. schwerem Wasser gefüllt sein. Die Regelstäbe 3 sind 8/P/815;

von unten geschlossenen und im Deckel des Sammel- »Reactor Handbook-Engineering« aus der Buchgefäßes befestigten Rohren 18 umgeben. Wenn das . reihe »SelectedReferenceMaterial on Atomic Energy«, Reaktorgefäß geöffnet werden soll, werden die Augen- 55 New York, 1955, S. 1020.

In Betracht gezogene Druckschriften: Ausgelegte Unterlagen des belgischen Patents

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

O 809790/415 4.59 (909 623/288 10.59)