DE1198943B - Heterogener, thermischer Atomkernreaktor, insbesondere Siedewasserreaktor, fuer den Einsatz in durch Bohrsonden erschlossene Bitumen-Lagerstaetten - Google Patents
Heterogener, thermischer Atomkernreaktor, insbesondere Siedewasserreaktor, fuer den Einsatz in durch Bohrsonden erschlossene Bitumen-LagerstaettenInfo
- Publication number
- DE1198943B DE1198943B DESCH30107A DESC030107A DE1198943B DE 1198943 B DE1198943 B DE 1198943B DE SCH30107 A DESCH30107 A DE SCH30107A DE SC030107 A DESC030107 A DE SC030107A DE 1198943 B DE1198943 B DE 1198943B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- reactor
- reflector
- drilling
- heterogeneous
- boiling water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C1/00—Reactor types
- G21C1/32—Integral reactors, i.e. reactors wherein parts functionally associated with the reactor but not essential to the reaction, e.g. heat exchangers, are disposed inside the enclosure with the core
- G21C1/322—Integral reactors, i.e. reactors wherein parts functionally associated with the reactor but not essential to the reaction, e.g. heat exchangers, are disposed inside the enclosure with the core wherein the heat exchanger is disposed above the core
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C11/00—Shielding structurally associated with the reactor
- G21C11/06—Reflecting shields, i.e. for minimising loss of neutrons
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C13/00—Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
- G21C13/02—Details
- G21C13/04—Arrangements for expansion and contraction
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C7/00—Control of nuclear reaction
- G21C7/26—Control of nuclear reaction by displacement of the moderator or parts thereof by changing the moderator concentration
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C9/00—Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
G21c
Deutsche Kl.: 21g-21/20
Nummer: 1198 943
Aktenzeichen: Sch 30107 VIII c/21 g
Anmeldetag: 8. August 1961
Auslegetag: 19. August 1965
Die Gewinnung von gasförmigen, flüssigen oder festen Bitumina aus Lagerstätten kann durch Anwendung
von Wärme erleichtert, beschleunigt, erhöht und in manchen Fällen erst ermöglicht werden.
Die Erzeugung und der Transport der Wärmeenergie ist Gegenstand zahlreicher bekannter Verfahren oder
Vorrichtungen. Sehr vorteilhaft sind solche, welche die Wärme in unmittelbarer Nähe des Einsatzortes
erzeugen.
Man hat auch schon vorgeschlagen, die bei nuklearem Zerfall frei werdende Wärmeenergie auf derartige
Lagerstätten zur Einwirkung zu bringen, indem beispielsweise die wesentlichen Elemente eines
Atomsprengkörpers bis auf den Boden eines Bohrloches gebracht werden und dann eine explosionsartige
Kettenreaktion herbeigeführt wird. Praktische Ergebnisse wurden nicht bekannt.
Es sind schon Atomkernreaktoren bekannt, die in unterirdischen Kavernen installiert und betrieben
werden können. Das Reaktoraggregat besitzt nur eine geringe Wandstärke, da auftretende Druckspannungen
auf das umgebende Gebirge abgeleitet werden können. Von der geringen Wandstärke abgesehen,
handelt es sich hier um konventionelle Reaktoren entsprechender Dimensionen, deren Einzelelemente
getrennt eingebracht werden müssen, um erst am Funktionsort vereinigt zu werden. Sie sind weder
in Teilen noch fertig montiert in große Teufen absenkbar, die durch Bohrungen mit wirtschaftlich
tragbarem Durchmesser zugänglich sind.
Bei der Anwendung gesteuerter Kettenreaktionen in einem Atomreaktor als Wärmeenergiequelle in
einer Lagerstätte werden verschiedene Probleme aufgeworfen.
Da die Bohrsonden von Bitumenlagerstätten oft in große Teufen führen, ergibt sich das Problem,
einen Kernreaktor so klein zu gestalten, daß er am Fuß einer Bohrung trotz seiner Kleinheit noch in
den kritischen Zustand gebracht werden kann. Der lichte Durchmesser einer Bohrung beträgt bei größeren
Teufen maximal 400 bis 500 mm, wodurch der Durchmesser des in die Bohrung einzubringenden
Reaktors durch die Bohrlochabmessung festgelegt ist. Den Bohrlochdurchmesser größer zu wählen,
wäre wirtschaftlich nicht tragbar.
Durch die Begrenzung des Durchmessers eines in ein Bohrloch absenkbaren Reaktors ergeben sich
verschiedene Schwierigkeiten, die bei den üblichen Reaktoren nicht auftreten. Wenn ein in seinem Querschnitt
derartig beschränkter Reaktor überhaupt wirtschaftlich und ohne besonderen Aufwand betrieben
werden soll, ist für eine günstige Leistungsab-Heterogener, thermischer Atomkernreaktor,
insbesondere Siedewasserreaktor, für den
Einsatz in durch Bohrsonden erschlossene
Bitumen-Lagerstätten
insbesondere Siedewasserreaktor, für den
Einsatz in durch Bohrsonden erschlossene
Bitumen-Lagerstätten
Anmelder:
Deutsche Erdöl-Aktiengesellschaft,
Hamburg 13, Mittelweg 180
Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing e. h. Günter Schicht f,
Hamburg-Othmarschen;
Hans Lange, Wietze
Dr.-Ing e. h. Günter Schicht f,
Hamburg-Othmarschen;
Hans Lange, Wietze
gäbe die Zuordnung eines Reflektors, dessen Wandstärke
etwa 100 mm betragen muß, unbedingt erforderlich. Bei einem Verzicht auf den Reflektor wäre
es kaum möglich, einen solchen Reaktor überhaupt in Betrieb zu nehmen. Eine weitere Schwierigkeit
besteht in der Regelung des Reaktors, wenn sich die Bohrlochsohle mehrere hundert Meter tief befindet.
Die Anwendung der bekannten mechanischen Vorrichtungen zum Ein- und Ausfahren von Brennstoffoder
Regelstäben ist wohl theoretisch denkbar, aber praktisch im wartungsmäßig nicht zugänglichen und
begrenzten Raum einer Bohrung nicht durchzuführen. Dem Reaktor kann ferner mehrere hundert
Meter unter Tage nicht mit den üblichen Vorrichtungen neuer Brennstoff zugeführt werden. Aus wirtschaftlichen
Gründen ist auch die Rückgewinnung des Reaktorbrennstoffes zu berücksichtigen, was bei
den üblichen Reaktoren leicht zu bewerkstelligen ist, bei einer Anordnung in größere Tiefen aber nahezu
unmöglich erscheint.
Es war die Aufgabe gestellt, die bekannten Schwierigkeiten durch eine neue Vorrichtung zu
eliminieren, die einen Reaktor zum Gegenstand hat, dessen Durchmesser dem gegebenen Bohrlochdurchmesser
entspricht, der im unkritischen Zustand in dieses Bohrloch bis auf die Bohrlochsohle absenkbar
ist und der mit dem erforderlichen Reflektor versehen ist. Hierbei wurde von einem Reaktor ausgegangen,
dessen Elemente zur Durchführung der Kernreaktion grundsätzlich bekannt sind, der aber
den Bedingungen in Bohrsonden angepaßt wurde. Er ist mit einem nicht starr konstruierten Reflektor
509 657/316
3 4
ausgerüstet, der erst am Funktionsort an der Bohr- Setzungen des einen Korbes in die Zahnlücken des
lochsohle ausgefahren wird. Zur Aufnahme dieses anderen eingreifen. In der Höhe des Zahnstreifens
über den Durchmesser des eingebrachten Reaktors ist weiter ein ringförmiges Blechband vorgesehen,
vergrößerten Körpers wird der Durchmesser des das diese Zone zusätzlich abdeckt und dessen Enden
Bohrloches entsprechend der Höhe des Reaktors 5 im gefalteten Zustand sich so weit überlappen, daß
durch Hinterschneidung vergrößert. Weitere wesent- im geöffneten Zustand noch eine ausreichende Über-
liche Merkmale des Reaktors sind eine sichere und lappung vorhanden ist. Auf der Innenseite der bei-
trägheitsfrei funktionierende Selbstregulierung, die den Körbe ist schließlich noch eine hochtemperatur-
ein Durchgehen verhindert und ein zusätzlicher Vor- beständige, elastische Haut, z. B. aus Kunststoff oder
rat an Reaktorbrennstoff. Auf eine Strahlenabschir- io Asbest, eingelegt.
mung am Reaktor kann verzichtet werden. Die er- Der Verschlußring des oberen Korbes ist an der
forderliche Sicherheit wird dadurch erreicht, daß die Reaktoraußenwand am Punkt 24 (F i g. 2) befestigt.
Bohrung nach dem Einbau des Reaktors vom Re- Der Verschlußring des unteren Korbes ist an einem
aktorkopf bis zur Oberfläche zementiert oder strek- ringförmigen Fuß am Punkt 22 fest aufgesetzt. Beim
kenweise abwechselnd mit Zementbrücken und 15 Einführen der Vorrichtung auf die Bohrlochsohle
plastischer Bohrspülung oder mit Formationspackern setzt der ringförmige Fuß zuerst auf und entfaltet
und Bohrspülung abgeschlossen wird, wodurch ein dabei die beiden Körbe als Dehnungsschalen zu
sicherer Strahlenschutz erreicht wird. einem ballonförmigen Gebilde, welches die Reflek-
Der heterogene, thermische Atomkernreaktor, ins- torhaut bildet. Eine Kontaktvorrichtung 30 signali-
besondere Siedewasserreaktor für den Einsatz in 20 siert den ordnungsgemäßen Aufbau nach über Tage,
durch Bohrsonden erschlossene Bitumenlagerstätten In der Bohrung ist in Höhe des Reaktors eine
ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß er Kammer hinterschnitten, in die sich der ausgefahrene
einen außerhalb des Reaktorgefäßes befindlichen Reflektor einbetten kann.
ausfahrbaren Reflektor aufweist, welcher aus zwei Für den Betrieb des Reflektors sind noch folgende
korbartigen, innen mit einer hochtemperaturbestän- 25 Teile erforderlich: die Leitungsrohre 27 und 28 zum
digen elastischen Haut bekleideten Dehnungsschalen Füllen bzw. Spülen des Reflektors und ferner Spülbesteht,
deren jede aus einer Reihe von einander rohr 28 mit Wasserkammer 39, Kolben 40 und
überlappenden Blechlamellen mit zahnartigen Fort- Druckausgleichskammer 38 mit den Öffnungen 41.
Sätzen am oberen offenen Rand und einem unteren Der durch Ausfahren gebildete Raum wird mit
Fußring zusammengesetzt ist und die in Höhe der 30 einem Reflexionsmedium gefüllt. Man verwendet
Zahnstreifen ein ringförmiges Blechband aufweisen, hierzu zweckmäßigerweise normales Wasser, da bei
daß die Zähne überdeckt und die an der Außenwand diesem die erforderliche Stärke der Reflexionsdes
Reaktorgefäßes derart befestigt sind, daß sie schicht am geringsten ist. Diese sollte aber tunlichst
beim Einfahren des Reaktors in die Bohrsonde teils 80 bis 100 mm nicht überschreiten. Das die Reflexieng
an der Außenwand des Reaktorgefäßes anliegen, 35 onsschicht 29 bildende Wasser muß frei von Reteils
sich unterhalb derselben befinden und daß sie aktorgiften, z. B. Bor, sein. Die Füllung und Konbeim
Aufsetzen des Fußringes auf die Bohrlochsohle trolle der Reflexionsflüssigkeit erfolgt über das Spülsich
zu einem ballonartigen Gebilde entfalten, in rohr 28 und die bis in den Sumpf 51 des Reflektors
welches das als Reflektormedium dienende leichte reichende Sumpf leitung 27. Über diese Leitungen läßt
Wasser eingefüllt ist. 40 man das Reflektorwasser eventuell so lange zirku-
Der Reaktor gemäß der Erfindung weist insgesamt Heren, bis das Reflexionsmedium frei von ^.eaktor-
die folgenden neuen Vorrichtungselemente auf: giften ist. Zweckmäßigerweise führt man diese
1. Ausfahrbarer Reflektor, Arbeiten durch, ehe der Reaktor an der Rohrtour 2
2. Automatisch arbeitende Regeleinrichtungen, im überlagernden Gebirge einzementiert ist und noch
3. Reservekapazität an Kernbrennstoff, 45 eine Ausbaumöglichkeit bei Unregelmäßigkeiten be-
4. Fangvorrichtung für Kernbrennstoff. steht.
5. Vorrichtung für den sekundären Wärmekreis- Der Aufbau des Reflektors aus Dehnungsschalen
lauf, erfordert für diese dünne Wandstärken, die dement-
6. Umschaltvorrichtung für das Wärmeträgerme- sprechend nur geringe Druckdifferenz aufnehmen
dium, 50 können. Damit nun innerhalb des Reflektors immer
7. Vorrichtung zum Transport und Einbau des der gleiche Druck wie in der Umgebung herrscht, ist
Reaktors im unkritischen Zustand. das Spülrohr 28 mit der Wasserkammer 39 verbun-
Diese summarisch angeführten Vorrichtungen wer- den. In der Wasserkammer herrscht über dem KoI-
den nun einzeln in Aufbau und Wirkungsweise, ben 40 und der Druckausgleichskammer 38 mit den
unter Bezugnahme auf die F i g. 1 bis 4, besprochen: 55 öffnungen 41 der gleiche Druck, wie er sich bei den
- „ „ . . , Flüssigkeitsaustritten 12 und 13 außerhalb des Reak-
1. RefleKtorvornchtung tQrs imierhalb der Lagerstätte einstellt.
Der Reflektor besteht aus zwei korbartigen Ringen _ .' ., , · ·, ™ 1 · τ
gemäß F i g. 4, die in der Bohrindustrie bereits be- 2· Automatische arbeitende Regelvorrichtungen
kannt sind. Ein solcher Korb besteht aus einer Reihe 60 2. 1) Eine automatische arbeitende Regelvorrich-
von Blechlamellen, die einander überlappen und die tung gemäß der Erfindung besteht aus einem
beim Öffnen des Korbes eine Art Konus bilden. Die Wärmeaustauscher 11, der Dampfleitung 26 und der
Lamellen werden unten durch einen Ring zusam- Falleitung 25.
mengehalten. Jede Lamelle besitzt außerdem einen Bei normalem Betrieb des Reaktors, der als
zahnartigen Fortsatz, der den Rand der Lamelle nur 65 Moderator leichtes Wasser enthält, wird die aus dem
zu einem Teil bedeckt. Ein zweiter Korb der gleichen nuklearen Zerfall erzeugte Wärme als Wasserdampf
Ausgestaltung wird umgekehrt auf den unteren Korb durch das Dampfrohr 26 zum Wärmeaustauscher 11
aufgesetzt, in der Art, daß die zahnartigen Fort- geleitet, der dort seine Wärme unter Kondensation
abgibt. Das Kondensat fließt durch die Falleitung 25 in die Reaktorbrennkammer 1 zurück.
Wird nun im Wärmeaustauscher 11 weniger Wärme abgenommen, so erhöht sich die Temperatur
um die Brennstäbe 17 der Reaktorbrennkammer 1, und das Wasser verdampft im verstärkten
Maße. Bei weiterem Anhalten dieses Zustandes steigt die Temperatur weiter, und es verdampft
schließlich das ganze Wasser. Das spezifische Gewicht des Moderators wird hierdurch wesentlich
erniedrigt, wodurch der nukleare Zerfall gebremst wird. Mit dieser Beeinflussung wird nun eine automatische
Regelvorrichtung dadurch geschaffen, daß der Dampfraum in der Reaktorbrennkammer 1 und
der Inhalt des Wärmeaustauschers 11 mit den zügehörigen Leitungen 25 und 26 so auf die vorhandene
Moderatormenge abgestimmt werden, daß bei einer Temperatur von 400 bis 5000C und einem Druck
von 250 bis 300 atü vollständige Verdampfung eintreten kann.
2. 2) Eine weitere automatische wirkende Sicherheitsvorrichtung besteht aus dem Bourdonrohr 20
und einem Regelstab 19. Das Bourdonrohr reagiert auf Druck und/oder Temperaturen und schiebt bei
deren Anstieg den Regelstab in die Brennkammer des Reaktors und bremst ebenfalls die Leistungsabgabe
ab. Der Regelstab 19 kann beispielsweise aus Bor bestehen.
3. Reservekapazität an Spaltmaterial
Weiter ist für die Reaktorbrennkammer 1 zusätzliches Spaltmaterial 31 vorgesehen. Es ist umgeben
von der Hülse 32 und der Platte 34, die Reaktorgifte enthalten und es vorerst abschirmen. Durch das
Treibmittel 33, welches von über Tage in Funktion gesetzt werden kann und beispielsweise aus Schwarzpulver
besteht, kann das Spaltmaterial in die Brennkammer eingeführt werden. Das Material dient dazu,
den Ablauf der nuklearen Spaltung eventuell beliebig hoch zu steigern. Statt des Spaltmaterials 31 kann
gegebenenfalls eine Neutronenquelle bereitgehalten werden.
Eine weitere Möglichkeit, den Ablauf der nuklearen Spaltung zu verändern, besteht darin, daß das
Bourdonrohr 20, von oben gesteuert, an einer beliebigen Stelle mit Hilfe eines Sprengmittels perforiert
wird, wodurch die Spannung des Rohres 20 durch Druckausgleich innerhalb und außerhalb desselben
gleich wird, so daß die Eigenspannung des Rohres den Regelstab 19 aus der Brennkammer herausziehen
kann.
4. Fangvorrichtung
4. 1) Um den Verlust des gegebenenfalls nur einige
Prozent abgebrannten teuren Brennstoffes zu verhindern, ist eine Möglichkeit zu dessen Rückgewinnung
vorgesehen. Diese besteht aus der Fangvorrichtung 43 mit der der Verschlußkopf 14 abgeschraubt
und ausgebaut werden kann. Weiter gehört zu dieser Vorrichtung das Fanggewinde 37 des Abschlußkopfes
36. An diesem ist die Haltevorrichtung 18 angebracht, ebenso das Umschließungsblech 15,
die Haltebänder 16 und an diesen die bewegliche Halteeinrichtung 16 a. Das Umschließungsblech 15
ist mit dem Abschlußblech 45 verbunden.
Die Wiedergewinnung des Brennstoffes erfolgt mit der beschriebenen Fangvorrichtung in folgender
Weise.
Die Fangvorrichtung 43 ist am Flutrohr 5 angebracht, mit der der Verschlußkopf 14, gegebenenfalls
mit dem abgeschirmten Spaltmaterial 31, abgeschraubt und zusammen mit dem Flutrohr ausgebaut
werden kann. Zur Erleichterung der Arbeit mit dem Flutrohr 5 ist der Packer 50 vorgesehen, mit dem der
Ringraum zwischen Bohrung 2 und Flutrohr 5 an jeder gewünschten Stelle in der Bohrung abgedichtet
werden kann. In den unteren Raum 44 der Rohrtour 2 wird vor dem Ausbau eine Flüssigkeit eingefüllt,
die ein starkes Neutronengift enthält. Nach dem Abschrauben des Verschlußkopfes 14 gelangt
diese Flüssigkeit in die Brennkammer 1.
Nach der Entfernung des Kopfes 14 wird ein Fanggestänge, mit einem Fangdorn versehen, wieder
eingebaut. Es wird nun die bajonettverschlußartige Halteplatte 35 gelöst, und der Fangdorn schraubt
sich in das Gewinde 37 des Abschlußkopfes 36 der Brennkammer 1.
Wird nun der Abschlußkopf 36 mit der Fangvorrichtung durch das Fanggestänge 5 angehoben, so
hebt sich vorerst die Haltevorrichtung 18 und greift mit ihren Haltearmen in vorgesehene Halteöffnungen
der Brennstäbe. Damit die Brennstäbe durch das relativ enge Bohrrohr 2 ausgebaut werden können,
ist die Brennkammer mit einem dünnwandigen Stahlblech 15 und einem Abschlußblech 45 ausgekleidet.
Erst wenn der Abschlußkopf 36 eine bestimmte Höhe erreicht hat, kommt die Halteeinrichtung 16 a
zum Anschlag, so daß die gesamte dünne Reaktorhaut 15 und 45, einschließlich der Regeleinrichtung
20, über die tragenden Stahlbänder 16 nach oben ausgebaut werden kann.
Da mit die stark strahlenden Teile aus der Brennkammer ohne Gefahr behandelt werden können,
endet der Kopf der Rohrtour 2 etwa 10 bis 50 m unterhalb des Bohrlochkopfes. Er ist an dieser Stelle
mit dem im Durchmesser größeren Bohrrohr 4 verbunden. In diesem 10 bis 50 m hohen Raum innerhalb
des Bohrrohres 4, wird vor Beginn des Ausbaus der Brennstäbe eine abschließbare und strahlensichere
Einrichtung vorbereitet, in die das strahlende Material eingefahren und eingeschlossen wird. Es
kann dann nach einer gewissen Warte- und Spülzeit abtransportiert werden.
4. 2) Eine andere Möglichkeit zur Gewinnung des gegebenenfalls verlorengegangenen Uranbrennstoffes
besteht darin, ihn in eine chemische Lösung überzuführen, wozu es erforderlich ist, den unteren Teil der
Reaktorkammer mit einem chemisch widerstandsfähigen Material, z. B. Hartglas oder Porzellan, auszukleiden.
Es wird zuerst die Ummantelung der Brennelemente mit Schwefelsäure aufgelöst und die
und die Lösung abgezogen. Anschließend erfolgt die Lösung des Brennstoffes: mit Salpetersäure. Die
Lösungen können mit strahlendichten Autoklaven aus der Bohrung entfernt werden.
5. Vorrichtung für den sekundären Wärmekreislauf
Zum Abtransport der im Reaktor 1 erzeugten und im Wärmeaustauscher 11 anstehenden Wärme dienen
die folgenden Vorrichtungen: das Einflutrohr 5, die Bohrrohrtour 2 und das Gehäuse 42 des Wärmeaustauschers
11.
Durch das Einflutrohr 5 wird ein Wärmeträgermedium, z. B. Öl oder Gas, in die Bohrung eingedrückt.
Es gelangt über die Öffnungen 7 in die Bohrtour 2 und von dort durch die Einlaßöffnungen 10 in
das Gehäuse 42 des Wärmeaustauschers 11. Aus diesem wird es durch die Austrittsöffnungen 12 im erwärmten
Zustand in die Lagerstätte gedrückt. Dabei verschließen die Nocken 8 die Öffnung 13.
6. Umschaltvorrichtung für das Wärmeträgermedium
Der Reaktor soll während des Betriebes die Möglichkeit der Umschaltung des Wärmeträgermediums
besitzen. Die Vorrichtung hierzu besteht aus den Nocken 8 und 9, die vor den Öffnungen 11 bzw. 13
angeordnet sind.
Wird das Einflutrohr 5, das mit mehreren Rückschlagklappen versehen ist, um 90° verdreht, so verschließen
die Nocken 9 die Öffnungen 10, und gleichzeitig geben die Nocken 8 die Öffnungen 13 frei. Bei
dieser Stellung kann jetzt das Medium das Gehäuse 42 des Wärmeaustauschers 11 umgehen und im nicht
erwärmten Zustand in die Lagerstätte eingebracht werden. Bei einer mittleren Stellung der beiden Nokkenpaare
sind die Öffnungen 13 und 10 nur halb geschlossen, so daß das Medium sowohl erhitzt als
auch kalt bzw. gemischt in die Lagerstätte eingebracht werden kann.
Damit die Spülrohre und die Kabel für die Meßinstrumente störungsunanfällig von über Tage bis
zum Reaktor geführt werden können, wird außen an der Rohrtour 2, nach F i g. 3, ein Schutzeisen 46 aufgeschweißt,
in dessen Schutz ein Stahlseil 47, die Kabelleitung 49, und als Verlängerung der Spülrohre
27 und 28, die Leitungen 48 untergebracht sind.
Der Durchfluß des Wärmeträgermediums als Sekundärfluß läßt sich durch Drehen des Einflutrohres
so regeln, daß das gesamte Trägermedium oder nur Teile im Wärmeaustauscher erwärmt werden.
Für die Beobachtung des Reaktors in der Bohrung sind nur wenige Meßinstrumente für Temperatur-
und Druckmessungen vorgesehen. Es kann dieses bei in Bohrungen eingebauten Reaktoren zugelassen
werden, wenn die Einzementierung des Bohrrohres, das zum Reaktor führt, an mehreren
Stellen mit dem Gebirge fest verbunden wird und wenn der Ringraum der nicht einzementierten Strekken
mit warmfesten, nicht verdampfenden, plastischen Mitteln ausgefüllt wird. Geeignete Vorrichtungen
halten den Reaktor bei Transport und Einbau in unkritischem Zustand.
7. Vorrichtungen, um den Reaktor bei Transport
und Einbau in die Bohrung unkritisch zu halten.
und Einbau in die Bohrung unkritisch zu halten.
Um den Reaktor in unkritischem Zustand zu halten, wird vorgesehen: Die Flüssigkeit des Moderators
und Kühlmittel, im vorliegenden Fall das Siedewasser, wird im Wärmetauscher gehalten, das
Dampfrohr 26 und die Falleitung 25 erhalten in der Wärme schmelzende Verschlüsse, die bei Erreichung
der gewünschten Temperatur schmelzen und beide Leitungen durchlässig machen, so daß erst zu diesem
Zeitpunkt das Wasser in die Reaktorkammer 1 gelangen kann. Das Bourdonrohr mit Regelstab steht
auf einem schmelzbaren Unterteil, der ebenfalls bei einer bestimmten Temperatur schmilzt und damit
diese Regeleinrichtung in ihren normalen Betriebssitz absinken kann und der Regelstab damit zum
großen Teil aus der Brennkammer zurücktritt.
Die Wärme für das Aufschmelzen kann die Lagerstättenwärme oder eine elektrische Widerstandsheizung
über der eingebauten Leitung sein.
Der Kopfanschluß des Reaktors ist so ausgebildet, daß er an normalen Bohrrohren in die Bohrung eingebaut
werden kann und daß das Einflutrohr wie normale Steigrohre mit den Einrichtungen, die jederzeit
lösbar sind, mit dem Reaktor fest verbunden werden kann.
Der so beschriebene Reaktor ist für die Aufheizung von Lagerstätten gedacht. Es ist ein Siedewasserreaktor
mit einem primären Kreislauf, der zwischen Reaktorkammer und Wärmeaustauscher abläuft.
Die Aufgabe, Lagerstätten aufzuheizen, wird dadurch schwierig, weil die Unterschiede in deren
Mächtigkeit und ihre Zusammensetzung großen Schwankungen unterworfen sind. Diese würden bedingen,
daß praktisch für jede Lagerstätte neue Reaktorgrößen mit ihren ganzen Schwierigkeiten für
den Prototyp entwickelt werden müßten. Es ist daher beabsichtigt, diese Unterschiede dadurch auszugleichen,
daß zwei oder mehr Reaktoren entwickelt werden, deren Leistung so aufeinander abgestimmt
ist, daß sich entsprechend den Variationsmöglichkeiten gleichmäßige Größenabstände aus der Kombination
ergeben. Entsprechend der erwähnten Reaktorbauweise kann das Primärsystem so ausgebildet
werden, daß alle Reaktoren auf einem Zentralwärmeaustauscher arbeiten, oder daß jeder Reaktor
im Zentralwärmeaustauscher ein für sich abgeschlossenes Abteil erhält.
Die einzige durchgehende offene Verbindung, die der einzementierte Reaktor mit über Tage besitzt,
wird mit automatisch wirkenden Rückschlageinrichtungen ausgerüstet, die bei Bildung eines größeren
Überdruckes im Gebiet des Reaktors sich automatisch schließen. Diese Rückschlagklappen sind auf
der ganzen Länge des Einflutrohres verteilt. Die Menge des zum Einsatz kommenden Spaltmaterials
wird so gewählt, daß für die benötigte Teufe des Reaktors auch im ungünstigsten Fall des Ablaufes
der Kernreaktion eine ungünstige Auswirkung auf keinen Fall eintreten kann.
Claims (6)
1. Heterogener, thermischer Atomkernreaktor, insbesondere Siedewasserreaktor, für den Einsatz
in durch Bohrsonden erschlossene Bitumenlagerstätten, dadurch gekennzeichnet, daß er
einen außerhalb des Reaktorgefäßes befindlichen ausfahrbaren Reflektor (29) aufweist, der aus
zwei korbartigen, innen mit einer hochtemperaturbeständigen, elastischen Haut bekleideten
Dehnungsschalen besteht, deren jede aus einer Reihe von einander überlappenden Blechlamellen
mit zahnartigen Fortsätzen am oberen offenen Rand und einem unteren Fußring zusammengesetzt
ist und die in Höhe der Zahnstreifen ein ringförmiges Blechband aufweisen, das die Zähne
überdeckt und die an der Außenwand des Reaktorgefäßes
derart befestigt sind, daß sie beim Einfahrens des Reaktors in die Bohrsonde teils eng
an der Außenwand des Reaktorgefäßes anliegen, teils sich unterhalb derselben befinden und daß
sie beim Aufsetzen des Fußringes auf die Bohrlochsohle sich zu einem ballonartigen Gebilde
entfalten, in welches das als Reflektormedium dienende leichte Wasser eingefüllt ist.
2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (29) mit Leitungsrohren
zum Füllen und Spülen, sowie mit einer Druckausgleichsvorrichtung versehen ist, bestehend
aus einem Verbindungsrohr zu einer Wasserkammer (39), einem Kolben (40) und einer Druckausgleichskammer (38), die über Öffnungen
(41) mit der umgebenden Lagerstätte in Verbindung steht.
3. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Reaktorkern im Reaktorgefäß
in an sich bekannter Weise ein Wärmetauscher (11) angeordnet ist, der zusammen mit seiner
Dampfzuleitung (26) und seiner Falleitung (25) in seinem Rauminhalt derart auf die im Reaktorkern
(1) vorhandene Moderatormenge abgestimmt ist, daß bei einer Temperatur von etwa 400
bis 500° C und einem Druck von 250 bis 300 atm vollständige Verdampfung des Moderators eintritt.
4. Reaktor nach einem oder mehreren der vor- ao angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß er mit einer automatischen Regeleinrichtung ausgerüstet ist, bestehend aus einem auf Druck
10
und/oder Temperatur ansprechenden Bourdonrohr (20) und einem Regelstab (19).
5. Reaktor nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Reservebrennstoffkapazität
zusätzliches Spaltmaterial (31) vorgesehen ist, das von einer Hülse (32) und einer
Platte (34) abschirmend umgeben ist und welches durch ein Treibmittel (33) in den Reaktorkern
(1) einführbar ist.
6. Reaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausbau und zur Rückgewinnung
der gegebenenfalls nur zum Teil verbrauchten Brennstoffelemente eine Fangvorrichtung vorgesehen
ist, bestehend aus einem Abschlußkopf (36), einer Haltevorrichtung (18) und einem
dünnwandigen Behälter, der seinerseits aus der Hülle (15) und dem Bodenblech (45) sowie den
Haltebandagen (16) mit den gleitenden Haltebändern (16 a) besteht.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 046 790.
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 046 790.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
509 657/316 8.65 © Bundesdruckerei Berlin
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DESCH30107A DE1198943B (de) | 1961-08-08 | 1961-08-08 | Heterogener, thermischer Atomkernreaktor, insbesondere Siedewasserreaktor, fuer den Einsatz in durch Bohrsonden erschlossene Bitumen-Lagerstaetten |
US216702A US3236739A (en) | 1961-08-08 | 1962-08-06 | Underground nuclear reactor |
GB30230/62A GB1010454A (en) | 1961-08-08 | 1962-08-07 | Underground nuclear reactor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DESCH30107A DE1198943B (de) | 1961-08-08 | 1961-08-08 | Heterogener, thermischer Atomkernreaktor, insbesondere Siedewasserreaktor, fuer den Einsatz in durch Bohrsonden erschlossene Bitumen-Lagerstaetten |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1198943B true DE1198943B (de) | 1965-08-19 |
Family
ID=7431634
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DESCH30107A Pending DE1198943B (de) | 1961-08-08 | 1961-08-08 | Heterogener, thermischer Atomkernreaktor, insbesondere Siedewasserreaktor, fuer den Einsatz in durch Bohrsonden erschlossene Bitumen-Lagerstaetten |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3236739A (de) |
DE (1) | DE1198943B (de) |
GB (1) | GB1010454A (de) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3341424A (en) * | 1964-04-02 | 1967-09-12 | Deutsche Erdoel Ag | Underground nuclear reactor and method of installing and operating the same |
US3992257A (en) * | 1975-08-13 | 1976-11-16 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Neutron-absorber release device |
ITRM20070256A1 (it) * | 2007-05-07 | 2008-11-08 | Susanna Antignano | Impianto nucleare supersicuro e a decommissioning semplificato/facilitato. |
US9812225B2 (en) * | 2011-04-13 | 2017-11-07 | Bwxt Mpower, Inc. | Compact integral pressurized water nuclear reactor |
CN105280257B (zh) * | 2015-11-05 | 2018-07-06 | 中国核动力研究设计院 | 一体化小型反应堆 |
CN109741838B (zh) * | 2019-02-01 | 2019-12-20 | 中国原子能科学研究院 | 反中子阱型研究堆首次临界方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1046790B (de) * | 1956-02-29 | 1958-12-18 | Asea Ab | Unterirdische Druckreaktoranlage |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2952019A (en) * | 1956-05-07 | 1960-09-06 | Schlumberger Well Sureying Cor | Methods and apparatus for investigating materials |
US3042599A (en) * | 1956-11-26 | 1962-07-03 | Arthur T Biehl | Low power nuclear reactors |
US3080918A (en) * | 1957-08-29 | 1963-03-12 | Richfield Oil Corp | Petroleum recovery from subsurface oil bearing formation |
US3085957A (en) * | 1957-12-26 | 1963-04-16 | Richfield Oil Corp | Nuclear reactor for heating a subsurface stratum |
US3079995A (en) * | 1958-04-16 | 1963-03-05 | Richfield Oil Corp | Petroleum recovery from subsurface oil-bearing formation |
US3086471A (en) * | 1958-10-22 | 1963-04-23 | Daystrom Inc | Unitary neutronic reactor-powered pump |
US3031393A (en) * | 1960-09-14 | 1962-04-24 | Albert J Saur | Coupled diaphragm nuclear reactor safety device |
-
1961
- 1961-08-08 DE DESCH30107A patent/DE1198943B/de active Pending
-
1962
- 1962-08-06 US US216702A patent/US3236739A/en not_active Expired - Lifetime
- 1962-08-07 GB GB30230/62A patent/GB1010454A/en not_active Expired
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1046790B (de) * | 1956-02-29 | 1958-12-18 | Asea Ab | Unterirdische Druckreaktoranlage |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1010454A (en) | 1965-11-17 |
US3236739A (en) | 1966-02-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2558179C3 (de) | Salzschmelzen-Kernreaktor | |
DE2035089B2 (de) | Sicherheitssystem fuer den fall des einschmelzens des kerns eines thermischen kernreaktors | |
DE4041295A1 (de) | Kernreaktor-anlage, insbesondere fuer leichtwasserreaktoren, mit einer kernrueckhaltevorrichtung, verfahren zur notkuehlung bei einer solchen kernreaktor-anlage und verwendung turbulenzerzeugender deltafluegel | |
DE2614187A1 (de) | Auffangvorrichtung fuer abgeschmolzenes material des reaktorkerns im falle eines zu einer reaktorkernabschmelzung fuehrenden reaktorunfalls | |
DE2113341B2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Ausbeutung von Erdwärme-Energiequellen | |
DE2044304C3 (de) | Sicherheitsvorrichtung für Druckbehälter Von Atomkernreaktoren | |
EP0017783A1 (de) | Vorrichtung zur Nutzung der Erdwärme und Verfahren zur Herstellung dieser Vorrichtung | |
DE1302138B (de) | ||
DE2840086C2 (de) | Kernreaktoranlage mit einer Auffangeinrichtung für einen abschmelzenden Reaktorkern | |
DE1489645C3 (de) | Siede- oder Druckwasser-Kernreaktor | |
DE1198943B (de) | Heterogener, thermischer Atomkernreaktor, insbesondere Siedewasserreaktor, fuer den Einsatz in durch Bohrsonden erschlossene Bitumen-Lagerstaetten | |
DE4206661A1 (de) | Sicherheitseinrichtung gegen ueberdruckversagen eines kernreaktor-druckbehaelters | |
DE2733057A1 (de) | Vorrichtung zum waermetausch bei salzschmelzenreaktor | |
DE2825439A1 (de) | Sicherheitsvorrichtung fuer kernreaktoren | |
AT407796B (de) | Erdwärmetauscher | |
DE2625543C3 (de) | Reaktoranlage | |
DE1055140B (de) | Atomreaktor | |
DE1089488B (de) | Kernreaktor mit einsetzbarer Sicherheitsvorrichtung | |
DE69208149T2 (de) | Treibmittelbetätigtes Dampfdruckentlastungsventil für Kernreaktor | |
DE1639004A1 (de) | Kernreaktor | |
US3341424A (en) | Underground nuclear reactor and method of installing and operating the same | |
DE1433201B2 (de) | Einrichtung und Verfahren zur Behandlung von Bitumina mit Wärme- und Strahlungsenergie mittels eines in einer Bohrung angeordneten Atomreaktors sowie Verfahren zur Strahlenabsicherung und Wärmeisolierung der Einrichtung | |
DE1227577B (de) | Kernreaktoranlage mit gasdichtem Behaelteraufbau | |
DE1764833A1 (de) | Kernreaktor | |
DE1433194A1 (de) | Kernreaktor zum unterirdischen Einsatz in Bohrloechern |