DE1198943B - Heterogener, thermischer Atomkernreaktor, insbesondere Siedewasserreaktor, fuer den Einsatz in durch Bohrsonden erschlossene Bitumen-Lagerstaetten - Google Patents

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

Anmelder:

Deutsche Erdöl-Aktiengesellschaft,

Hamburg 13, Mittelweg 180

Als Erfinder benannt:
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

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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 Lager}stätte 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.

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)

Patentansprüche:

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

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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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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