DE1414676A1 - Kernreaktor - Google Patents
KernreaktorInfo
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Description
die Patentanwälte Dipl.-Ing.-E. Jourdan, Dipl-Ing. W. Weinkauff
in s«i«: Aktiebolaget Atomenergi 14146/6 a^-.
Stockholm 9 /Schweden
Iiövholmavägen 5
Iiövholmavägen 5
Patentanmeldung
Priorität der schwed.Anmeldg. Nr. 2716/59 vom 2o0 3.1959
Priorität der schwed.Anmeldg. Hr. 9489/59 vom 12·Io·1959
Priorität der schwed.Anmeldg. Hre1193o/59 vom 17.12.1959
Kernreaktor
Die Erfindung betrifft einen heterogenen Kernreaktor jener Bauart, "bei welcher der Moderator und das Kühlmittel aus ·
schwerem Wasser bestehen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen selbstregulierenden Reaktor zu schaffen, bei dem ein Ansteigen der Moderatortemperatur
eine Herabsetzung der Energieentbindung im Reaktor zur Folge hat.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Brennstoff einsätze im Reaktor so auszubilden, dass sie dem durchströmenden Wasser einen möglichst geringen Widerstand entgegensetzen.
Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, die Vorteile der Selbstregelung und des geringen Strömungswiderstandes in
einem Presswasserreaktor zu verwirklichen.
Endlich ist es Aufgabe der Erfindung, einen Reaktor zu schaffen, bei dem der Aufwand an Baumaterial für den Reaktorkern
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gering ist, d.h. bei dem das Material zum Tragen lind Haltern
des spaltbaren Brennstoffes im Reaktorkern in möglichst geringem Mass· Neutronen absorbiert·
Der erfindungsgemäsee Reaktor ist dadurch gekennzeichnet, dass
die Brennstoff einsätze, in der Hauptströmungsrichtung des Wassers gesehen, eine wesentlich geringere Xinge als der Reaktorkern besitzen und derartig in Abständen, getrennt durch
Moderatorzwischenräume, geordnet sind, dass das aus einem Brennstoffeinsatz heraustretende wasser erst einen Moderatorzwischenraum durchströmen muss, bevor es in den nächsten
Brennstoffeinsatz eintreten kann..
Es empfiehlt sich, die Länge eines jeden Brennstoffeinsatzes unter einem Zehntel der Länge des Reaktorkernes zu halten.
Sine weitere Verkürzung, z.B. auf ein Fünfzigsbel oder ein
Hundertstel der Länge des Beaktorkerne8,ist möglich· Allgemeine Regeln für die Bemessung der Länge des Brennstoff einsatzes lassen sich nicht aufstellen, die optimale Länge muss
für jeden einzelnen Reaktor berechnet werden« Unter der Länge der Brennstoffeinsätze und des Reaktorkernes sind die Abmessungen in der Hauptströmungsriohtung des Wassers durch den
Reaktor zu verstehen» Biese Hauptströmungsrichtung liegt in den beiliegenden !Figuren in senkrechter Richtung, könnte aber
ebenso waagerecht liegen.
Die Erfindung wird an Hand der in den figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele weiter erläutert.
fig. 1 und 2 zwei bekannte Reaktorausführungen
fig· 3 einen der Erfindung entsprechenden Siedereaktor in vereinfachter Darstellung
Tig. 4 einen Brennstoffeineat* für den erfindungsgemässen Siedereaktor
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Fig. 5 eine andere Ausführung einea Brennstoffeinsatzes für den erfindungegemäseen
Fig. 6 einen der Erfindung entsprechenden Presswasserreaktor In Terainfaohter Darstellung
Pig. 7 einen Brennstoffeinsats für den erfindungsgemässen Presswasserreaktor
Fig. 8 ein Paket anders ausgeführter Brennstoffeinsätze für den erfindungsgemässen Presswas βerreaktor
Fig· Io den waagerechten Schnitt durch einen erf in—
dungsgemäsaen Reaktor
Fig.11 eine Teilansicht eines Brennstoffainsat«-
paketes ait einem Prallblech
Fig.12 eine Teilansicht eines Brennetoffeinsatspaketes mit einen andere ausgeführten
Fig.13 eine Teilansicht eines Brennstoffeinsatspaketes nlt einem Sanmler für den hei
Überhitzung; entstehenden Dampf»
In den Presswaxserreaktor nach Hg« 1 tritt das schwere Wasser
durch die Speiseleitung 1 ein» flieast duroh die Brennstoff einsätze 2 aufwärts, wobei es als Kühlmittel wirkt, flieast «wisehen
den Brennstoff einsätzen wieder abwärts, wobei es als Moderator
wirkt und verlässt den Reaktor sohliesslich duroh die Austritteleitung 3. Wenn aus irgend einem Grunde dl« Temperatur
des Kühlmittels innerhalb der Brennstoffeinsätee ansteigen
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sollte, würde natürlich auch die Temperatur des Wassers in den Moderatorbereichen auf den Wert steigen, mit welchem das
Kühlmittel in dasselbe von oben her eintritt. Die Reaktivität des Reaktors würde in bekannter Weise bei anwachsender Moderatortemperatur
sinken, so dass der Teaperaturabfall eine Herabsetzung der Leistungsabgabe des Reaktors zur Folge hätte.
Mit anderen Worten, der Reaktor ist bis zu einem gewissen Grade selbstregulierend, was sich vorteilhaft auf die Erreichung
eines sicheren Betriebes auswirkt.
Da das grosse Moderatorvolumen jedoch hydrodynamisch in Serie
mit den Kühlkanälen für den Brennstoff verbunden ist, erfolgt der Temperaturanstieg des Moderators erst mit einer spürbaren
Verzögerung gegenüber dem Temperaturanstieg in den .Brennstoffeinsätzen.
Deshalb kann es bei einem plötzlich auftretenden Anwachsen der Temperatur in, den Brennstoffeinsätzen unter ungünstigen
Bedingungen vorkommen, dass das Wasser vor Eintritt der Selbstregelung siedet»
Von noch geringerer Wirkung ist die Selbstregelung bei dem Siedereaktor nach Pig.2. Hierbei tritt das Wasser durch die
Speiseleitung 4# flieset durch die Brennstoffeinsätze 5 nach
oben, wobei es siedet, und der Dampf verlässt den -Reaktor durch die Austrittsöffnung 6. Normalerweise befindet sich der Wasserspiegel
des Reaktors bei 7. Das Moderatorwasser steht zwar mit dem siedenden Wasser im oberen Teil der Reaktorkammer in enger
Verbindung, trotzdem findet aber zwischen dem Kühlwasser und dem Mo/deratorwasser nur ein sehr geringer Wärmeaustausch
statt. Dies hat zur Folge, dass, wenn ein Ansteigen der Temperatur in den Brennstoffeinsätzen ein kräftiges Sieden bewirkt,
der Druck im Dampfraum des Reaktors plötzlich ansteigt t
bevor die Temperatur des Moderatorwassers nachfolgen kann. Diesen Nachteil zu beheben ist die Hauptaufgabe der Erfindung«
ist
Die Lösung/aus Fig. 3 ersichtlich. Diese Figur zeigt einen Siedereaktor, der durch einen Kessel 11 mit einer Wassereintritteöffnung 12 und einer Dampfaustrittsöffnung 13 gebildet wird. Der Wasserspiegel liegt normalerweise bei 18„
Die Lösung/aus Fig. 3 ersichtlich. Diese Figur zeigt einen Siedereaktor, der durch einen Kessel 11 mit einer Wassereintritteöffnung 12 und einer Dampfaustrittsöffnung 13 gebildet wird. Der Wasserspiegel liegt normalerweise bei 18„
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Innerhalb des Reaktorkernes "befindet sich eine grosse Anzahl
von Brennstoffeinsätzen 17* Zwei Ausführungen solcher Brennstoffeinsätze
werden anschliessend in Verbindung mit den Figuren 4 und 5 beschriebene Jeder Brennstoffeinsatz hat eine
wesentlich geringere Höhe als der Reaktorkern, die bei dem Beispiel etwa l/3otel der Kernhöhe beträgt. Die Brennstoffeinsätze
sind in Reihen an Drahten 16 aufgehängt, die ihrerseits an einer Zwischenwand 15 aufgehängt sind* Der Aostand
zwischen je zwei Brennstoffeinsätzen an jedem Draht ist in
dem ausgeführten Beispiel etwas grosser als die Einsatzhöhe« Es wird jedoch betont, dass die Grosse und die Lage der Brennstoffeinsätze
keineswegs an die Darstellung in der Zeichnung gebunden sind, es ist nur wesentlich, dass das spaltbare Brennstoffmaterial
in dem' gesamten Volumen des Kernes in Form von kleinen Einsätzen verteilt ist. Den Reaktorkern umgibt ein
rohrförmiger Teil 14, der dafür sorgt, dass das Wasser, wie
kernes durch die Pfeile angedeutet, innerhalb des Reaktor/ flieset.
Der in Fig. 3 gezeigte Siedereaktor arbeitet wie folgt. Das
Wasser tritt in die Brennstoffeinsätze an ihrem unteren Ende ein und fliesst nach oben, wobei es zum Sieden gebracht wird.
An den oberen Enden der Einsätze tritt ein Gemisch von heissem Wasser und Dampfblasen aus und vermischt sich mit dem
oberhalb jedes Einsatzes vorhandenen Moderatorwasser. Ein Teil der Dampfblasen wird durch das Wasser hindurchtreten
und in das nächsthöher gelegene Brennstoffelement eintreten, ohne dass besondere Hilfsmittel angewendet werden müssen,
um das zu vermeiden, aber der Hauptteil der Dampfblasen wird frei durch das Moderatorwasser aufsteigen. Es ist leicht
einzusehen, dass in diesem Reaktor eine sehr gute Verbindung zwischen dem als Kühlmittel dienenden Wasser und dem als
Moderator dienenden Wasser vorhanden ist. Dadurch bewirkt eine Temperatursteigerung in den Brennstoffelementen praktisch
sofort ein Anwachsen der Temperatur und der Da^pfblasen des Moderators und die Selbstregelung setzt ein. Es kann also
innerhalb des Reaktors kein Druck ohne ein entsprechendes Anwachsen der Temperatur aufgebaut werden.
öwqwm. wertere)
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Ci Π η r\ r\
Pig. 4 zeigt ein Beispiel für den möglichen Aufbau eines Brennstoffelementes in einem Reaktor nach !Fig. 3. Das Element
besteht aus einer Menge von Brennstoffstäben 21, die
mit ihren oberen und unteren Enden an den Trägern 22 und 23 angelötet sind. An den Aussenseiten der !Träger sind Augen
und 25 angebracht, die zur Verbindung zweier benachbarter Iräger mit Hilfe eines Kettengliedes 26 dienen. An dem oberen
Auge 24 ist ein trichterförmiges Teil 27 befestigt, das als Prallblech zur seitlichen Verteilung der aufsteigenden Dampf—
blasen dient.
Jeder Brennstoffstab besteht aus einer metallischen Ummantelung 28, die die Brennstoffeinheiten 29 aus spaltbarem Material
enthält.
Um eine verbesserte konvektive Durchflutung zu erreichen, kann
das ganze Stabbündel mit einem Führungsrohr umgeben werden, das, wenn gewünscht, nur einen Teil der Länge jedes Stabbündels
umfassen kann. Ein solches Führungsrohr kann aus Metallstreifen zusammengesetzt sein, welche die am weitesten aussen
liegenden Brennstoffstäbe miteinander verhinden.
Bei dem Brennstoffeinsatz nach Fig. 4 wird das gesamte Gewicht
von den Ummantelungen 28 der Brennstoffstäbe getragene
Wenn es im Hinblick auf die mechanische Festigkeit gewünscht wird, kann der mittlere Stab jedes Einsatzes weggelassen
und durch einen Vollmetallstab oder eine Kette ersetzt werden. In diesem Falle dienen die Träger 22, 23 nur noch als Abstandhalter
für die Brennstoffstäbe und können auch durch zwischen die Ummantelungen 28 eingebrachte abstandhaltende
Elemente ersetzt werden.
Fig. 5 zeigt einen anderen Brennstoffeinsatz für den Reaktor
nach Fig. 3. Diese Ausführung besteht aus einer Vielzahl von Brennstoffkugeln 31, die zu einem im wesentlichen kugelförmigen
Gebilde zusammengesetzt sind. Jede Kugel besteht aus einer kugelförmigen Ummantelung 32, die das spaltbare Material
33 enthält. Die Kugeln sind mit Hilfe von Abstandhal-
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tern 34, die an die Ummantelungen angelötet sind, miteinander in Abständen verbunden.
Die "benachbarten Brennstoffeinsätze sind jeweils mit Hilfe
eines Drahtes 35 miteinander verbunden, der mit seinen beiden
Enden um je eine Kugel jedes Einsatzes geschlungen ist. Wenn
in Hiftlick auf die mechanische Festigkeit erforderlich, kann der Draht 35 so ausgebildet werden, dass er sich durch den
gesamten Einsatz hindurch erstreckt.
Sehr hohe spezifische Belastungen und niedrige Drücke neigen zur Ausbildung grosser Dampfblasen, die die Selbstregelung
ungünstig beeinflussen. Um die damit verbundenen Nachteile zu vermindern, kann ein Teil des Kühlmittels durch einen
zweiten Wärmeaustauscher in an sich bekannter Weise umgewälzt werden (Zweidruck-Prinzip).
Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung die Ausführung eines erfindungsgemässen Reaktors, der besonders für den
Betrieb als Presswaseerreaktor bestimmt ist. Der Reaktorbehälter 41 ist am Boden mit einem Wassereinsatzstutzen 42
und im oberen Teil mit einem Wasseraustrittstutzen 43 versehen. Der Behälter enthält eine Vielzahl von Brennstoffeinsätzen
44, von denen jeder die Form einer waagerecht liegenden, verhältnismässig dünnen Scheibe besitzt, die sich über
die gesamte Querschnittsfläche des Reaktorkernes erstreckt. Um die gesamte Wassermenge zum Durchfliessen der Brennstoffeinsätze
zu zwingen, sind Platten 45 vorgesehen, die den Spalt zwischen dem Rand der scheibenförmigen Brennstoffeinsätze
und der Wandung des Reaktorbehälters abdecken. Mit Ziffer 48 ist der normale Wasserspiegel im Reaktor bezeichnet.
Der Spaltstoff kann innerhalb der scheibenförmigen Brennstoffelemente
in jeder geeigneten Form angeordnet sein. In Fig. 6 sind der Einfachheit halber zwei solche Anordnungen
dargestellt. Der oberste Brennstoffeinsatz enthält zwei Lagen von waagerecht angeordneten Brennstoffstäben 46, die
/η η
— G --«
im Schnitt dargestellt sind. Der zweitoberste Brennstoffeinsatz
enthält platten- oder streifenförmige Brennstoffkörper 47» die mit Rücksicht auf einen geringen Strömungswiderstand
für das Wasser in senkrechter lage angeordnet sind»
Für die praktische Ausbildung eines fieaktors sind die verhältnismässig
dicken scheibenförmigen Brennstoffeinsätze nach Fig. 6 nicht geeignet j es werden vorzugsweise kleinere Brennstoff
einsätze verwendet.
Fig. 7 zeigt eine Ausführung eines solchen kleineren Einaatzes.
Dieser besteht aus einem rahmenförmigen offenen Kasten, der sich aus vier Wänden 51 und einem fein durchbrochenen
Boden 53 zusammensetzt. In dem Kasten befindet sich eine Schioht aus Brennstoffelementen 54, die Kugelform oder irgend
eine andere Form b'esitzen, *die dem Wasser ein möglichst gleichförmiges Hindurchströmen durch die Schicht ermöglicht,
so dass kein Seil der Schicht infolge ungenügender Kühlung überhitzt wird. Zur Verdeutlichung der Darstellung ist der
Kasten nur zum Teil mit Brennstoffelementen gefüllt.
An den Ecken des Kastens sind streifenförmige Stützen 52 vorgesehen, die gleitbar in die sich senkrecht durch den
Reaktorkern erstreckenden Führungsglieder 55 eingreifen. Diese Führungsglieder können, wie normalerweise zur Ermöglichung
der Einführung eines neutronenabsorbierenden Materials in den Reaktorkern vorgesehen, rohrförmig ausgebildet
sein. Die streifenförmigen Stützen 52 dienen gleichzeitig
als Auflager für den nächsten darüber liegenden Einsatz beim Aufsetezn der Einsätze zu einer Säule., wobei alle Einsätze
einer Säule von denselben vier Führungsgliedern gehalten werden.
Da 1 ede Stütze 52 nur den vierten Teil des TJmfangee eines
Führungegliedes 55 bedeckt, können sich an jedes Führungsglied vier Brennstoffeinsätze anlegen. Dadurch ist es
möglich, nur mit Hilfe dieser beiden Bauteile, den Brenn-
Stoffeinsätzen und den !Führungsgliedern, einen Reaktorkern
aufzubauen, bei dem die auf gleicher Höhe aneinanderliegenden Brennstoffeinsätze zusammen die gesamte Querschnittsfläche
des Reaktorkernes ausfüllen.
Für die Handhabung der Brennstoffeinsätze im Betrieb beim
Füllen und Entladen des Reaktors- ist es zweckmässig, ein
Stapel von Brennstoffelementen nach Fig. 7 zu benutzen, der eine starre Einheit in Form einer Brennstoff säule bildet,,
Eine solche Brennstoffsäule ist in Fig. 8 dargestellt und besteht aus einer Vielzahl von Brennstoffeinsätzen 61, die
in Abständen über-einander gesetzt sind und mit Hilfe von streifenförmigen Stützen 62, die sich an die Führungsglieder,
wie in Fig. 7 gezeigt* anlegen, verbunden sind«. Die Brennstoffeinsätze
bestehen aus Brennstoffelementen 63 in der Form von Platten oder Streifen. Die Streifen jedes Einsatzes
sind gegenüber den Streifen der benachbarten Einsätze in waagerechter Richtung um 9o gedreht. Die Länge der Brenn—
stoffsäule kann gleich der Länge des Reaktorkernes ausgeführt werden oder sie kann auch nur einen Teil dieser Länge
betragen, wie z.B. die Hälfte oder ein Drittel. Es hat sich in Verbindung mit einer besonderen Ausführung der Erfindung
herausgestellt, dass sich die Brennstoffsäulen derartig
gegeneinander abstützen können, dass sie einen starren, selbsttragenden Reaktorkern bilden, für den getrennte Führungsglieder nicht erforderlich sind. Um trotzdem zwischen den
Säulen Kanäle zur Einführung eines neutronenabsorbierenden Materials, z.B. Regulierstäbe, zu schaffen, können die
Säulen mit solche Kanäle bildenden Ausnehmungen an den Seiten versehen werden. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass
die Ecken von Säulen mit im wesentlichen viereckigem Querschnitt abgeschrägt werden, so dass jeweils vier aneinanderstossende
Ecken einen Kanal bilden. Derartige Abschrägungen oder Ausnehmungen erschweren jedoch die Herstellung der
Säulen, und es ist deswegen erwünscht, dass diese einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt besitzen. In
diesem Falle können die Kanäle dadurch ausgebildet werden,
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dass die Brennetoffeäulen gegenüber dem regelmässigen Schachbrettmuster
versetzt werden. Ein solches versetztes Muster ist in Pig. Io dargestellt, welche einen waagerechten Querschnitt
durch den in Pig. 9 senkrecht geschnittenen Presswasserrealtor zeigt.
Der Reaktor nach Pig* 9 und Io besteht aus einem Reaktorbehälter
81 mit Wassereintritt 84 und Austritt 85 und einem
äusseren thermischen Panzer 82 und einem inneren thermischen Panzer 83. Am unteren Ende des inneren thermischen Panzers
befinden sich Auflager 88, die so angeordnet sind, dass sie sich an die Pussenden 87 der Brennstoffsäulen86 anlegen
und diese stützen. Diese Brennstoffsäulen bestehen aus einem Metallgerüst mit verhältnismässig geringer neutronenabsorption
und enthalten eine Vielzahl von Brennstoffeinsätzen 96,
in denen sich Brennelemente irgend einer brauchbaren Porm, wie z.B. Stäbe, Scheiben oder Kugeln,befinden. An den Seiten—
wänden der Säulen sind grosse Öffnungen 89 vorgesehen, so dass sich das aufsteigende Wasser frei in seitlicher Richtung
bewegen kann. Am oberen Ende der Säulen befinden sich grössere Öffnungen 9o, durch die das Wasser die Säulen verlässt und
durch den Auslasstutzen 85 aus dem Reaktor heraustritt.
Sämtliche Brennstoffsäulen erstrecken sich über die gesamte Kier»länge, d.h.« über die Kernhöhe, Die im Iiineren gelegenen
Säulen sind etwas länger frgrrg»ItElK- als die auf der Aussenseite
gelegenen, es besteht jedoch dafür keine Notwendigkeit·
Das Wasser tritt in die Säulen durch die Bodenöffnungen 97 ein. Um die gesamte Wassermenge zu veranlassen, durch die
Säule zu fHessen, sind Platten 95 angeordnet, die den
Spalt zwischen den aussen gelegenen Säulen und dem inneren thermischen Panzer 83 abdecken.
Die Säulen sind derartig gegeneinander versetzt, dass zwischen je vier Säulen ein Kanal 98 mit quadratischem Querschnitt
gebildet wird. Ein Teil dieser Kanäle wird zur Einführung
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von neutronenabsorbierenden Regulierstangen 94 in an sich "bekannter Weise benutzt, Die Gresamtquerschnittsflache der
Kanäle, die dadurch offen sind, ist im Vergleich zu der gesamten Querschnittsfläche des Reaktorkernes klein und beeinträchtigt
den Betrieb des Reaktors praktisch nicht. Wenn erforderlich, können die offenen Kanäle durch geeignete
Einrichtungen verschlossen werden.
Die Brennstoffsäulen werden in ihrer Lage durch eine Druckplatte gehalten, die aus einem zylindrischen Teil 93 und
einem Bodenteil 91 mit in die Kanäle 98 eingreifenden Abstandhaltern 92 besteht. ;
Auf diese Weise stützen sich in der Ausführung nach Mg* 9
und Io alle Brennstoffsäulen in seitlicher Richtung gegeneinander ab und bilden zusammen einen starren Kern. Beim Wechsel
der Brennstoffsäulen wird die Druckplatte entfernt und es
kann entweder jede einzelne Säule herausgezogen und durch
eine neue ersetzt werden oder der gesamte Kern einschliesslich
des inneren thermischen Panzers 83 kann aus dem Reaktor herausgehoben werden.
In einem der Erfindung entsprechenden Reaktor ist die Energieentwicklung
im Inneren des Kernes am stärksten und nimmt nach aussen zu ab. Dadurch wird unter der Voraussetzung
einer gleichförmigen Strömung des schweren Wassers durch den Reaktor das Wasser im Zentrum wärmer als das Wasser an
der Peripherie des Kernes, wodurch ein unerwünschter Zustand auftritt. Ein solcher Temperaturunterschied kann sicherlich
dadurch zum Teil ausgeglichen werden, dass die Wassereinspeisung an der Peripherie gedrosselt wird und
dadurch eine geringere Strömung als im inneren Teil des Kernes erzielt wird, aber es wird schwer sein, mit einer
solchen Strömungsverminderung die Temperaturdifferens vollständig zu beseitigen. Es ist nun gemäss der Erfindung
festgestellt worden, dass ein genügender Temperatur-
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ausgleich dann erreicht wird, wenn der Reaktorkern eine Anzahl
von Prall- oder Ablenkblechen enthält, die so angeordnet sind, dass die Strömung im Reaktorkern seitlich abgelenkt
wird. Die von diesen Ablenkblechen erzeugte Querströmung verursacht ein Vermischen mit dem Wasser, das sich in den
Zwischenräumen zwischen den Brennstoffeinsätzen befindet. Wenn infolgedessen die in irgend einem begrenzten Teil des
Reaktorkernes vorherrschende Wassertemperatur höher oder niedriger als ein gewünschter Wert liegt, wird diese Vermischung
einen solchen Temperaturausgleich mit sich bringen, dass die resultierende Temperatur gleich der Temperatur
wird, die durch das Verhältnis der abgegebenen Energie zur Durchflussmenge des Wassers bestimmt ist.
Fig. 11 und 12 zeigen zwei Ausführungsformen solcher Prallbleche, angeordnet-in einem. Stapel von Brennstoffeinsätzen,
z.B. in einer Brennstoffsäule gemäss Fig. 9. Ia #ig· 11 ist
ein Rahmen 64 mit öffnungen 65 an den Seitenwänden dargestellt,
der eine Anzahl von Brennstoffeinsätzen 66 trägt und dazwischen
ein giebelförmiges Prallblech 67 enthält, das die aufsteigende
Wasserströmung zu einer Ablenkung in lotrechter Richtung gegenüber der Zeichenebene zwingt. In Fig. 12 ist das Prallblech
plan ausgeführt und so geneigt, dass es die aufsteigende Strömung nach links ablenkt.
Regeln für die Ausbildung und Anordnung der Ablenkbleche zwischen den Brennstoffeinsätzen gibt es nicht, da diese
von der Bauart jedes einzelnen Reaktors abhängen.
Wie oben bemerkt, besteht eine der Hauptaufgaben der Erfindung in der Selbstregelung des Reaktors. Zu diesem Zwecke ' ■
wird, wie bereits erklärt, der Temperaturanstieg des schweren Wassere ausgenutzt, der jedes Anwachsen der Energieabgabe
des Reaktors gegenüber einem normalen Wert begleidet«
Es ist eine besondere Aufgabe der Erfindung, ein schnelles und kräftiges Herabdrücken der Energieerzeugung in dem
Augenblick zu erreichen, in dem im Reaktor infolge eines
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honen Überhitzungsgrades Dampf entstehto Die Aufgabe wird
dadurch gelöst, dass in dem Reaktorkern eine Anzahl von haubenförmigen Einsätzen angeordnet wird, die den bei zu
hoher Energieentwicklung im Reaktor entstehende Dampf auffangen. Dadurch dass sich diese Hauben bei der Dampfbildung
vollständig oder teilweis· mit Dampf füllen, sinkt die Moderierungswirkung augenblicklich, möglicherweise in ausreichendem
Hasse, um den Reaktor unterkritisch zu machen. Der verbleibende Temperaturzuwachs kann dann allein Busreichend
sein, das statische Reaktivitätsgleichgewicht zu befähigen, den unterkritischen Zustand im Reaktor aufrechtzuerhalten.
Derartige dampfsammelnde Hauben, die in jeder gewünschten
Form hergestellt werden können, werden in geeigneten Abständen innerhalb des gesamten -^eaktorkernes verteilt. Das gesamte
von den Hauben eingeschlossene Volumen sollte zweckmässig ein oder wenige Prozent des gesamten Keravolumene betragen·
fig.· 13 zeigt eine Ausführungsform dieses Dampf Sammlers. Ein
eine Säule formendes Rahmengestell 72, wie es z.B. in Pig. 9 dargestellt ist, ist mit Öffnungen 73 an den Seitenwänden
versehen und enthält Brennst off einsätze 74·· Die Säule enthält
ferner ein Prallblech 75 mit einer öffnung in der Mitte, die von einem haubenförmigen Teil 76 bedeckt wird. Die Haube ist
an ihrem oberen Ende mit einer öffnung 78 versehen, die den Austritt der unter normalen Bedingungen beim Reaktorbetrieb
erzeugten Gase ermöglicht. Diese öffnung sollte jedoch sehr
klein gehalten werden, um ein zu schnelles Entweichen des sich in der Haube sammelnden Dampfes zu verhindern. Es wird
betont, dass die Haube nicht mit einem Prallblech verbunden sein muss, sondern völlig unabhängig von den Prallblechen angeordnet
sein kann.
Claims (18)
1. Mit schwerem Wasser moderierter und gekühlter heterogener
Kernreaktor, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffeinsätze (17,44,61,96), in der Haupt'strömungsrichtung des Wassere
gesehen, eine wesentlich geringere länge als der Reaktorkern besitzen und in vom Moderator ausgefüllten Abständen
hintereinanderliegend angeordnet sind.
2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Brennstoffeinsatz (17) aus einer Vielzahl kugelförmiger
Brennstoffelemente (31,54) gebildet ist.
3· Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kugelförmigen Brennstoffelemente (31) mit Hilfe von Abstandshaltern
(34) untereinander zu einer starren Baugruppe verbunden sind.
4· Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
kugelförmigen Brennstoffelemente (54) lose auf einer fein duybrochenen Unterlage (53) gelagert sind.
5. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
jeder Brennstoffeinsatz (44,96) aus einer Vielzahl von waagerecht
angeordneten stabförmigen Brennstoffelementen (46,66f7o)
gebildet ist.
6. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder
Brennstoffeinsatz (44,61,96) aus einer Vielzahl von senkrecht
angeordneten plattenförmigen Brennstoffelementen (47,63,74)
■ gebildet ist.
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7. !Cernreaktor naoh Anspruch 1, im besonderen als Siedereaktor
ausgelegter Kernreaktor, dadurch, gekennzeichnet, dass die
Brennstoffeinsätζβ (44»61,96) in Abständen senkrecht und
waagerecht zueinander angeordnet und mit querliegenden, die aufsteigenden Dampfblasen verteilenden Prallblechen
(27,95,67,71,75) versehen sind.
8. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffeinsätze von Stützen (52,62) gehalten werden, welche
gleitbar zwischen sich durch den Reaktorkern erstreckenden lührungselementen (55) angeordnet sind«
9. Kernreaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stütze nur einen Brennstoffeinsatz trägt.
10. Kernreaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
jede Stütze (62) eine Vielzahl von Brennstoffeinsätzen (61)
trägt.
11. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Brennstoffelementen (66,7o,74) in einem
Rahmengestell· (64,72) zu einer sich durch die gesamte Reaktorkernlänge
erstreckenden Brennstoffsäule angeordnet ist.
12. Kernreaktor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbarten Brennstoffsäulen (86) sich gegenseitig
stützendund versteifend angeordnet sind.
13. Kernreaktor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die
Brennstoffsäulen (Hg. 7 und 8 und 86) so ausgebildet und
angeordnet sind, dass zwischen ihnen sich über die gesamte
Kemlänge erstreckende Kanäle (98) entstehen.
14. Kernreaktor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kanäle (98) zur Einführung von neutronenabsorbierendean Material (94) in den Reaktorkern angeordnet sinde
A 2996/18.3.60 80980 1/02 16
.16- 141467
15· Kernreaktor naoh Anspruch 13» dadurchg3kennzelehnet, dass
die Brennstoffsäulen (86) im Querschnitt viereckig ausgeführt
und gegeneinander versetzt angeordnet sind, so dass je vier Säulen (86) einen viereckigen, sioh über die gesamte
Kernlänge erstreckenden Kanal (98) bilden.
16. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
im !Reaktorkern eine Vielzahl von die Wasserströmung seitlich
ablenkenden Prallblechen (27»95»67,71,75) vorgesehen β±π*χ ist.
17. Kernreaktor nach Anspruch 1, ausgelegt als Presswasserreaktor,
dadurch gekennzeichnet, daes im Reaktorkern eine Vielzahl von naoh oben gewölbten, haubenförmigen DampfSammlern
(78) angeordnet λϊλ&ι isto
18. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffeinsätze (44,61,96) im wesentlichen die ganze Querschnitt
sf lache des Reaktorkernes ausfüllend angeordnet sind«
A 2996/18.3.6o/Wt.
809801/0? IR
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE271659A SE213523C1 (sv) | 1959-03-20 | 1959-03-20 | Kärnreaktor innehallande klyvbart material som bränsle och tungt vatten som kylmedel och moderator |
SE9489/59A SE302491B (de) | 1959-10-12 | 1959-10-12 | |
SE11930/59A SE318658B (de) | 1959-12-17 | 1959-12-17 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1414676A1 true DE1414676A1 (de) | 1968-10-03 |
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ID=27354313
Family Applications (1)
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DE19601414676 Pending DE1414676A1 (de) | 1959-03-20 | 1960-03-19 | Kernreaktor |
Country Status (2)
Country | Link |
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DE (1) | DE1414676A1 (de) |
GB (1) | GB897373A (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1093618A (en) * | 1964-12-08 | 1967-12-06 | Atomic Energy Authority Uk | Improvements in or relating to nuclear reactors |
-
1960
- 1960-03-14 GB GB8900/60A patent/GB897373A/en not_active Expired
- 1960-03-19 DE DE19601414676 patent/DE1414676A1/de active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
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GB897373A (en) | 1962-05-23 |
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