DE1539988C2 - Gasgekühlter Kernreaktor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen gasgekühlten Kernreaktor mit einem die Spaltzone umschließenden Druckbehälter, an dem mehrere, getrennten Kreisläufen dienende, Kühlgas führende Zu- und Ableitungen angeschlossen sind, die durch Schließorgane abschließbar sind, wobei die Mündungen der Zuleitungen in den Druckbehälter hineinragen.

Bei einer bekannten Anlage wird das in der Spaltzone erhitzte Kühlgas über mehrere Leitungen den außerhalb des Druckbehälters angeordneten Wärmetauschern zugeführt, um anschließend mittels Pumpen oder Gebläsen in mehreren Zuleitungen wieder in den Druckbehälter und von da in die Spaltzone zurückbefördert zu werden (deutsche Auslegeschrift 10 89 894).

Es ist ferner eine Kernreaktoranlage bekannt, bei der der Wärmetauscher innerhalb des Reaktordruckbehälters untergebracht ist und nur die Umwälzleitungen mit den Gebläsen für das Kühlmittel nach außen geführt sind (britische Patentschrift 8 47 636).

Bei beiden Anlagen sind die Schließorgane für die Kühlmittelzu- und -ableitungen außerhalb des Druckbehälters und außerhalb der Abschirmung angeordnet. Dadurch können die Zuleitungsstutzen zwischen Schließorgan und Druckbehälter je nach Stärke der Abschirmung eine beachtliche Länge erreichen, die nach der Inbetriebnahme des Reaktors praktisch nicht mehr kontrollierbar ist. Vor allem würde ein Bruch an diesen hochbelasteten Stutzen zu schwerwiegenden Auswirkungen an der gesamten Anlage führen. In diesem Fall kann die Kühlung der Spaltzone schlagartig aussetzen, da das Kühlmittel anstatt durch die Spaltzone durch das Leck in den Zuleitungsstutzen ins Freie strömen kann. Damit besteht bei der meist geringen Wärmekapazität gasgekühlter Reaktoren, z. B. bei schnellen Brutreaktoren, die Gefahr, daß ein Teil oder alle Brennelemente infolge, mangelhafter Kühlung zerstört und fast gleichzeitig größere Aktivitätsmengen freigesetzt werden.

Um dieser Gefahr vorzubeugen, werden vielfach die Zuleitungen sehr stark dimensioniert oder doppelwandig ausgeführt. Dies bedingt jedoch besonders bei langen Zuleitungen einen erheblichen zusätzlichen Aufwand an Material.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, einen gasgekühlten Reaktor zu schaffen, bei dem dieser Nachteil vermieden und außerdem die Betriebssicherheit der Anlage wesentlich erhöht wird. Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Zuleitungen an ihren Mündungen mit je einem durch den Druck des Druckbehälters bei einseitiger Beaufschlagung schließbaren Schnellschlußorgan versehen sind. Im einfachsten Fall kann als Schnellschlußorgan ein Rückschlagventil z. B. in Form einer Rückschlagklappe verwendet werden. Bei einem Bruch einer Zuleitung wird das Schnellschlußorgan einseitig vom Druckbehälter aus beaufschlagt und schließt dadurch die schadhafte Zuleitung gegen diesen ab, so daß das von den übrigen Zuleitungen eingespeiste Kühlgas nicht durch das Leck, sondern weiterhin durch die Spaltzone strömt. Die ausströmende Kühlmittelmenge verursacht während der Übergangszeit — d. h. in der Zeit, die vergeht, bis

z. B. ein weiteres Ventil am anderen Ende der Zuleitung ebenfalls geschlossen ist — zwar eine Druckabsenkung im gesamten Kühlsystem, andererseits wird eine gute Kühlung der Spaltzone aufrechterhalten, da auch derjenige Teil des Kühlmittels, der aus dem Leck ausströmt, vorher noch durch die Spaltzone geführt wurde. Es wird dadurch genügend Zeit gewonnen, z. B. das obengenannte Ventil zu schließen. Dabei ist es nicht unbedingt erforderlich, den Reaktor abzuschalten; vielmehr genügt es, die Reaktorleistung auf ein Niveau einzuregeln, das dem Kühlmitteldurchsatz der unbeschädigten Zuleitungen entspricht.

Einzelheiten der Erfindung werden beispielsweise an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig.l eine Reaktoranlage mit geschlossenen Kühlkreisläufen,

Fig.2 die Ausführung und Anordnung eines Rückschlagventils.

Bei der in Fig.l dargestellten Anlage wird das in der Spaltzone 1 erhitzte Kühlmittel durch die Ableitung 2 aus dem Druckbehälter 3 herausgeführt. An den Druckbehälter 3 sind mindestens zwei Kühlkreise (schematisch dargestellt) angeschlossen, die im wesentlichen aus den Zweigleitungen 4, den Wärmetauschern 5, den Umwälzpumpen 6, den Absperrorganen 7 und den Zuleitungen 8 bestehen. Selbstverständlich ist die Erfindung auch für beliebige andere Kreisläufe anwendbar. Zum Beispiel kann das erhitzte Kühlmittel auch direkt einem Nutzaggregat zugeführt werden. Die Kühlmitteleintrittsstutzen 9 der Zuleitungen 8 ragen mit ihren Mündungen 10 in das Innere des Druckbehälters 3 hinein und sind bis zu den als druckgesteuerte Schnellschließorgane dienenden Rückschlagventilen 11 weitergeführt. Die Rückschlagventile 11 sind innerhalb

des Druckbehälters 3 so angeordnet, daß sie bei abgehobenem Druckbehälterdeckel 12 ohne großen Aufwand ausgewechselt werden können. Zu diesem Zweck bilden, wie aus Fig.2 hervorgeht, Schließkörper 13, Schließkörperführungsteil 14 und Schließkörpersitz 15 des Rückschlagventils 11 eine bauliche Einheit, die auf der Mündung 10 der Eintrittsstutzen 9 dicht aufliegt und mit einer am Druckbehälter 3 befestigten Halterung 16 verschraubt ist. Nach dem Lösen der Schrauben 17 kann die ganze Einheit ausgebaut und gegen eine neue ersetzt werden. Zur Erleichterung des Einbaues und der Zentrierung ist es vorteilhaft, Eintrittsstutzen und Rückschlagventile mit einander zugeordneten Führungselementen zu versehen.

In den Figuren sind als Schließkörper Ventilteller gezeichnet. Statt dessen können selbstverständlich auch z. B. Klappen, Kugeln oder beliebige andere Rückschlagkörper verwendet werden.

Vielfach ist zwischen Spaltzone und Druckbehälterwand eine thermische Abschirmung in Form von mehreren in Abstand gehaltenen Platten vorgesehen. Wenn diese thermische Abschirmung wie in dem gezeigten Beispiel zwischen Eintrittsstutzen 9 und Druckbehälterdeckel 12 liegt, ist es vorteilhaft, die Abschirmplatten 18 im Bereich der Rückschlagventile 11 mit diesen zu verbinden. In Fig.2 ist zu diesem Zweck ein an dem Führungsteil 14 angeschlossenes Rohr 19 dargestellt, das durch eine entsprechende

ίο Aussparung 20 der thermischen Abschirmung hindurchragt und die Platten 18 in sich aufnimmt.

Eine Kontrolle bzw. das Auswechseln der Rückschlagventile wird normalerweise zusammen mit anderen Wartungsarbeiten am Reaktor vorgenommen, zu deren Durchführung der Druckbehälterdeckel ebenfalls abgenommen werden muß. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, für die Rückschlagventile gesonderte Druckbehälterdeckel vorzusehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Gasgekühlter Kernreaktor mit einem die Spaltzone umschließenden Druckbehälter, an dem mehrere, getrennten Kreisläufen dienende, Kühlgas führende Zu- und Ableitungen angeschlossen sind, die durch Schließorgane abschließbar sind, wobei die Mündungen der Zuleitungen in den Druckbehälter hineinragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (8) an ihren Mündungen (tO) mit je einem durch den Druck des Druckbehälters bei einseitiger Beaufschlagung schließbaren Schnellschlußorgan (11) versehen sind.

2. Kernreaktor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Rückschlagventile als Schnellschlußorgane (11).

3. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Teile des Schnellschlußorgans (11) ein Schließkörper (13), ein Schließkörperführungsteil (14) und ein Schließkörpersitz (15) vorgesehen sind, die eine bauliche Einheit bilden, die mit der Mündung (10) und einer am Druckbehälter (3) befestigten Halterung (16) lösbar verbunden ist.

4. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem in dem Raum zwischen der Spaltzone, der Druckbehälterwand, den Kühlmitteleintrittsstutzen und dem Druckbehälterdeckel eine thermische Abschirmung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Abschirmung (18) im Bereich der Schnellschlußorgane (11) mit diesen verbunden ist.

5. Kernreaktor nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß an das Schließkörperführungsteil (14) ein Rohr (19) angeschlossen ist, das durch eine Aussparung (20) der thermischen Abschirmung hindurchragt und mehrere in Abstand gehaltene Abschirmplatten (18) in sich aufnimmt.