DE2519968A1 - Kernreaktor - Google Patents
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Description
PATH | KT. |
DIPL·. ING. | E. |
Si) A | UG |
PHIIJPPISiB | -WBJ |
TB | AK-WALT |
HOLZEB | |
S B Ü H G | |
CbEIl- STKASSB 14 | |
W. 738
Augsburg, den 28. April 1975
Westinghouse Electric Corporation, Westinghouse Building, Gateway Center, Pittsburgh, Allegheny County,
Pennsylvania 15222, V.St.A.,
Kernreaktor
Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor mit einem Reaktorbehälter, einem darin angeordneten Reaktorkern und
einem Kühlkreislauf, der einen Kühlmitteleinlaß und einen
Kühlmittelauslaß am Reaktorbehälter, einen Wärmetauscher zum Abführen der Wärme aus dem Kühlkreislauf und eine
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Umwälzpumpe zum Umwälzen des Kühlmittels durch den Reaktorkern aufweist.
Insbesondere betrifft die Erfindung einen flüssigkeitsgekühlten Reaktor, bei welchem sich über dem Kühlmittel ein
Deck gas befindet.
Ein Kernreaktor erzeugt Wärme durch Spalten von spaltbarem Material in den im Reaktorkern vorhandenen Brennelementen,
Gewöhnlich weisen Kernreaktoren ein oder mehrere Primärkühl- und Primärwärmetauschsysteme sowie eine entsprechende Anzahl
von Sekundärkühl- und Sekundärwärmetauschsystemen auf, welchen
Dampfturbinen und elektrische Generatoren nachgeschaltet sind.
Bei einem flüssigmetallgekühlten Brutreaktor wird
als Kühlmittel beispielsweise flüssiges Natrium verwendet. Das Primärkühlsystem umfaßt typischerweise den Reaktorkern,
der 3ich innerhalb des Reaktorbehälters befindet, einen Wärmetauscher, eine Umwälzpumpe und ein die eben genannten
Einrichtungen verbindendes Rohrleitungssystem,
Die im Reaktorkern erzeugte Wärme wird vom Reaktorkühlmittel zum Wärmetauscher transportiert, wo sie auf
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ein Sekundärkühlsystem übertragen wird. Das Kühlmittel wird dann wieder in den Druckbehälter zurückgepumpt, worauf sich
der eben beschriebene Zyklus wiederholt.
Es ist allgemein üblich, über dem als Reaktorkühlmittel
dienenden Flüssigmetall eine Inertgasschicht aufrechtzuerhalten.
Dieses innerhalb des Reaktorbehälters über dem Kühlmittel befindliche Deckgas verhindert eine Berührung zwischen dem
Kühlmittel und den Steuerstabantrieben. In Umwälzpumpen
verhindert das Deckgas eine Berührung des Pumpenmotors und der Pumpendichtungen mit dem Flüssigmetallkühlmittel. Bei
Kernreaktoren, die mit Kühlmittelvorratsbehältem ausgerüstet sind, wird normalerweise in diesen Behältern ebenfalls eine
Deckgasschicht über dem Kühlmittel verwendet.
Deckgassysteme der oben beschriebenen Art sind zwar im allgemeinen vorteilhaft, jedoch noch nicht vollständig
befriedigend. Ein Nachteil der Verwendung eines Deckgassystems mit einer Umwälzpumpe liegt beispielsweise in der
Anordnung dieser Pumpe im Primärkühlsystem des Reaktors. Eine sogenannte Kaltzweigpumpe ist eine in den kühlen
Ast zwischen den Auslaß des Wärmetauschers und den Einlaß
des Reaktorbehälters geschaltete Pumpe. Eine Warmzweigpumpe ist eine in den heißen Ast zwischen den Auslaß des
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Reaktorbehälters und den Einlaß des Wärmetauschers
geschaltete Pumpe. Abgesehen von dem Anordnungsort liegt der Haupt unterschied zwischen diesen beiden Pumpenarten
darin, daß die Arbeitstemperatur der Warmzweigpumpe beträchtlich höher als diejenige der Kalt zweigpumpe ist.
Vom Konstruktionsstandpunkt gesehen, ist die Kaltzweigpumpe
offensichtlich zu bevorzugen. Die Verwendung eines Deckgases erfordert jedoch mindestens bei bekannten Systemen
die Verwendung einer im heißen Ast liegenden Pumpe. Der Grund liegt darin, daß die vertikale Höhe des Pumpendeckgasraumes
und daher die Länge der Pumpenwelle mindestens gleich der Niveauänderung des Reaktorkühlmittels innerhalb
der Pumpe von der Pumpendrehzahl Null bis zur Nennpumpendrehzahl
sein muß, wenn in den Pumpen der gleiche Deckgasdruck aufrechterhalten werden soll wie im Reaktor. Zum
Vergleich sei erwähnt, daß bei einem Flüssigmetallsystem die erforderliche Deckgashöhe und folglich die Länge der
Pumpenwelle 3,60 m für eine Warmzweigpumpe und 10,80 m für eine Kaltzweigpumpe beträgt. Bei diesem enormen Unterschied
ist leicht verständlich, warum bei bekannten Systemen Warmzweigpumpen trotz des Nachteils der höheren Betriebstemperaturen
verwendet werden.
Bei Kernreaktoren der oben beschriebenen Bauart stellt
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die Reaktorsicherheit ein vorrangiges Konstruktionserfordern!s
dar.
Ein Bereich der Reaktorsicherheit betrifft die ernsten Polgen eines Kühlmittelverlustes, der beim Bruch eines der
Hauptkühlmittelleitungen auftreten kann. Der allgemein als größtmöglicher Unfall betrachtete Fall ist ein Rohrbruch
mit vollständiger Abtrennung des Rohres, d.h. ein doppelseitiger
Rohrbruch. Sollte der Reaktorkern für eine längere Zeit ohne Kühlmittel sein, so können derart ernste Polgen
wie das Zusammenschmelzen des Reaktorkern auftreten.
Plüssigmetallgekühlte Reaktoren der hier beschriebenen Bauart weisen Schutzbehälter auf, welche den Reaktorbehälter
umgeben, so daß das Kühlmittel nicht aufgrund der Schwerkraftwirkung auslaufen kann. Außerdem sind die Druckwerte
so niedrig, daß ein Bruch äußerst unwahrscheinlich ist.
Beim Auftreten eines doppelendigen Rohrbruches, was, wie eben erwähnt, höchst unwahrscheinlich ist, werden die
Steuerstäbe eingefahren und die Kühlmittelumwälzpumpen sofort abgeschaltet. Jedoch wird während einer als Pumpenauslauf
bekannten Zeitdauer noch Reaktorkühlmittel von der
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Pumpe aus beiden Enden des gebrochenen Rohres he raus gepumpt. Je nach der Dauer des Pumpenaus lau fs ist es denkbar, daß
eine beträchtliche Menge des Reaktorkühlmittels ausläuft. Der Reaktorbehälter muß daher so ausgebildet sein, daß er
oberhalb des Reaktorkerns noch einen ausreichenden Vorrat an Flüssigmetall enthält, damit beim Auslaufen des Kühlmittels
während des Pumpenauslaufs der Reaktorkern noch bedeckt
bleibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kernreaktor, bei welchem sich im Reaktorbehälter ein Deckgas
befindet, so auszubilden, daß das Deckgas auf einem niedrigen Druck oder sogar auf dem Umgebungsdruck gehalten werden
kann.
Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist ein Kernreaktor der eingangs dargelegten Art gemäß der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe in den kalten Kühlkreislaufabschnitt
zwischen den Wärmetauscher und den Kühlmitteleinlaß des Reaktorbehälters geschaltet ist, daß
weiter eine KühlmitteldrosseIplatte oberhalb des Reaktorkerns
und des Kühlmittelein- und -auslasses im Reaktorbehälter angeordnet ist, welche den Kühlmitteldurchtritt in den oberen,
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im Betrieb mit einem Deckgas gefüllten Teil des Reaktorbehälters drosselt, und daß ein Abflußrohr oberhalb der
Drosselplatte mit dem oberen Teil des Reaktorbehälters verbunden ist, welches zur Saugseite der Umwälzpumpe führt
und durch die Drosselplatte hindurchgetretenes Kühlmittel aus dem Deck gas raum abführt.
Diese Anordnung ergibt einen Kühlmittelvorrat zum
Zwecke der Notkühlung des Reaktorkerns. Sie bewirkt außerdem einen ausreichend großen Gegendruck am Reaktorkernauslaß, so
daß der Druckabfall durch den Wärmetauscher und das Rohrsystem überwunden und noch ein geeigneter Druck zur Umwälzpumpe
erzeugt wird, so daß keine Pumpenkavitation auftritt. Außerdem ermöglicht diese Anordnung einen Deckgasdruck,
der im wesentlichen auf dem Wert des Umgebungsluftdruckes liegt.
Die Drosselplatte ist in das flüssige Kühlmittel im Reaktorbehälter oberhalb der Hauptkühlmittelauslässe eines
flüssigmetallgekühlteη Kernreaktors eingetaucht. Das durch
die Drosselplatte strömende Kühlmittel wird zu einer geeigneten Stelle in der Primärkühlschleife abgeführt,
beispielsweise in den Kühlmittelvorratsbehälter. Der Druck des Deckgaees oberhalb des Reaktorkühlmittels im Reaktor-
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behälter wird dann auf dem gleichen relativ niedrigen Druck wie das Deckgas über den Primärkühlmittel-Umwälzpumpen
und das Deckgas über dem Kühlmittelvorratsbehälter gehalten.
Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden
nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines
Primärkühlsystems eines Kernreaktors mit einer Saugpumpe und einem
gesonderten Kühlmittelvorratsbehälter,
Pig, 2 eine schematische Darstellung eines
anderen Primärkühlsystems eines Kernreaktors mit einer Saugumwälzpumpe,
wobei der Pumpensumpf als Vorratsbehälter für das Reaktorkühlmittel dient,
Fig. 3 eine Einzelheiten zeigende Dar
stellung des Reaktorbehälters eines
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flüssigmetallgekühlten Reaktors mit einer Kühlmitteldrosselplatte,
Fig. 4 eine Einzelheiten zeigende Dar
stellung einer Abdichtung zwischen der Drosselplatte und einem hindurchgeführten
Stab, welcher ein typisches Reaktorbauteil versinnbildlicht,
Fig. 5 eine andere Aus führ ungs form der in
Fig. 1 dargestellten Primärkühlschleife, und
Fig, 6 eine andere Ausführungsform der in
Fig. 4 dargestellten Abdichtung.
Wie in Fig. 1 dargestellt, enthält eine Primärkühlschleife eines Kernreaktors einen abgeschlossenen Reaktorbehälter 10, der einen, spaltbares Material enthaltenden
Reaktorkern 12 beherbergt. Der Reaktorbehälter 10 weist Kühlmitteleinlässe 14 und -auslasse 16 für das Primärkühlmittel
auf. Die Ein- und Auslässe 14 und 16 bilden Zuflüsse und Abflüsse für das durch den Reaktorbehälter 10 und den
darin enthaltenen Reaktorkern 12 strömende Reaktorkühlmittel. Während des Betriebes ist der Reaktorbehälter 10 bis zu der
mit 18 bezeichneten Höhe mit Reaktorkühlmittel gefüllt. Bei der hier betrachteten Reaktorbauart handelt es sich bei dem
Kühlmittel um flüssiges Natrium,
Der oberhalb des Kühlmittels befindliche Raum wird von einer inerten Deckgasschicht 20 eingenommen. Bei dem
Deckgas handelt es sich vorzugsweise um Helium, Stickstoff, Argon oder ein ähnliches inertes Gas, welches nicht mit
dem Kühlmittel reagiert oder im Hinblick auf verschiedene Gesichtspunkte des Reaktorbetriebs, wie beispielsweise die
Feststellung von Leckstellen in der Reaktoranlage ungünstig ist. Ein Verschluß 22 verschließt den Reaktorbehälter und
stellt einen Strahlenschild gegen die vom Reaktorkern
emittierte Strahlung dar.
Nach dem Hindurchströmen durch den Reaktorkern 12 und dem Austritt aus dem Reaktorbehälter 10 durch die Primärkühlmitte
laus lasse 16 strömt das Kühlmittel durch einen Teil des Verbindungsrohrsystems 24 in einen Wärmetauscher
In diesem Wärmetauscher 26 überträgt das heiße Reaktorkühlmittel die Wärme, welche es vorher vom Reaktorkern auf-
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L INSPECTED
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genommen hat, auf das Strömungsmittel eines nicht dargestellten weiteren Kreislaufs. Das abgekühlte Reaktorkühlmittel
tritt aus dem Wärmetauscher 26 aus und strömt in den Einlaß einer Primärkreislauf-Umwälzpumpe 28 ein,
bei welcher es sich um eine Saugpumpe handelt.
Wie in Fig. 1 schematisch gezeigt ist, befindet sich
die Umwälzpumpe 28 in einem Gehäuse 30· In ähnlicher Weise
wie der Reaktorbehälter 10 ist das Gehäuse 30 teilweise mit Kühlmittel gefüllt und enthält oberhalb des Kühlmittelspiegels
34 ein Deckgas 32. Das Gehäuse 30 ist in geeigneter Weise mittels eines Verse hlusses 36 verschlossen und
abgeschirmt. Ein Motor 38, der außerhalb des Gehäuses 30
angeordnet ist, treibt die Umwälzpumpe 28. Eine Welle 40 verläuft von der Pumpe 2 8 durch das Kühlmittel 34, das
Deckgas 32 und den Verschluß 36 hindurch zum Motor 38, Die
Welle 40 ist in abgedichteter Weise durch den Verschluß 36 hindurchgeführt.
Die Umwälzpumpe 28 pumpt das abgekühlte Reaktorkühlmittel durch den Einlaß 14 in den Reaktorbehälter 10 zurück. Bei der
in Fig. 1 gezeigten Umwälzpumpe handelt es sich um eine Kaltzweigpumpe, da sie im kalten Abschnitt des Kreislaufs
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ORIGINAL INSFECTED
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angeordnet ist und nicht das heiße, sondern das abgekühlte Kühlmittel fördert.
Das dargestellte Primärkühlsystem enthält einen Kühlmitte
!vorratsbehälter 42. Dieser Vorratsbehälter 42 ist nicht seriell in den Primärkreislauf geschaltet, so daß
folglich das in dem Vorratsbehälter 42 befindliche Kühlmittel, wie nachstehend mehr im einzelnen erläutert wird,
nur beiläufig in die Primärschleife einströmt. Oberhalb
des Kühlmittelspie ge Is 46 im Vorratsbehälter 42 befindet sich ein inertes Deckgas 44. Der Kühlmittelpegel im Vorratsbehälter
42 liegt unterhalb des Kühlmittelpegels 18 im Reaktorbehälter 10.
Obwohl Fig. 1 nur eine Primärkühlschleife zeigt, ist
für den Fachmann selbstverständlich, daß die Erfindung
sich nicht darauf beschränkt. Die Erfindung kann ebenso bei einem Reaktor Anwendung finden, der eine Anzahl von Primärkühlschleifen
aufweist, in welchen der Reaktorbehälter gemeinsam liegt, und in welchen ein oder mehrere Kühlmittelvorratsbehälter
eingeschaltet sein können.
Oberhalb des Kühlmittelauslasses 16 ist im Reaktorbehälter 10 eine Kühlmitteldrosselplatte 50 in das Kühlmittel
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INSPECTED
eingetaucht, welche mit dem Reaktorbehälter 10 dicht
abschließt, so daß keine oder nur eine gesteuerte Leckströmungsmenge des Kühlmittels hindurchtreten kann. Dazu
kann die Drosselplatte 50 eine Vielzahl von Bohrungen bestimmter Größe aufweisen, so daß eine bestimmte Kühlmittelmenge
durch sie hindurchtreteη kann. Es ist also
ersichtlich, daß die Drosselplatte 50 zur Folge hat, daß
der Kühlmitteldruck oberhalb der Drosselplatte geringer als der Kühlmitteldruck unterhalb der Drosselplatte ist. Der
Druck des Deckgases 20 kann daher auf einem Wert gehalten werden, der unterhalb demjenigen des Kühlmitteldruckes an
der Stelle des Auslasses 16 liegt.
Dieser relativ niedrige Deckgasdruck stellt einen wichtigen Pak tor in dem höchst unwahrscheinlichen Falle
eines doppelendigen Rohrbruches einer Kühlmittelleitung oder einer Kühlmittelleitung 48 dar. Nimmt man an, daß
ein Bruch der Kühlmittelleitung 48 auftritt, so wird das im Reaktorbehälter 10 befindliche Kühlmittel nur aufgrund
des Deckgasdruckes und nicht durch einen höheren Kühlmitteldruck aus dem Reaktorbehälter herausgedrückt. Der Grund
liegt darin, daß der Druck des Kühlmittels, welches im wesentlichen inkompressibel ist, unmittelbar nach dem
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ORIGINAL INSPECTED
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Auftritt des Rohrbruches auf den Deckgasdruck herabgesetzt wird. Da die Auslaufgeschwindigkeit des Kühlmittels eine
Punktion des Kühlmitteldruckes ist, hat der verhältnismäßig niedrige Deckgasdruck eine verhältnismäßig geringe Auslaufmenge
des Kühlmittels aus dem Reaktorbehälter 10 zur Folge. Dem Reaktorkern 12 wird daher nicht das Kühlmittel entzogen
und es ergibt sich eine wirksame Reaktorkern-Notkühlanordnung, Die Leckströmungsmenge durch die Drosselplatte 50 und
folglich der Deckgasdruck müssen selbstverständlich zur Herstellung dieser Reaktorkern-Notkühlung für jeden Reaktor
besonders bestimmt werden.
Mit Bezug auf Pig, 1 ist noch zu bemerken, daß das Deckgas 20 im Reaktorbehälter 10 mit dem Deckgas 44 des
Kühlmittelvorratsbehälters 42 verbunden ist, welches wiederum mit dem Deckgas 32 des Umwälzpümpengehäuses 30 in
Verbindung steht. Diese Verbindungen können in herkömmlicher Weise hergestellt werden. Eine Möglichkeit hierzu besteht
in der Verwendung eines geeignet bemessenen Ausgleichsrohres
Das Rohr 60 kann einen nicht dargestellten Druckregler enthalten, der sämtliche Deckgasdrücke mittels einer einzigen
Gasquelle steuert.
Da der Druck des Deckgases 32 im Umwälzpumpengehäuse 30
auch verhältnismäßig niedrig ist, ermöglicht die Erfindung
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die Verwendung einer Kaltzweigpumpe in Verbindung mit
einem Pumpendeckgas. Es wird daran erinnert, daß eine
Kaltzweigpumpe mit der Temperatur des abgekühlten Reaktorkühlmittels
arbeitet, so daß sie sich in einer weniger schädlichen Umgebung befindet als eine Warmzweigpumpe,
welche mit der Temperatur des heißen Reaktorkühlmittels arbeitet. Da sich der Kühlmittelpegel nicht wesentlich
ändert, erfordert die er fin dungs ge mäße Anordnung keine so
lange Pumpenwelle 40, wie es bei bekannten Anlagen der Fall ist. Die Erfindung ermöglicht also die Verwendung
einer Kaltzweigpumpe mit einer kürzeren Pumpenwelle, als sie früher für Warmzweigpumpen erforderlich war.
Das Reaktorkühlmittel, welches in gesteuertem Maße aus dem Bereich unterhalb der Drosselplatte 50 in den Bereich
oberhalb der Drosselplatte ausleckt, wird durch ein Niederdruck-Abflußrohr
62 in den Kühlmittelvorratsbehälter 42 abgeführt. Aus dem Vorratsbehälter 42 strömt das Kühlmittel
zum Einlaß der Umwälzpumpe 28, Es ist zu bemerken, daß das Abflußrohr 62 ein Rohr mit geringem Druckabfall ist,
was deshalb bevorzugt wird, damit das Deckgas 20 im Reaktorbehälter 10 aus den oben erwähnten Gründen auf einem
möglichst niedrigen Druck gehalten werden kann. Da das Kühlmittel aus dem Reaktorbehälter abgeleitet wird, ist
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die Temperatur der Kühlmittelleckströmung verhältnismäßig
hoch, da sie im wesentlichen gleich der Temperatur des aus dem Reaktorkern 12 austretenden Kühlmittels ist. Die
Temperatur des Kühlmittels auf der Saugseite der Umwälzpumpe 28 ist verhältnismäßig niedrig, da das Kühlmittel
seine Wärme im Wärmetauscher 26 abgegeben hat. Daher kann
es wünschenswert sein, in die Abflußleitung 62 einen nicht dargestellten Hilfswärmetauscher einzuschalten oder für
eine geeignete Durchmischung des Kühlmittels im Kühlmittelvorratsbehälter 42 zu sorgen. Es kann außerdem wünschenswert
sein, in einer vom Kühlmittelvorratsbehälter 42 zum Pumpeneinlaß ein Rückschlagventil 64 vorzusehen, welches einen
Rückstrom des Kühlmittels aus der Umwälzpumpe in den Vorratsbehälter verhindert.
Fig. 5 zeigt eine zu einem Hilfswärmetauscher alternative
Anordnung zum Ausgleich der heißen Kühlmittelleckströmung aus dem Reaktorbehälter 10, welche sich mit dem kalten
Kühlmittel im Vorratsbehälter 42 vermischt. Unterhalb der Drosselplatte 50 im Reaktorbehälter 10 wird eine zusätzliche
Drosselplatte 52 verwendet. Zwischen dem Pumpenauslaß 48 und einem zusätzlichen Einlaß 110 des Reaktorbehälters
ist eine Rohrleitung 68 angeordnet. In diese Rohrleitung ist ein Ventil 112 geschaltet. Im Betrieb wird durch die
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Leitung 68 und die Drosselplatten 50 und 52 ermöglicht, daß verhältnismäßig kaltes Kühlmittel in den Raum zwischen
den Drosselplatten 50 und 52 gepumpt wird, und zwar mit einem Druck, der geringfügig höher oder gleich dem Kühlmitteldruck
am Reaktorbehälterauslaß 16 ist. Dieses kühle Reaktorkühlmittel strömt nach oben durch die Drosselplatte
und nach unten durch die Drosselplatte 52 hindurch· Polglich
wird ein verhältnismäßxg kühler Kühlmittelleckstrom aus
dem Reaktorbehälter 10 in den Vorratsbehälter 42 geleitet, so daß keine Durchmischung erforderlich ist.
Zwischen dem Umwälzpumpengehäuse 30 und dem Kühlmittelvorratsbehälter
42 ist ein weiteres Rohr 66 mit geringem Druckabfall vorgesehen. Dieses Rohr 66 ermöglicht eine Kühlmittelleckströmung
aus dem Pumpengehäuse 30 in den Vorratsbehälter 42, um den Pegel des Kühlmittels 34 im Pumpengehäuse
30 konstant zu halten.
Das in Fig. 1 dargestellte Kühlmittel- und Deckgassystem erfüllt eine Anzahl von Aufgaben. Beispielsweise verbindet
es sämtliche Deckgasräume und hält sie auf dem gleichen Druck, und es hält außerdem den Kühlmitteldruck am Reaktorbehälterauslaß
auf einem beträchtlich höheren Wert als demjenigen des Kühlmitteldruckes am Pumpeneinlaß, wodurch
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das Kühlmittel durch das Rohrsystem des Primärkreislaufes
und des Wärmetauschers gedrückt wird. Außerdem enthält das
System einen ausreichenden Kühlmittelvorrat zur Verhinderung eines Zusammenschmelzens des Reaktorkerns in dem höchst
unwahrscheinlichen Fall eines doppelendigen Rohrbruches.
Das mit Zwischenverbindungen versehene Deckgassystem mit verhältnismäßig einfachen Überläufen aus dem Reaktorbehälter
und der Umwälzpumpe zum Vorratsbehälter ergibt einen konstanten Kühlmittelpegel im Reaktorbehälter und im Pumpengehäuse
und unterbindet eine Absenkung und Änderung der Kühlmittelpegel im Reaktorbehälter und im Pumpengehäuse,
so daß dadurch die Möglichkeit von Wärmespannungen innerhalb des Primärkühlkreislaufes ausgeschaltet oder auf ein Minimum
verringert wird.
Eine andere Aus führungs form der Erfindung ist schematisch in Pig· 2 dargestellt.. Es ist ersichtlich, daß die in
Fig. 2 dargestellte Primärkühlschleife derjenigen nach Fig· I
mit den folgenden Ausnahmen ähnlich ist: Die Umwälzpumpe ist keine Rohrsaugpumpe, sondern eine Sumpfsaugpumpe j und
der Kühlmitte!vorratsbehälter 42 entfällt infolge der
Verwendung des Pumpenbehälters 72 für diesen Zweck.
Bei dieser Ausführungsform muß der Kühlmittelpegel Ik
ORIGINAL INSPECTED
im Pumpenbehälter 72 auf einer Höhe gehalten werden, die
geringfügig unter dem Kühlmittelpegel 18 im Reaktorbehälter
10 liegt. Dies ist notwendig, damit der Kühlmitte Heckst rom von der Drosselplatte 50 mit einem möglichst
geringen Druckabfall vom Reaktorbehälter 10 in den Pumpenbehälter 72 strömen kann. Der Druckgasraum 76 im
Pumpenbehälter 72 wird über ein Ausgleichsrohr 60 auf
dem gleichen Druck wie das Deckgas 20 im Reaktorbehälter gehalten.
Es kann wiederum wünschenswert sein, das vom Reaktorbehälter 10 in den Pumpenbehälter 72 ablaufende Kühlmittel
mittels einer Anordnung ähnlich derjenigen nach Fig, 5 oder mittels eines geeigneten Hilfswärmetauschers (nicht
dargestellt) zu kühlen, welcher in die Leitung 62 eingeschaltet ist. Es kann auch wünschenswert sein, innerhalb
des Pumpenbehälters 72 eine Drosselplatte (nicht dargestellt)
zu verwenden, um die Kommunikation zwischen dem Deckgas und dem Pumpeneinlaß 78 zu verringern.
Eine Anzahl von beispielsweisen Konstruktionseinzelheiten
der Drosselplatte 50 im Reaktorbehälter 10 ist in Fig. 3 dargestellt. Die Strömungsdrosselplatte 50 sieht
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einem kopfstehenden Hut ähnlich, dessen Rand, nämlich der obere Plansch 80, zwischen ,den Flanschen des Verschlusses
und des Reaktorbehälters 10 befestigt ist. Auf diese Weise ist der oberhalb der Drosselplatte 50 liegende -Bereich des
Reaktorbehälters im wesentlichen von dem unterhalb der Drosselplatte 50 liegende Bereich des Reaktorbehälters
im wesentlichen von dem unterhalb der Drosselplatte 50 liegenden Bereich getrennt. Die Bohrungen 52 in der Drosselplatte
50 weisen eine bestimmte Größe auf und steuern die Kühlmittelleckströmung von unterhalb der Drosselplatte in
den oberhalb der Drosselplatte liegenden Bereich. Auf diese Weise kann die Kühlmittelleckströmung durch die Drosselplatte
50 hindurch genau gesteuert werden.
Bei einem Reaktor ist es erforderlich, daß gewisse Reaktorteile durch den Deckel bzw. Verschluß 22 des Reaktorbehälters
hindurchgeführt sind und in den Reaktorkern hineinragen. Dazu gehören beispielsweise Steuerstabantriebsstangen
82 oder eine Thermoelementsäule 84. Da diese Reaktorteile auch durch die Drosselplatte 50 hindurchgeführt
sein müssen, ist es wünschenswert, eine Dichtung 86 zwischen
diesen Teilen und der Drosselplatte 50 anzuordnen. Eine Ausführungsform einer solchen Dichtung 86 ist in Fig, 4
gezeigt,
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ORiGiNAL INSPECTED
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Eine Bohrung 94 in der Drosselplatte 50 ist verhältnismäßig
größer als ein hindurchgeführtes Reaktorteil 82 oder 84, so daß ein leichter Zusammenbau des Reaktors möglich ist.
Eine Dichtungsscheibe 90 mit einer Führungsbohrung 96
umgibt das Reaktorteil 82 bzw. 84 und liegt auf der Oberfläche 98 der Drosselplatte 50 auf. Die Bohrung 96 ist
nur geringfügig größer als der Durchmesser des Teils 82 bzw. 84, so daß im wesentlichen keine Kühlmittelleckströmung
an dieser Stelle auftritt. Ein Halteelement 88 umgibt das Reaktorteil 82 bzw. 84 ebenfalls und liegt auf der
Oberfläche der Dichtungsscheibe 90 auf. Es muß bemerkt werden,
daß die Höhe des zwischen dem Halteelement 88 und der Oberfläche 98 der Drosselplatte 50 gebildeten Hohlraumes
größer als die Dicke der Dichtungsscheibe 90 ist. Dadurch
ist sichergestellt, daß die Dichtungsscheibe 90 aufgrund
der Führung der Bohrung 96 genau mit Bezug auf das Reaktorteil
82 bzw. 84 ausgerichtet ist. Die vollständige Dichtungsanordnung 86 wird schließlich durch Anschweißen des Halteelements
88 an der Oberfläche 98 der Strömungsplatte 50 mittels einer Schweißnaht 92 befestigt. Selbstverständlich
stellt die in Fig. 4 gezeigte Anordnung nur eine von vielen möglichen Konstruktionen dar.
In Fig. 6 ist die Dichtungsanordnung 96 in Verbindung mit der in Fig. 5 gezeigten Doppelanordnung von Drossel-
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ORIGINAL INSPECTED
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platten dargestellt»
Aus der obigen Beschreibung und den anliegenden Zeichnungen ist ersichtlich, daß die Erfindung ein ausgeglichenes
Deckgas- und Reaktorkühlsystem beinhaltet, welches eine Notkühlung für den Reaktorkern im Falle eines doppelseitigen
Rohrbruches ermöglicht.
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ORIGINAL INSPECTED
Claims (8)
- 251S968PatentansprücheTy Kernreaktor mit einem Reaktorbehälter, einem darin angeordneten Reaktorkern und einem Kühlkreislauf, der einen Kühlmitteleinlaß und einen Kühlmittelauslaß am Reaktorbehälter, einen Wärmetauscher zum Abführen der Wärme aus dem Kühlkreislauf und eine Umwälzpumpe zum Umwälzen des Kühlmittels durch den Reaktorkern aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe (28; 70) in den kalten Kühlkreis lauf ab schnitt zwischen den Wärmetauscher (26) und den Kühlmitteleinlaß (1*0 des Reaktorbehälters (10) geschaltet ist, daß weiter eine Kühlmitteldrosselplatte (50) oberhalb des Reaktorkerns (12) und des Kühlmittelein- und -auslasses im Reaktorbehälter angeordnet ist, welche den Kühlmitteldurchtritt in den oberen, im Betrieb mit einem Deckgas (20) gefüllten Teil des Reaktorbehälters drosselt, und daß ein Abflußrohr (62) oberhalb der Drosselplatte mit dem oberen Teil des Reaktorbehälters verbunden ist, welches zur Saugseite der Umwälzpumpe führt und durch die Drosselplatte hindurchgetretenes Kühlmittel aus dem Deckgasraum abführt.- 23 -509848/03762519963
- 2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kühlkreislauf ein Kühlmittelvorratsbehälter (42) verbunden ist, der teilweise mit Reaktorkühlmittel gefüllt ist und über dem Kühlmittelspiegel ein Deckgas enthält, und daß der Auslaß des Vorratsbehälters mit dem Einlaß der Umwälzpumpe (28; 70) und der Einlaß des Vorratsbehälters mit dem genannten Abflußrohr (62) verbunden ist.
- 3. Reaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Deckgasraum (44) des genannten Kühlmittelvorrat sb ehalte rs (42) und dem Deckgasraum im Reaktorbehälter (10) eine Ausgleichsleitung (60 verläuft, welche dem Druckausgleich des Deckgases im Reaktorbehälter und im Vorratsbehälter dient.
- 4. Reaktor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Auslaß des Kühlmittelvorratsbehälters (42) und den Einlaß der Umwälzpumpe (28) ein Rückschlagventil (64) geschaltet ist, welches eine Kühlmittelrückströmung aus der Umwälzpumpe in den Vorratsbehälter verhindert.
- 5. Reaktor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe innerhalb eines Gehäuses (72) angeordnet ist, welches teilweise mit Reaktorkühlmittel gefüllt ist603846/037825139B8 ♦ A$.und über dem Kühlmittelspiegel einen Deckgasraum (76) enthält, so daß dieses Gehäuse den genannten Kühlmittelvorrat sbehälter bildet, und daß der Auslaß dieses Gehäuses mit dem Einlaß der Umwälzpumpe verbunden ist.
- 6. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmitteldrosselplatte (50) eine fest im Reaktorbehälter angeordnete, eine Vielzahl von Bohrungen (52) aufweisende Platte ist,
- 7. Reaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmitteldrosselplatte (50) mittels eines an ihrem Umfang angeordneten Flansches (80) im Reaktorbehälter (10) gehalten wird, und daß dieser Plansch zwischen dem Reaktorbehälter und dem Behälterdeckel (22) befestigt ist.
- 8. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmitteldrosselplatte zwei mit gegenseitigem Abstand starr im Reaktorbehälter (10) angeordnete Platten (50, 52) aufweist, welche jeweils eine Vielzahl von Bohrungen bestimmter Größe aufweisen, und daß Mittel (68, 112) zur Verbindung der Druckseite der Umwälzpumpe (28) mit dem zwischen den beiden Platten befindlichen- 25 60 98 4 8/0 376 ORDINAL INSPECTED2 5 i ^ ° RRaum zum Zwecke der Zuführung kalten, unter Druck stehenden Kühlmittels vorgesehen sind.- 26 -5098 4 8/0
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