DE2719613A1

DE2719613A1 - Gasgekuehlter hochtemperatur- kernreaktor

Info

Publication number: DE2719613A1
Application number: DE19772719613
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl Ing Schweiger
Original assignee: Hochtemperatur Kernkraftwerk GmbH
Current assignee: Hochtemperatur Kernkraftwerk GmbH
Priority date: 1977-05-03
Filing date: 1977-05-03
Publication date: 1978-11-09
Also published as: BE866647A; FR2389970B1; IT7849087A0; GB1601598A; NL7804552A; DE2719613C2; FR2389970A1; JPS53143886A; IT1103461B; US4243487A

Description

Dn.-Ing. Reiman König ■ Dipl.-lng. Klaus Bergen Cecilienallee 76 Λ Düsseldorf 3O Telefon 452OOB Patentanwälte

31 408 B

Hochtemperatur-Kernkraftwerk G.m.b.H. (HKG) Gemeinsames Europäisches Unternehmen 4701 Hamm-Uentrop

"Gasgekühlter Hochtemperatur-Kernreaktor"

Die Erfindung betrifft einen gasgekühlten, insbesondere heliumgekühlten, graphitmoderierten Hochtemperatur-Kernreaktor mit vorzugsweise kugelförmigen Brennelementen und Graphiteinbauten sowie im Primär-Kühlgaskreislauf vorgesehenen Dampferzeugern und Kühlgasgeblasen.

Eine der Hauptschwierigkeiten im Falle eines betriebsmäßig vorgesehenen, vorübergehenden oder auch durch einen Notfall bedingten Abschaltens derartiger Kernreaktoren besteht in dem Problem der Abfuhr der nach dem Abschalten anfallenden Nachwärme, insbesondere in dem Bereich des größten Neutronenflusses und demzufolge dort anfallender größter Nachwärme, der bei Einwegbeschickung (Otto-Beschickung; ".once through then cmt") für die genannte Reaktorgattung im oberen Drittel des Reaktorkerns liegt. Zur Lösung dieses Problems sind seitfLangem immer wieder Maßnahmen vorgeschlagen worden, die jedoch insofern nicht befriedigen können, als mit ihnen einerseits ein erheblicher und kostenmäßig kaum vertretbarer Aufwand an Zusatzeinrichtungen und andererseits lange Stillstandzeiten verbunden sind.

Unter Ausnutzung spezieller Eigenschaften der hier ange-

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sprochenen Reaktorgattung hat die Anmelderin jedoch bereits Maßnahmen vorgeschlagen, mit denen in überraschend einfacher Weise dem genannten Problem abgeholfen werden kann. Hierzu wird auf die DT-PS'en 2 217 816, 2 264 947 und 2 265 032 verwiesen. Diese Vorschläge basieren auf dem Gedanken, den negativen Temperaturkoeffizienten der Reaktivität in den Abschaltvorgang als maßgebliche Einflußgröße einzubauen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vorzuschlagen, die ebenfalls kostspielige Zusatzanlagen für den Abschaltvorgang überflüssig machen und insbesondere auch das vorerwähnte Konzept für das Abschalten in noch einfacherer Weise anzuwenden gestatten, und zwar sowohl für den Notais auch den Betriebsfall. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dampferzeuger außerhalb des Reaktordruckbehälters mit über dem Reaktorniveau vorgesehenen Wärmetauschern angeordnet sind» Der Erfindung liegt somit der Gedanke zugrunde, von den Dampferzeugern ausgehend einen Naturzug zu erzeugen, der in den Dampferzeugern die gleiche: Strömungsrichtung hat wie das Kühlgas bei laufenden Gebläsen. Diesem von den Dampferzeugern initiierten Naturzug ist der statische Zug der Gassäule im Reaktorkern entgegengerichtet. Dabei erleichtert eine später noch zu beschreibende "innere" Zirkulation des Kühlgases im Reaktorkern das Durchbrechen der vom Verdampfer initiierten Naturkonvektion im kälteren Teil des Reaktorkerns, also in einem ringförmigen Bereich an der Innenoberfläche des Seitenreflektors. Die mit der Erfindung vorgeschlagenen einfachen Maßnahmen führen zu dem überraschenden Ergebnis, daß die durch den im Reaktorkern sich nach Abschalten einstellenden Konvektionsnaturumlauf an die Wand des Reaktorkerns abgeführte Wärme durch Naturzug aus dem äußeren Konvektionsringraum des Reaktorkerns abgeführt wird.

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In vorteilhafter und überraschender Weise wird damit die Möglichkeit geschaffen, nach Abschalten der Gebläse ohne Umkehr der Strömungsrichtung eine Naturkonvektion sicherzustellen. Das Vermeiden der Umkehr der Strömungsrichtung des Kühlgases hat den besonderen Vorteil, daß der Kaltgastrakt vom Heißgas freigehalten wird, wozu bisher bei Gebläseausfall entsprechende Ventile zur Vermeidung der Stremungsumkehr geschlossen werden mußten. Bei der Erfindung ergänzen sich somit Naturumlauf und Naturzug (Schornsteinwirkung) in überraschend vorteilhafter Weise.

Sofern eine möglichst niedrige Bauhöhe gewünscht wird, ist in dem von oben nach unten durchströmten, außen liegenden Ringraum des Dampferzeugers zumindest ein Teil des ersten Vorwärmer-Rohrpaketes eingebaut. Diese Maßnahme bedeutet eine Vergrößerung des Temperaturunterschiedes der im Dampferzeuger auf- und abwärtsströmenden Gassäulen, so daß auch durch diese Maßnahme eine genügend starke Naturkonvektion im gesamten Primärsystem erreicht werden kann.

Besonders gute Ergebnisse werden dann erzielt, wenn der vorzugsweise aus Graphit bestehende Seitenreflektor aus - vorzugsweise sich über die gesamte Reflektorwanddicke radial durchgehend erstreckenden - Blöcken mit Ausnehmungen in der innenseitigen Stirnfläche zumindest der im oberen Bereich des Reaktorkerns angeordneten Blöcke aufgebaut ist. Damit erweisen sich die in der älteren Anmeldung der Anmelderin P 26 43 275 vorgeschlagenen Maßnahmen, mit denen sich im Reaktorkern optimale Temperatur- und Strömungsverhältnisse erreichen lassen, als vorteilhaft in das hier vorgeschlagene Konzept ergänzend und in ihren Wirkungen für die hier angestrebten Effekte verstärkend überlagernd einbaubar. Einzelheiten der gestalterischen Möglichkeiten für die

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Blöcke des Seitenreflektors ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die besonderen Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß für den Abschaltfall keine speziellen sicherheitstechnischen Soadermaßnahmen erforderlich sind. Insbesondere können in Sicherheitsstellung die Ventile offengelassen werden, wobei zur Vermeidung einer zu starken Abkühlung die Ventile allenfalls etwas, jedoch nicht ganz zu schließen sind, was sich je nach abzuführender Wärme einstellen läßt. In der gezielten, teilweisen Drosselung besteht die einzige betriebliche Maßnahme.

Die Möglichkeit, die betrieblich bedingte Strömungsrichtung des Kühlgases auch bei reiner Naturkonvektion im Primärsystem beizubehalten, beeinflußt das ganze Konzept grundlegend, sowohl in betrieblicher als auch in sicherheitstechnischer Hinsicht, ohne, wie bereits erwähnt, hierfür gesonderte Einrichtungen oder Zusatzmaßnahmen erforderlich zu machen» Diese Möglichkeit bedeutet, daß sich bei normalem Kühlgasdruck folgende Vorteile ergeben:

Der Transport der Zerfallswärme vom Reaktorkern zu den Dampferzeugern ist durch Naturkonvektion zwangsläufig gewährleistet;

die Bereitstellung der Antriebsenergie sowie des Schmieröls und des Kühlwassers für die Kühlgasgebläse ist keine Frage der Sicherheit;

die Heißgastemperatur vor den Dampferzeugern wird nach Abschalten der Gebläse durch im Außenmantel des Reaktorkerns stattfindende Mischung der Gasströme aus beiden Naturkonvektionskreisläufen ("innerer" Kreislauf im Reaktorkern und "äußerer" überlagerter Kreislauf im

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Primärkühlsystem) fallen, was den großen Vorteil bedeuten kann, daß auf die Kühlung des Zwischenüberhitzerbündels verzichtet werden kann;

die mittlere Temperatur des Reaktorkerns kann durch Drosselung des äußeren Konvektionskreislaufes mit den Kühlgasabsperrorganen der Gebläse praktisch konstant auf Betriebstemperatur gehalten werden;

die Kühlgasabsperrorgane haben keine sicherheitstechnische, sondern nur eine betriebliche Bedeutung und sind im Betrieb geöffnet. Diese Stellung ist gleichzeitig die sicherheitstechnisch erforderliche Stellung, so daß die Ventile nur noch zum Anfahren der Gebläse gegen die geschlossenen Ventile und zum eventuellen Drosseln der Naturkonvektion benötigt werden, um die Temperatur des Reaktorkerns konstant bzw. auf einem gewünschten Niveau zu halten;

die Speisewassermenge und damit die Leistung der Speisepumpen kann auf ein Minimum reduziert werden. Da bei einem Reaktor mit einer elektrischen Leistung von 1200 MVi nur etwa 30 MW als Zerfallswärme abzuführen sind, genügt hierfür die Verdampfung von 50 t Wasser pro Stunde gegen Atmosphärendruck. (Zum Vergleich: eine genormte Motorspritze der Feuerwehr leistet 96 t/h bei einer Förderhöhe von 80 m Wassersäule;)

auch die Rohrpakete der Dampferzeuger selbst sind nicht unbedingt für die Abfuhr der Nachwärme notwendig, weil eine Wärmeabfuhr durch die Wand der Stahldruckbehälter der Dampferzeuger durch Berieseln der Behälter oder Fluten des Gebäudes mit Wasser möglich ist. Letzteres ist ohne großen Kostenaufwand möglich, wenn diese Maßnahme von vornherein baulich eingeplant wird.

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Aber auch bei völligem Absinken, des Kühlgasdruckes auf 1 bar bieten die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen genügend Sicherheit. In diesem Falle werden die Ventile überhaupt nicht betätigt, d.h. nicht gedrosselt sondern offengelassen, um die auch bei 1 bar sich ergebende Naturkonvektion auszunutzen und damit Zeit zu gewinnen für Gegenmaßnahmen, die z.B. darin bestehen können, fahrbare Gebläse-Notstromaggregate anzuschließen oder die ebenfalls von der Anmelderin bereits vorgeschlagene Maßnahme des Wassereinspritzens (P 25 16 123) durchzuführen, falls ein fahrbares Aggregat wider Erwarten die Gebläse nicht ausreichend betreiben kann. Allerdings sind bei 1 bar weniger als 1000 KW notwendig, so daß ein heute bereits in der Energieversorgung übliches fahrbares Aggregat mit einer Leistung von 2000 KW ein Gebläse für die hier angesprochene Reaktorgattung im Frequenzanlauf hochschleppen kann.

Anhand der,beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind, wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Primärkühlkreislauf einer erfindungsgemäßen Anlage,, in schematischer Darstellung, im Normalbetrieb, d.h. mit laufenden Kühlgasgebläsen;

Fig. 2 die Anlage gemäß Fig. 1, jedoch nach Ausfall bzw. Abschalten der Kühlgasgebläse, wobei im Unterschied zur Ausführung nach Fig. 1 der Ekonomiser I (Teil des ersten Vorwärmer-Rohrpaketes) im absteigenden Kaltgasringraum angeordnet ist;

Fig. 5 Einzelheiten der Anordnung der Rohrpakete eines Dampferzeugers gemäß der Ausführung nach Fig. 1, in schematischer Darstellung;

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Fig. 4 Einzelheiten der Anordnung der Rohrpakete eines Dampferzeugers gemäß der Ausführung nach Fig. 2 in schematischer Darstellung; und

Fig, 5 zwei sich über die gesamte Reflektorwanddicke radial durchgehend erstreckende Blöcke (Monoblöcke) wie sie im Rahmen der Erfindung vorzugsweise für den Aufbau des Seitenreflektors Verwendung finden.

Gemäß Fig. 1 ist der erfindungsgemäße Primärkühlkreislauf derart konzipiert, daß die Dampferzeuger 1 nicht im Druckbehälter des Kernreaktors 2 integriert sondern getrennt von diesem aufgestellt sind. Der eigentliche Reaktorkern wird durch eine Schüttung kugelförmiger Brennelemente 3 gebildet, die sich innerhalb des durch Graphitblöcke gebildeten Reflektors 4 befinden und durch in dem Deckenreflektor 5 vorgesehene Rohre 6 zugeführt und durch einen zentralen, im Boden vorgesehenen Abzugskanal 7 entnommen werden.

Im Bodenreflektor befinden sich über dessen gesamten Durchmesser verteilt angeordnete, vertikal verlaufende Kühlgasschlitze 8, die nach unten in ebenfalls vertikal verlaufende Kühlgaskanäle 9 aus Kohlestein übergehen. Die Kühlgaskanäle 9 sind aus Abschirmgrüiden in horizontaler Richtung versetzt zu den Kühlgasschlitzen 8 angeordnet. Dadurch kann in vertikaler Richtung keine Strahlung direkt nach unten in den unterhalb der Kühlgaskanäle 9 angeordneten Heißgassammelraum 10, in dem Stützsäulen 11 vorgesehen sind, gelangen.

Die getrennt vom Reaktor 2 aufgestellten und mit diesem über konzentrisch angeordnete Leitungen 12 verbundenen Dampferzeuger 1 bestehen im wesentlichen aus einem länglichen, zylinderförmigen Heißgasraum 13, der von einem Kaltgasringraum 14 konzentrisch umgeben ist. Beim Ausführungsbeispiel

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gemäß Fig. 1 sind im Heißgasraum die Aggregate für Ekonomiser, Zwischenüberhitzer und Verdampfer untergebracht, wie im einzelnen noch im-Zusammenhang mit der Erläuterung der Fig. 3 und 4 beschrieben werden wird. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist ein Ekonomiser I im oberen Teil des Kaltgasringraums 14 angeordnet.

Das aus dem Reaktor kommende Heißgas wird dem Heißgasraum unten zugeführt und gelangt nach Passieren der Wärmetauscher oben in den Kaltgasringraum, wo es im Falle der Ausführung gemäß Fig. 2 noch den Ekonomiser I passiert, der beim in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls im zentrischen Heißgasraum 13 untergebracht ist. Vom unteren Teil des Kaltgasringraums 14 gelangt das Gas in Radialgebläse 15, die es durch die innere konzentrische Leitung 12, die für Kaltgas vorgesehen ist, dem Reaktor 2 zuführen. Dabei erfolgt die Zuführung am unteren Ende des Reaktors an der Außenseite der Reflektorwand 4, wo das Gas nach oben und am Ende in den Reaktorkern oberhalb der Kugelschüttung geführt wird. Von dort durchwandert das Gas die Kugelschüttung vom kalten, d.h. oberen Ende zum warmen, unteren Ende und gelangt in die Kühlgasschlitze 8, von wo aus es durch die Kühlgaskanäle 9 dem Heißgassammelraum 10 zugeführt wird. Aus diesem wird es über die äußere konzentrische Leitung 12, die für die Heißgasführung vorgesehen ist, dem Dampferzeuger zurückgeführt, und zwar in den unteren Teil des Heißgasraumes 13. Dieser Umlauf des Kühlgases ist in Fig. 1 durch die nicht näher bezifferten Pfeile veranschaulicht. Der im Bereich des Radialgebläses vorgesehene Ringpfeil A symbolisiert die Drehbewegung der Radialgebläse 15. Fig. 1 stellt also hinsichtlich des Gasumlaufs den normalen Betriebszustand dar.

Fallen nun in einem Störfall die Gebläse 15 aus oder

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werden diese aufgrund betrieblicher Erfordernisse abgeschaltet, so sind aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der zumindest ein Teil der Wärmetauschaggregate oberhalb des Reaktorkernniveaus angeordnet sind, keine besonderen Maßnahmen erforderlich, insbesondere brauchen die im Bereich der Radialgebläse angeordneten Ventile 16 nicht geschlossen zu werden. Der sich in diesem Zustand, d.h. bei Stillstand der Radialgebläse 15 ergebende Kühlgasumlauf ist in Fig. 2 durch die ebenfalls nicht bezifferten Pfeile verdeutlicht und stellt, wie die nachfolgenden Ausführungen zeigen, eine sich überraschend positiv ergänzende und in ihren Wirkungen außerordentlich vorteilhaft gestaltende Überlagerung zweier auf Konvektion beruhender Naturumläufe dar. So bildet sich im Reaktorkern eine Naturkonvektionsströmung, wie sie durch die gestrichelten Ringpfeile in diesem Bereich in Fig. 2 verdeutlicht wird. Dabei zirkuliert das Gas im Reaktorkern derart, daß es im mittleren Bereich der Kugelschüttung aufwärts steigt und dabei die Wärme vom heißen zum kalten Ende der Schüttung bringt. Am oberen kalten Ende der Schüttung strömt das Gas dann radial nach außen zum kalten Reflektor, um unter Abkühlung an der Innenoberfläche des Reflektors abwärts und von dort aus am unteren Ende wieder radial zur Mitte zu strömen.

Dieser Strömung überlagert sich nun aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Relativlage von zumindest einem Teil der Wärmetauscher zum Reaktorkernniveau ein "äußerer" Naturumlauf, der auf der "Kaminwirkung" der Dampferzeugersäule basiert. Da, wie bereite erwähnt, die Ventile 16 auch im Störfall in Offenstellung gelassen werden können - bzw. lediglich so weit gedrosselt werden, wie es zur Aufrechterhaltung eines gewünschten Temperaturniveaus für die Nachwärmeabfuhr erforderlich ist - sorgt die Kaminwirkung dafür, daß von den unteren Außenbereichen des "iiQneren" Naturumlaufs eine Gasteilmenge (durch die

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Pfeile B in Fig. 2 angedeutet) durch die Kühlgasschlitze über die Kühlgaskanäle 9 in den Heißgassamme1raum 10 und von dort über die auch im Betrieb Heißgas führende innere konzentrische Leitung in den Dampferzeuger 1 gelangt. In diesen folgt das Gas dann demselben Weg wie er bereits im Zusammenhang mit der Erläuterung der Fig. 1 für den Normalbetrieb beschrieben wurde, und gelangt dann schließlich wieder oberhalb der Kugelschüttung in den Reaktorkern.

In der diesen Zustand darstellenden Fig. 2 ist für den Dampferzeuger eine insbesondere für möglichst niedrige Bauweise vorteilhafte Anordnung gezeigt, bei der ein Teil der Wärmetauscheraggregate, hier der Ekonomiser I, im oberen Teil des Kaltgasringraums 14 untergebracht ist. Es sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, daß beide hier dargestellten Vorzugsausführungen für Dampferzeuger, die mit der Erfindung angestrebten Vorteile erzielen, und lediglich aus Gründen, der Darstellungsvereinfachung in der den normalen Betriebszustand wiedergebenden Fig. 1 die höhere Dampferzeuge rausführung und in Fig. 2 die niedrigere Bauweise dargestellt ist.

Die Schaltung und Unterbringung der Wärmetauscheraggregate in den Dampferzeugerausführungen gemäß Fig. 1 und 2 ist schematisch im einzelnen in den Fig. 3 bzw. 4 dargestellt. Aufgrund der zuvor im einzelnen erläuterten Gasumläufe sowie der dem Fachmann geläufigen Funktionen der verwendeten Wärmetauscheraggregate kann auf eine ins einzelne gehende Beschreibung des Wärmeaustausches verzichtet und können nachfolgend die mit den in den Fig. 3 und 4 enthaltenen Bezugsziffern bezeichneten Bauteile summarisch angegeben werden. So ist im Druckbehälter 19 des Dampferzeugers konzentrisch das zylinderförmige Dampferzeugerhemd 20 angeordnet, so daß der innere Heißgasraum 13 und der diesen umgebende Kaltgasringraum 14 entsteht. Zur

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gleichmäßigen Verteilung des aufsteigenden Heißgases ist im Heißgasraum 13 jeweils ein konzentrisches Verdrängerrohr 21 angeordnet, das sich nach unten bis unterhalt) des untersten Wärmetauscheraggregates, nämlich bis unterhalb des Zwischenüberhitzers 22 erstreckt. Ebenso wie dieser Zwischenüberhitzer 22 sind die übrigen sich oberhalb vom Zwischenüberhitzer 22 befindenden Wärmetauscheraggregate konzentrisch um das Verdrängerrohr 21 angeordnet. So befindet sich oberhalb des Zwischenüberhitzers 22 der Verdampfer und Überhitzer 23 und über diesem ein Ekonomiser (II) 24. Der Ekonomiser (I) 25 schließt sich im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 oberhalb des Ekonomisers (II) 24 an, während sich beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4, das den in Fig. 2 dargestellten Verdampfer verdeutlicht, der Ekonomiser (I) 25 auf gleicher Höhe wie der Ekonomiser (II) 24, jedoch letzteren umgebend im Kaltgasringraum 14 befindet. Das Speisewasser tritt über die Zuleitungen 26 in den Ekonomiser (I) 25 ein, folgt den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Leitungswegen bis zum Verdampfer und Überhitzer 23, aus dem der Frischdampf über die Ableitungen 27 austritt. Die Leitungen 28 und 29 stellen Eintritt bzw. Austritt für die kalte Zwischenüberhitzung dar.

Die Erläuterung der erfindungsgemäßen Anlage, bei der es aufgrund der Kaminwirkung bei Stillstand der Gebläse zu einem Naturumlauf ohne Richtungsumkehr des Kühlgases kommt, macht deutlich, daß beim Abschalten, sei es aufgrund betrieblich gewollter Maßnahmen oder aufgrund eines

Störfalles, die Nachwärme ohne Schwierigkeiten und Sondermaßnahmen abgeführt werden kann. Die einzige Maßnahme, die gegebenenfalls vorzunehmen ist, besteht in einer Drosselung der den Gebläsen zugeordneten Ventile, da es nicht beabsichtigt ist, über den "äußeren" Naturumlauf

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eine so starke Naturkonvektion mit den Dampferzeugern anzuregen, daß der gesamte Querschnitt im Reaktorkern von oben nach unten durchströmt wird. Dies würde in vielen Fällen eine unerwünschte Abkühlung des Reaktorkerns bedeuten, die für das von der Anmelderin in den bereits erwähnten Vorschlägen (DT-PS'en 2 217 816, 2 264 947 und 2 265 032) enthaltene Abschaltverfahren vermieden werden muß. Deshalb empfiehlt es sich, den äußeren Naturkonvektionskreislauf über die Dampferzeuger derart zu drosseln, daß er nur den Außenmantel des Reaktorkerns durchströmt und ihn somit kühl hält, ohne den "inneren" Naturumlauf zu zerstören. Der Wärmetransport aus der zentralen Region des Kerns in den Außenmantel erfolgt dann durch den innerhalb des Kerns zirkulierenden Konvektionskreislauf. Dieser wird sich selbsttätig dem Temperaturunterschied zwischen der zentralen Region und dem Außenmantel gemäß der zeitlichen Änderung der örtlichen Temperaturverteilung anpassen, wobei die Temperatur in den Außenbezirken im wesentlichen durch den in dem Dampferzeuger erzeugten "äußeren" Konvektionskreislauf geprägt wird.

Wie bereits erwähnt, eignet sich für die Erfindung im besonderen Maße ein Aufbau der Reflektorwand aus Blöcken, wie sie in der älteren, ebenfalls auf die Anmelderin zurückgehenden, bereits angeführten Anmeldung P 26 43 275 beschrieben sind, von denen eine Vorzugsausführung in Fig. 5 am Beispiel zweier nebeneinander liegender Blöcke 30 gezeigt ist. Dabei bilden die Innen- und Außenstirnflächen sämtlicher nebeneinander und übereinander angeordneten Blöcke die vorzugsweise zylinderförmige Innen- bzw. Außenoberfläche des Seitenreflektors, die konzentrisch zueinander verlaufen. Dies wird dadurch erreicht, daß jeder Block 30 die Gestalt eines "Tortenstücks" mit abgeschnitte-

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ner Spitze erhält. Ober- und Unterseite jedes Blocks sind planparallel ausgebildet.

Jeder Block 30 ist an seiner stirnseitigen Innenfläche mit zwei senkrecht zueinander verlaufenden Fugenscharen 31 und 32 versehen, wobei die senkrecht verlaufenden Fugen 32 gegenüber den horizontal verlaufenden Fugen 31 eine größere Breite besitzen, wodurch sich unter anderem in der Reflektorregion, die durch den Gamma-Fluß und die Neutronenstreuung besonders stark aufgeheizt wird, ein By-pass-Strom des Kühlgases mit Kühleffekt für diese Region ergibt.

Bei der dargestellten Ausführungsform besitzen die Fugen eine Teilung, die zu Einzelquerschnitten von 40 χ 40 mm im Sinne einer Verminderung von Spannungen führt. Der Einfluß der Neutronen nimmt auf die Struktur des Graphits in einer Tiefe von 20 cm bereits um den Faktor 10 ab, so daß es ausreichend erscheint, eine Fugentiefe von 20 bis 30 mm zu wählen. Sollten dennoch die Spannungen auf dem Grund der Fugen während der Lebenszeit des Reaktors zu groß werden, sind durch die Fugen nicht nur die Stellen, sondern auch die Ebenen für das Weiterwachsen der Risse vorgegeben. Durch die Rasterung von vorzugsweise 40 χ 40 mm ist darüber hinaus gewährleistet, daß selbst im Falle des Ausbrechens die sich ergebenden Stücke die Kugelentnahme nicht behindern, d.h. den Abzugskanal nicht verstopfen, da sie im Vergleich zur Größe der kugelförmigen Brennelemente geringere Abmessungen besitzen werden.

Die Ausgestaltung der inneren Stirnfläche der Blöcke ist keineswegs auf die Darstellung gemäß Fig. 5 beschränkt, sondern kann verschiedenartig variiert werden, wie sich aus den Ansprüchen ergibt.

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Claims

Hochtemperatur-Kernkraftwerk G.m.b.H. (HKG) Gemeinsames Europäisches Unternehmen 4701 Hamm-Uentrop Patentansprüche;

1.ι Gasgekühlter, insbesondere heliumgekühlter, graphitmoderierter Hochtemperatur-Kernreaktor mit vorzugsweise kugelförmigen Brennelementen und Graphiteinbauten sowie im Primär-Kühlgaskreisiauf vorgesehenen Dampferzeugern und Kühlgasgebläsen, dadurch gekennzeichnet , daß die Dampferzeuger (1) außerhalb des Reaktor-Druckbehälters mit über dem Reaktorkernniveau vorgesehenen Wärmetauschern angeordnet sind.

2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß in dem von oben nach unten durchströmten, außen liegenden Ringraum (14) des Dampferzeugers (1) zumindest ein Teil des ersten Vorwärme rrohrpake te s eingebaut ist.

3. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der vorzugsweise aus Graphit bestehende Seitenreflektor (4) aus - vorzugsweise sich über die gesamte Reflektorwanddicke radial durchgehend erstreckenden - Blöcken (30) mit Ausnehmungen in der innenseitigen Stirnfläche zumindest der im oberen Bereich des Reaktorkerns angeordneten Blöcke aufgebaut ist.

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4. Kernreaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausnehmungen aus Scharen von Fugen bestehen.

5. Kernreaktor nach Anspruch 3 oder 4, , dadurch gekennzeichnet , daß die Ausnehmungen aus einem Raster vertikal und horizontal verlaufender, geradliniger Fugenscharen (31 bzw. 32) bestehen.

6. Kernreaktor nach einem oder mehreren der Ansprüche 3

bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Fugen jeder Schar gleichen Abstand voneinander aufweisen.

7. Kernreaktor nach einem oder mehreren der Ansprüche 3

bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Breite und/oder Tiefe der vertikal verlaufenden Fugen (32) zumindest im oberen Bereich des Reaktorkerns (30 bis 50% der Reaktorkerngesamthöhe) größer ist als die der horizontal verlaufenden (31).

8. Kernreaktor nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 Ms 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Breite der vertikal verlaufenden Fugen (32) geringer ist als der Durchmesser der kugelförmigen Brennelemente .

9. Kernreaktor nach einem oder mehreren der Ansprüche 3

bis 8, dadurch gekennzeichnet,

daß den Fugenscharen (31, 32) ein Störstellenraster überlagert ist.

10. Kernreaktor nach einem oder mehreren der Ansprüche 3

bis 9, dadurch gekennzeichnet,

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daß in die innenseitige Stirnfläche jedes Blocks (30) jeweils eine Störstelle in Form einer kegelstumpfförmigen Vertiefung mit einer gegenüber der Fugentiefe geringeren Tiefe eingearbeitet ist.

11c Kernreaktor nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet ,

daß die Fugentiefe zwischen 20 und 200 mm beträgt.

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