DE3446141A1 - In einem stahldruckbehaelter untergebrachte kernreaktoranlage mit einem gasgekuehlten ht-kleinreaktor - Google Patents

In einem stahldruckbehaelter untergebrachte kernreaktoranlage mit einem gasgekuehlten ht-kleinreaktor

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Description

. 6. 3U6K1
HOCHTEMPERATUR-REAKTORBAU GmbH
4600 Dortmund 1
Int. Nr. 8 4 16 Mannheim, 17.12.84
In einem Stahldruckbehälter untergebrachte Kernreaktoranlage mit einem gasgekühlten
HT-Kleinreaktor
Die Erfindung betrifft eine in einem Stahldruckbehälter untergebrachte Kernreaktoranlage mit einem gasgekühlten HT-Kleinreaktor, dessen aus einer Schüttung kugelförmiger Brennelemente gebildeter Kern von unten nach oben von Kühlgas durchströmt wird, mit einem im Kühlgasstrom angeordneten Wärmenutzungssystem, das oberhalb des HT-Kleinreaktors in dem Reaktordruckbehälter installiert ist und dem vorzugsweise zwei Umwälzgebläse nachgeschaltet sind, mit einer zentral durch das Wärmenutzungssystem verlegten Heißgasleitung, die von einem ersten Heißgassammelraum oberhalb des HT-Kleinreaktors zu einem zweiten Heißgassammelraum oberhalb des Wärmenutzungssystem führt, und mit einem in dem Stahldruckbehälter installierten Nachwärmeabfuhrsystem.
Eine derartige Kernreaktoranlage ist in der deutschen Patentanmeldung P 34 35 255.4 beschrieben. Bei dieser Anlage besteht das Nachwärmabfuhrsystem primärseitig aus mehreren Nachwärmetauschern, die in Strömungsrichtung direkt den das Wärmenutzungssystem bildenden Hauptwärmetauschern nachgeschaltet sind und stän-.dig vom gesamten Kühlgasstrom durchsetzt werden. Sie sind unterhalb der Hauptwärmetauscher angeordnet. Sekundärseitig sind die Nachwärmetauscher über einen Nachwärmeabfuhr-Wasserkreislauf je-
...21
weils mit einem geodätisch höher liegenden externen Rückkühlwärmetauscher verbunden, der mit einer weiteren Wärmesenke, vorzugsweise einem Kühlturm, in Verbindung steht.
Für Anlagen mit HT-Kleinreaktoren, denen gemeinsam ist, daß der Kleinreaktor zusammen mit einem Wärmenutzungssystem (Dampferzeuger, Röhrenspaltofen, He/He-Wärmetauscher) in einem Stahldruckbehälter installiert ist, wurden noch andere Einrichtungen und Verfahren zur Nachwärmeabfuhr entwickelt.
So wird in der deutschen Patentanmeldung P 33 45 113.3 ein Kernkraftwerk mit einem HT-Kleinreaktor beschrieben, bei dem die Nachwärme über die betrieblichen Dampferzeuger aus dem Primärkreislauf abgeführt wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß entweder die primären Dampferzeuger und Gebläse eine sehr hohe Verfügbarkeit aufweisen müssen oder daß Einbauten im Reaktorkern bei Versagen der primären Dampferzeuger und Gebläse sehr hoheii Temperaturen ausgesetzt sind.
Aus der DE-PS 32 12 266 wie auch aus der DE-OS 31 41 892 ist es bekannt, für die Abfuhr der Nachwärme bei Ausfall der betrieblichen Dampferzeuger und/oder Gebläse ein betriebliches Betonkühlsystem einzusetzen, das innerhalb einer den Stahldruckbehälter umschließenden Sicherheitshülle aus Beton angeordnet ist und im Naturumlauf betrieben wird. Die Wärme wird durch Abstrahlung von dem weitgehend ohne Wärmeisolierung ausgeführten Stahldruckbehälter auf den Beton übertragen. Auch bei diesen beiden Kernreaktoranlagen werden hohe Anforderungen an die Verfügbarkeit der primären Dampferzeuger und Gebläse gestellt, und bei Ausfall dieser Komponenten treten an den für Kaltgastemperaturen ausgelegten Kerneinbauten sowie auch in der Sicherheitshülle hohe Temperaturen auf.
Ausgehend von einer Kernreaktoranlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer derartigen Anlage eine noch höhere Verfügbarkeit des Nachwärmeabfuhrsystems zu erreichen und auch das Wärmenutzungssystem beim Nachwärmeabfuhrbetrieb vor thermischer überbelastung zu schützen. Außerdem soll das Wärmenutzungssystem einschließlich seiner Hilfssysteme einfach und zweckentsprechend ausgelegt sein.
Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die folgenden Merkmale gekennzeichnet:
a) das Wärmenutzungssystem besteht in an sich bekannter Weise aus einem mit Aufwärtsverdampfung betriebenen Dampferzeuger;
b) das Nachwärmeabfuhrsystem ist in einem unmittelbar oberhalb des zweiten Heißgassammelraumes befindlichen Druckbehälterteil angeordnet;
c) zwischen dem Dampferzeuger und dem Nachwärmeabfuhrsystem ist eine Absperreinrichtung vorgesehen, die folgende Funktionen hat:
aa) bei Normalbetrieb sperrt sie das Nachwärmeabfuhrsystem gegen den zweiten Heißgassammelraum ab,
bb) bei Nachwärmeabfuhrbetrieb gibt sie die Verbindung zwischen dem Nachwärmeabfuhrsystem und dem zweiten Heißgassammelraum frei und sperrt den Dampferzeuger von dem Heißgas ab,
cc) ebenfalls bei Nachwärmeabfuhrbetrieb gibt sie den Durchtritt des aus dem Nachwärmeabfuhrsystem austretenden Kaltgases zu dem Dampferzeuger oder zu einer parallel zum Dampferzeuger angeordneten Gasführung frei;
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d) die im Kaltgasstrom liegenden Umwälzgebläse sind in an sich bekannter Weise zueinander parallelgeschaltet.
Bei der erfindungsgemäßen Kernreaktoranlage ist eine strikte Trennung der betrieblichen Einrichtungen von den sicherheitstechnischen Einrichtungen für die Nachwärmeabfuhr erfolgt, wodurch sich für das eigentliche Nachwärmeabfuhrsystem eine relativ höhere Verfügbarkeit ergibt. Außerdem können die für den Leistungsbetrieb dimensionierten und konzipierten Komponenten und Systeme einschließlich ihrer Hilfssysteme einfach und zweckentsprechend ausgelegt werden. Dies wirkt sich in wirtschaftlicher Hinsicht nicht nur günstig auf die Komponentenkosten selbst,, sondern auch auf die Kosten der für die Komponenten notwendigen Gebäude aus, da diese nicht gegen Einwirkungen von außen (Erdbeben, Flugzeugabsturz) ausgelegt zu werden brauchen.
Die Anordnung des Nachwärmeabfuhrsystems im Primärkreislauf gewährleistet eine direkte Nachwärmeabfuhr ohne Temperaturbelastung der für Kaltgastemperaturen ausgelegten Kerneinbauten und des Dampferzeugers, der dem Nachwärmeabfuhrsystem im Anforderungsfall der Nachwärmeabfuhr nachgeschaltet ist. Durch das getrennt vorhandene Nachwärmeabfuhrsystem ist es außerdem möglich, bei einer Leckage am Dampferzeuger diesen abzuschalten, ohne den Schaden vorher zu lokalisieren. Das Nachwärmeabfuhrsystem selbst, das ständig im hot-stand-by-Betrieb ist, wird fortlaufend auf Leckage überwacht und ist damit selbstmeldend.
Normalerweise erfolgt die Nachwärmeabfuhr über die betrieblichen Einrichtungen, im vorliegenden Fall durch Schneilabfahren über den Dampferzeuger und die betriebliche externe Wärmesenke. Erst bei Ausfall dieser Einrichtungen wird das Nachwärmeabfuhrsystem angefordert. Steht der HT-Kleinreaktor unter Druck, so wird das
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. /ίο ■
Heißgas durch Naturkonvektion über die zentrale Heißgasleitung zu dem Nachwärmeabfuhrsystem geführt, wo es sich abkühlt und als Kaltgas in den Dampferzeuger bzw. die parallele Gasführung eintritt. Nachdem das Gas diesen bzw. diese durchströmt hat, gelangt es in einen Kaltgassammelraum und wird dem Reaktorkern von unten wieder zugeführt. Die Absperreinrichtung arbeitet dabei in der bereits angegebenen Weise: das Heißgas wird von dem Dampferzeuger abgesperrt und kann nur in das Nachwärmeabfuhrsystem eintreten. Die funktionsfähigen Umwälzgebläse können ebenfalls beim Nachwärmeabfuhrbetrieb eingesetzt werden. Besondere Umwälzgebläse für das Nachwärmeabfuhrsystem sind nicht erforderlich und daher auch nicht vorgesehen.
Ein Druckentlastungsstörfall stellt ein so unwahrscheinliches Ereignis dar, daß es nicht mit dem gleichzeitigen Ausfall der beiden zueinander parallelgeschalteten Umwälzgebläse kombiniert werden muß (Eintrittswahrscheinlichkeit: 10 /a χ 10 /a = 10 /a). Welche Möglichkeiten der Nachwärmeabfuhr auch dann noch zur Verfügung stehen, wird später beschrieben. Es ist somit sichergestellt, daß in allen Störfällen eine passive Nachwärmeabfuhr möglich ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen 2 bis 11 sowie der folgenden Beschreibung der schematischen Zeichnungen zu entnehmen.
Für die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist auch noch eine andere Lösung möglich; deren Merkmale sind in dem Unteranspruch 12 angegeben. Die hier beschriebene Anlage, die den gleichen Oberbegriff aufweist wie die zuerst beschriebene Erfindung, hat ebenfalls einen einzigen Dampferzeuger und ein oberhalb von diesem im Stahldruckbehälter angeordnetes Nachwärmeabfuhrsystem. Es ist hier jedoch keine Absperreinrichtung zwischen Dampferzeu-
- γ-
ger und Nachwärmeabfuhrsystem vorgesehen, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, die im Normalbetrieb anfallende Wärme auszunutzen, vorzugsweise für die Speisewasser-Vorwärmung des Dampferzeugers.
Die Figuren, die sich alle auf die zuerst beschriebene Lösung der Erfindung beziehen, zeigen im einzelnen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel,
Figur 2 die Ansicht "X11 der Figur 1,
Figur 3 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel,
Figur 4 die Draufsicht auf die in der Figur 3 gezeigte Anlage,
Figur 5 ein zweites Beispiel einer Absperreinrichtung in vergrößerter Darstellung bei Normalbetrieb,
Figur 6 die Absperreinrichtung der Figur 5 bei Nachwärmeabfuhrbetrieb,
Figur 7 ein drittes Beispiel einer Absperreinrichtung in vergrößerter Darstellung bei Normalbetrieb,
Figur 8 die Absperreinrichtung der Figur 7 bei Nachwärmeabfuhrbetrieb.
Die Figur 1 läßt einen Stahldruckbehälter 1 erkennen, der einen zylindrischen Querschnitt hat und in seinem oberen Teil la eingezogen ist. In dem unteren Teil ist ein HT-Kleinreaktor 2 installiert, dessen Kern 3 von einer Schüttung kugelförmiger Brennelemente gebildet wird. Die Schüttung ist allseitig von ei
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nem Graphitreflektor 4 umgeben. Die Brennelemente werden durch vier Kugelabzugsrohre 5 aus dem Kern 3 entnommen (vgl. auch Figur 2); ihre Zugabe erfolgt von oben (nicht dargestellt). Das Kühlgas - Helium - durchströmt von unten nach oben durch die Brennelementschüttung. Direkt oberhalb des Kerns 3 befindet sich ein erster Heißgassammelraum.6. Unter dem Bodenteil des Reflektors 4 ist ein Kaltgassammelraum 7 vorgesehen.
Auf den eingezogenen oberen Teil la des Stahldruckbehälters la ist ein gewölbter Deckel 8 aufgesetzt, der mittels einer Flanschverbindung 9 befestigt ist. Um den Teil la ist auf einem Teilkreis mit kleinerem Durchmesser als der Stahldruckbehälter 1 eine Anzahl von Regel- und Abschaltstäben 31 angeordnet, die in den Reflektor 4 einfahrbar sind. Ebenfalls in dem eingezogenen Druckbehälterbereich 5 sind diametral außen am Stahldruckbehälter 1 zwei Vorratsbehälter 10 für kleine Absorberkugeln angebracht; die Absorberkugeln, die durch Leitungen 11 in den Kern eingebracht werden können, dienen ebenfalls zum Regeln und Abschalten des HT-Kleinreaktors 2.
In dem eingezogenen Behälterteil la ist ein Wärmenutzungssystem untergebracht, im vorliegenden Fall ein Dampferzeuger 12, der mit Aufwärtsverdampfung betrieben wird. Er ist im Querschnitt ringförmig ausgebildet und umschließt eine zentrale Heißgasleitung 13. Diese schließt an den ersten Heißgassammelraum 6 an und tritt in einen oberhalb des Dampferzeugers vorgesehenen zweiten Heißgassammelraum 14 ein. In dem Heißgassammelraum 14 wird das nach oben strömende Heißgas im Normalbetrieb umgelenkt und dem Dampferzeuger 12 zugeleitet. Das Speisewasser wird dem Dampferzeuger 12 durch eine Leitung 15 zugeführt; die Abführung des Frischdampfes erfolgt durch eine Leitung 16.
Zwischen dem Stahldruckbehälter 1 und dem Graphitreflektor 4 befindet sich ein Ringspalt 17, durch den das kalte Helium nach unten zum Boden 18 des Behälters 1 geführt wird, wo es auf zwei parallelgeschaltete Umwälzgebläse 19 verteilt wird, die außen an dem Boden 18 angebracht sind. Die Umwälzgebläse 19 fördern das kalte Helium in den Kaltgassammelraum 7, von dem aus es wieder in den Kern 3 eintritt.
In einem direkt oberhalb des Dampferzeugers 12 befindlichen Druckbehälterteil 20 ist ein Nachwärmeabfuhrsystem 21 installiert, das von einem Wärmetauscher-Rohrbündel gebildet wird. Dieses Rohrbündel ist so aufgebaut, daß es aus zwei Untersystemen 21a und 21b besteht, die getrennt bespeist werden und daher auch gesonderte Zuführungsleitungen 22a bzw. 22b für Speisewasser sowie Abführungsleitungen 23a bzw. 23b für das erwärmte Wasser haben. Die beiden Untersysteme 21 und 21b befinden sich bei Normalbetrieb im hot-stand-by-Betrieb und werden somit ständig auf Leckage überwacht. Jedes der beiden Untersysteme 21a und 21b ist so ausgelegt, daß es die gesamte Nachwärme abführen kann.
Zwischen dem Dampferzeuger 12 und dem Nachwärmeabfuhrsystem 21 ist eine Absperreinrichtung 24 angeordnet, die in den Figuren 1 und 3 nur sehr schematisch dargestellt ist. Sie ist innen an dem Deckel 8 angebracht und weist einen hohlzylinderförmigen Schieber auf, der bei Normalbetrieb das Wärmenutzungssystem 21 gegen den zweiten Heißgassammelraum 14 absperrt, jedoch den Zutritt des Heißgases zu dem Dampferzeuger 12 nicht behindert. Dieser Vorgang ist in der Figur 1 wie auch in der Figur 3 im oberen Teil links dargestellt.
Im Anforderungsfall des Nachwärmeabfuhrsystems wird - wie in den genannten Figuren oben rechts gezeigt - der Dampferzeuger von der Heißgasleitung 13 abgesperrt, der Zugang zu dem Nachwär-
meabfuhrsystem 21 jedoch freigegeben, so daß das Heißgas durch die beiden Untersysteme 21a und 21b strömt. Erst nach seiner Abkühlung in diesen Systemen kann das Helium in eine parallel zu dem Dampferzeuger angeordnete Gasführung (45) eintreten, so daß der Dampferzeuger 12 bei Nachwärmeabfuhrbetrieb nicht durchströmt wird. Von der Gasführung 45 strömt das kalte Helium in den Ringspalt 17 und dann auf dem gleichen Weg wie bei Normalbetrieb zum Kern 3 zurück.
Bei unter Druck stehendem HT-Kleinreaktor 2 strömt das heiße Helium durch Naturkonvektion über die Heißgasleitung 13 zu dem Nachwärmeabfuhrsystem 21. Die Bespeisung des Sekundärkreises des Nachwärmeabfuhrsystems 21 erfolgt ebenfalls über Naturkonvektion durch höher liegende Kühlwasserbehälter (nicht dargestellt) . Primärseitig können auch die Umwälzgebläse 19 eingesetzt werden. Da das Nachwärmeabfuhrsystem 21 auf 2 χ 100 % ausgelegt ist und das Helium sowohl durch Naturkonvektion als auch mittels der beiden Umwälzgebläse 19 (die, da parallelgeschaltet, redundant sind und von denen bereits eins ausreichend wäre) umgewälzt werden kann, besitzt das System eine sehr hohe Verfügbarkeit.
In den Figuren 3 und 4 ist eine Kernreaktoranlage gemäß der Erfindung dargestellt, die sich von der eben beschriebenen Anlage nur in der Anordnung der beiden Umwälzgebläse 19 unterscheidet. Die ebenfalls parallel zueinander geschalteten Gebläse sind seitlich an dem Stahldruckbehälter 1 angebracht, und zwar in dem Bereich des eingezogenen Teils la. Die Umwälzgebläse 19 sind durch Abschirmungen 26, 27 und 28 gegenüber dem Stahldruckbehälter 1 geschützt. Eine weitere Abschirmung in Form eines Verdrängungskörpers 29 ist in jedem der beiden Gebläseeinläufe 30 vorgesehen. Die Kernreaktoranlage weist einen zweiten Kaltgassammelraum 25 auf, von dem aus das Kaltgas durch besondere Leitstücke zunächst den Umwälzgebläsen 19 zugeleitet wird, ehe es durch
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den Ringspalt 17 in den ersten Kaltgassammelraum 7 am unteren Ende des Kerns 3 gelangt.
Sowohl die Kernreaktoranlage gemäß Figur 1 als auch gemäß Figur 3 kann von einer biologischen Abschirmung aus Beton umgeben sein; von dieser ist in den Figuren 1 und 3 nur das Fundament 32 gezeigt. Diese Abschirmung stellt die Sicherheitshülle der Kernreaktoranlage dar und ist in an sich bekannter Weise mit einem im Naturumlauf betriebenen Betonkühlsystem ausgerüstet. Das Betonkühlsystem kann zusätzlich für die Nachwärmeabfuhr eingesetzt werden, wobei jedoch die Sicherheitshülle thermisch belastet wird. Das Betonkühlsystem wird bei der erfindungsgemäßen Anlage jedoch nur in dem hypothetischen Fall angefordert, daß ein Druckentlastungsstörfall eintritt und gleichzeitig beide Umwälzgebläse 19 ausfallen. Bei diesem äußerst unwahrscheinlichen Ereignis wird die Nachwärme über das Betonkühlsystem abgeführt, ohne daß irgendwelche aktiven Maßnahmen erforderlich werden.
In den Figuren 5 und 6 ist eine erste Ausführungsvariante für eine Äbsperreinrichtung dargestellt. Sie besteht aus einem fest angeordneten Hohlzylinder 33, der sich an die Heißgasleitung 13 anschließt und zwei Reihen 34, 35 von Gasschlitzen aufweist sowie aus einem auf dem Hohlzylinder 33 bewegbaren hohlzylinderartigen Schieber 36, an dessen unterem Ende ein ringartiges Abdeckteil 37 angebracht ist. Die erste Reihe 34 der Gasschlitze befindet sich im Bereich des zweiten Heißgassammelraumes 14; die zweite Reihe 35 ist im Bereich oberhalb des Nachwärmeabfuhrsystems 21 vorgesehen. Der das Nachwärmeabfuhrsystem 21 enthaltende obere Druckbehälterteil 20 ist zu dem zweiten Heißgassammelraum 14 hin durch eine Trennwand 38 abgeschlossen, in der sich ein ringartiger Durchgang 39 befindet. Dieser Durchgang ist mittels des Abdeckteils 37 verschließbar.
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In der Figur 5 ist der Schieber 36 in seiner oberen Stellung gezeigt, in der er die zweite Reihe 35 der Gasschlitze abdeckt sowie den ringartigen Durchgang 39 zusperrt. Das Heißgas kann jetzt nur in den zweiten Heißgassammelraum 14 und von diesem aus in den Dampferzeuger 12 gelangen. Diese Stellung hat der Schieber 36 bei Normalbetrieb.
In der Figur 6 nimmt der Schieber 36 seine untere Stellung ein. Hierbei sind die Gasschlitze der ersten Reihe 34 abgedeckt und die der zweiten Reihe 35 freigegeben. Das Heißgas kann jetzt nur in das Nachwärmeabfuhrsystem 21 eintreten. Gleichzeitig ist der Durchgang 39 geöffnet, und das abgekühlte Gas kann zu dem Dampferzeuger 12 gelangen. Diese Schieberstellung liegt vor, wenn die Anlage im Nachwärmeabfuhrbetrieb läuft.
Bei der in den Figuren 7 und 8 gezeigten Ausführungsvariante der Absperreinrichtung ist eine Anzahl von um eine Achse 40 schwenkbaren Klappen 41 vorgesehen. Ein Teil der Klappen 41 ist in einem an die Heißgasleitung 13 angeschlossenen Zentralkanal 4 2 angeordnet, und zwar derart, daß sie den gesamten Querschnitt des Kanals abdecken können. Auch hier befindet sich zwischen dem oberen Druckbehälterteil 20 und dem zweiten Heißgassammelraum 14 eine mit öffnungen 43 für den Kaltgasdurchtritt versehene Trennwand 38. Weitere Klappen 41 sind in dem Mantel des Zentralkanals 42 angeordnet, und zwar in der Weise, daß sie entweder die öffnungen 43 oder in dem Mantel vorhandene Durchtrittsöffnungen 4 4 absperren.
Die in der Figur 7 gezeigte Klappenstellung liegt bei Normalbetrieb vor: das Heißgas ist gegen das Nachwärmeabfuhrsystem 21 abgesperrt und kann nur in den Dampferzeuger 12 eintreten.
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In der Figur 8 ist die Klappenstellung bei Nachwärmeabfuhrbetrieb dargestellt. Die im Zentralkanal 42 befindlichen Klappen 41 sind geöffnet und geben somit dem Heißgas den Weg zu dem Nachwärmeabfuhrsystem 21 frei. Die in dem Mantel des Zentralkanals 42 angeordneten Klappen 41 nehmen diejenige Position ein, in der die öffnungen 43 für den Kaltgasdurchtritt freigegeben sind und der Dampferzeuger 12 von dem Heißgas abgesperrt ist.
Sowohl die Absperreinrichtung nach den Figuren 5 und 6 als auch die nach den Figuren 7 und 8 kann passiv - über Differenzdruck oder aktiv - mittels eines Antriebs - betätigt werden.
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Claims (12)

3U6H1 Patentansprüche:
1. In einem Stahldruckbehälter untergebrachte Kernreaktoranlage mit einem gasgekühlten HT-Kleinreaktor, dessen aus einer Schüttung kugelförmiger Brennelemente gebildeter Kern von unten nach oben von Kühlgas durchströmt wird, mit einem im Kühlgasstrom angeordneten Wärmenutzungssystem, das oberhalb des HT-Kleinreaktors in dem Reaktordruckbehälter installiert ist und dem mindestens zwei Umwälzgebläse nachgeschaltet sind, mit einer zentral durch das Wärmenutzungssystem verlegten Heißgasleitung, die von einem ersten Heißgassammelraum oberhalb des HT-Kleinreaktors zu einem zweiten Heißgassammelraum oberhalb des Wärmenutzungssystems führt, und mit einem in dem Stahldruckbehälter installierten Nachwärmeabfuhrsystern, gekennzeichnet durch die folgen- - den Merkmale:
a) das Wärmenutzungssystem besteht in an sich bekannter Weise aus einem mit Aufwärtsverdampfung betriebenen Dampferzeuger (12);
b) das Nachwärmeabfuhrsystem (21) ist in einem unmittelbar oberhalb des zweiten Heißgassammelraums (14) befindlichen Druckbehälterteil (20) angeordnet;
c) zwischen dem Dampferzeuger (12) und dem Nachwärmeabfuhrsystem (21) ist eine Absperreinrichtung (24) vorgesehen, die folgende Funktionen hat:
aa) bei Normalbetrieb sperrt sie das Nachwärmeabfuhrsystem (21) gegen den zweiten Heißgassammelraum (14) ab,
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bb) bei Nachwärmeabfuhrbetrieb gibt sie die Verbindung zwischen dem Nachwärmeabfuhrsystem (21) und dem zweiten Heißgassammelraum (14) frei und sperrt den Dampferzeuger (12) von dem Heißgas ab,
cc) ebenfalls bei Nachwärmeabfuhrbetrieb gibt sie den Durchtritt des aus dem Nachwärmeabfuhrsystem (21) austretenden Kaltgases entweder zu dem Dampferzeuger (12) oder zu einer parallel zum Dampferzeuger (12) angeordneten Gasführung (45) frei.
d) ' die im Kaltgasstrom liegenden Umwälzgebläse (19) sind in an sich bekannter Weise zueinander parallelgeschaltet.
2. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachwärmeabfuhrsystem (21) von einem aus zwei Untersystemen (2Ia7 21b) bestehenden Wärmetauscher-Rohrbündel gebildet wird, wobei jedes Untersystem (21a bzw. 21b) für sich bespeist werden kann und für 100 %ige Nachwärmeabfuhr ausgelegt ist.
3. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzgebläse (19) in an sich bekannter Weise unterhalb des Stahldruckbehälters (1) angeordnet sind.
4. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahldruckbehälter (1) in seinem oberen, den Dampferzeuger (12) enthaltenden Teil (la) eingezogen ist und die Umwälzgebläse (19) seitlich am Stahldruckbehälter (1) im Bereich seines eingezogenen Teils (la) angebracht sind, wobei zwischen dem Stahldruckbehälter (1) und den Umwälzgebläsen (19) sowie in den Gebläseeinläufen (30) Strahlenabschirmungen (26, 27, 28, 29) vorgesehen sind.
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5. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahldruckbehälter (1) in an sich bekannter Weise von einer biologischen Abschirmung (32) aus Beton umschlossen ist, die ein im Naturumlauf betriebenes Betonkühlsystem aufweist.
6. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachwärmeabfuhrsystem (21) kühlwasserseitig durch Naturkonvektion aus mehreren geodätisch höher liegenden Kühlwasserbehältern bespeist wird.
7. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung (24) derart ausgebildet ist, daß sie sowohl passiv als auch aktiv betätigt werden kann.
8. Kernreaktoranlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für eine passive Betätigung der Absperreinrichtung (24) der Differenzdruck aus den Umwälzgebläsen (19) oder - bei Verwendung eines hydraulischen Antriebs - aus dem Speisewasser-Kreislauf ausgenutzt wird.
9. Kernreaktoranlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für eine aktive Betätigung der Absperreinrichtung (24) ein mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch gesteuerter Antrieb vorgesehen ist.
10. Kernreaktoranlage nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung (24) einen fest angeordneten, an die Heißgasleitung angeschlossenen Hohlzylinder (33) mit zwei Reihen (34, 35) von Schlitzen für den Gasdurchtritt sowie einen auf dem Hohlzylinder bewegbaren hohlzylxnderartigen Schieber (36) aufweist, wobei die erste
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Schlitzreihe (34) im Bereich des zweiten Heißgassammelraums (14) und die zweite Schlitzreihe (35) im Bereich oberhalb des Nachwärmeabfuhrsystems (21) vorgesehen ist, und daß an dem unteren Ende des Schiebers (36) ein ringartiges Abdeckteil (37) zum Verschließen eines von dem oberen Behälterteil (20) zu dem zweiten Heißgassammelraum (14) führenden Durchganges (39) angebracht ist.
11. Kernreaktoranlage nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung (24) aus einer Anzahl von um eine Achse (40) schwenkbaren Klappen (41) besteht, von denen die einen in einem zu dem Nachwärmeabfuhrsystem
(21) führenden Zentralkanal (42) angeordnet sind und diesen freigeben oder schließen und die anderen in dem Mantel des Zentralkanals (42), der an die Heißgasleitung (13) an- · schließt, vorgesehen sind und in der einen Stellung die ' Heißgasleitung (13) gegen den zweiten Heißgassammelraum (14) absperren und dabei einen Durchgang (4 4) von dem oberen Behälterteil (20) zu dem zweiten Heißgassammelraum (14) freigeben, in der anderen Stellung die erstgenannte Verbindung öffnen und den Durchgang (44) verschließen.
12. In einem Stahldruckbehälter untergebrachte Kernreaktoranlage mit einem gasgekühlten HT-Kleinreaktor, dessen aus einer Schüttung kugelförmiger Brennelemente gebildeter Kern von unten nach oben von Kühlgas durchströmt wird, mit einem im Kühlgasstrom angeordneten Wärmenutzungssystem, das oberhalb des HT-Kleinreaktors in dem Reaktordruckbehälter installiert ist und dem zwei Umwälzgebläse nachgeschaltet sind, mit einer zentral durch das Wärmenutzungssystem verlegten Heißgasleitung, die von einem ersten Heißgassammelraum oberhalb des
HT-Kleinreaktors zu einem zweiten Heißgassammelraum oberhalb des Wärmenutzungssystems verführt, und mit einem in
...17/
3446U1
dem Stahldruckbehälter installierten Nachwärmeabfuhrsystem, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
a) das Wärmenutzungssystem besteht in an sich bekannter Weise aus einem mit Aufwärtsverdampfung betriebenen Dampferzeuger;
b) das Nachwärmeabfuhrsystem ist in einem unmittelbar oberhalb des zweiten Heißgassammelraums befindlichen Druckbehälterteil angeordnet und durch eine Fortführung der Heißgasleitung über den zweiten Heißgassammelraum hinaus mit Heißgas beaufschlagt;
c) die in dem Nachwärmeabfuhrsystem bei Normalbetrieb anfallende Wärme wird für die Speisewasser-Vorwärmung des Dampferzeugers ausgenutzt.
...18/
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