DE3513019A1 - Kernreaktor - Google Patents

Description

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Kernreaktor

Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Flüssigmetallgekühlte schnelle Brutreaktoren (LMR) erzeugen wie andere Reaktoren Wärme durch Spaltung von Kernmaterial in Brennelementen, die innerhalb eines Reaktorkerns angeordnet sind, der seinerseits in einem Reaktorbehälter oder Reaktordruckgefäß liegt. Bei kommerziellen Kernreaktoren wird die dabei entstehende Wärme zur Erzeugung von Elektrizität eingesetzt. In derartigen Kernreaktoren sind normalerweise ein oder zwei Primärkreisläufe mit Wärmetauschern vorgesehen sowie eine entsprechende Anzahl von Sekundärkreisläufen mit Wärmetauschern, an die konventionelle Dampfturbinen und elektrisehe Generatoren angeschlossen sind. Ein typischer Energieumsetzprozeß in kommerzionellen Kernreaktoren erfordert daher einen Wärmeübergang vom Reaktorkern zu einem primären Kühlsystem, anschließend zu einem sekundären Kühlsystem und schließlich in Dampf, aus dem Elektrizität erzeugt wird. Bei Kernreaktoren mit Flüssigkeitskühlung, beispielsweise einem flüssigmetallgekühlten Brutreaktor, wird ein Reaktorkühlmittel, wie beispielsweise flüssiges Natrium, durch das primäre Kühlsystem gepumpt. Ein typisches primäres Kühlsystem umfaßt einen Reaktorkern, einen Wärmetauscher und eine Umwälzpumpe. Bei Systemen nach der sogenannten "Pool"-Bauweise (Tank-Bauweise)

befinden

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befinden sich der Reaktorkern, die Wärmetauscher und die Umwälzpumpe in einem großen Bad der Kühlflüssigkeit, das von einem einzigen Gehäuse umschlossen wird, während bei der sogenannten "Loop"-Bauweise (Kreislauf-Bauweise) die Wärmetauscher und die Umwälzpumpe aus dem Behälter mit dem Reaktorkern entfernt und üblicherweise in getrennten Behältern untergebracht sind. Im allgemeinen gehören zum Reaktorkern mehrere Wärmetauscher und Umwälzpumpen. Die im Reaktorkern erzeugte Wärme wird durch das Kühlmittel des Reaktors entfernt, das in den Reaktorbehälter und durch den Reaktorkern strömt. Das erhitzte Kühlmittel strömt dann durch die Wärmetauscher, mit denen die Wärme an angeschlossene sekundäre Strömungssysteme abgegeben wird. Das abgekühlte Kühlmittel tritt aus den Wärmetauschern aus und strömt zu einer Umwälzpumpe, die das Kühlmittel wieder in den Reaktorbehälter pumpt und so den Strömungszyklus schließt.

Die Alkalimetalle haben im besonderen ausgezeichnete Wärmeübertragungseigenschaften und extrem niedrige Dampfdrucktemperaturen, wie sie bei der Energieerzeugung von besonderem Interesse sind. Natrium ist besonders attraktiv, da es einen relativ niedrigen Schmelzpunkt und einen hohen Wärmeübertragungskoeffizienten besitzt. Es kommt weiterhin häufig vor, ist kommerziell in ausreichender Reinheit verfügbar und relativ billig. Es ist nicht besonders korrosiv, vorausgesetzt, daß eine geringe Sauerstoffkonzentration aufrechterhalten wird. Seine Kerneigenschaften sind für schnelle Reaktoren ausgezeichnet. In flüssigmetallgekühlten schnellen Brutreaktoren sammelt das im Primärkreislauf verwendete Natrium die im Reaktorkern erzeugte Wärme und übertragt sie im Wärmetauscher auf einen Sekundärkreislauf, von wo die Wärme zu den Dampfgeneratoren transportiert wird.

Jedoch

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Jedoch tritt bei Natrium ein Aktivierungsproblem auf, da

22

Na durch Absorption eines Neutrons gebildet wird und ein energiereicher Gammastrahler mit einer Halbwertszeit von 15 Stunden ist. Das Sicherheitssystem erfordert daher eine teure biologische Abschirmung. Außerdem reagiert Natrium heftig mit Wasser und stellt daher schwere Probleme bei der Konstruktion von Dampferzeugern für den Wärmeübergang von Natrium auf Wasser.

Die Reaktorsicherheit ist daher ein primäres Konstruktionsziel i Aufgrund der oben erwähnten Charakteristiken des Flüssigmetallkühlmittels, nämlich Natrium, muß die Konstruktion Vorkehrungen gegen den unwahrscheinlichen Fall treffen, daß ein Verlust von Kühlmittel um den Reaktorkern auftritt. Ein derartiger Verlust von Kühlmittel könnte beim Bruch des Reaktorbehälters oder einer der Hauptleitungen für das Kühlmittel auftreten. Aus diesem Grund werden ein Schutzbehälter um den Reaktor und Schutzvorrichtungen um die Leitungen vorgesehen, mit denen der erforderliche Pegel des Kühlmittels im Reaktorkern aufrechterhalten wird, wenn ein Bruch auftritt. Außerdem werden die Betonwände des Sicherheitsgebäudes mit Stahl ausgekleidet, um eine Berührung zwischen dem Natrium und den Betonstrukturen zu vermeiden, wenn ein Leck auftritt.

Schließlich wird das Sicherheitsgebäude mit einer massiven Kuppel versehen, die aus einer Stahlhülle und dicken Betonwänden besteht, um Überdruck abzufangen und eine radioaktive Abschirmung zu bilden. Der erforderliche Planungsaufwand, Arbeit und Zeit beim Bau und die für eine angemessene Wartung und Sicherheit erforderliche Komplexität führen zu beträchtlichen Kapitalkosten von LMR-Reaktoren, so daß deren Bau bis heute unattraktiv geblieben ist.

Die

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Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, einen Kernreaktor der eingangs genannten Art anzugeben, der bei gleichbleibender oder verbesserter Sicherheit die Kapitalkosten reduziert und so Reaktoranlagen mit flüssigkeitsgekühlten Reaktoren wirtschaftlich wettbewerbsfähig macht.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst; Ausgestaltungen der Erfindung *—. 10 sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Mit der hier vorgeschlagenen Konstruktion entfällt die Notwendigkeit, ein großes Sicherheitsgebäude aus stahlverkleidetem Beton zu erstellen, das bei herkömmlichen flüssigkeitsmetallgekuhlten Reaktoren üblich ist, indem ausreichend Vorsorge gegen Lecks und den Verlust von Reaktorkühlflüssigkeit getroffen wird, und damit gegen den daraus entstehenden hohen Druck sowie die Kontamination. Die verbesserte Konstruktion führt zu einer Verminderung des Bauvolumens in der seismischen Kategorie I um fast die Hälfte und bei nicht-seismischen Bauvolumen um mehr als ein Viertel, verglichen mit herkömmlichen Auslegungen

von flüssigmetallgekühlten Reaktoren. Die Verwendung von weniger und einfacheren Systemen, kleineren Gebäuden und die Möglichkeit, ein Maximum an Elementen in der Fabrik herzustellen, ergeben geringere Kosten für die Reaktoranlage bei der Ausrüstung, den Baumaterialien und den Arbeitskosten. Zusätzliche Kostensenkungen ergeben sich durch die Verwendung von Fundamenten mit einfachen geraden Wänden und dem Wegfall der Stahlverkleidung.

Geringer Kostenaufwand für die Sicherheit ist ein weiterer wichtiger Vorteil dieser neuen Konstruktion. Die Sicherheit in der Reaktoranlage wird durch die Verwendung von natürlichen Prozessen erreicht, um die hohe Verläßlichkeit

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keit zu erzielen, sowie durch passive, von Hause aus sehr sichere Einrichtungen, die einen zusätzlichen Sicherheitsspielraum für die Reaktoranlage ergeben. Zu den hauptsächlichen passiven Sicherheitsmerkmalen der verbesserten Reaktoranlagenkonstruktion gehört ein großes Volumen von Kühlmitteln unter geringem Druck, das einen Kühlmittelverlust und ungenügende Wärmeabfuhr ausschließt und die sichere Abschaltung mit auch dann noch erfolgender Wärmeabfuhr ermöglicht. Außerdem ist in der verbesserten Konstruktion der Reaktoranlage ein besonderes Hilfskühlsystem für den Reaktor vorgesehen, das durch natürliche Zirkulation von Natrium und Luft Wärme direkt aus dem Reaktorbehälter an die Atmosphäre abführt.

In der bevorzugten Ausführungsform enthält der erfindungsgemäß Kernreaktor ein System, mit dem Wärme direkt aus dem Reaktorbehälter an die Atmosphäre abgegeben werden kann, wobei die natürliche Zirkulation des Kühlmittels innerhalb des Reaktorbehälters und von Luft um das Äußere des Sicherheitsbehälters ausgenutzt wird. Weiterhin umfaßt die verbesserte Konstruktion eine Betonumhüllung für den Sicherheitsbehälter, die auch den Deckel trägt. Die Umhüllung definiert eine Kammer, in der atmosphärische Luft zur Kühlung des Sicherheitsbehälters zirkuliert.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel enthält der Kernreaktor weiter Umwälzpumpen und Wärmetauscher, die außerhalb des Reaktorbehälters und des Sicherheitsbehälters angebracht sind, sowie Vorrichtungen, mit denen die Pumpen und die Wärmetauscher durch den Deckel und das ober Ende des Reaktorbehälters mit dem großen Flüssigkeitspfad verbunden sind. Die Pumpen und die Wärmetauscher

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tauscher sind vorzugsweise in Hilfsbehältern untergebracht, deren Ende jeweils mit dem Deckel dicht verbunden ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Reaktoranlage mit einem konventionellen flüssigmetallgekühlten schnellen Brutreaktor; die Figur

zeigt das Sicherheitsgebäude mit einer äußeren zylindrischen stahlverkleideten, aus Stahlbeton bestehenden kuppeiförmigen Gestalt, die um das Reaktorgefäß angeordnet ist, und eine innere zylindrische, mit Stahl ausgekleidete und aus

Stahlbeton bestehende Umkleidung, die den Sicherheits- und den Reaktorbehälter umgibt.

Fig. 2 in schematischer Darstellung die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem

verbesserten Aufbau einer Reaktoranlage mit einem flüssigmetallgekühlten Reaktor.

Fig. 3 in schematischer Darstellung eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem

verbesserten Aufbau einer Reaktoranlage mit einem flüssigmetallgekühlten Reaktor.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung erscheint eine kurze Beschreibung des Aufbaus von Reaktoranlagen nach dem Stand der Technik und deren Nachteile angebracht. Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau einer herkömmlichen Reaktoranlage mit einem typischen flüssigmetallgekühlten schnellen Brutreaktor,

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der allgemein das Bezugszeichen 10 trägt. Die Reaktoranlage 10 gehört zu dem Typ, der ausführlich in dem EPRI-Bericht Nummer NP-1016-SY, Projekt 620-26,27 vom März 1979 beschrieben ist und den Titel trägt "Large Pool LMFBR Design, Executive Summary". Da die Reaktoranlage bekanntlich eine außerordentlich komplexe Struktur ist, wurden in Fig. 1 nur die Hauptkomponenten der Reaktoranlage nach dem Stand der Technik in vereinfachter Weise dargestellt, die für den hier vorgeschlagenen verbesserten Aufbau der Reaktoranlage von Interesse sind.

Die Reaktoranlage 10 nach dem Stand der Technik ist nach der sogenannten "Pool"-Bauweise ausgeführt, bei der im wesentlichen ein halbkugelförmiges Reaktorgefäß 12 ein großes Kühlmittelbad (Pool) enthält, beispielsweise aus flüssigem Natrium, in dem ein Reaktorkern 14, ein Wärmetauscher 16 und eine Umwälzpumpe 18 untergebracht sind. Der Reaktorbehälter 12 ist an seinem oberen Ende offen und wird von einem transversal verlaufenden Deckel 20 gehalten, der seinerseits mit seinem äußeren Haltering 22 auf einer zylindrischen Seitenwand 24 aus Stahlbeton aufliegt, die sich von einem Betonfundament 26 nach oben erstreckt. Auf dem Fundament 26 stehen weiterhin äußere zylindrische senkrechte Wände 28, 30 und Zwischenwände 32, die über zahlreiche horizontale Böden 34 mit der Seitenwand 24 ähnlich Bienenwaben verbunden sind, um eine Vielzahl von Zellen 36 zu definieren, in denen die verschiedenen Ausrüstungen, die zum Reaktor gehören, untergebracht sind.

Die Reaktoranlage 10 enthält weiterhin einen Sicherheitstank oder -behälter 38, der den Reaktorbehälter 12 umgibt, Der natriumgefüllte Reaktorbehälter 12 ist innerhalb

des

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des Sicherheitstankes 38 so aufgehängt, daß Behälter 12 und Tank 38 voneinander getrennt und unabhängig voneinander aufgehängt sind. Der Behälter 12 ist an seinem oberen offenen Ende direkt mit der Unterseite des Deckels 20 verbunden, beispielsweise durch eine ganz durchgehende bimetallische Schweißung. Der Deckel 20 stellt somit eine Abdichtung für das Reaktorgefäß 12 dar, um das Kühlmittel des Reaktors, das Bedeckungsgas, die Brennstäbe und andere radioaktive Materialien unter Verschluß zu halten. Der Sicherheitstank 38 ist dagegen ein offener Tank und weist einen oberen Flansch 39 auf, mit dem er auf einem unteren ringförmigen Sims 42 aufliegt, der im oberen Teil der zylindrischen Seitenwand 24 ausgebildet ist; die zylindrische Seitenwand 24 bildet dabei einen Reaktorinnenraum 40, in dem der Sicherheitstank 38 aufgehängt ist. Der Flansch 39 des Tanks ist auf dem Trägersims 42 so verschraubt, daß vertikale seitliche Belastungen ausgehalten werden. Der Sicherheitstank 38 dient als Auffangbecken für das im Primärteil des Reaktors enthaltene Natrium, das aus dem Reaktorbehälter 12 austreten kann, wenn Fehler auftreten. Der Tank dient weiter zur Isolation des Reaktorkerns 14 von den Seitenwänden 24 und dem Boden 2 6 des Reaktorinnenraums 40. Der Raum zwischen dem Reaktorbehälter 12 und dem Sicherheitstank 38 ist mit Stickstoffgas ausgefüllt.

Während also der Reaktorbehälter 12 direkt am Deckel 20 befestigt ist, besteht zwischen dem Sicherheitstank 38 und dem Deckel 20 überhaupt keine Verbindung. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der obere Flansch 38 außerhalb des Umfangs vom Deckel 20 angeordnet und unter dessen äußerem Ringträger 22, mit dem der Deckel 20 auf einem oberen ringförmigen Tragesims 44 aufliegt, der ebenfalls im oberen Teil der zylindrischen Seitenwand 24 ausgebildet

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bildet ist. Obwohl also der Reaktorbehälter 12 und der Deckel 20 eine erste Sicherheitssperre zwischen dem Inhalt des Reaktorbehälters 12 und der äußeren Atmosphäre bilden, liefert der Sicherheitstank 38 tatsächlich keine zweite echte Sicherheitssperre zwischen dem Reaktorbehälter 12 und der äußeren Atmosphäre. Alles Natrium, das in den Tank 38 aus dem Reaktorbehälter 12 gelangt, könnte schließlich in Berührung mit der Verbindung zwischen der Betonseitenwand 24 und dem äußeren Tragering 22 des Deckels 20 oder dem Sims 39 des Tanks 38 geraten und dabei austreten.

Da die Sicherheitsbestimmungen für Kernreaktoren zwingend eine doppelte Sicherheitssperrschicht um den Reaktor verlangen, ist in der konventionellen Reaktoranlage 10 ein aus Beton bestehendes Sicherheitsgebäude 46 vorgesehen, in dem alle obengenannten Teile der Reaktoranlage 10 untergebracht sind und das eine äußere Stahlauskleidung 48 enthält, die alle Teile der Reaktoranlage umgibt. In Fig. 1 ist zur besseren Darstellung die Dicke des Querschnitts der Auskleidung 48 übertrieben groß angegeben. Außerdem ist darauf hinzuweisen, daß in der oberen Kuppel 50 des Sicherheitsgebäudes 46 die Auskleidung 48 in einem Abstand von der Innenwand der Betonstruktur des Gebäudes 46 angebracht ist (dies ist in Fig. 1 nicht dargestellt). Außerdem ist auf den Betonseitenwänden 24 und dem Betonboden 2 6 des Reaktorinnenraums eine innere Stahlauskleidung 52 vorgesehen. In der Darstellung liegt die Auskleidung 52 in direktem Kontakt mit den inneren Oberflächen der Wände 24, 26, in Wirklichkeit besteht zwischen der Auskleidung und den Wänden jedoch eine kleine Lücke. Der Abstand zwischen den Auskleidung 48 und der Kuppel 50 und zwischen der Auskleidung 52 und

den

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den Wänden 24, 26 dient dazu, einen Wärmeübergang vom Innern der Kuppel 50 zur Betonstruktur des Gebäudes 4 6 und vom Innern des Reaktorinnenraums 40 zu den Betonwänden 24, 26 zu erschweren.
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Fig. 2 zeigt die bevorzugte Ausführungsform des hier vorgeschlagenen verbesserten Aufbaus einer Kernreaktoranlage, die allgemein das Bezugszeichen 54 trägt. In dieser bevorzugten Ausführungsform der Reaktoranlage 54 enthält der Kernreaktor selbst im wesentlichen die gleichen Grundkomponenten, die auch in der Reaktoranlage 10 nach dem Stand der Technik zu finden sind, die in Fig. 1 dargestellt ist: einen Reaktorkern 56, eine oder mehrere Umwälzpumpen 58 und einen oder mehrere Wärmetauscher 60. Ebenfalls ähnlich zu Reaktoranlagen nach dem Stand der Technik enthält die Reaktoranlage 54 einen Reaktorbehälter 62 für das große Bad 64 aus flüssigem Kühlmittel unter geringem Druck, beispielsweise flüssiges Natrium, in dem auch der Reaktorkern 5 6 untergebracht ist. In der bevorzugten Ausführungsform liegen die Umwälzpumpe 58 und der Wärmetauscher 60 ebenfalls im Kühlmittelbad 64. Die Reaktoranlage 54 nach der Erfindung enthält einen Sicherheitsbehälter 66 mit dazugehöriger Aufhängung, die sich deutlich von der früheren für den Sicherheitstank unterscheidet.

Die Erkenntnis, daß die Art der Montage des Sicherheitstankes Hauptursache für die komplexen und teuren Sicherheitsstrukturen war, führte zu einer anderen Lösung: die Grenze des Sicherheitsbereichs wurde so nahe wie möglich an den Kernreaktor angenähert und es wurden soweit wie möglich passive natürliche Vorgänge eingesetzt, um eine hohe Zuverlässigkeit und höhere Sicherheit zu erreichen. Bei der vorliegenden Erfindung liefert der Sicherheitsbehälter 66 zusätzlich zu der ersten Sicherheitssperre,

die

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die durch das Reaktorgefäß 62 zwischen dem Kühlmittel 64 und der äußeren Atmosphäre dargestellt wird, eine zweite Sicherheitssperre zwischen dem Reaktorbehälter 62 und der äußeren Atmosphäre. Der äußere Sicherheitsbehälter 66 umgibt den gesamten inneren Reaktorbehälter 62 in einem bestimmten gegenseitigen Abstand. Um jedes Austreten von flüssigem Kühlmittel aus dem Reaktorbehälter 62 in den Sicherheitsbehälter 66 unschädlich zu machen, ist der Raum zwischen den beiden Behältern mit einem reaktionsfreien Gas, beispielsweise Stickstoff, gefüllt.

Der Reaktorbehälter 62 und der Sicherheitsbehälter 66 werden beide an ihren offenen oberen Enden 68 bzw. 70 durch eine untere Platte 72 eines Deckels 73 der verbesserten Reaktoranlage 54 gehaltert und abgedichtet.

Die Deckelplatte 72 weist eine ringförmige Kerbe 74 auf, in die die oberen Enden 68, 70 der Behälter 62, 66 eingepaßt und in geeigneter Weise, beispielsweise durch Schweißen, mit der Platte 72 verbunden werden. Auf diese Weise vervollständigt die Deckelplatte 72 die ersten und zweiten, durch die Behälter 62, 66 gebildeten Sicherheitssperren, indem sie deren obere Enden verschließt und abdichtet. Der dicht abgeschlossene Sicherheitsbehälter 66 stellt dadurch sicher, daß der Natriumpegel im Reaktorbehälter 62 selbst bei einem darin auftretenden Leck nicht unter den minimalen sicheren Pegel fallen kann, der im Reaktorbehälter 62 erforderlich ist.

In der verbesserten Reaktoranordnung 54 enthält der Deckel 73 weiter zwei getrennte Abteile 76, 78, die durch eine Wand 80 gegeneinander abgedichtet sind. Das untere Abteil 76 enthält ein reaktionsfreies Gas, wie beispielsweise Stickstoff, das die Wirksamkeit der Abdichtung noch verbessert, die durch die Deckelplatte 72 für die Behälter

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ter 62, 66 gebildet wird. Das untere Abteil 66 enthält auch die oberen Abschnitte der Pumpe 58 und des Wärmetauschers 60, die sich bis in das obere Abteil 78 erstrecken.
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Die nun zur Verfügung stehende doppelte Sicherheitssperre, die durch den inneren Reaktorbehälter 62 und den äußere Schutzbehälter 66 zusammen mit der unteren Platte 72 und dem Abteil 76 des Deckels 72 gebildet wird, der die Behälter trägt, kann nun ein Reaktorinnenraum oder eine Reaktorkammer 82 zur Kühlung des Schutzbehälters 66 verwendet werden; diese Reaktorkammer 82 wird durch eine Betonumhüllung 83 gebildet, die aus den Seitenwänden 84 und dem Fundament 86 der Reaktoranlage 54 besteht. Nach der Darstellung in Fig. 2 weist die Umhüllung 83 in ihrer Seitenwand 84 obere und untere Öffnungen 88, 90 auf. An die untere Öffnung 88 ist ein Gebläse 92 angeschlossen, mit dem kühle Umgebungsluft der äußeren Atmosphäre in die Kammer 82 geblasen wird, während an die obere Öffnung 90 ein Abzug 94 angeschlossen ist, um die warme Luft aus der Kammer 82 abzuführen. Als Alternative kann aber auch eine freie Luftzirkulation durch natürliche thermische Zirkulation vorgesehen werden, so daß dann kein Gebläse notwendig ist. Auf diese Weise kann atmosphärische Luft durch die Kammer 82 geleitet werden, um den Sicherheitsbehälter 66 zu kühlen. Die Seitenwand 84 der Betonumhüllung 83 dient mit ihrem oberen Ende weiter zu Halterung des Deckels 72.

Die bevorzugte Ausführungsform der verbesserten Reaktoranlage in Fig. 2 wird als "Pool"-Bautyp bezeichnet, da der Reaktorkern 56, die Zirkulationspumpe 58 und der Wärmetauscher 60 alle innerhalb des großen Kühlmittelbades 64 im Reaktorbehälter 62 untergebracht sind. Eine

andere

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andere Ausführungsform der verbesserten Reaktoranlage ist in Fig. 3 dargestellt und allgemein mit 96 bezeichnet. Dieser Typ gehört zur sogenannten "Loop"-Bauweise, bei dem die Umwälzpumpe 98 und der Wärmetauscher 100 außerhalb vom Reaktorbehälter 102 und vom Sicherheitsbehälter 104 angeordnet sind. Entsprechende Leitungen 106 und 108 verbinden die Pumpe 98 und den Wärmetauscher 100 mit dem großen Kühlmittelbad 110 im Reaktorbehälter 102 durch den Deckel 112 und das obere Ende des Behälters

102. Ähnlich zum Deckel 73 enthält der Deckel 112 obere und untere Abteile 114, 116, die voneinander durch eine Wand 118 abgedichtet sind. Die Verbindungsleitungen 106, 108 verlaufen durch das untere Abteil 114 des Deckels 112. Wie im vorherigen Fall enthält das untere Abteil 114 ein reaktionsfreies Gas. Außerdem sind die Pumpe 98 und der Wärmetauscher jeweils in eigenen Behältern 120, 122 untergebracht, die durch eine untere Platte 124 des Deckels 112 gehaltert und abgedichtet werden. Eine Kammer 132 wird durch eine zylindrische Betonumhüllung 126 begrenzt, die aus dem Fundament 130 und der zylindrischen Seitenwand 128 besteht, an deren oberen Ende der Deckel 112 aufliegt. Ähnlich der Kammer 82 im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel empfängt die Kammer 13 2 kalte atmosphärische Luft, die mit einem Gebläse 136 durch eine untere Öffnung 134 in der Wand eingeblasen wird. Die Luft zirkuliert in der Kammer, nimmt dabei Wärme vom Sicherheitsbehälter 104 und den Hilfsbehälters 120, 122 auf und tritt durch eine obere Öffnung 138 in der Wand wieder aus. Die heiße Luft wird durch eine Leitung 140, die mit der oberen Öffnung 138 verbunden ist, zu einem geeigneten Abblaspunkt geleitet.

Die

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Die Figuren 2 und 3 zeigen deutlich, daß der hier vorgeschlagene verbesserte Aufbau einer Kernreaktoranlage einen beträchtlichen Teil der aus Beton und Stahlauskleidung bestehenden Struktur unnötig macht und damit auch die Komplexität und die Kosten von flüssigmetallgekühlten Reaktoranlagen im Vergleich zu bekannten Anlagen beträchtlich reduziert. Statt des teuren, aus Beton bestehenden Sicherheitsgebäudes kann eine mit geringeren Kosten zu erstellende Stahlkonstruktion verwendet werden, um die verbesserte Reaktoranlage aufzunehmen.

- Leerseite -

Claims (10)

10

PATENTANSPRÜCHE

Kernreaktor mit einem Reaktorkern (56) in einem Kühlmittelbad (64) geringen Drucks, beispielsweise flüssigem Natrium, innerhalb eines Reaktorbehälters (62), der ein oberes Ende (68) aufweist und eine erste Sicherheitssperre zwischen dem Kühlmittel und der äußeren Atmosphäre bildet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sicherheitsbehälter (66) vorgesehen ist, der den Reaktorbehälter (62) umgibt und ein oben offenes Ende (70) aufweist, und daß ein Deckel (78) vorgesehen ist, der das obere offene Ende (68) des Reaktorbehälters und das obere offene Ende (70) des Sicherheitsbehälters dicht abschließt, so daß der Sicherheitsbehälter eine zweite Sicherheitssperre zwischen dem Kühlmittel und der äußeren Atmosphäre bildet.

2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherheitsbehälter (66) einen Abstand zum Reaktorbehälter (62) aufweist, der mit einem reaktionsfreien Gas gefüllt ist.

3. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (73) obere und untere Abteile (78, 76) aufweist, die voneinander abgedichtet sind, und daß das untere Abteil (76) mit einem reaktionsfreien Gas gefüllt ist.

4. Kernreaktor

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4. Kernreaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Abteil (76) Ausrüstungselemente zum Betrieb des Reaktors enthält.

5. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein System zur Zirkulation von Luft um das Äußere des Sicherheitsbehälters (66) vorgesehen ist.

6. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Umwälzpumpen (58) und Wärmetauscher (60) vorgesehen sind, die im Kühlmittelbad (64) innerhalb des Reaktorbehälters (62) angeordnet sind.

7. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Umwälzpumpe (98) und ein Wärmetauscher (100) außerhalb des Reaktorbehälters (102) und des Sicherheitsbehälters (104) angeorndet sind, und daß Vorrichtungen (106, 108) vorgesehen sind, mit denen die Pumpe (98) und der Wärmetauscher (100) mit dem Kühlmittelbad (110) durch den Deckel (112) und das obere Ende des Reaktorsbehälters (102) verbunden sind.

8. Kernreaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das obere und das untere Abteil (116, 114) des

Deckels (112) gegeneinander abgedichtet sind und daß die Vorrichtungen zur Verbindung der Pumpe (98) und des Wärmetauschers (100) mit dem Kühlmittelbad (110) durch das untere Abteil (114) des Deckels (112) verlaufen. 30

9. Kernreaktor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Behälter (120, 122) zur Aufnahme

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nähme der Pumpe (98) und des Wärmetauschers (100) vorgesehen sind, und daß die zusätzlichen Behälter (120, 122) durch den Deckel (112) abgedichtet werden.

10. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherheitsbehälter
(66, 104) von einer Betonumhüllung (83, 126) umgeben ist, die den Deckel (73, 112) trägt, und daß die Umhüllung eine Kammer (82, 132) definiert, in der Atmosphärenluft zirkuliert wird, um den Sicherheitsbehälter (66, 104) zu kühlen.