DE3518968A1 - Unterirdisch in der kaverne eines zylindrischen druckbehaelters angeordneter kernreaktor niedriger leistung - Google Patents

Unterirdisch in der kaverne eines zylindrischen druckbehaelters angeordneter kernreaktor niedriger leistung

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Description

HOCHTEMPERATÜR-REAKTORBAÜ" GmbH
4600 Dortmund 1
Int. Nr. 8 5 13 Mannheim, 21.05.85
Unterirdisch in der Kaverne eines zylindrischen Druckbehälters angeordneter Kernreaktor niedriger Leistung
Die Erfindung betrifft einen unterirdisch in der Kaverne eines zylindrischen Druckbehälters angeordneten Kernreaktor niedriger Leistung mit einer Schüttung kugelförmiger Brennelemente, die mit Hilfe eines Gebläses von oben nach unten von einem Kühlgas durchströmt wird, mit einem ausbaubaren Kernbehälter aus Stahl, mit einem die Schüttung allseitig umgebenden, aus Boden-, Seiten- und Deckenreflektor bestehenden Graphitreflektor und mit Kanälen in dem Seitenreflektor zur Aufnahme von Absorberstäben.
Ein derartiger Kernreaktor ist aus der DE-OS 30 16 402 bekannt. Bei diesem Kernreaktor - hier handelt es sich um einen Hochtemperaturreaktor in Modul-Bauweise - ist in der Kaverne eines mit einem Deckel verschlossenen Betonbehälter ein die Kugelschüttung enthaltender Metallbehälter angeordnet, der mitsamt einer metallischen Grundplatte sowie mit dem Boden-, Seiten- und Dekkenreflektor nach Abschaltung des Reaktors, Ablassen der kugelförmigen Brennelemente, Demontage der Regelstäbe und öffnen des Deckels aus dem Betonbehälter herausgehoben werden kann. An dir Grundplatte ist mindestens eine nach unten führende Leitung zur Abfuhr des erhitzten Kühlgases angeschlossen, das die Schüttung
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von unten nach oben durchströmt. Die Heißgasleitung führt zu einer zweiten Kaverne, die parallel zu der ersten in dem Betonbehälter angeordnet ist und in welcher ein Wärmeverbraucher, z.B. ein Dampferzeuger, installiert ist. Als Alternative zu einer zweiten Kaverne wird in der DE-OS 30 16 402 noch vorgeschlagen, die den Kernreaktor enthaltende Kaverne nach unten zu verlängern und den Wärmeverbraucher unterhalb des Metallbehälters anzuordnen.
Zum Stand der Technik gehört auch die in der DE-OS 33 35 451 beschriebene Kernreaktoranlage, die ebenfalls einen Hochtemperaturreaktor mit kugelförmigen Brennelementen enthält. Bei dieser Anlage sind sämtliche Komponenten des Primärkreises wie auch die Regel- und Abschalteinrichtungen innerhalb eines stählernen Reaktordruckbehälters derart angeordnet, daß sie von oben montierbar und demontierbar sind. Hierdurch wird eine wirtschaftliche unterirdische Bauweise möglich. Unterhalb des Hochtemperaturreaktors ist mindestens ein Abzugsrohr für die Entnahme der Brennelemente vorgesehen, das seitlich aus dem Reaktordruckbehälter herausgeführt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kernreaktor der eingangs beschriebenen Bauweise zu schaffen, bei dem weitgehend auf aktive Betriebseinrichtungen wie Beschickungsanlage, Gasreinigungsanlage, Regelsysteme sowie auf Sicherheitssysteme verzichtet werden kann, so daß der Kernreaktor infolge des sehr geringen Wartungsaufwandes für den Einsatz in wenig industrialisierten Gebieten mit geringem Personal geeignet ist, beispielsweise zur Erzeugung von Wärme für Heizzwecke.
Erfindungsgemäß ist die Lösung dieser Aufgabe durch die folgenden Merkmale gekennzeichnet:
•Β-
a) Seiten- und Bodenreflektor sind in einen inneren und einen äußeren Reflektor unterteiltι wobei die inneren Reflektoren innerhalb des Kernbehälters angeordnet und mit diesem ausbaubar sind;
b) der sich ganz im Kernbehälter befindende Deckenreflektor liegt unmittelbar auf den Brennelementen auf, die eine stationäre Schüttung bilden und durch Ausbau des Kernbehälters auswechselbar sind;
c) der innere Seitenreflektor weist Kanäle auf, in denen die lediglich für Trimm- und Abschaltzwecke vorgesehenen Absorberstäbe verfahrbar angeordnet sind;
d) im Deckenbereich des Druckbehälters befindet sich eine mit einem Deckel verschlossene zentrale Öffnung für den Ein- und Ausbau des Kernbehälters mit den in ihm installierten Komponenten und den Brennelementen;
e) in dem Deckel ist in zentraler Position in senkrechter Lage das Gebläse für das Kühlgas befestigt;
f) auf der gesamten Innenseite des Druckbehälters ist ein Kühlsystem angebracht, das die in der Brennelement-Schüttung erzeugte Wärme aus dem Druckbehälter abführt;
g) vor dem Kühlsystem ist kavernenseitig ein gasdichter Mantel angeordnet, zwischen welchem und dem äußeren Seitenreflektor ein freier Ringraum für den Kühlgastransport vorhanden ist;
h) Primärgas und Kühlsystem sind derart ausgelegt, daß auch bei Störfällen eine sichere Abfuhr der Nachwärme gewährleistet ist;
i) der Primärkreis ist konstruktiv so abgedichtet, vorzugsweise durch Schweißlippendichtungen, daß Zwangsbelüftung und Filtereinrichtungen nicht erforderlich sind.
Der erfindungsgemäße Kernreaktor zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise aus, und durch seine unterirdische Anordnung ist er gegen Einwirkungen von außen (Flugzeugabsturz, Druckwelle, Sabotage usw.) und Störfälle im konventionellen Teil (Rohrleitungsbrüche usw.) geschützt. Außerdem stellt das umgebende Erdreich eine hervorragende Abschirmung gegen radioaktive Strahlung dar.
Das einfache und wirtschaftliche Konzept führt zu einer Leistungsgröße von ca. 10 bis 20 MW. Ein höherer Leistungsbedarf kann durch Vervielfachen des Einheitsreaktors erreicht werden. Alle notwendigen Zusatzeinrichtungen sind zur weiteren Verbesserung der Wirtschaftlichkeit nur einmal vorgesehen.
Durch die einfache Ausführung werden niedrige Energieerzeugungskosten erreicht, die mit gegenwärtigen fossilen Energieträgern konkurrieren können.
Die stationäre Brennelement-Schüttung ermöglicht einen Leistungsbetrieb von ca. 10 bis 40 Jahren. Anschließend werden die Brennelemente ausgetauscht, wobei sie mitsamt dem Kernbehälter, den inneren Reflektoren und den Trimm- und Abschaltstäben ausgebaut werden; auf eine Anlage für kontinuierliche und diskontinuierliche Beschickung kann somit verzichtet werden. Die Unterkritikalität der Brennelemente in dem Kernbehälter während des An- und Abtransports wird durch das Verbleiben der Trimm- und Abschaltstäbe in dem Kernbehälter sichergestellt.
• /ID-
Der mögliche Ausbau des Kernbehälters mit den in ihm angeordneten Komponenten führt zu einer längeren Standzeit der gesamten Anlage, da hochbelastete Bauteile, wie z.B. der Seiten- und Deckenreflektor, ausgetauscht werden können. Außerdem können Reparaturen an solchen Bauteilen vorgenommen werden.
Der Druckbehälter kann sowohl als vorgespannter Gußbehälter, als Spannbetonbehälter, als Stahlbetonbehälter oder auch als reiner Stahlbehälter ausgeführt sein.
Das Kühlgas, vorzugsweise Helium, wird mittels des Gebläses, dessen Laufrad in einen zwischen dem Deckel und dem Deckenreflektor befindlichen freien Raum hineinragt, von oben nach unten durch die Brennelement-Schüttung transportiert. Nach Durchströmen der Schüttung verteilt sich das Kühlgas über den Boden des Druckbehälters und strömt anschließend in dem Ringraum zwischen dem äußeren Seitenreflektor und dem gasdichten Mantel nach oben in den freien Raum über dem Deckenreflektor. Darauf tritt es wieder in das Gebläse ein.
Das auf der Druckbehälter-Innenseite angebrachte Kühlsystem ist in der Lage, die gesamte produzierte Wärme abzuführen. Die Wärmeübertragung auf das Kühlsystem erfolgt durch Leitung und Strahlung. Das in dem Kühlsystem umlaufende Medium (z.B. Wasser bei Verwendung des Kernreaktors als Heizreaktor) ist in eigenen Rohren geführt. Diese sind durch den gasdichten Mantel vollständig von dem Primärkreis getrennt, so daß etwaige Leckagen aus dem Kühlsystem nicht in den Primärkreis gelangen können. Daher sind Anforderungen, die ein schnelles Reaktorschutzsystem zur Beherrschung von Reaktivitätsstörungen notwendig machen würden t hier nicht gegeben.
6/
- M·
Das Fehlen von wasserführenden Komponenten im Primärkreis sowie der Umstand, daß während des Betriebes keine Zugabe von Brennelementen *in den Primärkreis verschleppt werden, wird ermöglicht, daß auf eine Gasreinigungsanlage verzichtet werden kann. * erfolgt oder auf andere Weise Verunreinigungen
Vorteilhafterweise kann der Gasdruck im Primärkreis so gewählt sein, daß er über dem Druck des Mediums in dem Kühlsystem liegt. Dies gibt eine zusätzliche Sicherheit gegenüber einem Einbruch dieses Mediums in den Primärkreis.
Die Brennelemente weisen eine hohe Schwermetallbeladung auf, wodurch eine lange Verweil zeit der Brennelemente im Kern ermöglicht wird.
In dem äußeren Bereich des Deckels sind zweckmäßigerweise in Durchdringungen Antriebseinrichtungen für die Absorberstäbe vorgesehen.
Es ist vorteilhaft, in einem freien Raum oberhalb des Deckenreflektors einen Gasführungsmantel anzuordnen, durch welchen der Niederdruck- und Hochdruckteil bzw. die Saug- und Druckseite des Gebläses getrennt werden. Der Gasführungsmantel ist mit dem Kernbehälter verbunden.
Um den Wärmeübergang von dem aufgeheizten Kühlgas zu dem Kühlsystem zu verbessern, kann der gasdichte Mantel auf seiner dem Ringraum zugekehrten Seite mit Rippen versehen sein. Diese Rippen können als Längsrippe ausgebildet sein, an denen sich der äußere Seitenreflektor direkt abstützt. Dabei werden Kühlkanalp für das nach oben strömende Kühlgas gebildet.
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Für die Abstützung des Kernbehälters kann eine metallische Abstützeinrichtung vorgesehen sein, auf der der Kernbehälter gelagert ist. Die Abstützeinrichtung stützt sich ihrerseits direkt auf dem Boden des Druckbehälters ab.
Es ist vorteilhaft, den Motor für das Gebläse in einer Durchdringung des Deckels für die zentrale Ein- und Ausbauöffnung anzuordnen und die Durchdringung mit einem eigenen abnehmbaren Verschlußteil zu versehen. Das erleichtert die Wartung von Motor und Gebläse.
über dem Druckbehälter, der auf einem Fundament gelagert ist, befindet sich zweckmäßigerweise eine Betonabdeckung, die aber, gute Zugänglichkeit ermöglicht. Oberhalb dieser Abdeckung, die den Kernreaktor in Verbindung mit der unterirdischen Bauweise vor Einwirkungen von außen schützt, ist eine Leichtbauhalle vorgesehen, in der Hilfs- und Versorgungssysteme untergebracht sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Kernreaktor sind die in dem inneren Seitenreflektor angeordneten Absorberstäbe nur zum Trimmen und Abschalten vorgesehen; die Regelung der Reaktorleistung erfolgt allein über die Drehzahl des Gebläses und die sekundäre Durchströmung des Kühlsystems, wobei die stabilisierende Eigenschaft des negativen Temperaturkoeffizienten ausgenutzt wird. Auf eine aktive Regelung mit Absorberstäben kann somit verzichtet werden.
Die Trimm- und Abschaltstäbe dienen in Verbindung mit abbrennbaren Neutronengiften (z.B. Gadolinium) dazu, die anfängliche Überschußreaktivität zu binden. Die während des Reaktorbetriebs auftretenden Änderungen der Überschußreaktivität werden durch Verfahren der Trimm- und Abschaltstäbe kompensiert. Dabei werden die Trimm- und Abschaltstäbe nach und nach von Zeit zu Zeit
von Hand ausgefahren. Eine Regelung und Automatik ist für diese langsamen Reaktivitätsänderungen nicht erforderlich; die Trimm- und Abschaltstäbe werden lediglich dann verfahren, wenn durch Absinken der Reaktorleistung nicht genug Wärme produziert, also z.B. keine ausreichende Heizwasserqualität zur Verfügung gestellt werden kann. Kurzzeitige Schwankungen der Brennelementtemperaturen werden infolge der hohen Temperaturbeständigkeit der keramischen Brennelemente über einen relativ weiten Bereich problemlos vertragen.
Die Entladung des Kernreaktors nach erfolgtem Abbrand der Brennelemente kann vorteilhafterweise so vorgenommen werden, daß zunächst eine Abschirmglocke direkt auf den Druckbehälter aufgesetzt und darauf - nach Abheben des Deckels - der Kernbehälter in die Abschirmglocke eingezogen wird.
Der Primärkreis und das Kühlsystem sind derart ausgelegt, daß auch bei Störfällen die Nachwärme sicher abgeführt wird.
Bei Ausfall des Gebläses erfolgt die Nachwärmeabfuhr über Naturkonvektion an das Kühlsystem, wobei sich in der Brennelement- Schüttung die Strömungsrichtung des Kühlgases umkehrt. Dies führt jedoch nicht zu einer thermischen Gefährdung des Gebläses und seines Antriebsmotors. Ein sich eventuell im Primärkreis ergebender Druckanstieg kann entweder bereits bei der Auslegung des Priirärkreises berücksichtigt oder durch überströmen des Kühlgases in Gas-Lagerbehälter kompensiert werden. Der Aufbau des Kühlsystems erfolgt in der Weise, daß für die Nachwärmeabfuhr durch Naturkonvektion eine ausreichende Menge Kühlmedium durch die Rohre des Kühlsystems zirkuliert.
Im Druckentlastungsstörfall wird die Nachwärme ebenfalls an das Kühlsystem übertragen, und zwar durch Wärmeleitung über den
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Graphitreflektor sowie durch Wärmestrahlung von dem Graphitreflektor zu dem Kühlsystem. Auch hierbei werden im Kern des Reaktors die bei Normalbetrieb herrschenden Temperaturen nicht wesentlich überschritten.
Sogar bei Ausfall des Kühlsystems wird die Nachwärme sicher abgeführt, ohne daß es zu einer Schädigung der Brennelemente oder gar zu einer Aktivitätsfreisetzung aus den Brennelementen kommt. Die Abfuhr der Nachwärme erfolgt in diesem Falle durch Leitung durch den Druckbehälter in das umgebende Erdreich sowie in die Atmosphäre. Bei Verwendung eines Stahl- oder Spannbetonbehälters als Druckbehälter kann die Wärmeleitung durch die besondere Anordnung der Stahlbewehrung günstig beeinflußt werden. Der einfache Aufbau macht nur einen sehr geringen Überwachungsaufwand erforderlich.
In der Zeichnung ist der erfindungsgemäße Kernreaktor anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch einen Kernreaktor gemäß der Erfindung, die Figur 2 die gesamte Anlage mit den oberirdischen Bauten.
Wie die Figur 1 erkennen läßt, ist ein unterirdisch angeordneter zylindrischer Druckbehälter 1 aus Stahlbeton vorgesehen, der eine Kaverne 2 umschließt. Er weist in seinem Deckenbereich 3 eine zentrale öffnung 4 auf, die mit einem abnehmbaren Deckel 5 verschlossen ist. In der Kaverne 2 ist ein Kernreaktor 6 untergebracht, dessen Kern aus einer stationären Schüttung 7 kugelförmiger Brennelemente besteht. Die Schüttung 7 hat einen Durchmesser von ca. 1,2 bis 1,5 m und eine Höhe von 1,5 bis 2,5 m. Die Leistungsdichte im Kern beträgt ca. 4 bis 6 MW/m3 und ermöglicht eine Gesamtleistung von 10 bis 20 MW. Die Brennelemente, die im Warm- oder Kaltpreßverfahren hergestellt werden, beinhalten ca. 20" bis 40 g Schwermetall je Kugel.
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Die Schüttung 7 ist allseitig von einem Graphitreflektor 8 umgeben, der aus Bodenreflektor 9, Seitenreflektor 10 und Deckenreflektor 11 besteht. Die Dicke des Graphitreflektors 8 beträgt ca. 0,75 bis 1,0 m.
Der Deckenreflektor 11 liegt direkt auf der Schüttung 7 auf. Zwischen ihm und dem Deckel 5 befindet sich ein freier Raum 12. Ein weiterer freier Raum 13 ist zwischen dem Bodenreflektor 9 und dem Boden des Druckbehälters 1 vorgesehen; in diesem Raum ist eine metallische Abstützeinrichtung 14 angeordnet, über die sich der Kernreaktor 6 auf dem Druckbehälterboden abstützt.
Die Schüttung 7 wird von oben nach unten von einem Kühlgas, vorzugsweise Helium, durchströmt, das mittels eines Gebläses 15 umgewälzt wird. Das Gebläse 15 ist in senkrechter Lage zentral unten in dem Deckel 5 angebracht, wobei sich sein Laufrad in dem freien Raum 12 befindet. Der Antriebsmotor 27 für das Gebläse 15 ist in einer Durchdringung 16 des Deckels 5 installiert, die außen mit einem Verschlußteil 17 versehen ist.
Die Schüttung 7 ist seitlich und unten von einem Kernbehälter 18 aus Stahl umschlossen, der auch einen Teil des Seitenreflektors 10 und des Bodenreflektors 9 aufnimmt. Seiten- und Bodenreflektor sind also in einen inneren und einen äußeren Reflektorteil unterteilt; beim Seitenreflektor 10 ist der innere Reflektor mit 19 und der äußere Reflektor mit 20 bezeichnet, beim Bodenreflektor 9 mit 22 und 23. In dem inneren Seitenreflektor 19 sind senkrechte Kanäle 28 vorgesehen, in denen Absorberstäbe 21 für Trimm- und Abschaltzwecke verfahrbar angeordnet sind. Die Antriebseinrichtungen 29 für die Absorberstäbe 21 sind in Durchdringungen 38 des Deckels 5 vorgesehen.
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Der Kernbehälter 18 läßt sich mitsamt dem inneren Seitenreflektor 19, dem Deckenreflektor 11, den Brennelementen und den Absorberstäben 21 nach Entfernen des Deckels 5 nach oben ausbauen. Dazu wird eine Abschirmglocke zu Hilfe genommen. Die Absorberstäbe 21 gewährleisten die ünterkritikalität der Schüttung 7 beim Aus- und Einbauvorgang. Ein Ausbau des Kernbehälters 18 wird dann vorgenommen, wenn die Brennelemente hinreichend abgebrannt sind.
Auf der gesamten Innenseite des Druckbehälters 1 ist ein Kühlsystem 24 angebracht, das aus vorzugsweise von Kühlwasser durchströmten Rohren besteht und so ausgelegt ist, daß die in der Schüttung 7 erzeugte Wärme beim Leistungsbetrieb wie auch beim Nachwärmeabfuhrbetrieb sicher abgeführt werden kann. Um den Einbruch von Wasser in den Primärkreis zu verhindern, ist in der Kaverne 2 vor dem Kühlsystem 24 ein gasdichter Mantel 25 angeordnet. Zwischen diesem Mantel und dem äußeren Seitenreflektor 20 befindet sich ein Ringraum 26.
In dem freien Raum 12 ist ein Gasführungsmantel 30 vorgesehen, der Saug- und Druckseite des Gebläses 15 trennt. Er ist an dem oberen Ende des Kernbehälters 18 angeschlossen.
Die Regelung der Reaktorleistung wird allein über die Drehzahl des Gebläses 15 und die sekundäre Durchströmung des Kühlsystems 24 vorgenommen, wobei der einem Kugelhaufenreaktor inhärente negative Temperaturkoeffizient ausgenutzt wird. Das Gebläse 15 saugt das Kühlgas, dessen Druck sich bei Normalbetrieb auf ca. 8 bis 10 bar einstellt, aus dem freien Raum 12 an und fördert es in die Schüttung 7. Beim Durchströmen der Schüttung 7 erhebt sich die Temperatur des Gases von ca. 300 0C auf 500 0C. Das aufgeheizte Kühlgas tritt durch öffnungen in dem Kernbehälter
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18 sowie in dem Bodenreflektor 9 in den freien Raum 13 ein, in dem es sich verteilt und dem Ringraum 26 zugeführt wird. Von hier gelangt es wieder in den Raum 12.
Der Druck des Kühlgases ist so gewählt, daß er über dem Druck des Wassers in dem Kühlsystem 24 liegt.
Einrichtungen wie eine Beschickungsanlage, eine Gasreinigungsanlage, ein Reaktorschutzsystem und aktive Regelsysteme sind für den Kernreaktor 6 nicht erforderlich und somit auch nicht vorgesehen. Daher ergeben sich bei dem Kernreaktor 6 sehr niedrige Energieerzeugungskosten, und der erforderliche Wartungsaufwand ist gering.
Die Figur 2 zeigt die gesamte Kernreaktoranlage mit dem Druckbe hälter 1, der unterirdisch in einer Kaverne 40 angeordnet ist und auf einem Fundament 31 ruht, mit einer die Kaverne 40 oben abschließenden Betonabschirmung 32 und einer Halle 33 in Leicht bauweise. Die Halle 33 weist ein Tor 36 auf und ist in einen Werkstatt- und Betriebsraum 37 und einen Raum 39 für den Ein- und Ausbau des Kernbehälters 18 unterteilt. Zu diesem Zweck sind in dem Raum 39 Schienen 35 vorgesehen, auf denen ein Kran 34 läuft. Die Kaverne 40 ist mit Beton ausgekleidet. Γν·ν ;/,.■>;; schenraum 41 zwischen Kavernenwand und Druckbehälter 1 wird auf Leckage und Aktivität überwacht. Durch geringe Absaugung kann ggf. ein leichter unterdruck gegenüber der Umgebung eingestellt werden. Etwaige Leckagen werden diskontinuierlich gezielt abgeleitet.
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BAD ORiGiNAL

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    Unterirdisch in der Kaverne eines zylindrischen Druckbehälters angeordneter Kernreaktor niedriger Leistung mit einer Schüttung kugelförmiger Brennelemente, die mit Hilfe eines Gebläses von oben nach unten von einem Kühlgas durchströmt wird, mit einem ausbaubaren Kernbehälter aus Stahl, mit einem die Schüttung allseitig umgebenden, aus Boden-, Seiten- und Deckenreflektor bestehenden Graphitreflektor und mit Kanälen in dem Seitenreflektor zur Aufnahme von Absorberstäben, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
    a) Seiten- (10) und Bodenreflektor (9) sind in einen inneren (19 bzw. 22) und einen äußeren Reflektor (20 bzw. 23) unterteilt, wobei die inneren Reflektoren (19, 22) innerhalb des Kernbehälters (18) angeordnet und mit diesem ausbaubar sind;
    b) der sich yanz im Kernbehälter (18) befindende Deckenreflektor (11) liegt unmittelbar auf den Brennelementen auf, die eine stationäre Schüttung (7) bilden und durch Ausbau des Kernbehälters (18) auswechselbar sind;
    c) der innere Seitenreflektor (19) weist Kanäle auf, in denen die lediglich für Trimm- und Abschaltzwecke vorgesehenen Absorberstäben (21) verfahrbar angeordnet sind;
    d) im Deckenbereich des Druckbehälters (1) befindet sich eine mit einem Deckel (5) verschlossene zentrale öff-
    ...14/
    nung (4) für den Ein- und Ausbau des Kernbehälters (1) mit den in ihm installierten Komponenten und den Brennelementen;
    e) in dem Deckel (5) ist in zentraler Position in senkrechter Lage das Gebläse (15) für das Kühlgas befestigt;
    f) auf der gesamten Innenseite des Druckbehälters (1) ist ein Kühlsystem (24) angebracht, das die in der Brennelement-Schüttung (7) erzeugte Wärme aus dem Druckbehälter (1) abführt;
    g) vor dem Kühlsystem (24) ist kavernenseitig ein gasdichter Mantel (25) angeordnet, zwischen welchem und dem äußeren Seitenreflektor (20) ein freier Ringraum (26) für den Kühlgastransport vorhanden ist;
    h) Primärkreis und Kühlsystem (24) sind derart ausgelegt, daß auch bei Störfällen eine sichere Abfuhr der Nachwärme gewährleistet ist;
    i) der Primärkreis ist konstruktiv so abgedichtet, vorzugsweise durch Schweißlippendichtungen, daß Zwangsbelüftung und Filtereinrichtungen nicht erforderlich sind.
    '2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck im Primärkreis so gewählt ist, daß er über dem Druck des Mediums im Kühlsystem (24) liegt.
    3. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennelemente eine hohe Schwermetallbeladung aufweisen.
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    4. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Süßeren Bereich des Deckels (5) in Durchdringungen (38) Antriebseinrichtungen (29) für die Absorberstäbe (21) angeordnet sind.
    5. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem freien Raum (12) oberhalb des Deckenreflektors (11) ein Gasführungsmantel (30) angeordnet ist, welcher Saug- und Druckseite des Gebläses (15) trennt und mit dem Kernbehälter (18) verbunden ist.
    6. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gasdichte Mantel auf der dem Ringraum zugekehrten Seite mit Rippen versehen ist.
    7. Kernreaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen als Längsrippen ausgebildet sind, an denen sich der äußere Seitenreflektor unmittelbar abstützt, wobei Kühlkanäle gebildet werden.
    8. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernbehälter (18) auf einer metallischen Abstützeinrichtung (14) ruht, die ihrerseits direkt auf dem Boden des Druckbehälters (1) abgestützt ist.
    9. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gebläsemotor (27) in einer Durchdringung (16) des Dekkels (5) für die zentrale Ein- und Ausbauöffnung (4) angeordnet ist, die mit einem abnehmbaren Verschlußteil (17) versehen ist.
    10. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich oberhalb des auf einem Fundament (31) gelagerten
    ...16/
    Druckbehälters (1) eine massive Betonabdeckung (32) befindet, oberhalb von der eine Halle (33) in Leichtbauweise zur Aufnahme von HiIfs- und Versorgungssystemen vorgesehen ist.
    11. Verfahren zum Betreiben des Kernreaktors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß die Reaktorleistung unter Ausnutzung des negativen Temperaturkoeffizienten allein über die Drehzahl des Gebläses (15) und die sekundäre Durchströmung des Kühlsystems (24) geregelt wird.
    12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die anfängliche Überschußreaktivität mit den Trimm- und Abschaltstäben (21) sowie mit abbrennbaren Neutronengiften gebunden wird und daß die während des Reaktorbetriebs auftretenden Änderungen der Überschußreaktivität durch Verfahren der Trimm- und Abschaltstäbe von Hand kompensiert werden.
    13. Verfahren zum Betreiben des Kernreaktors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Entladung des Kernreaktors (6) nach erfolgtem Abbrand der Brennelemente eine Abschirmglocke direkt auf den Druckbehälter (1) aufgesetzt und der Kernbehälter (18) nach Abheben des Deckels (5) in die Abschirmglocke eingezogen wird.
    14. Verfahren zum Betreiben des Kernreaktors nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
    a) bei Ausfall des Gebläses (15) erfolgt die Nachwärmeabfuhr durch Naturkonvektion, wobei ein sich eventuell im Primärkreis ergebender Druckanstieg durch
    ...17/
    Überströmen des Kühlgases in Gas-Lagerbehälter kompensiert werden kann;
    b) im Druckentlastungsstörfall wird die Nachwärme durch Wärmeleitung über den Graphitreflektor (8) sowie durch Wärmestrahlung von dem Graphitreflektor (8) an das Kühlsystem (24) abgegeben;
    c) bei Ausfall des Kühlsystems (24) wird die Nachwärme durch Leitung durch den Druckbehälter (1) an das umgebende Erdreich sowie an die Atmosphäre übertragen.
    ...18/
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3534422A1 (de) * 1985-09-27 1987-04-09 Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh Unterirdisch in der kaverne eines zylindrischen druckbehaelters angeordneter kernreaktor niedriger leistung
DE3604869A1 (de) * 1986-02-15 1987-08-20 Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh Gasgekuehlter kernreaktor mit einer stationaeren schuettung kugelfoermiger betriebselemente
DE3617406A1 (de) * 1986-05-23 1987-11-26 Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh Mit einem metallischen liner ausgekleideter zylindrischer betondruckbehaelter
DE3621516A1 (de) * 1986-06-27 1988-01-07 Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh Kernkraftwerk mit einem in einem zylindrischen spannbetondruckbehaelter angeordneten hochtemperaturreaktor
DE3641504A1 (de) * 1986-12-04 1988-06-16 Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh In der kaverne eines druckbehaelters angeordneter kernreaktor niedriger leistung
US4863674A (en) * 1987-08-11 1989-09-05 Hochtemperatur-Reaktorbau Gmbh Having operating element charging and removal
CN107039096A (zh) * 2017-05-24 2017-08-11 长江勘测规划设计研究有限责任公司 地下核电站严重事故下过滤排放***

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3603090A1 (de) * 1986-02-01 1987-08-06 Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh Reaktordruckbehaelter aus beton fuer einen gasgekuehlten kernreaktor niedriger leistung
DE3642542A1 (de) * 1986-12-12 1988-06-23 Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh Kernkraftwerk mit einem aussermittig in einem zylindrischen spannbetondruckbehaelter angeordneten hochtemperaturreaktor
US20080226012A1 (en) * 2005-07-27 2008-09-18 Battelle Memorial Institute Proliferation-Resistant Nuclear Reactor
ITRM20070256A1 (it) * 2007-05-07 2008-11-08 Susanna Antignano Impianto nucleare supersicuro e a decommissioning semplificato/facilitato.
CN101271737B (zh) * 2008-04-30 2010-08-11 中国核动力研究设计院 提高均匀性水溶液核反应堆额定稳态运行功率的方法
JP2011252800A (ja) * 2010-06-02 2011-12-15 Toshiba Corp 原子炉建屋
CN102436856A (zh) * 2011-12-13 2012-05-02 匡仲平 核泄漏事故引发的核辐射污染规避方法
CN104751922B (zh) * 2015-03-31 2017-07-28 北京三超核科学技术研究院有限公司 地下核电站
CN112820430B (zh) * 2019-11-18 2024-05-14 中国核工业二三建设有限公司 高温气冷堆石墨和碳堆内构件安装建造方法及安装小车
WO2022035871A2 (en) * 2020-08-11 2022-02-17 Radiant Industries, Incorporated Nuclear reactor system with lift-out core assembly
CN114293814B (zh) * 2022-01-10 2022-11-04 湖南大学 一种稳定干磨的自适应式重混凝土墙壁拆除装置
CZ309874B6 (cs) * 2022-11-04 2024-01-03 Witkowitz Atomica a.s Modulární tlakovodní jaderný reaktor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3016402A1 (de) * 1980-04-29 1981-11-05 GHT Gesellschaft für Hochtemperaturreaktor-Technik mbH, 5060 Bergisch Gladbach Hochtemperaturreaktor in modul-bauweise
DE3335451A1 (de) * 1983-09-30 1985-04-18 Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 4600 Dortmund Kernreaktoranlage

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB867825A (en) * 1958-11-06 1961-05-10 Babcock & Wilcox Ltd Improvements in wall means and in panels for use in such wall means and in or relating to nuclear reactors
GB1101067A (en) * 1966-11-30 1968-01-31 Atomic Power Constr Ltd Improvements in or relating to metal-lined concrete pressure vessels
DE3009390A1 (de) * 1980-03-12 1981-09-17 GHT Gesellschaft für Hochtemperaturreaktor-Technik mbH, 5060 Bergisch Gladbach Hochtemperaturreaktor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3016402A1 (de) * 1980-04-29 1981-11-05 GHT Gesellschaft für Hochtemperaturreaktor-Technik mbH, 5060 Bergisch Gladbach Hochtemperaturreaktor in modul-bauweise
DE3335451A1 (de) * 1983-09-30 1985-04-18 Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 4600 Dortmund Kernreaktoranlage

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3534422A1 (de) * 1985-09-27 1987-04-09 Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh Unterirdisch in der kaverne eines zylindrischen druckbehaelters angeordneter kernreaktor niedriger leistung
DE3604869A1 (de) * 1986-02-15 1987-08-20 Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh Gasgekuehlter kernreaktor mit einer stationaeren schuettung kugelfoermiger betriebselemente
US5019322A (en) * 1986-02-15 1991-05-28 Hochtemperatur-Reaktorbau Gmbh Gas cooled nuclear reactor with a pebble bed of spherical operating elements
DE3617406A1 (de) * 1986-05-23 1987-11-26 Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh Mit einem metallischen liner ausgekleideter zylindrischer betondruckbehaelter
DE3621516A1 (de) * 1986-06-27 1988-01-07 Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh Kernkraftwerk mit einem in einem zylindrischen spannbetondruckbehaelter angeordneten hochtemperaturreaktor
US4761260A (en) * 1986-06-27 1988-08-02 Hochtemperatur-Reaktorbau Gmbh Nuclear power plant with a high temperature reactor located in a cylindrical prestressed concrete pressure vessel
DE3641504A1 (de) * 1986-12-04 1988-06-16 Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh In der kaverne eines druckbehaelters angeordneter kernreaktor niedriger leistung
US4863674A (en) * 1987-08-11 1989-09-05 Hochtemperatur-Reaktorbau Gmbh Having operating element charging and removal
CN107039096A (zh) * 2017-05-24 2017-08-11 长江勘测规划设计研究有限责任公司 地下核电站严重事故下过滤排放***
CN107039096B (zh) * 2017-05-24 2023-10-10 长江勘测规划设计研究有限责任公司 地下核电站严重事故下过滤排放***

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Publication number Publication date
DE3518968C2 (de) 1993-09-02
CN86100039A (zh) 1986-11-19
US4701298A (en) 1987-10-20
CH670011A5 (de) 1989-04-28
JPS61275693A (ja) 1986-12-05
CN1008140B (zh) 1990-05-23
JPH0569395B2 (de) 1993-09-30

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