DE1003364B

DE1003364B - Nuclear reactor

Info

Publication number: DE1003364B
Application number: DEST8297A
Authority: DE
Inventors: Jan Jacobus Went
Original assignee: STICHTING REACTOR CENTRUM
Current assignee: STICHTING REACTOR CENTRUM
Priority date: 1953-06-12
Filing date: 1954-06-11
Publication date: 1957-02-28
Also published as: FR1105733A; GB751429A; NL91448C; GB752152A; NL179079B; CH322467A; BE529536A; CH322468A; FR1105732A; BE529535A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kernreaktor, in dem schweres Wasser als Moderator anzuwenden ist.The invention relates to a nuclear reactor in which heavy water is used as a moderator is.

Bekanntlich kann bei diesen Reaktoren die frei werdende Wärme dadurch gewonnen werden, daß man das schwere Wasser durch einen Wärmeaustauscher zirkulieren läßt. Damit ist jedoch der Nachteil verbunden, daß diese Reaktoren für den bei der Energiegewinnung erforderlichen Betrieb auf hohem Temperaturniveau weniger gut geeignet sind, weil eine Erhitzung des schweren Wassers eine beträchtliche Verringerung der moderierenden Eigenschaften hervorruft. It is known that the heat released in these reactors can be obtained by circulates the heavy water through a heat exchanger. However, this has the disadvantage that these reactors for the operation required for energy generation at a high temperature level are less suitable because heating the heavy water considerably Induces reduction in moderating properties.

Man hat darum vorgeschlagen, die entwickelte Wärme mit einer gesonderten Flüssigkeit abzuführen. Uran- oder Uranoxydstäbe können z. B. in der Weise verwendet werden, daß man diese Stäbe, in eine dünne Aluminiumhülse eingeschlossen, in eine zirkulierende Flüssigkeit hängt, die durch einen Wärmeaustauscher befördert wird. Wird eine Suspension von Spaltungsmaterial angewandt, so kann durch Zirkulation dieser Suspension durch einen Wärmeaustauscher eine Abfuhr von Wärme stattfinden.It has therefore been proposed to dissipate the heat generated with a separate liquid. Uranium or uranium oxide rods can e.g. B. can be used in such a way that you can these rods in a thin Enclosed aluminum sleeve, hangs in a circulating fluid passing through a heat exchanger is promoted. If a suspension of cleavage material is used, this can be caused by circulation In the suspension, heat can be dissipated through a heat exchanger.

In all diesen Fällen wird jedoch keine Lösung für die Schwierigkeit gegeben, daß der Moderator nicht nur durch die bei der Abbremsung der Neutronen und die Absorption der y-Quanten entwickelte Wärme erhitzt wird, sondern auch durch die Wärmeübertragung durch die Trennungswand zwischen dem Raum, in dem sich der Moderator befindet, und dem Raum, wo den Kernspaltungsprozessen zufolge eine hohe Temperatur vorherrscht.In all of these cases, however, no solution is given to the difficulty that the moderator does not only heated by the heat developed during the deceleration of the neutrons and the absorption of the y-quanta but also through the heat transfer through the partition wall between the room in where the moderator is located and the room where the nuclear fission processes result in a high temperature prevails.

Diese Trennungswand darf naturgemäß nur möglichst wenig Neutronen absorbieren, und es wird deswegen eine möglichst dünne Wanddicke gewählt. Zu diesem Zweck hat man als Konstruktionsmaterial bereits Aluminium vorgeschlagen.Naturally, this partition must only absorb as few neutrons as possible, and so it will a wall thickness that is as thin as possible is selected. For this purpose one has as a construction material already proposed aluminum.

Es wurde nun gefunden, daß sich eine Trennungswand mit guten wärmeisolierenden Eigenschaften für Kernreaktoren mit schwerem Wasser als Moderator erzielen läßt, ohne daß die neutronenabsorbierenden Eigenschaften zu unzulässigen Werten ansteigen, indem man sie an der dem Raum für den Moderator zugewendeten Seite mit einer porösen Substanz verkleidet, die an sich eine nur geringe Neutronenabsorption aufweist. Die Poren dieser Substanz füllen sich dann beim Betrieb des Reaktors mit schwerem Wasser, wodurch eine sehr gute Wärmeisolation erreicht wird.It has now been found that a partition wall with good heat insulating properties for Nuclear reactors with heavy water as a moderator can be achieved without the neutron absorbing Properties rise to impermissible values by adding them to the room for the moderator facing side covered with a porous substance, which in itself only has a low neutron absorption having. The pores of this substance then fill with heavy weight when the reactor is in operation Water, which achieves very good thermal insulation.

Als poröse Substanz kann Kohlenstoff oder Aluminiumoxyd genommen werden. Vorzugsweise jedoch wird als poröse Substanz leicht gesintertes Berylliumoxyd angewandt.Carbon or aluminum oxide can be used as the porous substance. Preferably however, lightly sintered beryllium oxide is used as the porous substance.

Es hat sich herausgestellt, daß, wenn die Trennungs-It has been found that when the separation

Anmelder:Applicant:

Stiditing Reactor Centrum Nederlanci,
's-GravenhageStiditing Reactor Centrum Nederlanci,
's-Gravenhage

Vertreter: Dr. F. Zumstein
und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann,
Patentanwälte, München 2, Bräuhausstr. 4Representative: Dr. F. Zumstein
and Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann,
Patent Attorneys, Munich 2, Bräuhausstr. 4th

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 12. Juni 1953Claimed priority:
Netherlands 12 June 1953

Jan Jacobus Went, Arnhem (Niederlande),
ist als Erfinder genannt wordenJan Jacobus Went, Arnhem (Netherlands),
has been named as the inventor

wand zwischen dem eigentlichen Reaktorraum und dem Raum für den Moderator mit einer Schicht leicht gesinterten Berylliumoxyds von 1 cm Dicke verkleidet ist, bei einem Temperaturabfall von 250° C über der Wand nur 7% der im Reaktor entwickelten Wärme von dem Moderator abgeführt zu werden braucht. Da 5% dieser Wärme beim Abbremsen von Neutronen und der Absorption von y-Quanten in dem Moderator selbst entwickelt wird, wird somit nur 2% mittels Wärmeleitung durch die Wand übertragen.walled between the actual reactor room and the room for the moderator with one layer sintered beryllium oxide 1 cm thick, with a temperature drop of 250 ° C above the Wall only 7% of the heat developed in the reactor needs to be removed by the moderator. There 5% of this heat when decelerating neutrons and absorbing y-quanta in the moderator is developed in-house, only 2% is transferred through the wall by means of heat conduction.

Wird weiterhin die eigentliche Trennungswand ganz aus stark gesintertem Berylliumoxyd hergestellt, so ergibt sich z. B. die Möglichkeit, den Reaktor in solcher Weise auszubilden, daß darin eine Menge Plutonium entwickelt werden kann, die sich mit der Menge U²³⁵, welche verschwindet, vergleichen läßt, wenn als Kernbrennstoff natürliches oder an U²³⁵ nur wenig angereichertes Uran verwendet wird. Vorzugsweise wird der Kernbrennstoff in diesem Fall in Form einer Suspension in schwerem Wasser verwendet. Als Reflektor kann schweres Wasser oder Berylliumoxyd angewandt werden.If the actual partition wall continues to be made entirely of strongly sintered beryllium oxide, z. B. the possibility of designing the reactor in such a way that an amount of plutonium can be developed in it, which can be compared with the amount of U ²³⁵ , which disappears when natural uranium or uranium only slightly enriched ^{in U 235 is used as nuclear fuel.} In this case, the nuclear fuel is preferably used in the form of a suspension in heavy water. Heavy water or beryllium oxide can be used as a reflector.

Bei einem bekannten Kernreaktor ist die Trennungswand, welche z. B. aus Aluminium besteht, an der dem eigentlichen Reaktorraum zugewendeten Seite mit einem zum Teil porösen Wärmeschutz verkleidet, welcher aus zwei Schichten besteht. Die Konstruktion der Trennungswand nach der Erfindung ermöglicht eine wesentlich einfachere Ausführung, weil durch den Gebrauch des in die Poren der porösen SubstanzIn a known nuclear reactor, the partition wall which, for. B. consists of aluminum on which the the actual reactor room facing side covered with a partially porous heat protection, which consists of two layers. The construction of the partition wall according to the invention allows a much simpler design, because through the use of the in the pores of the porous substance

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eingedrungenen schweren Wassers als Wärmeisolator sich die Anwendung eines gesonderten wärmeisolierenden Materials erübrigt. Weiterhin ist die bevorzugte Wahl des Berylliumoxyds als Träger des Wärmeschutzes überraschend, weil dieser Stoff an sich eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, jedoch der geringen Absorptionsfähigkeit für Neutronen halber besonders brauchbar ist.penetrated heavy water as a heat insulator is the application of a separate heat insulating Materials unnecessary. Furthermore, the preferred choice of beryllium oxide as the carrier is Heat protection surprising, because this material has a very good thermal conductivity, however, it is particularly useful because of its low absorption capacity for neutrons.

Um die Trennungswand nicht unnötig schwer zu beanspruchen, so daß man sich mit einer dünnen Wand begnügen kann, wird der Unterschied der Drücke zu beiden Seiten der Wand vorzugsweise unterhalb eines bestimmten Wertes gehalten. Welcher Druckunterschied eben noch zulässig ist, wird durch die Beschaffenheit der Trennungswand und den Temperaturunterschied, dem diese Wand ausgesetzt ist, bedingt. Vorzugsweise wird der Druckunterschied praktisch gleich Null gehalten, oder der Druck wird an der Seite des Moderators etwas höher angesetzt als der Druck an der Seite des Kernbrennstoffes. Dies ist von be- ao sonderem Interesse, falls der Kernbrennstoff in Form einer Suspension in schwerem Wasser angewandt wird. Eine etwaige Druckregulierung erfolgt vorzugsweise automatisch.In order not to stress the partition wall unnecessarily heavy, so that you have to deal with a thin wall can be satisfied, the difference in pressures on both sides of the wall is preferably below one held a certain value. Which pressure difference is still permissible is determined by the nature the partition wall and the temperature difference to which this wall is exposed. Preferably the pressure difference is kept practically zero or the pressure is on the side of the moderator is set slightly higher than the pressure on the side of the nuclear fuel. This is from be ao of particular interest if the nuclear fuel is used in the form of a suspension in heavy water will. Any pressure regulation is preferably carried out automatically.

Die poröse Substanz kann auf verschiedene Weise an der eigentlichen Trennungswand angebracht werden. Zur Verkleidung rohrförmiger Wände können z. B. ringförmige Teile benutzt werden, die lose um die Röhre geschoben werden, oder auch halbkreisförmige Teile, die an die Röhre angeschmiegt werden.The porous substance can be attached to the actual partition wall in various ways. To cover tubular walls z. B. annular parts are used that loosely around the tube are pushed, or semicircular parts that are clung to the tube.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Nuclear reactor in which heavy water is to be used as a moderator, characterized in that that the partition between the room for the moderator and the room where the fission results in a high temperature can prevail, on the side facing the room for the moderator with a porous Substance is disguised, which has a low neutron absorption.

2. Nuclear reactor according to claim 1, characterized in that the porous substance is slightly sintered Is beryllium oxide.

3. Nuclear reactor according to claim 1 or 2, characterized in that the actual partition wall made entirely of strongly sintered beryllium oxide consists.

4. Nuclear reactor according to one of claims 1 to 3, characterized in that means are present which serve to reduce the pressure difference on both sides of the partition wall below a certain value.

Considered publications:
Swiss patent specification No. 286 658.