DE1156516B - Notkuehleinrichtung fuer fluessigkeitsgekuehlte Kernreaktoren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

B 60909 Vmc/21g

ANMELDETAG: 19. J A N U A R 1961

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 31. OKTOB ER 1963

Die Erfindung betrifft eine Notkühleinrichtung für flüssigkeitsgekühlte Kernreaktoren mit einem energieerzeugenden Primärkreislauf, einem Notkühlkreislauf und mit einem oberhalb des Reaktorkern^ angeordneten Druckhaltegefäß.

Auch nach dem Abschalten eines Reaktors geht die Wärmeerzeugung vorläufig weiter, und wenn keine entsprechende Kühlung vorhanden ist, kann durch Überhitzen ein Schaden entstehen. So können die Brennstoffelemente schmelzen und die Spaltprodukte in unkontrollierbarer Weise freigesetzt werden.

Für Druckwasserreaktoren ist es bereits bekannt, die beim Abschalten des Reaktors noch verfügbare Wärme durch Naturumlauf des Primärkühlmittels einem Wärmeaustauscher zuzuführen, der sekundärseitig durch im Zwangsumlauf umgewälztes Meerwasser gekühlt ist. Der Wärmeaustauscher nimmt die überschüssige Wärme auf und reduziert sie auf das erforderliche Minimum, so daß ein gefährlicher Druck- und Temperaturanstieg im Reaktor vermieden wird. Der Aufbau einer derartigen Anlage ist jedoch verhältnismäßig kompliziert und hat vor allem den Nachteil, daß für die automatische Inbetriebnahme besondere Ventile erforderlich sind.

Es ist ferner ein flüssigkeitsgekühlter Kernreaktor mit einem Notkühlkreis und einem oberhalb des Reaktordruckgefäßes angeordneten Druckhaltegefäß bekannt, dem vom Reaktor überschüssige Wärme zuführbar ist. Jedoch ist dieses Druckhaltegefäß nicht mit einem Notwärmeaustauscher ohne Verwendung von Ventilen zusammengeschaltet, um eine Notkühlung des Reaktors zu bewirken, sondern der Notkühlkreislauf ist getrennt vom Druckhaltegefäß vorgesehen.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer einfacheren Notkühleinrichtung, welche sich selbsttätig einschaltet und insbesondere ohne Pumpen oder zusätzliche Ventile arbeiten kann. Es wird deshalb ein Notkühlkreislauf vorgesehen, der erfindungsgemäß von dem Reaktordruckgefäß in den unteren Teil des Druckhaltegefäßes, von diesem über eine im oberen Teil des Druckhaltegefäßes angeordnete Überlaufleitung zu dem Notwärmeaustauscher und zurück in das Reaktordruckgefäß führt und durch Volumenzunahme der Reaktorkühlflüssigkeit infolge Temperaturerhöhung in Tätigkeit tritt.

Der Notwärmeaustauscher ist dabei in ein Naturumlaufsystem eingeschaltet, das gewöhnlich außer 3etrieb ist und erst dann anspricht, wenn nach dem Abschalten des Reaktors durch überschüssige Wärme der Flüssigkeitsspiegel in dem vorgeschalteten Druckhaltegefäß so hoch steigt, daß durch überströmende Notizeinrichtung für flüssigkeitsgekühlte Kernreaktoren

Anmelder: Babcock & Wilcox Limited, London

Vertreter: Dipl.-Ing. Dr. E. Karstedt, Patentanwalt, Oberhausen (RhId.), Lipperheidstr. 30

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 20. Januar 1960 (Nr. 2069)

Thomas Deighton, London, ist als Erfinder genannt worden

Flüssigkeit der Wärmeaustauscher automatisch in Betrieb gesetzt wird. Abgesehen davon, daß hierbei keine Pumpen benötigt werden, ist es von besonderem Vorteil, daß auch Ventilbetätigungen nicht mehr erforderlich sind. Besondere Vorteile, insbesondere bezüglich der Anordnung der Gesamtanlage, ergeben sich bei Verwendung in Verbindung mit Schiffsreaktoren.

In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und vereinfacht dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Gesamtanordnung des Reaktors mit Primärkreislauf und Notkühleinrichtung, Fig. 2 eine Gruppe der Notkühleinrichtung.

In dem Reaktordruckgefäß 1 befindet sich der Reaktorkern 2, der von dem Primärkühlkreislauf 3 in Pfeilrichtung durchströmt wird. Die erzeugte Wärme wird über den Sekundärkreislauf 4 in einer Turbine 5 nutzbar gemacht.

Der obere Raum 6 des Druckgefäßes 1 ist über Steigrohre 7 mit dem Druckhaltegefäß 8 verbunden. Von hier aus werden in bekannter Weise über die Leitung 9 Druckschwankungen im Primärsystem ausgeglichen. Ferner ist das Druckhaltegefäß, wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, über die Fallrohre 10, 10 a und 11, 11a, zwischen denen jeweils die Notkühl-Wärmeaustauscher 12 und 12 a angeordnet sind, in zwei parallelen Kreisläufen mit dem oberen Raum des Druckgefäßes 1 verbunden. Die Kühlwasserzufuhr zu den Notwärmeaustauschern 12 und 12 a erfolgt von Wassertanks 13 und 13 a. Bei Schiffsreaktoren ist es

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von Vorteil, diese Tanks direkt an das Seewasser anzuschließen und auf Steuer- und Backbordseite zu setzen. Die beiden beschriebenen Notkühlkreisläufe arbeiten in bekannter Weise im Naturumlauf und sind während des normalen Reaktorbetriebes praktisch außer Betrieb. Bei Lastabwurf oder einer plötzlichen Störung des Reaktors treten sie jedoch automatisch in Tätigkeit.

In Fig. 2 sind Einzelheiten der Notkühleinrichtung zu ersehen. Der Primärkreislauf weist Absperrorgane 14 und 15 auf. Ebenso kann der Notwärmeaustauscher 12 durch die Ventile 16 und 17 abgeschaltet werden. Sie sind jedoch normalerweise immer offen und können im Bedarfsfalle durch Fernbetätigung geschlossen werden. Die Rohrschlangen 18 des Not-Wärmeaustauschers 12 sind mit ihren Sammlern ohne Verwendung von Rohrplatten in den Behältern 19 angeordnet, die vom Kühlwasser, gegebenenfalls unmittelbares Seewasser, in Richtung der Pfeile beaufschlagt werden.

Im normalen Betrieb wird das Primärkühlmittel in dem Kreislauf 3 durch den Reaktor umgewälzt, wobei der Druck durch das Druckhaltegefäß 8 im wesentlichen konstant gehalten wird. Abgesehen von geringfügigen Schwankungen entspricht unter diesen Verhältnissen die Niveaulinie NW dem Kühlmittelstand im Druckhaltegefäß. Bei Lastabwurf aus irgendeinem Grunde, z. B. bei einer Störung im Verbraucherkreislauf 4, hört die Kühlung im Primärkühlkreislauf auf, und währenddessen steigt die Temperatur des Primärkühhnittels an. Obwohl der Reaktor in solchen Fällen sofort abgeschaltet werden kann, wird in dem Reaktor noch Wärme erzeugt, welche auf das Kühlmittel übertragen wird. Diese Temperatursteigerung wirkt sich über das Steigrohr 7 auf das im Druckhaltegefäß 8 befindliche Volumen aus, welches die obere Niveaumarke überschreitet und schließlich in die Fallrohre 10 bzw. 10 a einströmt. Von diesem Augenblick an beginnt das Naturumlaufsystem der Notkühleinrichtung zu arbeiten. Die überschüssige Wärme wird in den Rohrschlangen 18 des Notwärmeaustauschers 12 an das Kühlwasser abgegeben. Das durch das Rohr 11 in den Raum 6 eintretende Medium kann wieder Wärme aufnehmen und dem Druckhaltegefäß für einen neuen Umlauf zuführen, bis die letzte überschüssige Wärme in dem Notwärmeaustauscher vernichtet ist und der Notkühlvorgang abklingt. Die Notwärmeaustauseher sind in ihrer Größe so ausgelegt, daß jede gefährliche Temperatursteigerung im Reaktorkreislauf vermieden werden kann.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Notkühleinrichtung für flüssigkeitsgekühlte Kernreaktoren mit einem energieerzeugenden Primärkreislauf, einem Notkühlkreislauf und mit einem oberhalb des Reaktorkerns angeordneten Druckhaltegefäß, dadurch gekennzeichnet, daß der Notkühlkreislauf von dem Reaktordruckgefäß in den unteren Teil des Druckhaltegefäßes, von diesem über eine im oberen Teil des Druckhaltegefäßes angeordnete Überlaufleitung zu dem Notwärmeaustauseher und zurück in das Reaktordruckgefäß führt und durch Volumenzunahme der Reaktorkühlflüssigkeit infolge Temperaturerhöhung in Tätigkeit tritt.

2. Notkühleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei parallel geschaltete Notkühlkreisläufe, die an dasselbe Druckhaltegefäß angeschlossen sind.

3. Notkühleinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch Verwendung in Verbindung mit Schiffsreaktoren.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1211537;
»The Shippingport Pressurized Water Reactor«
1958, Reading, USA., S. 246 bis 251.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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