DE1271269B

DE1271269B - Mehrzonen-Atomkernreaktor mit Natururan als Kernbrennstoff

Info

Publication number: DE1271269B
Application number: DEP1271A
Authority: DE
Inventors: Dr Erich Bagge; Julius Stelzer
Original assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Current assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Priority date: 1960-04-16
Filing date: 1960-04-16
Publication date: 1968-06-27

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G21c

Deutschem.: 21g-21/20

Nummer:
Aktenzeichen:
Aflnieldetag:
Auslegetag:

1271269
P 12 71 269.5-33
16. April 1960
27.Juni 1968

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mehrzonen-Atomkernreaktor mit Natururan als Kernbrennstoff in allen Zonen, der mit Graphit und D₂O moderiert ist, wobei die mit D_aO moderierte Zone ringförmig ausgebildet ist, mehrere in der Ringzone verteilte Rohre mit darin untergebrachten Brennelementen enthält und sowohl radial innerhalb als auch radial außerhalb von einer Graphitzone begrenzt ist.

Es ist bereits ein Mehrzonen-Atomkernreaktor bekannt, der mit Graphit und D₂O moderiert ist, bei dem die Schwerwasserzone aus einer Anzahl ringförmig angeordneter Rohre besteht und eine mittlere Zone bildet, die nach innen und außen von einer kreisförmigen bzw. einer ebenfalls ringförmigen Zone mit Graphit als Moderator begrenzt ist (USA.-Patentschrift 2 865 826). Ferner ist ein Reaktor bekannt, der mit angereichertem Brennstoff arbeitet. Die hierbei getroffene Zonenaufteilung bezieht sich ausschließlich auf die Brennstoffkonzentration, nicht aber auf den Moderator. Als Moderator wird bei diesem Reaktor Beryllium verwendet (USA.-Patentschrift 2 852 456). Weiterhin ist schon vorgeschlagen worden (vgl. deutsche Auslegeschrift 1215 822), bei einem Mehrzonenreaktor mit Natururan als Kernbrennstoff abwechselnd mit schwerem Wasser und Graphit moderierte Zonen anzuordnen.

Die Erfindung geht nun von der Überlegung aus, daß die Schwerwassermoderatorzone zweckmäßigerweise in die Graphitzone eingebettet wird. Hierbei bietet sich zunächst die Ausbildung des D₂O-Behälters in Form eines zylindrischen Hohlmantels als Lösung an. Bei den erforderlichen großen Durchmessern sind jedoch dafür erhebliche Wandstärken erforderlich, um die auftretenden Druckkräfte aufzufangen. Da Reinstaluminium als der in diesem Zusammenhang für den D₂O-Behälter in Betracht kommende Werkstoff einen beträchtlichen Neutronenabsorptionsquerschnitt aufweist, würde ein solcher Reaktor beim Betrieb mit Natururan nur schwer oder überhaupt nicht kritisch werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Mehrzonenreaktor eine vorteilhafte konstruktive Lösung für die Zonenaufteilung der verschiedenen Bereiche mit einerseits D₂O und andererseits mit Graphit als Moderator zu finden. Dabei soll der gesamte Reaktor mit vertretbarem technischen Aufwand hergestellt und betrieben werden können. Dies wird bei dem eingangs genannten Mehrzonenreaktor erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der D₂O-Moderator ausschließlich in den diese Zone bildenden Rohren angeordnet ist, von denen jedes mehrere kleinere Rohre mit je einem darin untergebrachten Mehrzonen-Atomkernreaktor mit Natururan
als Kernbrennstoff

Anmelder:

Gutehoffnungshütte Sterkrade Aktiengesellschaft, 4200 Oberhausen, Lipperfeld 1

Als Erfinder benannt:

Julius Stelzer, 4200 Oberhausen-Sterkrade;

Dr. Erich Bagge, 2300 Kiel

Brennelement enthält, daß ferner die mit Graphit moderierten Zonen radial innerhalb und, mit Ausnahme der ganzen außenliegenden Reflektorzone, auch radial außerhalb der mit D₂O moderierten Zone derart ausgebildet sind, daß in an sich bekannter Weise zahlreiche lückenlos aneinanderliegende, im Querschnitt mehreckige Graphitstäbe mit einer Längsbohrung und einem darin untergebrachten, ebenfalls zur Aufnahme je eines Brennelementes dienenden kleineren Rohr angeordnet sind.

Durch die Verwendung und geeignete Anordnung dieser Rohre, die im Sinne der Erfindung je einen Teilbehälter für das schwere Wasser bilden und infolge ihrer wesentlich kleineren Durchmesser auch eine vergleichsweise geringere Wandstärke haben können, ergibt sich eine Aluminiumersparnis von 60 °/o und mehr, so daß der Reaktor allein dadurch kritisch gemacht und in Betrieb genommen werden kann. Daneben hat die geringere Aluminiummenge auch einen kostenmäßigen Vorteil.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung der in der Zeichnung beispielsweise und schematisch im Querschnitt dargestellten Ausführungsform eines derartigen Zweistufen-Kernreaktors zu ersehen.

Innerhalb des zylindrischen, stehenden Druckbehälters 1 aus Stahl sind mehrere Rohre 2 aus Reinstaluminium in Form eines Ringes mit geringen gegenseitigen Abständen angeordnet. Diese Rohre bilden die mittlere Zone und sind beiderseits durch eine größere Anzahl im Querschnitt mehreckiger Graphitstäbe 3 begrenzt, die eine kreisförmige innere Zone und eine ringförmige äußere Zone bilden.

Die innerhalb und bis zu einem bestimmten Teildurchmesser d des Behälters 1 auch die außerhalb der Rohre 2 angeordneten Graphitstäbe haben eine

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Längsbohrung und enthalten darin je ein Aluminiumrohr 4. Gleichartige Rohre sind zu mehreren gleichmäßig verteilt in jedem der vorgenannten größeren Rohre 2 angeordnet.

Die Rohre 4 dienen zur Aufnahme der nicht dargestellten Brennelemente, die in an sich bekannter Weise hängend angeordnet sind und von oben her ein- und ausgebaut werden können. Außerdem wird durch diese Rohre ein Kühlmittel für die zentral angeordneten Brennelemente geleitet.

In dem ganz außen liegenden Ringraum zwischen der Behälterwand 1 und dem Teildurchmesser d sind ebenfalls mehreckige Graphitstäbe 5, aber ohne Längsbohrung, angeordnet. Diese Graphitstäbe bilden einen an sich bekannten Reflektor.

Von den übrigen Einzelheiten des Reaktors soll hier nur der den ganzen Behälter 1 umgebende thermische Schild 6 in Form einer von Kühlwasserrohren durchzogenen Bleischicht und der außerhalb desselben allseitig angeordnete, aber nicht dargestellte biologische Schild von einer noch wesentlich stärkeren Betonschicht erwähnt werden.

Claims

Patentanspruch:

Mehrzonen-Atomkernreaktor mit Natururan als Kernbrennstoff in allen Zonen, der mit Graphit und D₂O moderiert ist, wobei die mit D₂O moderierte Zone ringförmig ausgebildet ist, mehrere in der Ringzone verteilte Rohre mit darin untergebrachten Brennelementen enthält und sowohl radial innerhalb als auch radial außerhalb von einer Graphitzone begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der D₂0-Moderator ausschließlich in den diese Zone bildenden Rohren (2) angeordnet ist, von denen jedes mehrere kleinere Rohre (4) mit je einem darin untergebrachten Brennelement enthält, daß ferner die mit Graphit moderierten Zonen radial innerhalb und, mit Ausnahme der ganzen außenliegenden Reflektorzone (5), auch radial außerhalb der mit D₂O moderierten Zone derart ausgebildet sind, daß in an sich bekannter Weise zahlreiche lückenlos aneinanderliegende, im Querschnitt mehreckige Graphitstäbe (3) mit einer Längsbohrung und einem darin untergebrachten, ebenfalls zur Aufnahme je eines Brennelementes dienenden kleineren Rohr (4) angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 079 751;
britische Patentschriften Nr. 841 992, 847 122;
USA.-Patentschriften Nr. 2 865 826, 2 852 456.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 567/427 6.68 © Bundesdruckerei Berlin