DE1293925B - Siedewasserkernreaktor - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Siedewasserkern- F i g. 2 zeigt einen Horizontalschnitt längs der

reaktor, dessen Spaltzone die geometrische Form Linie 7-7 in F i g. 1.

eines Zylinders hat, durch den sich Kühlkanäle in In den F i g. 1 und 2 ist ein Kernreaktor darvertikaler Richtung parallel zu seiner vertikalen gestellt, der mehrere Aufsätze über der Spaltzone Achse erstrecken, die in Gruppen unterteilt sind, und 5 aufweist, die nicht nur zur Erhöhung der Geder mit zwei konzentrischen Aufsätzen über der schwindigkeit der selbsttätigen Strömungszirkulation Spaltzone ausgestattet ist, die zusammen einen Ring- beitragen, sondern auch eine Regelung der Geraum begrenzen, dem ein bestimmter Teil der äuße- schwindigkeit des Stroms durch ganz bestimmte ren Kühlkanäle strömungsmäßig zugeordnet ist, wäh- verschiedene Teile des aktiven Teils des Reaktors rend der Rest innerer Kühlkanäle dem Inneren Auf- io ermöglichen. Der Siedewasserreaktor 100 ist in einem satz strömungsmäßig zugeordnet ist. Druckbehälter 104 angeordnet und besitzt eine Spalt-

Es ist bereits bekannt, dem aktiven Teil eines zone 102. Die Spaltzone weist vertikal sich durch Siedewasserreaktors einen Aufsatz nachzuschalten. sie hindurch erstreckende Kühlkanäle 105 auf. Eine Bei einer bekannten Anordnung wird ein solcher Abschirmung 106 ist an der Innenseite des Druck-Aufsatz mit gleichbleibendem Querschnitt verwen- 15 behälters 104 angeordnet und trägt ein geeignetes det, der größer als die wirksame Querschnittsfläche konstruiertes Dampfableitblechsystem 108 an ihrem der Kühlkanäle im aktiven Teil des Reaktors ist. oberen Ende. Eine zylindrische Ummantelung 110

Bei einem ebenfalls bekannten Reaktor ist ein umgibt die Spaltzone 102 und trägt einen äußeren Aufsatz über dem aktiven Teil vorgesehen, der als Aufsatz 112 an ihrem oberen Ende. Ein innerer AufGehäuse für die Regelstäbe des Reaktors dient. 20 satz 114 ist konzentrisch innerhalb des äußeren Auf-Die Wärmeerzeugung in dem aktiven Teil eines satzes 112 angeordnet, wodurch ein ringförmiger Reaktors nimmt in radialer Richtung vom Zentrum Raum 116 zwischen den beiden Aufsätzen gebildet des Reaktorkerns nach außen hin ab, wodurch eine wird, so daß der Kühlmittelfluß sowohl durch das wesentlich geringere Energieerzeugung in der äuße- Innere des inneren Aufsatzes 114 als auch durch ren Peripherie stattfindet. Es ist deshalb die Aufgabe 25 diesen ringförmigen Raum 116 strömen kann. Die der Erfindung, eine Einrichtung zu schaffen, die be- Kühlmittelkanäle 105 sind so dimensioniert, daß das wirkt, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Kühl- Kühlmittel von ihren oberen Enden entweder in den mittels im äußeren Teil des Reaktorkernes kleiner ringförmigen Raum 116 zwischen den konzentrischen ist als im inneren, ohne daß es dabei erforderlich Aufsätzen oder in das Innere des inneren Aufsatzes ist, die Kühlmittelströme, die einzelnen Reaktorring- 30 114 strömen kann. Der innere Aufsatz 114 konverzonen zugeordnet sind, getrennt voneinander zu giert konisch in Richtung der zweiphasigen Kühlmitregeln, telströmung, so daß der durchströmte Querschnitt Eine derartige getrennte Regelung ist in einer an dem Ausgangsende des inneren Aufsatzes ungebekannten Anordnung notwendig (belgische Patent- fähr gleich der Summe der Strömungsquerschnitte schrift 552 331), die ebenfalls zwei konzentrische 35 aller Kühlmittelkanäle ist, die mit diesem Innenraum Aufsätze aufweist, die zusammen einen Ringraum des inneren Aufsatzes kommunizieren. Der zunehbegrenzen, dem ein bestimmter Teil der äußeren mende Auftrieb infolge der Längserstreckung des Kühlkanäle zugeordnet ist, die ausschließlich mit Aufsatzes 114 verursacht ein wesentliches Andiesem Ringraum kommunizieren. wachsen des Kühlmittelstromes durch die Spalt-Der eingangs bezeichnete Siedewasserkernreaktor 40 zone 102.

ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß Der äußere Aufsatz 112 ist vorgesehen, um den

der innere Aufsatz nach oben hin konisch so weit Kühlmittelstrom durch die peripheren Kühlmittelkonvergiert, daß die durch ihn gebildete Austritts- kanäle zu verringern. Er weist ebenfalls einen koniöffnung der Strömung einen Querschnitt aufweist, sehen zusammenlaufenden Teil auf, der sich über der gleich der Summe der Querschnitte sämtlicher 45 eine Länge erstreckt, in der der Strömungsquerschnitt innerer Kühlkanäle ist, und daß der äußere Aufsatz in dem Ringraum 116 wesentlich kleiner ist als der nach oben hin so weit konvergiert, daß der Quer- Gesamtströmungsquerschnitt der mit diesem Ringschnitt des Ringraumes in der Austrittsfläche der raum kommunizierenden peripheren Kühlmittel-Strömung kleiner ist als die Summe der Querschnitte kanäle. Es ist allgemein bekannt, daß die Wärmeder äußeren Kühlkanäle, die dem Ringraum strö- 50 verteilung in radialer Richtung in dem aktiven Teil mungsmäßig zugeordnet sind. eines Reaktors annähernd kosinusförmig vom Zen-

Durch diese Ausbildung wird eine höhere Kühl- trum nach außen hin abfällt, wodurch eine wesentmittelströmungsgeschwindigkeit in der Mitte des lieh geringere Energieerzeugung in der äußeren Reaktors und durch den inneren Aufsatz erreicht als Peripherie stattfindet. Da eine geringere Wärmeabdie Kühlrnittelgeschwindigkeit durch den äußeren 55 fuhr in diesem äußeren Teil erwünscht ist, ist keine Teil des Reaktors und den Ringraum zwischen den so große Kühlmittelstromgeschwindigkeit nötig wie zwei Aufsätzen beträgt. in dem mittleren Teil des Reaktors. Die Querschnitt-

An Hand der Figuren wird die Erfindung bei- verringerung in dem Ringraumllö bewirkt eine spielsweise näher erläutert. Drosselung des Kühlmittelstroms durch die Kühl-

Die Figuren zeigen die Anwendung der Erfindung 60 mittelkanäle an der Peripherie des Reaktors um einen auf den Siedewasser-Versuchsreaktor (EBWR) der vorbestimmten Betrag, der entsprechend der Wärmeim Argonne National Laboratory aufgestellt ist und abfuhr in der Spaltzone 102 gewählt wird, der vollständig in dem Bericht des Argonne National Der Rücklaufraum 118, der zwischen dem äußeren

Laboratory ANL-5781, veröffentlicht November Aufsatz 112 und der Ummantelung 110 einerseits 1947, beschrieben ist. 65 und der Abschirmung 106 andererseits gebildet wird,

F i g. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch einen weist einen vorteilhafterweise anwachsenden Strö-Siedewasserreaktor mit natürlicher Zirkulation und mungsquerschnitt an seinem oberen Ende auf Grund zwei konzentrische Aufsätze über der Spaltzone. der in diesem Raum divergierenden Form der Auf-

sätze 114 und 116 auf. Der verringerte Kühlmittelstrom in den peripheren Kühlmittelkanälen und der Ringraum 116 zusammen mit dem zunehmenden Strömungsquerschnitt an dem oberen Ende des Rüchlaufraumes 112 führen zu einer wesentlichen Verringerung der Geschwindigkeit des Kühlmittelstroms in diesem oberen Teil des Rücklaufraumes. Die Wasserdampfabtrennung wird wesentlich erhöht infolge einer größeren Dichtedisparität zwischen dem Kühlmittel in dem ringförmigen Rücklaufraum und dem Kühlmittel in dem aktiven Teil. Die Strömungsgeschwindigkeit durch die zentral gelegenen Kühlmittelkanäle wird wesentlich erhöht, wodurch sich ein höherer maximaler Leistungsausgang des Reaktors ermöglichen läßt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Siedewasserkernreaktor, dessen Spaltzone die geometrische Form eines Zylinders hat, durch den sich Kühlkanäle in vertikaler Richtung parallel zu seiner vertikalen Achse erstrecken, die in Gruppen unterteilt sind, und der mit zwei konzentrischen Aufsätzen über der Spaltzone ausgestattet ist, die zusammen einen Ringraum begrenzen, dem ein bestimmter Teil der äußeren Kühlkanäle strömungsmäßig zugeordn?* ist, während der Rest innerer Kühlkanäle dem .nneren Aufsatz strömungsmäßig zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Aufsatz (114) nach oben hin konisch so weit konvergiert, daß die durch ihn gebildete Austrittsöffnung der Strömung einen Querschnitt aufweist, der gleich der Summe der Querschnitte sämtlicher innerer Kühlkanäle (105) ist, und daß der äußere Aufsatz (112) nach oben hin so weit konvergiert, daß der Querschnitt des Ringraumes (116) in der Austrittsfläche der Strömung kleiner ist als die Summe der Querschnitte der äußeren Kühlkanäle, die dem Ringraum strömungsmäßig zugeordnet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen