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DE2550799A1 - Vorrichtung fuer waermeschutz der wanne eines reaktors - Google Patents

Vorrichtung fuer waermeschutz der wanne eines reaktors

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Publication number
DE2550799A1
DE2550799A1 DE19752550799 DE2550799A DE2550799A1 DE 2550799 A1 DE2550799 A1 DE 2550799A1 DE 19752550799 DE19752550799 DE 19752550799 DE 2550799 A DE2550799 A DE 2550799A DE 2550799 A1 DE2550799 A1 DE 2550799A1
Authority
DE
Germany
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gas
annular space
reactor
liquid metal
primary
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19752550799
Other languages
English (en)
Inventor
Jean Defauchy
Claude Malaval
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of DE2550799A1 publication Critical patent/DE2550799A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00—Reactor types
    • G21C1/02—Fast fission reactors, i.e. reactors not using a moderator ; Metal cooled reactors; Fast breeders
    • G21C1/03—Fast fission reactors, i.e. reactors not using a moderator ; Metal cooled reactors; Fast breeders cooled by a coolant not essentially pressurised, e.g. pool-type reactors
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C11/00—Shielding structurally associated with the reactor
    • G21C11/08—Thermal shields; Thermal linings, i.e. for dissipating heat from gamma radiation which would otherwise heat an outer biological shield ; Thermal insulation
    • G21C11/088—Thermal shields; Thermal linings, i.e. for dissipating heat from gamma radiation which would otherwise heat an outer biological shield ; Thermal insulation consisting of a stagnant or a circulating fluid
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/02—Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices
    • G21C15/12—Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices from pressure vessel; from containment vessel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Description

Vorrichtung für Wärmeschutz der Wanne eines Reaktors
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für Wärmeschutz der Wanne eines durch Flüssigmetall gekühlten Reaktors, und zwar eines sogenannten "integrierten" Reaktors, d. h. eines Reaktors, dessen gesamter Primär-Kühlkreislauf im Inneren der Hauptwanne angeordnet ist.
üra die durch die Erfindung gelöste Aufgabe anzugeben, sei im folgenden auf die Fig. 1 und Fig. 2, die den bekannten Stand der Technik zeigen, verwiesen. Fig. 1 zeigt in schematischem Längsschnitt die Hauptwanne eines solchen sogenannten integrierten Reaktors für schnelle Neutronen? Fig. 2 zeigt mehr in den Einzelheiten eine bekannte, zu verbessernde Vorrichtung für Wärmeschutz jener Hauptwanne.
Fig. 1 zeigt den aus Beton bestehenden Reaktor-Behälter 2; dieser ist oben durch den Deckel 4 verschlossen, und in diesem Deckel sind drehbare Verschlußstopfen 6 angeordnet.
Die Hauptwanne 8 des Reaktors, durch einen am Deckel 4
410-(B 5482.3)-Bgn-r (8)
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aufgehängten Mantelschuß begrenzt, enthält den Reaktorkern 10 und den gesamten Primärkreislauf des Kühlungs-Flüssigmetalls mit seinen Wärmetauschern 12 und seinen Primär-Umwälzpumpen 16. Im oberen Teil der Hauptwanne 8 ist eine Deckschicht aus inertem, unter Druck befindlichem Gas 18 angeordnet. Der Reaktorkern 10 besteht aus Brennelementen, die mit ihrem unteren Teil im Tragerost 20 befestigt sind. Dieser Tragerost ruht auf einer Bodenbelags-Plattenkonstruktion 22, die vom Mantel der Hauptwanne 8 getragen wird.
Im Inneren der Hauptwanne ist das Flüssigmetall durch den Mantelschuß 24, der sich in einem kegelstumpfförmigen Schuß 26 fortsetzt, in zwei Teile geteilt.
Diese beiden Mantelschüsse 24 und 26 bilden die Primärwanne 25. Der Innenbereich 28 der Primärwanne 25 enthält heißes Flüssigmetall, während der außerhalb davon befindliche Bereich, der auf seiner anderen Seite vom Mantel der Hauptwanne 8 und von der Bodenbelags-Plattenkonstruktion 22 begrenzt wird und die Zwischenwanne 30 bildet, kaltes Flüssigmetall enthält.
Das Flüssigmetall strömt durch die Brennelemente des Reaktorkerns 10 von unten nach oben und strömt aus ihnen heiß in die Primärwanne 25 ein, um von dort durch die Wärmetauscher 12 zu fließen, aus denen es kalt in die Zwischenwanne 30 ausströmt, aus der es sodann durch die Primär-Umwälzpumpen 16 abgesaugt wird, die es durch die Leitung in den Tragerost 20 drücken.
Die das Ganze tragende Hauptwanne 8 ist sehr großen Temperaturgefällen ausgesetzt; denn das kalte Flüssigmetall hat am Eintritt in den Kern eine Temperatur von etwa 400 0C, und das heiße Flüssigmetall hat nach dem Durchgang durch den Kern eine Temperatur von etwa 560 0C.
η α ο *> ο / λ ι1
In bekannter Heise wird die Hauptwanne 8 mittels einer gewissen Menge kalten Natriums gekühlt, die durch Schlitze der den Kern 10 tragenden Bodenbelags-Plattenkonstruktion 22 austritt und bei E in einen Raum eintritt, der sich zwischen der genannten Hauptwanne 8 und einem Mantelschuß 34 befindet.
Wie Fig. 2 zeigt, wird diese Menge an der Wand der Hauptwanne 8 entlanggeführt mittels des als Umlenkwand zu bezeichnenden Mantelschusses 34, dessen als Umlenkkante zu bezeichnender oberer freier Rand 36 innerhalb des Kühlmetalls angeordnet und dessen unterer Rand mit der Bodenbelags-Plattenkonstruktion 22 verbunden ist. Diese Menge flüssigen Kühlmetalls fließt, nachdem sie bei 36, wie der Pfeil F zeigt, umgelenkt worden ist, wieder abwärts in die Zwischenwanne 30, und zwar längs eines als Gegen-Leitwand zu bezeichnenden Mantelschusses 38. Der Ringraum, der sich zwischen der Gegen-Leitwand 38 und der Primärwanne 25 befindet, welche das kalte Flüssigmetall vom heißen Flüssigmetall trennt, entspricht dem oberen Teil der Zwischenwanne 30 und enthält kaltes Flüssigmetall.
Bei normalem Betrieb des Reaktors ist der Spiegel 42 des flüssigen Kühlmetalls zwischen der Hauptwanne 8 und der Gegen-Leitwand 38 gleichhoch wie der Spiegel 44 in der Primärwanne 25. Genauer gesagt: Dieser Spiegel 42 ist höher als die ümlenkkante 36; es bildet sich also über dieser Umlenkkante 36 ein Ring aus stillstehendem Flüssigmetall. Ferner stellt sich der Spiegel 46 in dem Ringraum zwischen der Gegen-Leitwand 38 und der Primärwanne 25 auf eine Höhe ein, die veränderlich, und zwar abhängig ist vom Druckabfall zwischen den Wärmetauschern 12 einerseits und einem Schlitz 33 andererseits, der in dem zwischen der Umlenkwand 34 und der Gegen-Leitwand 38 befindlichen Ringraum angeordnet ist. Wenn dieser Spiegel 46 tiefer als der Spie-
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gel 42 ist, dann kann die Wärme des heißen Metalls der Primärwanne 25 nicht unmittelbar zur Hauptwanne 8 abfließen; denn es ist dann zwischen dem heißen Metall und dem im Ringraum zwischen der Gegen-Leitwand 38 und der Primärwanne 25 befindlichen Flüssigmetall eine Schicht inerten Gases vorhanden, das von der Deckschicht 18 herkommt und, verglichen mit dem Flüssigmetall, verhältnismäßig stark wärmedämmend ist. Es gibt leider Reaktor-Betriebsverhältnisse, bei denen der Flüssigkeitsspiegel 46 sich höher einstellt, als die Umlenkkante 36 ist; dadurch entsteht ein wirklicher thermischer Kurzschluß zwischen dem heißen Flüssigmetall der Primärwanne 25 einerseits und dem zwischen der Gegen-Leitwand 38 und der Wanne 8 befindlichen Kühlraum andererseits.
Man hat, um diesen schwerwiegenden Nachteil wenigstens teilweise zu mildern, schon vorgeschlagen (in der am 18. 1973 angemeldeten französischen Anmeldung EN 73 37232 des Commissariat ä I1Energie Atomique auf eine "Einrichtung zum Kühlen der Wanne eines Reaktors", inhaltsgleich der am 10. 1974 angemeldeten und am 24. 4. 1975 offengelegten deutschen Patentanmeldung 2 449 308.1) den Stillstand des oberhalb der Umlenkwand 34 befindlichen Flüssigmetalls durch heberähnliche Anordnung der den Kühlkreislauf bildenden Mantelschüsse zu beseitigen.
Aber die Wirksamkeit dieser Vorrichtung hängt von der in dieser Hebervorrichtung erzeugten Umlaufgeschwindigkeit des Natriums ab, da die seitliche Wärmeleitung von der Mitte der Wanne nach außen nicht beseitigt wird. Ferner läßt sich bei solcher Lösung, falls Stillstand des Kühlkreislaufes eintritt, die Erwärmung entlang der Hauptwanne nicht vermeiden.
Die Erfindung hat, genau gesagt, zum Ziel, eine ein-
6 09823/0 a-W Al*
fache und wirksame Vorrichtung für Wärmeschutz der Hauptwanne eines Kernreaktors mit Wärmeisolierung der stillstehenden Natriumschicht zu schaffen, welche die oben beschriebenen Nachteile mildert.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für Wärmeschutz der Hauptwanne eines integrierten Reaktors für schnelle Neutronen, dessen gesamter Kühlkreislauf sich im Inneren dieser Wanne befindet und bei dem zwischen der Hauptwanne und einer Umlenkwand ein Kreislauf flüssigen Kühlmetalls und im oberen Teil der Wanne zu deren Mitte hin eine Gegen-Leitwand angeordnet ist, welche eine Primärwand umgibt, die das heiße Flüssigmetall vom kalten Flüssigmetall niederen Druckes trennt.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß über mindestens einem Teil des zwischen der Gegen-Leitwand und der Primärwanne befindlichen kalten Flüssigmetalls ein Ringraum angeordnet ist, der mit inertem Gas solchen Drukkes gefüllt ist, daß in diesem Ringraum die Gas-Flüssigmetall-Grenzfläche tiefer als der obere freie Rand der Umlenkwand ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bewirkt dadurch, daß sie zwischen dem Kühlmetall der Wanne und dem heißen Metall eine Schicht inerten Gases schafft, welches weniger Wärme als das flüssige Metall leitet, einen bei allen Lastzuständen des Reaktors ausreichenden Wärmeschutz für die Wanne.
Bei gegebenem Lastzustand des Reaktors kann trotzdem die Gas-Flüssigmetall-Grenzfläche des eingeschlossenen Gases gewisse Höhenschwankungen erfahren. Es kann nämlich die schwingende Masse des Gases, welches solcherart gemäß dem wesentlichen Merkmal der Erfindung zwischen der Gegen-Leitwand und der das kalte Flüssigmetall vom heißen Flüssigme-
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tall trennenden Primärwanne eingeschlossen ist, je nach den Temperaturen des Metalls und des Gases bei den verschiedenen Lastzuständen des Reaktors sich ändern.
In jedem Fall ist, was auch immer die Ursache der Schwankungen der Gas-Flüssigmetall-Grenzfläche der Gasschicht sein kann, es unerläßlich, gemäß der Erfindung die Höhenlage dieser Grenzfläche niedriger als die Oberkante der Gegen-Leitwand zu halten.
Diesem Zweck dienen drei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung: Sie ermöglichen, die Höhenlage der Unterseite der Gasschicht auf einem für einen gegebenen Betriebszustand des Reaktors erwünschten Wert zu halten, und zwar dank dem Umstand, daß an dem oberen Teil des Ringraums, in welchem das Gas eingeschlossen ist> Regelungsvorrichtungen angeschlossen sind, die entweder von Hand zu bedienen, z. B, Rohrleitungen mit darin angeordneten Ventilen sein oder selbsttätig, z. B. Tauchrohre geeigneter Länge sein können; statt dieser Tauchrohre kann - dies ist die dritte Ausführungs form - ein Zusatz^-Mantelschuß angeordnet sein.
Nun werden anhand der Fig. 3 bis Fig. 5 der Zeichnung einige Ausführungsformen der Erfindung beschrieben; diese sind nur Beispiele, und die Erfindung ist keineswegs auf sie beschränkt. Es zeigen - alle in senkrechtem Schnitt in Achsebene -
Fig. 3 A und 3 B eine erste Ausführungsform der Wärmeschutz-Vorrichtung in ihrer Gesamtheit, bei der der Ringraum dadurch gebildet ist, daß die Gegen-Leitwand und die Primärwanne fest miteinander verbunden sind;
Fig. 4 eine zweite, bevorzugte Ausführungsform der Wärmeschutz-Vorrichtung;
Fig. 5 eine dritte, ebenfalls empfehlenswerte Ausführungsform der Wärmeschutz-Vorrichtung, bei der der Ringraum von der Primärwanne durch einen zusätzlichen Mantelschuß getrennt ist.
Fig. 3 A ist ein Teil-Schnitt durch die Hauptwanne eines Reaktors für schnelle Neutronen und entspricht demjenigen Teil A der Fig. 1, in dem die Vorrichtung für Wärmeschutz der Hauptwanne angeordnet ist.
Diese Fig. 3 A zeigt oben den Deckel 4, an dem die Hauptwanne 8 hängt, in der die Primärpumpe 16 angeordnet ist. Diese Pumpe 16 ist mit einem Hüllrohr 48 versehen, dessen oberer Teil in der Primärwanne 25 und dessen unterer Teil in der Zwischenwanne 30 angeordnet ist, und ist durch den kegelstumpfförmigen Mantelschuß 26 hindurchgeführt. Der obere Teil dieser Pumpe 16 befindet sich im Inneren eines Schachtes 50, der mit seinem untersten Teil an dem kegelstumpfförmigen Mantelschuß 26 befestigt ist.
Günstigstes Flüssigmetall für diese Art integrierten Reaktors mit schnellen Neutronen ist bekanntlich Natrium.
Der Kreislauf des Natriums, der die Hauptwanne 8 kühlt, geht durch den Kanal 52, der sich zwischen der Hauptwanne und der Umlenkwand 34 befindet, durch die das kalte Natrium aufsteigt, welches aus den Schlitzen der den Reaktorkern tragenden Bodenbelags-Plattenkonstruktion herkommt, und durch den Kanal 54, der sich zwischen der Umlenkwand 34 und der Gegen-Leitwand 38 befindet, durch die dieses Natrium wieder abwärts fließt. In diesem Kühl-Kreislauf ist ein Schlitz 33 zwischen der Umlenkwand 34 und der Gegen-Leit-
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" ο —
wand 38 angeordnet.; Die Verlängerung des Mantelschusses gegen die Zwischenwanne 30 unter den kegelstumpf förmigen Mantelschuß 26 ist ziemlich weit unterhalb dieses kegelförmigen Mantelschusses 26 mit öffnungen 53 für den Ablauf des kalten Kühl-Natriums in die Zwischenwanne 30 versehen.
Gemäß dem wesentlichen Markmal dieser Ausführungsform ist der Raum 56, welcher kaltes Natrium enthält und das heiße Natrium der Primärwanne 25 vom kalten Natrium des Kühl-Kreislaufes -jirennt, in seinem oberen Teil dadurch verschlossen, daß die Primärwanne 25 und die Gegen-Leitwand an ihrem oberen Rand miteinander verbunden sind. Durch diese Verbindung und die freie Oberfläche des im Raum 56 enthaltenen Natriums ist ein dichter Ringraum 58 geschaffen.
In diesem Ringraum ist eine gewisse Menge inerten, wenig wärmeleitenden Gases, z. B. Argon, von solcher Temperatur und solchem Druck eingeschlossen, daß die Grenzfläche 60 des Gases und des kalten Natriums sich bei allen Lastzuständen des Reaktors unterhalb der Umlenkkante 36 des Natrium-Kühlkreislaufes befindet.
Im Scheitel dieses Ringraums 58 sind mehrere öffnungen angeordnet, durch die mehrere Rohrleitungen 62 hindurchgehen, die außen an einem gemeinsamen Sammler angeschlossen und mit je einem Ventil 64 für die Einstellung und Regelung des Gasdruckes versehen sind.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt: Im Augenblick der Inbetriebnahme führt man eine bestimmte Menge Gas in den Ringraum 58 ein, wobei man dessen Druck und Temperatur auf geeignete Weise einstellt. Nachdem diese Gasmenge eingeschlossen ist, stellt sich in dem Maße, die die Belastung des Reaktors sich ändert, gleichzeitig die Höhenlage der Berührungsfläche 60 des Gases und des kalten Na-
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triums durch den neuen Wert des Druckabfalls in den Wärmetauschern 12 und durch den neuen Bereich von Druck und Temperatur des eingeschlossenen Gases ein.
So läßt sich durch geeignete Wahl der anfänglichen Werte von Druck und Temperatur der eingeschlossenen Gasmenge erreichen, daß während des Betriebes des Reaktors die Höhenschwankungen der Berührungsfläche 60 von Gas und kaltem Natrium immer unterhalb der Umlenkkante 36 liegen. Infolgedessen ist das oberhalb dieser Umlenkkante 36 befindliche, stillstehende Kühl-Natrium bei allen Lastzuständen vom heißen Natrium thermisch isoliert; denn immer ist zwischen dem heißen Natrium und dem Kühl-Natrium eine eingeschlossene Gaswand von ausreichender Höhe vorhanden.
Es empfiehlt sich zum Beispiel, den Anfangsdruck und die Anfangstemperatur der einzuschließenden Gasmenge gleich dem Druck bzw. der Temperatur zu wählen, die in der über dem heißen Natrium der Hauptwanne befindlichen Inertgas-Deckschicht 18 bei einem als Bezugs-Belastung angenommenen Lastzustand des Reaktors herrschen. Wenn man z. B. als Bezugszustand den Handbetriebs-Lastzustand des Reaktors wählt, wird man feststellen, daß die erzielten Schwankungen der Gas-Natrium-Berührungsfläche 60 ausreichend sind.
Wenn die Höhenlage der Gas-Natrium-Berührungsflache bei einem und demselben Lastzustand des Reaktors durch dazugehörige Vorgänge sich ändert, empfiehlt sich, die Ventile 64, die in den an den Ringraum angeschlossenen Leitungen 62 angeordnet sind, zu benutzen, wie oben beschrieben. Diese Ventile ermöglichen, die Höhenlage der Gas-Natrium-Berührungsfläche 60 wieder auf denjenigen Wert, der für einen gegebenen Lastzustand vorgesehen war, durch Korrektur des Druckes der eingeschlossenen Gasmenge einzustellen.
Die vorhersehbaren zugehörigen Vorgänge können in einer gewissen Entgasung des Natriums, über dem sich die Ringkammer befindet, oder in einer Lösung einer gewissen Menge des eingeschlossenen Inertgases in diesem Natrium bestehen. Diese Ventile ermöglichen auch, etwaige Schwankungen des Gasdruckes der Gas-Deckschicht 18, welche die Höhenlage der Berührungsfläche 60 beeinflussen, zu mildern.
In Fig. 3 B - darin sind für die schon in Fig. 3 A dargestellten Bauteile dieselben Bezugsziffern verwendet - sieht man wieder, daß der gasdichte Ringraum 58 durch die Verbindung der Gegen-Leitwand 38 mit der Primärwanne 25 gebildet ist und in ihn Rohrleitungen 62 einmünden.
Wie aus dieser Fig. 3 B erkennbar, ist im Kreislauf für die Kühlung der Wanne zwischen der Umlenkwand 34 und der Gegen-Leitwand 38 keine Wand mit Schlitzen 33 mehr vorhanden.
Wie ersichtlich, hat bei einem Reaktor, dessen Hauptwanne 8 durch die erfindungsgemäße Vorrichtung geschützt ist, das Weglassen dieser geschlitzten Wand bei einer Steigerung der Pumpen-Durchsatzmenge eine deutliche Senkung des Flüssigmetall-Spiegels 42 an der Hauptwanne zur Folge. Solche Senkung - sie ist in Fig. 3 B durch die Strecke Δ Ν dargestellt - ist vorteilhaft, da sie hilft, die Temperaturverteilung an der Wanne zu verbessern.
Es ist zu beachten, daß man, nachdem man für die Festlegung von Anfangsdruck und Anfangstemperatur der Gasmenge die richtige Wahl eines der Lastzustände des Reaktors getroffen hat, auch eine solche vorbestimmte Gasmenge einschließen kann, daß bei einem anderen Lastzustand die Höhenlage der Gas-Natrium-Grenzfläche 60 genau diejenige ist, die sich in diesem Lastzustand mit einer unmittelbaren Verbindung zwischen dem Gas des Ringraums 58 und dem die Deck-
fin.QA? 3
schicht 18 bildenden Gas, d. h. ohne Einschließung von Gas in diesem Raum 58 wie nach dem bisherigen Stand der Technik, einstellen würde.
Aus dieser Feststellung ergeben sich die zweite und die dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellt sind.
In Fig. 4, welche die zweite Ausführungsform zeigt, sind die schon in Fig. 3 dargestellten Bauteile mit den gleichen Bezugsziffern wie dort bezeichnet.
Wie ersichtlich, ist die Anordnung der Mantelschüsse, welche die allgemeine Wärmeschutz-Vorrichtung bilden und den Ringraum begrenzen sollen, nicht geändert.
Bei dieser Ausführungsform sind - dies ist ihr wesentliches Merkmal - in den öffnungen, die sich im oberen Teil des Ringraumes 58 befinden, Rohre 66, sogenannte Tauchrohre, angeordnet. Diese senkrechten Tauchrohre sind an ihren beiden Enden offen; ihr oberes Ende mündet in die Deckschicht 18, ihr unteres Ende mündet in den Ringraum 58. Die Länge dieser Rohre ist so bemessen, daß bei den beiden Lastzuständen, bei denen der Ringraum mit der Gas-Deckschicht verbunden sein soll, das untere Ende der Rohre sich oberhalb der Gas-Natrium-Trennfläche befindet. Ferner sind im Deckel 4 über den Tauchrohren 66 öffnungen vorgesehen und darin senkrechte Rohre 68 so angeordnet, daß die Achsen der Rohre 68 gegen die Achsen der Tauchrohre 66 versetzt sind.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist wesentlich gleich derjenigen der in Fig. 3 A und 3 B gezeigten Vorrichtung. Es geschieht nämlich die thermische Isolierung des oberhalb der Umlenkwand befindlichen stillstehenden Natriums in der gleichen Weise durch die Einschließung einer Gasmenge
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unter solchen Bedingungen, daß die Schwankungen der Höhenlage der Gas-Natrium-Trennfläche immer unterhalb der Umlenkkante 36 erfolgen.
Aber bei dieser Ausführungsform geschieht die Steuerung der etwaigen Höhenänderungen der Trennfläche 60 nicht mehr von außerhalb des Reaktors von Hand mittels der Ventile 64, sondern bei zweien der Lastzustände des Reaktors selbsttätig mittels der Tauchrohre 66. Es tauchen nämlich bei vorbestimmter Gasmenge und geeigneter Länge der Rohre 66 die unteren Enden dieser Rohre nicht mehr in das Natrium des Raumes 56 ein. So ermöglicht die durch diese Rohre betätigte Verbindung zwischen dem Gas des Ringraumes 58 und demjenigen der Deckschicht 18, im Inneren des Ringraumes denjenigen Druck wiederherzustellen, der darin herrschen muß, damit die bestimmte Höhenlage der Gas-Natrium-Trennfläche sich einstellt, d. h. der Druck der Deckschicht 18 bei demjenigen Lastzustand, bei dem das Tauchrohr die Verbindung herstellen soll.
Die Rohre 68 dienen dazu, die Tauchrohre 66 zu reinigen, da diese sich bei etwaiger Betriebsstörung verstopfen könnten. Diese Ausführungsform ermöglicht also während der gesamten Dauer des Reaktor-Betriebes einen wirksamen Schutz der Hauptwanne; denn ganz unabhängig davon, wie sehr der Druck der Gas-Deckschicht 18 schwanken mag, nimmt die Spiegelfläche 60 des kalten Natriums immer wieder dieselbe Höhenlage ein - diese Lage ist tiefer als die Höhenlage der Umlenkkante 36.
Bei der in Fig. 5 dargestellten dritten AusfUhrungsform ist, wie dort ersichtlich, der Ringraum 58 nicht durch gasdichte Verbindung des oberen Randes der Gegen-Leitwand 38 mit dem Oberrand der Primärwanne 25 gebildet, sondern - dies ist das wesentliche Merkmal dieser bevorzugten Ausführungs-
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form - durch einen zusätzlichen Mantelschuß 39, der an seinem oberen Rand mit der Gegen-Leitwand verbunden und an seinem Unterrand offen ist. Dieser untere freie Rand des zusätzlichen Mantelschusses 39 liegt auf gleicher Höhe wie die unteren Enden der bei der Bauart nach Fig. 4 verwendeten Tauchrohre 66 für die beiden Lastzustände, bei denen der Ringraum 58 mit der Gas-Deckschicht 18 verbunden sein soll.
Bei dieser Vorrichtung geschieht die Wärmeisolierung immer durch den Einschluß einer Gasmenge unter geeigneten Bedingungen; aber diesmal ist die Gasmenge in einem Ringraum eingeschlossen, dessen einander zugekehrte Flächen nicht allzu verschiedene Temperaturen haben, da ja der Ringraum 58 von der Primärwanne 25 getre-nt ist.
Dank dieser Vorrichtung geschieht die Steuerung der Höhenänderungen der Trennfläche 60 selbsttätig, und zwar durch Verbindung des Ringraumes 58 mit der Gas-Deckschicht mittels des zwischen dem zusätzlichen Mantelschuß 39 und der Primärwanne 25 befindlichen Ringraumes, wenn bei gewissen Lastzuständen des Reaktors die Höhenlage der Trennfläche 60 niedriger als der freie Unterrand des zusätzlichen Mantelschusses 39 ist.
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Claims (6)

  1. Ansprüche
    I 1.1 Vorrichtung für Wärmeschutz der Hauptwanne eines integrierten Reaktors für schnelle Neutronen, dessen gesamter Kühlkreislauf sich im Inneren dieser Wanne befindet und bei dem zwischen der Hauptwanne und einer Umlenkwand ein Kreislauf flüssigen Kühlmetalls und im oberen Teil der Wanne zu deren Mitte hin eine Gegen-Leitwand angeordnet ist, welche eine Primärwand umgibt, die das heiße Flüssigmetall vom kalten Flüssigmetall niederen Druckes trennt, dadurch gekennzeichnet , daß über mindestens einem Teil des zwischen der Gegen-Leitwand (38) und der Primärwanne (25) befindlichen kalten Flüssigmetalls ein Ringraum (58) angeordnet ist, der mit inertem Gas solchen Druckes gefüllt ist, daß in diesem Ringraum (58) die Gas-Flüssigmetall-Grenzfläche (60) tiefer als der obere freie Rand (36) der Umlenkwand (34) ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (58) von der Gegen-Leitwand (38) und der Primärwanne (25), die an ihrem oberen Rand miteinander dicht verbunden sind, umgrenzt wird.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Ringraum (58) eingeschlossene Gas Argon ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (58) an seinem oberen Rand mit einer Anzahl Öffnungen versehen ist, an welche Leitungen (62) angeschlossen sind, die mit Ventilen (64) versehen sind und außerhalb des Reaktors in einen gemeinsamen Sammler münden (Fig. 3 A, Fig. 3 B).
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  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (58) an seinem oberen Rand mit einer Anzahl Öffnungen versehen ist, in welchen senkrechte Tauchrohre (66) befestigt sind, die an ihren beiden Enden offen und so lang sind, daß ihre unteren Enden bei mindestens einem gegebenen Lastzustand des Reaktors sich in einer Höhenlage befinden, die höher als die Gas-Flüssigmetall-Grenzfläche (60) ist (Fig. 4).
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum von der Primärwanne (25) durch einen zusätzlichen Mantelschuß (39) getrennt ist, der an seinem oberen Rand mit der Gegen-Leitwand (38) verbunden und dessen freier unterer Rand bei mindestens einem gegebenen Lastzustand des Reaktors höher als die Gas-Flüssigmetall-Trennfläche ist (Fig. 5).
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    Jb
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DE19752550799 1974-11-14 1975-11-12 Vorrichtung fuer waermeschutz der wanne eines reaktors Withdrawn DE2550799A1 (de)

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FR7437575A FR2291580A1 (fr) 1974-11-14 1974-11-14 Dispositif de protection thermique de la cuve d'un reacteur

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DE19752550799 Withdrawn DE2550799A1 (de) 1974-11-14 1975-11-12 Vorrichtung fuer waermeschutz der wanne eines reaktors

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JP (1) JPS5172896A (de)
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