DE2753909A1

DE2753909A1 - Kernreaktor

Info

Publication number: DE2753909A1
Application number: DE19772753909
Authority: DE
Inventors: Knut Bratland; Stig Rutger Kaerker
Original assignee: Studsvik Energiteknik AB
Current assignee: Studsvik Energiteknik AB
Priority date: 1976-12-07
Filing date: 1977-12-03
Publication date: 1978-06-08
Also published as: SE7613764L; US4146423A

Description

Aktiebolaget Atomenergi, LiIjeholmsvägen 32, Stockholm / Schweden

Kernreaktor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kernreaktor mit einem wassergekühlten Kern, einem Druckkessel aus vorgespannten Beton und einem inneren Behältnis- bzw. Schutzhüllenkessel, der vom Druckkessel so im Abstand angeordnet ist, daß ein Isolierspalt zwischen dem Druckkessel und der Schutzhülle gebildet wird. Die Erfindung betrifft insbesondere einen wassergekühlten Reaktor dieser beschriebenen Art, bei welchem der Druckkessel sowohl heißes Kühlwasser als auch Dampf enthält, vorzugsweise einen Siedewasserreaktor.

Bei einem Kernreaktor der somit beschriebenen Art ist es erwünscht, daß die Temperatur des Beton nicht etwa 50 ⁰C überschreitet. Dies erreicht man in erster Linie durch den Isolierspalt, der mit Wasser oder einem Gas gefüllt sein kann. Die Isolation wird verbessert, wenn eine Isolierschicht auf der inneren Schutzhülle aufgebracht wird. Ein Kühlsystem ist ebenfalls in dem Betondruckkessel angeordnet, zweckmäßigerweise in der Form von Kühlrohren im Beton dicht

an der Innenwand des Druckkessels.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Reaktors, bei welchem die oben erwähnte innere Schutzhülle in zwei Teile geteilt ist, die nicht aneinander befestigt sind. Die innere Schutzhülle kann somit leichter gehandhabt werden, und die Inspektion der Schutzhülle und des Isoliersoaltes kann einfacher durchgeführt v/erden. Außerdem werden die mit der thermischen Ausdehnung der inneren Schutzhülle in Verbindung stehenden Probleme vermindert, wie z. B. die Anbringung des Behälters am Druckkessel und die Anordnung von Rohren für die Zuführung von Frischwasser zum Reaktor sowie für die Abnahme von Dampf oder Heißwasser aus dem Reaktor.

Der Kernreaktor gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Behältnis bzw. die Schutzhülle aus einem oberen Teil und einem unteren Teil besteht, wobei die diesen Teilen benachbarten Teile so angeordnet sind, daß sie einen wassergefüllten Durchgang bilden, der einen U-förmigen Querschnitt hat, und zwar zwischen dem Isolierspalt und der Innenseite des Reaktors, und daß die benachbarten Teile des unteren Teils und des Druckkessels so angeordnet sind, daß sie eine gasgefüllte Schleuse mit einem Querschnitt in der Gestalt eines umgekehrten U zwischen dem Isolierspalt und der Reaktorinnenseite bilden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen:

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Fig. 1 einen Kernreaktor gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen vergrößerten Teil der Hand der inneren Schutzhülle.

Der dargestellte Kernreaktor weist einen Druckkessel 1 aus vorgespanntem Beton auf. Die Vorspannteile sind sich axial erstreckende Kabel 37 sowie sich am Umfang erstreckende Kabel 38. Die Innenseite des Druckkessels ist mit einer Dichtstahlverkleidung 2 plattiert. Der Druckkessel enthält einen Moderatortank 40, der einen Kern oder eine Feuerstelle 40 enthält, in welchem bzw. in welcher der Kernbrennstoff angeordnet ist. Der Druckkessel enthält auch einen ^aum 4 für heißes Wasser und einen Raum 5 für Dampf. Der im Kern 40 erzeugte Dampf wird von dem zugeordneten Wasser in DampfSeparatoren 41 getrennt. Wassertropfen, welche den Dampf noch begleiten, v/erden in einen» Dampftrockner 42 entfernt. Der Dampf verläßt den Reaktor durch die Leitungen 34. Frischwasser v/ird durch Leitungen 33 zugeführt. Eine innere Zwangsumw.'ilzung des Wassers wird mittels Pumpen 43 aufrechterhalten, die von Motoren 32 angetrieben sind. Die Wirkung des Reaktors wird in bekannter Weise mittels Stangen aus Neutronen absorbierendes Material gesteuert. Die Manövrier- bzw. Bremsstäbe für diese Neutronenabsorber erstrecken sich durch führungen 39 im Boden des Druckkessels. Kühlrohre 6 sind im Beton dicht neben dor Stahlauskleidung 2 angeordnet, um die Temperatur im Beton niedrig zu halten. Der Druckkessel wird mittels eines BGton-

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deckals 35 verschlossen, ler mittels Stangen 36 am Druckkessel befestigt wird.

Der Reaktor weist auch eine innere Schutzhülle oder ein inneres BehUltnis 7, 8 auf, der bzw. das im Abstand von der Ctahlauskleidung 2 des Druckkessels derart angeordnet ist, daf! ein Isoliersnalt 11, 12 zwischen dem Druckkessel und der Innenschutzhälle gebildet wird. Die Schutzhülle 7,

8 ist aus Stahl aefertiqt und ist relativ dünnwandig, da sie nicht irgendwelchen unterschiedlichen Drücken ausgesetzt ist. Die Schutzhülle weist ein oberes Teil 8 und ein unteres Teil 7 auf. Das obere Teil 8 besteht aus einem zylindrischen Teil und einer im wesentlichen flachen, oberen Endwand. Die thermische Isolation 10 ist auf der Außenseite des oberen Teiles 8 vorgesehen. Der obere Teil 8 wird auf ,Schenkel 19 gehaltert oder gestüzt, die sich zwischen Vorsprüngen auf der Innenseite der Stahlauskleidung 2 und Vorsprüngen auf der Außenseite des oberen Teils 8 erstrecken. Der untere Teil 7 ist zylindrisch und ist mit einer thermischen Isolation

9 auf der Innenseite und/oder der Außenseite versehen. Er ist auf Stützschenkeln 20 in der gleichen Weise wie der obere Teil aufgehängt.

Der untere Teil ist oben mit doppelten Wänden versehen, zwischen welchen die untere Kante des oberen Teils 8 angeordnet ist. Eine Verbindung 16 wird somit gebildet, die einen U-förmigen Querschnitt hat, und zwar zwischen dem Isolier-

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spalt 11, 12 und der Innenseite des Reaktors, nie Bezugszahl 30 bezeichnet allgemein die Zone dieser Verbindung 16. Der untere Teil 7 ist auch mit doppelten Wänden 17, 18 am Boden versehen, zwischen denen eine zylindrische Wand 14, die am Boden der Stahlauskleidung 2 angeschlossen ist, vorgesehen 4.St. Somit wird eine Verbindung 15 zwischen dem Isolierspalt 11, 12 und dem Reaktorinneren gebildet, welche die Form eines umgekehrten U hat. Die Bezugszahl 31 bezeichnet allgemein die Zone dieser Verbindung 15. Das normale Wasserniveau im Reaktor ist bei 26 gezeigt. Dieser Wasserpegel liegt höher als das Niveau der Zone 3O. Infolgedessen wird die Verbindung 16 mit Wasser gefüllt und verhindert somit, daß Gas aus dem Spalt in das Reaktorinnere eindringen kann. Das normale Wasserniveau in dem Isolierspalt ist mit 27 bezeichnet, und die normalen Wasserniveaus in der Verbindung 15 sind mit 28 und 29 bezeichnet.

Ein eine Gaspumpe 22 verbindendes Rohr 21 ist oben am oberen Teil des Isolierspaltes 11, 12 und am Boden der Verbindung eingeschlossen. Der obere Teil des Isolierspaltes 11, 12 ist durch ein Rohr 25 mit einer Flasche 23 für Druckgas, in zweckmäßigerweise Stickstoff oder Helium, verbunden, welches mit Hilfe eines Ventils 24, durch den Druckunterschied gesteuert, einen Gasdruck im oberen Teil des Isolierspaltes aufrecht erhält, der ebenso hoch wie der Dampfdruck im Reaktor ist. Die Druckdifferenzen im Reaktor rufen eine Veränderung des Niveaus der Wasseroberfläche 27 hervor und ändern somit den

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Gasdruck im Spalt 12, ohne daß ein äußeres Gassystem in Funktion zu treten hat.

Während des normalen Betriebes des Reaktors befinden sich das Wasserniveau 26 und das Wasserniveau 27 in dem Isolierspalt in den gezeigten Stellungen. Das Wasserniveau 28 im linken Teil des gasgefüllten Durchganges 15 befindet sich auf einem Niveau bei der unteren Kante der Wand 7. Dieses Wasserniveau wird durch die Pumpe 22 gehalten, v/elche Gas in den Durchgang 15 derart numpt, daß überschüssiges Gas durch das Wasser in den Isolierspalt 11, 12 nach oben blasenförmig aufsteigt. Das Wasserniveau 29 im rechten Teil des Durchganges 15 liegt unter dem Niveau 28. Die Wand 18 muß sich so viel weiter als die Wand 17 nach unten erstrecken, daß das Gas niemals unter der Wand 18 in den Reaktor eindringen kann. Die Höhendifferenz zwischen den Wasserniveaus 28 und 29 ist geringer als die zwischen den Wasserniveaus 26 und 27. Der Grund hierfür besteht darin, daß das Wasser im Isolierspalt 11, 12 relativ kühl ist, während das Wasser im Reaktor heiß 1st und eine erheblich geringere Dichte hat. Das in der Schleuse 15 gehaltene Gasvolumen stellt eine wirksame Grenze zwischen dem kalten Wasser in Isolierspalt 11, 12 und dem heißen Wasser im Reaktor dar. Deshalb ist kein Vermischen des Wassers im Spalt 11, 12 und des Wassers im Reaktor möglich, rcäglich ist zwischen dem heißen Reaktorwasser und der Auskleidung 2 eine ausreichende Isolierung gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird somit verhindert, daß das kalte Wasser

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im Spalt 11, 12 in den Reaktor eindringt, obwohl keine mechanische Verbindung zwischen dem unteren Teil der Wand 7 und der Auskleidung 2 gegeben ist. Als Ergebnis der Erfindung besteht das Wärmeisoliermittel im Spalt 11, 12 aus Gas im oberen Teil 12 und aus im wesentlichen stillstehendem oder bewegungslosem Wasser im unteren Teil 11.

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Claims

Dr. Hans-Heinrich Willrath t

Dr. Dieter Weber Dipl.-Phys. Klaus Seiifert

PATENTANWÄLTE AEP 978

D — 62 WIESBADEN ι 2. Dez. 1977 S/B Postfach MV 6145 Gusuv-Freytag-Strafe (S * (061 81) 57!7» TclegnmnMdreuc: WILLPATENT

Telex: 4 - 186 247

Aktiebolaget Atomenergi, Liljeholmsvägen 32, Stockholm / Schweden

Kernreaktor

Priorität; 7. Dezember 1976 in Schweden, Anmelde-Nr. 76-13764-5

Patentansprüche

/ 1^Kernreaktor mit einem wassergekühlten Kern (3), einem Druckkessel (1) aus vorgespanntem Beton und einem inneren Behälterkessel (7, 8)/ der im Abstand vom Druckkessel (1) derart angeordnet ist, daß ein Isolierspalt (11, 12) zwischen dem Druckkessel (1) und dem Behältnis (7, 8) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet,

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ORIGINAL

FnaMun/KUln »7«-«Of

DfMfecr Brak AG. Wltsbtdea. Koaw-Nt. Ϊ76807

daß die Sicherheitshülle bzw. das Behältnis (7, 8) aus einem oberen Teil (8) und einem unteren Teil (7) besteht, daß die Teile neben dem oberen Teil (S) und dem unteren Tail (7) zur Bildung einer wassergefüllten Schleuse (16) mit U-form irrem Querschnitt zwischen dem Isoliersoalt und der Innenseite des Reaktors angeordnet sind und die Teile neben dem unteren Teil (7) und dem Druckkessel (1) zur Bildung eines qasaefüllten Durchganges (15) mit dem Querschnitt der Form eines umgekehrten U zwischen dem Xsoliersnalt und der Innenseite des Reaktors anaeordnet sind.
2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (22) zum Einführen von Gas in den gasgefüllten Durchgang (15) hinein vorgesehen sind und daß das äußere Teil des gasgefüllten Durchganges (15) ein kleineres Vertikalmaß hat als das innere Teil, so daß eingeführtes Überschußgas in den Isolierspalt eindringt.

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