DE2820887A1

DE2820887A1 - Kernreaktorvorrichtung

Info

Publication number: DE2820887A1
Application number: DE19782820887
Authority: DE
Inventors: Nico Woudstra
Original assignee: Neratoom BV
Current assignee: Neratoom BV
Priority date: 1977-05-13
Filing date: 1978-05-12
Publication date: 1979-01-04
Also published as: IT1094630B; NL7705332A; US4312703A; NL172996C; FR2390810B1; FR2390810A1; IT7823321A0; US4407773A; GB1595538A

Description

11. Mai 1978 32 322 B

B.V. Neratoom

DEN HAAG, Niederlande.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kernreaktorvorrichtung, umfassend ein Gehäuse mit einem in diesem befindlichen Reaktorkern und versehen mit Mitteln zum Abführen der Wärme, die beim Betrieb im Reaktorkern erzeugt wird, welche Mittel einen primären Kühlflüssigkeitskreis umfassen, der aus mindestens einem teilweise durch den Reaktorkern geführten Kreislauf besteht, in den eine Pumpe aufgenommen ist, sowie einen ausserhalb des Kernreaktorgehäuses befindlichen sekundären Kühlflüssigkeitskreis, der aus mindestens einem geschlossenen Kreislauf besteht, in den eine Pumpe aufgenommen ist, wobei ein Kreislauf des Primärkreises mittels eines Wärmetauschers mit einem Kreislauf des Sekundärkreises gekuppelt ist, während die Vorrichtung weiter mit Mitteln versehen ist, die Zerfallwärme, die im Kern des Kernreaktors nach Ausschalten des Reaktors noch erzeugt wird, abzuführen, welche Mittel mindestens teilweise durch den primären Kühlflüssigkeitskreis gebildet werden.

Solche Kernreaktorvorrichtungen sind allgemein bekannt und umfassen sowohl Vorrichtungen vom sog. Kreislauftyp als auch Vorrichtungen vom sog. Schwimmbadtyp. Als Kühlflüssigkeit zum Abführen der im Reaktorkern erzeugten Wärme kann beispielsweise flüssiges Natrium angewandt werden. Dies geschieht z.B. bei einem Kernreaktor vom Schnellbruttyp. Das flüssige Natrium im Primärkreis gibt in den Wärmetauschern zwischen den Kreisläufen des Primärkreises und den jeweiligen Kreisläufen des Sekundärkreises der Flüssigkeit im Sekundärkreis Wärme ab, welche Flüssigkeit z.B. ebenfalls flüssiges Natrium ist. Die dem Sekundärkreis entsprechend übertragene Wärme wird sodann beispielsweise

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verwendet zum Umsetzen von Wasser in Dampf in einem oder mehreren mit dem Sekundärkreis für Wärmeübertragung verbundenen Dampfgeneratoren.

Beim plötzlichen Abschalten des Kernreaktors nimmt die Wärmeerzeugung im Kern schnell ab, bis diese nur noch einige Prozente der Nennleistung beträgt. Dieser letzte Wert nimmt nur allmählich ab in einer Periode, die von einigen Stunden bis einige Tage variieren kann. Die Wärme, die noch im Reaktor erzeugt wird, wenn dieser bereits abgeschaltet ist, wird wohl Zerfallwärme genannt. Obgleich die Zerfallwärme nur einige Prozente (z.B. 1-3%) der Entwurfsleistung des Reaktors beträgt, kann die Zerfallwärme noch beträchtlich sein, sicher bei neulich vorgeschlagenen Reaktoren mit sehr grosser Entwurfsleistung. Wenn die Zerfallwärme nicht aus dem Kern abgeführt wird, wird der Reaktorkern überhitzt, was sehr ungewünschte Folgen haben kann: die rostfreien Stahlstäbe, in denen sich der Spaltstoff im Reaktorkern befindet, könnten z.B. örtlich schmelzen, wodurch Reaktionen des Spaltstoffes mit dem Natrium der Kühlflüssigkeit auftreten könnten und der ganze primäre Kühlflüssigkeitskreis stark verunreinigt würde.

Zum Abführen der Zerfallwärme könnte das normale Kühlsystem des Reaktors dienen, das normalerweise auch schon zum Abführen der im Betrieb erzeugten Wärme benutzt wird. Da diese Weise der Abfuhr der Zerfallwärme nur nicht für sicher genug gehalten wird, können daneben zusätzliche Vorkehrungen getroffen werden. Bei einem jetzt im Bau befindlichen Reaktor vom Schnellbruttyp wird z.B. die Zerfallwärme über den Primärkreis auf den Sekundärkreis übertragen und von dort auf das Wasser-Dampfsystem. Beim Abschalten des Reaktors werden die Pumpen dieses ganzen Systems dazu langsam weiterarbeiten. Als Ergänzung zu diesem System sind weiter noch Tauchkühler vorgesehen, die beim Abschalten des Reaktors eingeschaltet werden.

Es ist ein Nachteil der Benutzung des ganzen Systems, bestehend aus Primärkreis, Sekundärkreis und Wasser-Dampfsystem zum Abführen der Zerfallwärme, dass auf diese Weise auch der Sekundärkreis und das Wasser-Dampfsystem zum Sicherheitssystem des Kernreaktors gehören, wodurch daran neben den normalerweise schon gestellten Zuverlassigkextsforderungen behördlicherseits extrem hohe Sicherheitsforderungen gestellt werden. Dadurch ist eine Erweiterung von in der Zukunft zu konstruierenden Kernreaktoren technisch sehr schwer durchführbar.

Die Erfindung erfüllt die Aufgabe, eine Kernreaktorvorrichtung zu schaffen,

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in der ein anderes Mittel zum Abführen der Zerfallwärme vorgesehen ist, so dass nicht das ganze System, bestehend aus Primärkreis, Sekundärkreis und Wasser-Dampfsystem zur Zerfallwärmeabfuhr gehört, während trotzdem eine den höchsten Sicherheits- und Zuverlässigkeitsforderungen genügende Vorrichtung gewährleistet ist.

Der beschriebene Zweck wird erfindungsgemäss mit einer Kernreaktorvorrichtung erreicht, in der die Mittel zum Abführen der Zerfallwärme weiter mindestens teilweise aus einem ausserhalb des Kernreaktorgehäuses befindlichen anderen sekundären Kühlflüssigkeitskreis bestehen, der aus mindestens einem geschlossenen Kreislauf besteht, in den eine Pumpe aufgenommen ist, wobei ein Kreislauf des anderen sekundären Kreises mit einem Kreislauf des Primärkreises durch denselben Wärmetauscher verbunden ist, der den Kreislauf des Primärkreises mit einem Kreislauf des Sekundärkreises verbindet.

In der erfindungsgemässen Vorrichtung findet daher zwar ein Abführen von Zerfallwärme über den Primärkreis statt, aber danach wird die Wärme auf einen gesonderten Kühlkreis übertragen, an den wieder ein oder mehrere Luftkühler angeschlossen sein können. Daneben können selbstverständlich die üblichen Tauchkühler als Ergänzung zur Zerfallwärmeabfuhr über den Primärkreis vorgesehen sein. Wesentlich für die erfindungsgemässe Vorrichtung ist es, dass der Zerfallwärmekühler (das ist der Wärmetauseher zwischen dem oder einem Kreislauf des Primärkreises und dem damit verbundenen Kreislauf des anderen Sekundärkreises) ganz im Zwischenwärmetauscher integriert ist (d.h.: der Wärmetauscher zwischen dem betreffenden Kreislauf des Primärkreises und dem damit verbundenen Kreislauf des Sekundärkreises).

Die erfindungsgemässe Anwendung eines im Zwischenwärmetauscher integrierten Zerfallwärmekühlers hat einige Vorteile. Ein erster Vorteil ist, dass die betreffende Komponente äusserst gedrängt sein kann. Die integrale Kombination von Zwischenwärmetauscher und Zerfallwärmekühler nimmt weniger Platz ein als zwei gesonderte Komponenten. Weiter wird am Leitungssystem gespart, da keine gesonderte Schleife vom Primärsystem zum Zerfallwärmekühler geführt zu werden braucht.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung ist, dass keine Vergrösserung der Pumpenleistung notwendig ist, um die Kühlflüssigkeit im Primärkreis umzupumpen. Im allgemeinen soll bei einem Zerfallwärmekühler alle Flüssigkeit durch den Kühler laufen, aber die kühlende Oberfläche soll

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vernaltnismässig gering sein,damit der Einfluss des Zerfallwärmekühlers bei Normalbetrieb so gering wie möglich gehalten wird. Deshalb wird man die Rohre im Kühler vielleicht weit auseinander anordnen. Wenn die Geschwindigkeit der Flüssigkeit im Primärkreis gering wird, kann dann jedoch die Wärmeübertragungssituation schlecht werden. Weil man das nicht wünscht, wird im Kühler auch bei niedrigen Durchflussgeschwindigkeiten ein angemessener Druckabfall notwendig sein. Das zwingt jedoch zu einem vieLhöhererr Druckabfall bei Vollast. Bei der erfindungsgemassen Vorrichtung sorgen, dank dem integrierten Aufbau, die Rohre des Zwischenwärmetauschers für genügende Mengung, sogar von langsam strömender Flüssigkeit aus dem Primärkreis, um die verhältnlsmässig weit auseinander angeordneten Rohre des Zerfallwärmekühlers derart zu umströmen, dass für einheitliche Kühlung gesorgt wird.

Bei einer sehr geeigneten Ausführungsform der erfindungsgemassen Vorrichtung umfasst der integrierte Wärmetauscher ein gefässförmiges Gehäuse mit in diesem befindlichem Bündel mit einer grossen Anzahl gerader, annähernd vertikal im Gehäuse verlaufender Rohre, die um ein Zentralrohr geordnet sind, das über das Gehäuse hinausragt und unten im Gehäuse in eine erste Sammelkammer mündet, welche Samme!kammer übrigens oben durch eine Rohrplatte abgeschlossen ist, in welche die unteren Enden eines Teiles der Rohre aus dem Bündel münden, wobei die oberen Enden der Rohre dieses Bündelteiles in eine Rohrplatte münden, welche die untere Wand einer zweiten Sammelkammer bildet, die mit einer Abfuhrleitung versehen ist, während der übrige Teil der Rohre des Rohrbündels, welcher Teil die weiter nach aussen liegenden Rohre des Bündels umfa—':, auf der Unterseite in eine torusförmigg Samme!kammer mündet, die um die erste Sammelkammer und/oder das untere Ende der darin mündenden Rohre angeordnet ist, und auf der Oberseite in eine andere torusförmige, um das obere Ende der in die zweite Kammer mündenden Rohre angeordnete Sammelkammer mündet, welche untere torusförmige Sammelkammer mit einer nach ausserhalb des Gehäuses führenden Zufuhrleitung verbunden ist und welche obere torusförmige Sammelkammer mit einer nach ausserhalb des Gehäuses führenden Abfuhrleitung verbunden ist, während das Gehäuse weiter versehen ist mit einer Zufuhrleitung und einer Abfuhrleitung zum Zu- bzw. Abführen von Primärkühlmittel zu dem Raum im Gehäuse, der nicht von dem Rohrbündel, den Sammelkammern und den zu oder von ihnen verlaufenden Leitungen und Rohren eingenommen wird.

Vorzugsweise sind bei diesem Wärmetauscher im Raum, der für Primärkühlmittel bestimmt ist, um die Rohre des Rohrbündels ringscheibenförmige Strömungswände

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angeordnet in zueinander im wesentlichen parallelen Ebenen, die nahezu senkrecht zur Achse des Zentralrohres verlaufen, welche Strömungswände derart beschaffen sind, dass das Primärkühlmittel, wenn es im Betrieb an den Rohren entlang bewegt, abwechselnd an den Rohren zwischen der ersten und zweiten Sammelkammer und den Rohren zwischen den beiden torusförmigen SammeIkammerη entlangströmt. Dabei bestehen die Strömungswände vorzugsweise aus ersten ringscheibenförmigen Körpern mit einem Durchmesser auf der Ringinnenseite, der dem Aussendurchmesser des Zentralrohres nahezu gleich ist und mit einem Aussendurchmesser, der dem Durchmesser der Umhüllenden der Rohre des Teiles des Rohrbündels zwischen der ersten und zweiten Sammelkammer nahezu gleich ist, und aus zweiten ringscheibenförmigen Körpern mit einem Innendurchmesser in der Ordnung von zweimal dem Aussendurchmesser des Zentralrohres und einem Aussendurchmesser, der praktisch gleich dem Durchmesser der Umhüllenden des ganzen Rohrbündels ist, welche ersten und zweiten ringscheibenförmigen Körper der Reihe nach im Abstand voneinander angeordnet sind.

Bei einem entsprechend ausgebildeten integrierten Zwischenwärmetauscher und Zerfallwärmekühler findet, wie gesagt, eine Durchströmung des Zwischenwärmetauschers und des Zerfallwärmekühlers abwechselnd statt, so dass Transienten beim Uebergang vom Normalbetrieb auf Zerfallwärmeabfuhr weitgehend beschränkt werden.

Eine andere Ausführungsform des in der erfindungsgemässen Vorrichtung anzuwendenden integrierten Zwischenwärmetauschers und Zerfallwärmekühlers umfasst ein gefässförmiges Gehäuse mit in diesem befindlichem Bündel mit einer grossen Anzahl gerader, nahezu vertikal verlaufender Rohre, welche Rohre unten und oben in Rohrplatten münden, die eine erste Sammelkammer, die im wesentlichen oberhalb des Rohrbündels liegt, und eine zweite Sammelkammer, die im wesentlichen unterhalb des Rohrbündels liegt, abschliessen, wobei das Gehäuse versehen ist mit einer Zufuhröffnung, Primärkühlflüssigkeit in die erste Sammelkammer zu führen und mit einer Abfuhröffnung, zum Abführen aus der zweiten Sammelkammer von darin über die Rohre aus der ersten Sammelkammer zugeführter Primärkühlflüssigkeit, während das Gehäuse weiter mit Mitteln versehen ist, im Raum um die Rohre am unteren Ende derselben Sekundärkühlflüssigkeit zuzuführen und aus diesem Raum am oberen Ende wieder abzuführen und während weiter in jedem Rohr des Rohrbündels ein konzentrisches zweites Rohr angeordnet ist, das aus dem Rohr hinausragt und durch die erste und zweite Sammelkammer geführt ist und an der Unterseite in ein zentrales Zufuhrrohr für Kühlflüssigkeit für Zerfallwärmeabfuhr mundet und an der Oberseite in eine

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Rohrplatte mündet, die einen Abschluss einer dritten Sammelkammer bildet, welche Kammer mit einer Abfuhröffnung zum Abführen der Kühlflüssigkeit für Zerfallwärmeabfuhr versehen ist.

Bei einer solchen Konstruktion ist es erforderlich, in jedem Rohr des Zwischenwärmetauschers, durch den im Betrieb anders als bei der oben beschriebenen Ausführungsform Primärkühlflüssigkeit-strömt, ein konzentrisches Rohr für Kühlflüssigkeit für Zerfallwärmeabfuhr anzuordnen, da sonst während der Zerfallwärmeabfuhr grosse Temperaturunterschiede zwischen den Rohren relativ zueinander entstehen. Dies würde zu ungewünschten thermischen Spannungen veranlassen.

Eine noch andere Ausführungsform des in der erfindungsgemässen Vorrichtung anzuwendenden integrierten Wärmetauschers umfasst ein gefässförmiges Rohr mit einem vertikal längs der Achse verlaufenden Rohr, das das Gehäuse überragt und in das Gehäuse hineinragt bis nahe dessen unterem Ende, wo das Rohr in eine erste Sammelkammer mündet, sowie mit einem zweiten vertikal längs der Achse verlaufenden Rohr mit grösserem Innendurchmesser als der Aussendurchmesser des erstgenannten Rohres, welches zweite Rohr konzentrisch um das erste Rohr angeordnet ist, an der Oberseite das Gehäuse überragt und in das Gehäuse hineinragt bis nahe dessen unterem Ende, wo das Rohr in eine zweite Sammelkammer mündet, die die erste Sammelkammer umgibt, wobei das erste Rohr oberhalb des Gehäuses abdichtend durch die Wand des zweiten Rohres geführt ist und beide Rohre in passender Weise oben abgeschlossen sind und weiter beide mit einer Zufuhröffnung versehen sind, an welche die jeweiligen Zufuhrleitungen angeschlossen werden können, während aus der ersten Sammelkammer eine Anzahl rohrförmiger Leitungen aus der Kammer hinausragen, durch die zweite Sammelkammer verlaufen und abdichtend durch deren Wand geführt sind, und aus der zweiten Sammelkammer ebenfalls eine Anzahl rohrförmiger Leitungen hinausragen, welche Rohre aus der ersten Kammer und aus der zweiten Kammer nahe den Kammern durch eine erste Unterstützungsplatte geführt sind und zu einem einzigen Bündel zusammengefügt sind, das anschliessend schraubenförmig um die zentralen Rohre zur Oberseite des Rohres verläuft, wo die aus der ersten Sammelkammer kommenden Rohre über eine zweite Unterstützungsplatte in eine dritte Sammelkammer münden und die aus der zweiten Sammelkammer kommenden Rohre über die Unterstützungsplatte in eine vierte Sammelkammer münden, wobei die Unterstützungsplatten, die zugleich um die zentralen Rohre angeordnet sind, einen Teil des Gehäuses begrenzen, in den über eine Zufuhröffnung in der Gehäusewand Primärkühlflüssigkeit gebracht werden kann und aus dem

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über eine Abfuhröffnung in der Wand die Primärkühlflüssigkeit wieder abgeführt werden kann, während die dritte und die vierte Sammelkammer mit Oeffnungen zum Anschliessen der jeweiligen Abfuhrleitungen daran versehen sind.

Ein Vorteil eines solchen integrierten Wärmetauschers mit schraubengewundenem Rohrbündel ist die grosse Oberfläche-, die für Wärmeübertragung (des Primärkühlmittels über die Rohrwände zu den Sekundärkühlmittelnf verfügbar ist und die gute Mengung, die erreicht werden kann- DJar., dass das Primärkühlmittel in grossem Masse homogen- über den ganzen Raunr,_ in dem das schraubengewundene Bündel sich befindet, verteilt wird, so dass keine grossen Temperaturunterschiede über einen horizontalen Querschnitt durch deir Wärmetauscher auftreten. Die Rohre des schraubengewundenen Bündels können dabei in aufeinander liegenden Schichten verlaufen, wobei in jeder Schicht sowohl Rohre des Zwischenwärmetauschers als auch des Zerfallwärmekühlers vorhanden sind. Das Verhältnis zwischen der Anzahl Rohre des Zwischenwärmetauschers und der Anzahl Rohre des Zerfallwärmekühlers hängt dabei von der Menge Zerfallwärme ab, die nach Abschalten des Kernreaktors abgeführt werden soll, während weiter die höchstzulässigen Temperaturunterschiede zwischen den Rohren relativ zueinander und zwischen den verschiedenen Rohrschichten im schraubengewundenen Bündel zu berücksichtigen sind. Der Fachmann auf dem Gebiet der Wärmetauscher wird in der Lage sein, die günstigsten Anzahlen zu bestimmen.

Für das Zerfallwärmeabfuhrsystem in der Vorrichtung mit schraubengewundenem Bündel ergeben sich noch verschiedene Möglichkeiten. So kann das System zum Erzeugen elektrischer Energie verwendet werden und dazu mit einem Dampfgenerator verbunden sein ebensowie das Sekundärsystem des Zwischenwärmetauschers. Im genannten Fall kann das Kühlmittel im Zerfallwärmekühler auf annähernd derselben Temperatur gehalten werden wie das Kühlmittel im Zwischenwärmetauscher. Temperaturunterschiede zwischen den verschiedenen Rohren können dabei weitgehend vermieden werden. Eine andere Möglichkeit ist, dass das Kühlmittel im Zerfallwärmekühler nicht umgepumpt wird bei Normalbetrieb des Kernreaktors. Dann wird das Temperaturprofil dieses Kühlmittels über das Bündel annähernd gleich dem des Primärkühlmittels sein. Die dabei auftretenden Temperaturunterschiede zu den Rohren des Zwischenwärmetauschers sind akzeptabel.

Bei einer weniger günstigen Alternative wird das Kühlmittel des Zerfallwärmeabfuhrsystems umgepumpt, ohne dass die Wärme übertragen wird. Dabei werden an verschiedenen Stellen im integrierten Wärmetauscher verhältnismässig grosse

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Temperaturgradienten auftreten, so dass diese Alternative nicht den Vorzug verdient. Schliesslich ist es möglich, das Kühlmittel im Zerfallwärmeabfuhrsystem mit geringer Geschwindigkeit umzupumpen bei Normalbetrieb und vom Mittel mit Hilfe eines äusseren Kühlers Wärme abzunehmen. Dadurch werden zwar ungewünschte Temperaturgradienten vermieden, aber die Wärmeabfuhr im äusseren Kühler verringert den Wirkungsgrad der gesamten Reaktorvorrichtung.

Bei einem integrierten Wärmetauscher mit schraubengewundenem Bündel, vorgesehen zur Anwendung bei einem Reaktor mit einer Leistung von 5000 MWSt kann bei einer Leistung des Zwischenwärmetauschers von 625 MWSt, und wenn ausgegangen wird von einer Leistung der Zerfallwärmeabfuhr, die mit 5% der Reaktorleistung übereinstimmt, d.h. eine Leistung von 62,5 MWSt für jeden Zerfallwärmekühler, eine gute Temperaturverteilung über das schraubengewundene Bündel erreicht werden, wenn dieses aus 26 Schichten von insgesamt 2197 Rohren aufgebaut ist, wobei 1950 Rohre zum Zwischenwärmetauscher und 247 Rohre zum Zerfallwärmekühler gehören. Die gesamte Bündellänge beträgt bei dieser Vorrichtung mehr als 6 m. Wenn ausgegangen wird von einer Zerfallwärmeabfuhr von 2% der Reaktorleistung braucht man 2025 Rohre, von denen 1920 im Zwischenwärmetauscher und 105 im Zerfallwärmekühler.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Wiedergabe der erfindungsgemässen Kernreaktorvorrichtung,

Fig. 2 eine Wiedergabe einer Ausfuhrungsform des integrierten Zwischenwärmetauschers und Zerfallwärmekühlers gemäss der Erfindung, versehen mit einem Bündel gerader Rohre,

Fig. 3 eine Wiedergabe einer anderen Ausfuhrungsform eines erfindungsgemässen integrierten Wärmetauschers, versehen mit einem Bündel gerader Rohre,

Fig. 4 eine Ausführungsform des erfindungsgemässen integrierten Wärmetauschers mit schraubengewundenem Bündel, und

Fig. 5a, b und c schematisch Ausführungsformen der Sammelkammer eines Zerfallwärmekühlers, der erfindungsgemäss in einem Zwischenwärmetauscher integriert ist.

In Fig. 1 ist schematisch der Aufbau der Kernreaktorvorrichtung mit inte-

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griertem Zwischenwärmetauscher und Zerfallwärmekühler wiedergegeben· Der Kernreaktor in dieser ganzen Anlage umfasst das Gefäss oder Gehäuse 1, das durch den Deckel 2 abgeschlossen ist. Der Deckel 2 ist versehen mit (nicht dargestellten) durch kleine Deckel oder Pfropfen abgeschlossenen Durchbohrungen, über welche Apparatur zum Handhaben von im Gefässinnern vorhandenen Teilen eingelassen werden kann. Im Gefäss 1 ist ein Innengefäss 3 angeordnet, in dem sich eine Stützplatte 4 befindet, von der die Brennstoffstäbe 5 unterstützt werden. Durch die Wand des Gefässes 1 ist eine Leitung oder ein Rohr 6 geführt, die bzw. das innerhalb des Innengefässes 3 unter die Stützplatte 4 mündet. Durch das Rohr 6 wird die Kühlflüssigkeit zum Kühlen des Kernreaktors zugeführt. Durch Oeffnungen in der Stützplatte 4 strömt die Kühlflüssigkeit an den Brennstoffstäben 5 entlang nach oben. Normalerweise wird als Kühlflüssigkeit flüssiges Natrium angewandt, das mit einer Temperatur von ungefähr 380 C in das Gefäss 1 gebracht wird und beim Durchströmen des Kernes auf etwa 550 C erhitzt wird. Ueber das aus dem Gefäss 1 führende Rohr oder Leitung 7 wird die erhitzte Flüssigkeit aus dem Reaktorgefäss geführt. Zum Umpumpen der Kühlflüssigkeit im Leitungssystem 6,7 dient eine Pumpe, die im Pumpengehäuse 8 angeordnet ist. Die Flügel 9 werden über die Antriebsstelle 10 vom Motor 11 angetrieben. Die von der Pumpe aus dem Reaktorgefäss 1 durch die Leitung 7 angesaugte Kühlflüssigkeit wird durch die Leitung 12 dem integrierten Zwischenwärmetauscher und Zerfallwärmekühler zugeführt, von welcher Komponente das Gehäuse oder Gefäss 13 durch den Deckel abgeschlossen ist.

Innerhalb des Gefässes 13 umströmt die heisse Kühlflüssigkeit die Rohre 19, durch welche Rohre Sekundärkühlflüssigkeit strömt. Die Sekundärkühlflüssigkeit hat eine niedrigere Temperatur als die aus dem Reaktorkern kommende Primärkühlflüssigkeit. Beim Umströmen der Rohre gibt die Primärkühlflüssigkeit also Wärme an die Sekundärkühlflüssigkeit ab, so dass Primärkühlflüssigkeit mit einer niedrigeren Temperatur das Gefäss 13 durch die Abfuhrleitung 15 verlässt. Wie angegeben, ist die Abfuhrleitung 15 dieselbe Leitung, die als Leitung 6 wieder in das Gefäss 1 des Kernreaktors mündet.

Die Sekundärkühlflüssigkeit wird im integrierten Zwischenwärmetauscher und Zerfallwärmekühler durch die Leitung 16 zugeführt, die über ein zentral im Gefäss 13 verlaufendes Rohr in die Sammelkammer 18 mündet. Von dort wird die Sekundärkühlflüssigkeit, die normalerweise aus flüssigem Natrium besteht, durch einen Teil der Rohre 19 der Sammelkammer 20 zugeführt, von wo die bei diesem Gang durch den Wärmetauscher durch die Primärkühlflüssigkeit erhitzte Sekundarkuhlflüssigkeit über eine Abfuhrleitung 17 abgeführt wird. Zum Um-

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pumpen der Kühlflüssigkeit im Sekundärkreis dient eine Pumpe, deren Gehäuse bei 27 angegeben ist. Die Flügel 28 werden über eine Antriebsstelle 29 vom Motor 30 angetrieben. Die aus dem Zwischenwärmetauscher abgeführte Sekundärkühlflüssigkeit wird in einen Dampfgenerator geführt, der nur schematisch als Rechteck 32 angegeben ist. Ein solcher Dampfgenerator hat eine dem Fachmann bekannte Konstruktion, die keiner näheren Erläuterung bedarf. Im Dampfgenerator wird die Wärme der Sekundärkühlflüssigkeit zum Umsetzen von Wasser in Dampf benutzt. Die dadurch abgekühlte Sekundärkühlflüssigkeit wird über eine Leitung 31 von der Pumpe 27, 28 angesaugt und wieder zum Zwischenwärmetauscher gepumpt.

Wesentlich für die erfindungsgemässe Kernreaktorvorrichtung ist die Integration von Zerfallwärmekühler und Zwischenwärmetauster. Der Zerfallwärmekühler ist dabei ein gesonderter Sekundärkühlflüssigkeitskreis. Ueber die Leitung 21 wird die Kühlflüssigkeit in das Gefäss 13 gebracht, wo die Flüssigkeit in die Sammelkammer 22 gelangt. Von dort geht die Flüssigkeit über die Rohre 19, die nicht für den Transport von Sekundärflüssigkeit des Zwischenwärmetauschers verwendet werden, zur Sammelkammer 23, von der die Flüssigkeit über die Leitung 24 zur Komponente 26, die schematisch als Rechteck dargestellt ist, abgeführt wird. Zum Umpumpen der Kühlflüssigkeit im Zerfallwärmeabfuhrkreis dient die schematisch angegebene Pumpe 25. Die Komponente 26 kann ein Luftkühler sein. Es ist auch möglich, einen Dampfgenerator mit Hilfe der im Zerfallwärmeabfuhrkreis zirkulierenden Flüssigkeit zu betreiben.

Der integrierte Zerfallwärmekühler und Zwischenwärmetauscher gemäss der Erfindung können äusserst gedrängt aufgebaut sein, was eine grosse Raumersparung ergibt im Vergleich zu bisher üblichen Konstruktionen, bei denen ein Zerfallwärmekühler als gesonderter Wärmetauscher in den Primärkreis aufgenommen ist (vor oder nach dem Zwischenwärmetauscher) oder in denen eine gesonderte Schleife des Primärkreises zu einem als Zerfallwärmekühler dienenden Wärmetauscher führt. Von Belang bei der erfindungsgemässen Konstruktion ist weiter, dass die kalten Endai des Zerfallwärmekühlers und Zwischenwärmetauschers praktisch zusammenfallen und dass die warmen Enden beider Teile auch praktisch zusammenfallen. Dadurch wird das Auftreten von nachteiligen thermischen Stössen beim Uebergang vom Vollbetrieb auf Zerfallwärmeabfuhr weitgehend vermieden.

Eine geeignete Au; führungsform des xntegrierten Zerfallwärmekühlers und

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Zwischenwärmetauschers gemäss der Erfindung ist schematisch in Fig. 2 wiedergegeben. Das Gefäss oder Gehäuse 33 der Komponente ist versehen mit einer Zufuhrleitung 34 zum Zuführen primärer, heisser Kühlflüssigkeit und mit einer Äbfuhrleitung 35 zum Abführen der in der Komponente auf eine niedrigere Temperatur gebrachten Primärkühlflüssigkeit. Die Zufuhrleitung 34 mündet in die ringförmige, längs des Aussenteiles an der Oberseite der Komponente verlaufende Kammer 36. Die Kammer 36 ist mit Hilfe der Wand 38 (in Form einer ringscheibenförmigen Platte) unten abgeschlossen. Die Wand 38 bildet die obere Begrenzung einer ebenfalls ringförmigen Kammer 39, an welche die Äbfuhrleitung 35 angeschlossen ist. Im oberen Ende der Innenwand der Kammer 36 sind Oeffnungen 37 vorgesehen, über welche die Primärkühlflüssigkeit das Innere der Komponente betreten kann. Ueber Oeffnungen 40 unten in der Innenwand der Kammer 39 kann die Primärkühlflüssigkeit aus dem Innern der Komponente in die Kammer 39 strömen. Im Innern der Komponente verlaufen die geraden Rohre 41, durch welche Rohre die Sekundärkuhlflüssigkeit geführt wird. Ein Teil der Rohre 41, der der zentralen Achse der Komponente am nächsten liegt, gehört dabei zum Zwischenwärmetauscher, während der verbleibende, weiter nach aussen liegende Teil der Rohre 41 zum Zerfallwärmekühler gehört. Die Rohre 41 des Zwischenwärmetauschers münden am unteren Ende in die Rohrplatte 42, welche die Trennung zwischen dem Innern der Komponente, wo die Primärkühlflüssigkeit verweilt und der unten in der Komponente liegenden Sammelkammer 43 für die Sekundärkuhlflüssigkeit bildet. Die Sekundärflüssigkeit wird in die Sammelkammer eingeführt über das zentrale Rohr 44, das von der Oberseite der Komponente längs der zentralen Achse verlaufend in die Sammelkammer 43 hineinragt. Die oberen Enden der Rohre 41 des Zwischenwärmetauschers ragen in die Rohrplatte 45 hinein, die den Raum der Primärkühlflüssigkeit von der Sammelkammer 46 trennt, aus welcher Kammer eine Abfuhrleitung 47 nach ausserhalb der Komponente verläuft.

Die Rohre 41, die zum Zerfallwärmekühler gehören, münden am unteren Ende über eine geeignete Rohrplatte in die torusförmige Sammelkammer 48. Die torusförmige Sammelkammer 48 kann dabei um das untere Ende der Rohre 41 des Zwischenwärmetauschers angeordnet sein, und zwar um das obere Ende der Sammelkammer 43 oder auf halbem Wege um beide. Am oberen Ende münden die betreffenden Rohre 41 über Rohrplatten in die torusförmige Sammelkammer 49, die um das obere Ende des verbleibenden Teiles des Rohrbündels um das untere Ende der Sammelkammer 46 oder auf halbem Wege um beide angeordnet sein kann. Die Kühlflüssigkeit für den Zerfallwärmekühler wird über die Zufuhrleitung 50 in die Sammelkammer 48 geführt und aus der Sammelkammer 49 über die Ab-

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fuhrleitung 51 abgeführt.

Um im Betrieb eine gute Umströmung aller Rohre 41 des Bündels durch die Primärkühlflüssigkeit zu erreichen, sind im Innern der Komponente mehrere ringscheibenförmige Wände 52 und 53 vorgesehen, von denen in der Figur nur einige wiedergegeben sind. Die Wände 53 sind dabei so beschaffen, dass sie mit ihrem Aussenumfang an die Aussenwand des Innenteiles der Komponente grenzen, während der Innenumfang praktisch auf halbem Wege des Abstandes der Aussenwand des zentralen Rohres 44 bis zu den aussenliegenden Rohren 41, die noch zum Zwischenwärmetauscher gehören, verläuft. Die Wände 52 grenzen mit ihrem Innenumfang an das zentrale Rohr 44, wahrend ihr Aussenumfang praktisch zusammenfällt mit dem imaginären Aussenumfang des Teiles des Rohrbündels, der zum Zwischenwärmetauscher gehört. Die Wände 52 und 53 sind abwechselnd angeordnet. Dank dieser Konstruktion bewegt die Primärkühlflüssigkeit, die das Innere der Komponente durch die Oeffnungen 37 in der Innenwand der ringförmigen Kammer 36 betritt, sich bis nahe dem zentralen Rohr 44. Von dort bewegt die Flüssigkeit sich wieder praktisch radial nach aussen bis nahe der Aussenwand des inneren Teiles und von dort wieder radial nach innen. Bei dieser zickzackförmigen Bewegung durch das Innere werden sowohl die Rohre 41 des Zwischenwärmetauschers als auch die Rohre 41 des Zerfallwärmekühlers, und zwar abwechselnd und der Reihe nach umströmt. Das alles ist günstig für den einwandfreien Betrieb bei Vollast sowie auch für die einwandfreie Zerfallwärmeabfuhr nach dem Abschalten des Kernreaktors.

Eine andere Ausführungsform eines integrierten Zwischenwärmetauschers und Zerfallwärmekühlers ist in Fig. 3 wiedergegeben. Auch diese Wiedergabe ist ebensowie die Figuren 1 und 2 nur schematischer Art. Das Gefäss 54, oder aber das Gehäuse 54 der Komponente, ist mit der Zufuhrleitung 55 und der Abfuhrleitung 56 für Primärkühlflüssigkeit versehen. Innerhalb des Gefässes 54 ist ein zweites zylindrisches Gefäss 57 angeordnet, das unten durch die Rohrplatte 59 und oben durch die Rohrplatte 61 abgeschlossen wird. Auf halbem Wege der Wand des Gefässes 57 ist im Raum zwischen dem Gefäss 57 und dem Gefäss 54 eine ringscheibenförmige Wand 58 angeordnet. Der genannte Raum ist dadurch in einen Oberteil und einen Unterteil verteilt. Die über die Zufuhrleitung/zugeführte Flüssigkeit kann vom Oberteil des Raumes dessen Unterteil nur über die Rohre 60 zwischen der Rohrplatte 61 und der Rohrplatte 59 erreichen. Die Sekundärkühlflüssigkeit des Zerfallwärmekühlers wird bei der wiedergegebenen Komponente durch das Rohr 62 zugeführt, das zentral von oben nach unten durch die Komponente verläuft. Unten in der Komponente münden eine

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Anzahl Leitungen 63 in das zentrale Rohr 62. Die Leitungen 63 vermitteln den Anschluss an eine entsprechende Anzahl Rohre 64, die je konzentrisch durch eines der Rohre 60 verlaufen. Oben in der Komponente münden die Rohre 64 über eine Rohrplatte 65 in eine torusförmige Sammelkammer 66, von welcher Kammer eine Abfuhrleitung 67 nach ausserhalb der Komponente führt.

Die Sekundarkühlflüssigkeit des Zwischenwärmetauschers wird in der wiedergegebenen Vorrichtung über eine Zufuhrleitung 69 zugeführt, die an ein Rohr 68 mit grösserem Durchmesser als das Rohr 62 angeschlossen ist, welches Rohr 68 konzentrisch um das Rohr 62 angeordnet ist und in das Innere der Komponente bis auf einigen Abstand oberhalb der unteren Rohrplatte 59 hineinragt und von dort Zugang zum Raum 70 um die Rohre 60 verschafft. Die Aussenwand 71 des Rohres 68 grenzt an die Innenwand eines konzentrisch um dieses angeordneten Rohres 75, das die Begrenzung der Kammer 74 bildet, von der aus die Sekundärflüssigkeit über die Abfuhrleitung 76 abgeführt wird. Die Kammer 74 wird unten durch die ringscheibenförmige Wand 73 und aussen durch das Rohr 72 begrenzt, welches Rohr 72 auch die Innenwand des Raumes 70 um die Rohre 60 bildet. Zwischen dem Rohr 72 und der Rohrplatte 61 ist eine Oeffnung 77 vorgesehen, über welche die Sekundarkühlflüssigkeit des Zwischenwärmetauschers, nachdem sie um die Rohre 60 herumgeführt ist, die Sammelkammer 74 betritt.

In Fig. 4 ist eine andere Ausführungsform des erfindungsgemässen integrierten Wärmetauschers wiedergegeben. Diese Ausführungsform umfasst das zylindrische Gefäss 78, in dessen Seitenwand eine Einlassöffnung 79 für Primärkühlflüssigkeit und eine Auslassöffnung 80 für Primärkühlflüssigkeit vorgesehen sind. In der erfindungsgemässen Kernreaktorvorrichtung ist der wiedergegebene Wärmetauscher in einer Oeffnung in einem aus Beton hergestellten Betriebsboden 81 angeordnet, der das auf dem Boden gegebenenfalls anwesende Bedienungspersonal gegen die unter dem Bodem verlaufenden Leitungen für Primärkühlflüssigkeit abschirmt. Die Oeffnungen im Boden und der Unterseite des Bodens werden beispielsweise durch eine aus Stahl hergestellte Stützkonstruktion 82 abgeschirmt. Das Gefäss 78 selbst hängt beispielsweise in einem aus Stahl hergestellten, an der Gefässwand befestigten, im wesentlichen zylindrischen Schirm 83, der oben mit einem Bund 84 versehen ist, mit dem der Schirm auf einem zurückversetzten Teil des Betonbodens 81 ruht. Um einen Eindruck der möglichen Abmessungen zu geben, sei erwähnt, dass das Gefäss selbst eine Höhe von etwa 18 m haben kann, während der Abstand von der Gefässunterseite bis zur Oberseite des Betonbodens etwa 20 m betragen kann.

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In das Gefäss ragt längs dessen Achse verlaufend ein Hohlrohr 85 hinein, das sich bis nahezu in den unteren Teil des Gefässes 78 erstreckt und unten in eine Sammelkammer 86 mündet. Oben ist das Rohr 85 mit einer Zufuhröffnung 87 zum Zuführen von Sekündärkuhlflussigkeit versehen. Innerhalb des Rohres 85 ist ein zweites Hohlrohr 88 über einen Teil von dessen Länge im Abstand von der Innenwand des Rohres 85 und konzentrisch zum Rohr 85 angeordnet. Das untere Ende des Rohres 88 ist nahe dem oberen Ende des Gefässes 78 abdichtend an einem dort eingeschnürten Teil des Rohres 85 befestigt und am oberen Ende des Rohres 88 ist zwischen dem Rohr 88 und dem Rohr 85 eine ringförmige Platte 89 angeordnet. Das alles ist so beschaffen, dass zwischen den Rohren 85 und 88 eine Sammelkammer 90 vorhanden ist. Im Rohr 85 ist weiter eine Abfuhröffnung 91 zum Abführen von in der Kammer 90 gesammelter Sekundärkühlflüssigkeit vorgesehen. Das obere Ende des Rohres 85 ist durch die scheibenförmige Platte 92 abgeschlossen. Zentral durch die Platte 92 längs der Achse des Rohres 85 und des Gefässes 78 erstreckt sich ein Rohr 93 mit geringerem Aussendurchmesser als der Innendurchmesser der Rohre 85 und 88. Das Rohr 93 mündet im unteren Teil des Gefässes 78 und der Sammelkammer 86 in eine (kleinere) Sammelkammer 94. Durch das Rohr 93 wird Sekündärkuhlflussigkeit vom Zerfallwärmekühler in die Sammelkammer 94 geführt.

Von der Kammer 94 aus erstrecken sich mehrere Rohre 95, von denen nur einige wiedergegeben sind, bis in die Kammer 86 und anschliessend durch die Wand der Kammer 86 in den Raum im unteren Teil des Gefässes 78. Aus der Kammer ragen mehrere Rohre 96, von denen ebenfalls nur einige wiedergegeben sind, in den Raum im unteren Teil des Gefässes 78 hinein. Die Rohre 95 und 96 werden, in einem Bündel vereinigt, schraubenlinienförmig um das Rohr 85 gewickelt, im Gefäss 78 hochgeführt. Oben im Gefäss 78 münden die Rohre 96 in das untere Ende der Sammelkammer 90 zwischen den Rohren 85 und 88. Die Rohre 95 münden in eine gesondert im oberen Ende des Gefässes 78 angeordnete Sammelkammer 97, die mit einer Abfuhröffnung 98 versehen ist. Die schraubenlinienförmige Wicklung der Bündel Rohre 95 und 96 um das Rohr 85 ist in der Figur nur schematisch wiedergegeben.

Das ganze Bündel Rohre 95 und 96 ist von einem Mantel 99 mit geringerem Aussendurchmesser als der Innendurchmesser des Gefässes 78 umgeben. Zwischen Mantel 99 und Gefäss 78 befindet sich daher ein Raum, der durch die Trennwand 100 in zwei Teile aufgeteilt ist. Im oberen Teil des Raumes befindet sich die Zufuhröffnung 79, während die Abfuhröffnung 80 sich im unteren Teil des Trumes befindet. Der obere Teil des Raumes wird durch eine ring-

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scheibenförmige Platte 101 begrenzt, die mit mehreren Oeffnungen zum Durchlassen der Primärkühlflüssigkeit versehen ist. Der untere Teil des Raumes wird unten durch eine mit einer Vielzahl von Oeffnungen versehene Platte begrenzt. Die Platte 102 begrenzt auch den Raum innerhalb des Mantels 99 an der Unterseite. Der Raum innerhalb des Mantels 99 wird oben durch die mit Oeffnungen versehene Platte 103 begrenzt. Das Bündel Rohre 95 und 96 ist durch die Platte 102 und durch die Platte 103 geführt.

Im Betrieb strömt Primärkühlflüssigkeit in den Raum zwischen dem Mantel 99 und dem Gefäss 78 über die Zufuhröffnung 79. Von dort bewegt sich die Flüssigkeit durch die mit Oeffnungen versehene Platte 101 bis in den Raum oberhalb der Platte 103 um die unteren Enden der Sammelkammern 97 und 90 und die oberen Enden der Rohre 95 und 96. Ueber die Oeffnungen in der Platte bewegt sich die Flüssigkeit anschliessend um die Rohre des Bündels innerhalb des Mantels 99 nach unten und über die Oeffnungen in der Platte 102 bis in den Raum unten im Gefäss 78. Von dort bewegt die Flüssigkeit sich über die Oeffungen im aussenliegenden Teil der Platte 102 bis in den unteren Teil des Raumes zwischen dem Mantel 99 und dem Gefäss 78 von wo die Flüssigkeit über die Oeffnung 80 abgeführt wird. Gleichzeitig bewegt sich Sekundärkühlflüssigkeit vom Zwischenwarmetauscher durch das Rohr 85 in die Kammer 86, über die Rohre 96 hoch bis in die Sammelkammer 90 und wird von dort über die Oeffnung 91 abgeführt und/oder bewegt sich Sekundärkühlflüssigkeit vom Zerfallwärmekühler durch das Rohr 93 in die Kammer 94 und von dort über die Rohre 95 hoch bis in die Sammelkammer 97, von wo die Flüssigkeit über die Oeffnung 98 abgeführt wird.

Gegebenenfalls im unteren Gefassten entstandene Anhäufungen von Abfallprodukten (Verunreinigungen, die sich aus der Kühlflüssigkeit ablagern) können über die Leitung 104, die bei 105 durch die Wand des Gefässes 78 ragt, aus der Vorrichtung abgesaugt werden. Die Leitung 104 dient weiter dazu, die Kühlflüssigkeit nach dem Betrieb aus der Vorrichtung abzuführen.

Für die obere Sammelkammer 97 in der in Fig. 4 detailliert wiedergegebenen Vorrichtung sind einige Aufstellungen möglich. In Fig. 5a, 5b und 5c sind einige Möglichkeiten wiedergegeben. Die Figuren 5a-5c geben die Vorrichtung nach Fig. 4 sehr schematisch wieder. Gleiche Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen angegeben. Wie in Fig. 5 angegeben, ist est möglich, das die Sammelkammer 94 teilweise die Wand der Sammelkammer 86 durchragt. Die Rohre 95 ragen dann aus dem ausserhalb der Kammer 86 liegenden Teil der Kammer 94

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hinaus, so dass sie nicht einzeln durch die Wand der Kammer 86 geführt zu sein brauchen.

Wie wiedergegeben, kann die Leitung für die Zufuhr der Sekundärkühlflüssigkeit des Zwischenwärmetauschers aus zwei rohrförmigen Körpern aufgebaut sein: das Rohr 85 und das Rohr 105, wobei zum Auffangen thermischer Spannungen Kolbenfedern 106 zwischen dem unteren Ende des Rohres 85 und dem oberen Ende des Rohres 105 vorgesehen sein können.

In Fig. 5a ist die Sammelkammer 97 eine torusförmige Samiaelkammer um einen Teil der Sammelkammer 90. Zwischen dem Rohr 88 und der inneren Aussenwand der Kammer 97 sind dabei Kolbenfedern 107 zum Auffangen thermischer Ausdehnungsdifferenzen vorgesehen. Zum gleichen Zweck sind Kolbenfedern 110 zwischen dem Rohr 93 und der Sammelkammer 94 vorgesehen.

In Fig. 5b ist die Sammelkammer 97 ebenfalls torusförmig. Beim dort wiedergegebenen Aufbau werden thermische Spannungen u.a. mit Hilfe der balgförmig ausgebildeten Aussenwand 108 der Kammer 97 und des Balges 111 zwischen der Platte 92 und dem Rohr 93 vermieden.

In Fig. 5c ist die Sammelkammer ein Einzelteil oben im Gefäss 78. Dieser Aufbau ist nicht symmetrisch. Thermische Spannungen werden bei der wiedergegebenen Ausbildung u.a. durch den Balg 109 oben im Zufuhrrohr für Sekundärkühlflüssigkeit vermieden.

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Claims

ANSPRUECHE

[ \J Kernreaktorvorrichtung, umfassend ein Gehäuse mit einem in diesem befindlichen .Reaktorkern und versehen mit Mitteln zum Abführen der Wärme, die im Betrieb im Reaktorkern erzeugt wird, welche Mittel einen primären Kuhlflussigkeitskreis umfassen, der aus mindestens einem teilweise durch den Reaktorkern geführten Kreislauf besteht, in dem eine Pumpe aufgenommen ist, sowie einen ausserhalb des Gehäuses des Kernreaktors angeordneten sekundären Kuhlflussigkeitskreis, der aus mindestens einem geschlossenen Kreislauf besteht, in den eine Pumpe aufgenommen ist, wobei ein Kreislauf des Primärkreises mittels eines Wärmetauschers mit einem Kreislauf des Sekundärkreises verbunden ist, während die Vorrichtung weiter mit Mitteln zum Abführen der Zerfallwärme versehen ist, die im Kern des Kernreaktors nach Ausschalten des Reaktors noch erzeugt wird, welche Mittel mindestens teilweise durch den primären Kuhlflussigkeitskreis gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Abführen der Zerfallwärme weiter mindestens teilweise aus einem ausserhalb des Gehäuses des Kernreaktors angeordneten, anderen, sekundären Kuhlflussigkeitskreis bestehen, der aus mindestens einem geschlossenen Kreislauf besteht, in den eine Pumpe aufgenommen ist, wobei ein Kreislauf des anderen Sekundärkreises verbunden ist mit einem Kreislauf des Primärkreises mittels desselben Wärmetauschers, der den Kreislauf des Primärkreises mit einem Kreislauf des Sekundärkreises verbindet.
2. Integrierter Wärmetauscher zur Verwendung in der Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein gefässförmiges Gehäuse mit in diesem untergebrachtem Bündel mit einer grossen Anzahl gerader, nahezu vertikal im Gehäuse verlaufender Rohre, geordnet um ein zentrales Rohr, das das Gehäuse überragt und unten im Gehäuse in eine erste Sammelkammer mündet, welche Sammelkammer übrigens oben durch eine Rohrplatte abgeschlossen ist, in welche die unteren Enden eines Teiles der Rohre aus dem Bündel münden, wobei die oberen Enden der Rohre dieses Bündelteiles in eine Rohrplatte münden, die die untere Wand einer zweiten Sammelkammer bildet, die mit einer Abfuhrleitung versehen ist, während der übrige Teil der Rohre des Rohrbündels, welcher Teil die weiter nach aussen liegenden Rohre des Bündels umfasst, unten in eine torusförmige Sammelkammer mündet, die um die erste Sammelkammer und/oder das untere Ende der darin mündenden Rohre angeordnet ist, und oben in eine andere torusförmige, um das obere Ende der in die zweite Kammer mündenden Rohre angeordnete Sammelkammer

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mündet, welche untere torusförmige Sammelkammer mit einer nach ausserhalb des Gehäuses führenden Zufuhrleitung verbunden ist und welche obere torusförmige Sammelkammer mit einer nach ausserhalb des Gehäuses führenden Abfuhrleitung verbunden ist, während das Gehäuse weiter versehen ist mit einer Zufuhrleitung und einer Abfuhrleitung zum Zu- bzw. Abführen des Primärkühlmittels zu bzw. aus dem Raum im Gehäuse, der nicht von dem Rohrbündel, den Sammelkammern und den zu oder von diesen verlaufenden Leitungen und Rohren eingenommen wird.
3. Integrierter Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem für Primärkühlmittel bestimmten Raum um die Rohre des Rohrbündels ringscheibenförmige Strömungswände angeordnet sind in im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Ebenen, die nahezu lotrecht zur Achse des zentralen Rohres stehen, welche Strömungswände derart sind, dass das Primärkühlmittel, wenn es sich im Betrieb an den Rohren entlangbewegt, abwechselnd an den Rohren zwischen der ersten und zweiten Sammelkammer und den Rohren zwischen den beiden torusförmigen Sammelkammern entlang strömt.
4. Integrierter Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungswände bestehen aus ersten ringscheibenförmigen Körpern mit einem Durchmesser an der Ringinnenseite, der annähernd gleich demAussendurchmesser des zentralen Rohres ist und einem Aussendurchmesser, der annähernd gleich dem Durchmesser der Umhüllenden der Rohre des Teiles des Rohrbündels zwischen der ersten und zweiten Samme!kammer ist, und aus zweiten ringscheibenförmigen Körpern mit einem Innendurchmesser in der Ordnung von zweimal dem Aussendurchmesser des zentralen Rohres und einem Aussendurchmesser, der annähernd gleich dem Durchmesser der Umhüllenden des ganzen Rohrbündels ist, welche ersten und zweiten ringscheibenförmigen Körper der Reihe nach im Abstand voneinander angeordnet sind.
5. Integrierter Wärmetauscher zur Verwendung in der Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein gefässförmiges Gehäuse mit in diesem angeordnetem Bündel mit einer grossen Anzahl gerader, nahezu vertikal verlaufender Rohre, welche Rohre unten und oben in Rohrplatten münden, die eine erste Sammelkammer, die im wesentlichen oberhalb des Rohrbündels liegt, und eine zweite Sammelkammer, die im wesentlichen unterhalb des Rohrbündels liegt, abschliessen, wobei das Gehäuse versehen ist mit einer Zufuhröffnung zum Zuführen der Primärkühlflüssigkeit in die erste Sammelkammer und mit

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einer Äbfuhröffnung zum Abführen aus der zweiten Sammelkammer von darin über die Rohre aus der ersten Sammelkammer zugeführter Primärkühlflüssigkeit, während das Gehäuse weiter mit MitteliLversehen ist, in den Raum? um die Rohre an deren unterem Ende Sekandärkühlflüssigkeit einzuführen und aus diesem Raum am oberen Ende wieder abzuführen und während weiter in Jedem Rohr des Rohrbühdels ein, konzentrisches zweites- Rohr angeordnet ist, das aus dem Rohr herausragt und durch die erste und zweite Sammelkammer geführt ist und unten in ein zentrales Zufuhrrohr für Kühlflüssigkeit für Zerfallwärmeabfuhr mündet und oben in eine Rohrplatte mündet, die einen Abschluss einer dritten Samme!kammer bildet, welche Kammer mit einer Äbfuhräffnung zum Abführen der Kühlflüssigkeit für Zerfallwärme— abfuhr versehen ist.
6. Integrierter Wärmetauscher zur Verwendung in der Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein gefässförmiges Gehäuse mit einem vertikal längs der Achse verlaufenden Rohr, das das Gehäuse überragt und in das Gehäuse hineinragt bis nahe dessen unterem Ende, wo das Rohr in eine erste Sammelkammer mündet, sowie mit einem zweiten, vertikal längs der Achse verlaufenden Rohr mit grösserem Innendurchmesser als der Aussendurchmesser des erstgenannten Rohres, welches zweite Rohr konzentrisch um das erste Rohr angeordnet ist, oben das Gehäuse überragt und in das Gehäuse hineinragt bis nahe dessen unterem Ende, wo das Rohr in eine zweite Sammelkammer mündet, die die erste Sammelkammer umgibt, wobei das erste Rohr oberhalb des Gehäuses abdichtend durch die Wand des zweiten Rohres geführt ist und beide Rohre in geeigneter Weise oben abgeschlossen sind und weiter beide mit einer Zufuhröffnung versehen sind, an welche die jeweiligen Zufuhrleitungen angeschlossen werden können, während aus der ersten Sammelkammer mehrere rohrförmige Leitungen aus der Kammer herausragen, durch die zweite Sammelkammer verlaufen und abdichtend durch deren Wand geführt sind, und aus der zweiten Sammelkammer ebenfalls mehrere rohrförmige Leitungen herausragen, welche Rohre aus der ersten Kammer und aus der zweiten Kammer nahe den Kammern durch eine erste Unterstützungsplatte geführt sind und zu einem einzigen Bündel zusammengefügt sind, das anschliessend schraubenförmig um die zentralen Rohre zur Oberseite des Rohres verläuft, wo die aus der ersten Sammelkammer kommenden Rohre über eine zweite Unterstützungsplatte in eine dritte Sammelkammer münden und die aus der zweiten Sammelkammer kommenden Rohre über die Unterstützungsplatte in eine vierte Sammelkammer münden, wobei die unterstützungs-

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platten, die zugleich um die zentralen Rohre angeordnet sind, einen Teil des Gehäuses begrenzen, in den Ober eine Zufuhröffnung in der Gehäusewand Primärkühlflüssigkeit gebracht werden kann und aus dem über eine Äbfuhröffnung in der Wand die Primärkühlflussigkeit wieder abgeführt werden kann, während die dritte und die vierte SammeIkammer mit Oeffnungen zum Anschliessen der jeweiligen Abfuhrleitungen daran versehen sind.

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