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DE1102920B - Gasgekuehlter Kernreaktor mit einem Kern aus Bremsstoff - Google Patents

Gasgekuehlter Kernreaktor mit einem Kern aus Bremsstoff

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Publication number
DE1102920B
DE1102920B DEG23022A DEG0023022A DE1102920B DE 1102920 B DE1102920 B DE 1102920B DE G23022 A DEG23022 A DE G23022A DE G0023022 A DEG0023022 A DE G0023022A DE 1102920 B DE1102920 B DE 1102920B
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DE
Germany
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gas
shield
nuclear reactor
cooled nuclear
cooled
Prior art date
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Pending
Application number
DEG23022A
Other languages
English (en)
Inventor
Peter John Grant
Geoffrey Herbert Haines
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.)
General Electric Co PLC
Original Assignee
General Electric Co PLC
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Publication date
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Description

DEUTSCHES
Die Erfindung betrifft einen gasgekühlten Kernreaktor mit einem Kern aus Bremsstoff, der in einem umschließenden Druckbehälter angeordnet ist und senkrechte Kanäle zur Aufnahme von Brennstoffelementen hat, die so angeordnet sind, daß sie von der Aufwärtsströmung des Kühlgases durch die Kanäle gekühlt werden.
Der umschließende Druckbehälter eines solchen Reaktors ist notwendigerweise harten Betriebsbedingungen, beispielsweise infolge hoher Betriebstemperatüren und infolge des Neutronenbeschusses, unterworfen. Es wurde bereits vorgeschlagen, den Druckbehälter eines thermischen Reaktors in Form von zwei ineinanderliegenden Mänteln auszubilden, wobei der innere Mantel gegebenenfalls ein hitzefestes Futter in Abstand von dem äußeren Mantel bildet und anordnungsgemäß Kühlgas zwischen den beiden Mänteln strömt.
Bei Reaktoren der obigen Art ist es bekannt, eine sogenannte Wärmeabschirmung zu verwenden, welche den umschließenden Behälter eines Reaktors gegen direkte Wärmestrahlung von dem Kern schützen soll, wobei die Wärmeabschirmung aus Stahl besteht, der einen großen Neutroneneinfangquerschnitt hat. Weiter ist bekannt, daß Stahl verwendet wird, um Brenn-Stoffelemente gegen den Angriff von Kühlgasen in einem Brennstoffkanal in einem Reaktorkern zu schützen.
In großen Reaktoren kann der Neutronenbeschuß der Oberseite des umschließenden Mantels und einer möglicherweise vorhandenen Wärmeabschirmung infolge der hohen Temperaturen, die durch die Wärme von heißen zirkulierenden Gasen an diesem Teil des Reaktors erreicht werden, sehr schwerwiegend sein, zu Beschädigungen führen und das Bedienungspersonal gefährden.
Es ist auch bei Reaktoren des natriumgekühlten Typs, bei denen der Druckbehälter keiner Beschädigung durch heiße Gasströmung unterworfen ist, bekannt, eine thermische Abschirmung aus Metallplatten zu verwenden, die gegen die Innenwand des Behälters liegend angeordnet sind und keinen hohen Neutroneneinfangquerschnitt bilden. Eine solche Abschirmung bietet keinen guten Schutz für das obere Ende des Behälters.
Bei einem bekannten Kochwasserreaktor, der keinen aus Bremsstoff bestehenden Kern in einem Druckbehälter aufweist, kann der verwendete Neutronenfangstoff, z. B. Borkarbid in Praraffin, nicht als Wärmeabschirmung wirken.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten gasgekühlten Kernreaktors der obigen Art, bei dem der Teil des Druckbehälters, der dem Beschüß schneller Neutronen von den BrennstoffelemenGasgekühlter Kernreaktor
mit einem Kern aus Bremsstoff
Anmelder:
The General Electric Company Limited,
London
Vertreter:
Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau, Lauterstr. 37, und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, München 27,
Patentanwälte
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 27. September 1956
Geoffrey Herbert Haines und Peter John Grant,
Erith, Kent (Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden
ten her und heißen Gasströmungen ausgesetzt ist, gegen diese schädlichen Beeinflussungen geschützt ist.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine an sich bekannte, Werkstoff mit großem Neutroneneinfangquerschnitt enthaltende Abschirmung oberhalb des Kernes und in Abstand von der Innenwand des Behälters angeordnet ist, so daß ein Raum entsteht, wodurch der Behälter vor dem Auftreffen sowohl des aus den Kanälen austretenden Kühlgases als auch der Neutronen geschützt ist. Die Abschirmung kann aus einer Anzahl sich überdeckender plattenförmiger Elemente bestehen, die mit Öffnungen für den Durchgang von Teilen des Reaktors versehen sind. Jedes plattenförmige Element kann geschichtet aufgebaut sein, wobei sich der Werkstoff mit großem Neutroneneinfangquerschnitt zwischen Platten aus einem anderen Werkstoff, z. B. weichem Stahl oder Flußeisen, befindet. Die Abschirmung kann von den unteren Enden der Standrohre der Regulierstabmechanismen getragen werden. In diesem Fall kann die Abschirmung an den Enden der mit Außengewinden versehenen Standrohre angeschraubt und gehalten sein.
Zum deutlichen Verständnis der Erfindung wird nun eine Anordnung eines gasgekühlten. Kernreaktors, der einen zusammengesetzten Druckbehälter und eine Abschirmung nach der Erfindung aufweist, als Bei-
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spiel an Hand der Zeichnung beschrieben, in der
Fig. 1 eine teilweise als Schnitt dargestellte Seitenansicht des Druckbehälters und seines Inhalts ist und
Fig. 2 ein einzelnes typisches Element der Abschirmung veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt einen Druckbehälter der obenerwähnten Bauart, der im wesentlichen einen äußeren Mantel 1 und einen inneren Mantel 2 umfaßt, der ein hitzefestes Futter in Abstand von dem äußeren. Mantel bildet. Der Reaktorkern 3 ruht auf einem Traggitter 4, und das Betriebsgas des Reaktors wird dem Kern durch Einlaßrohre 5 zugeführt und verläßt den inneren Mantel 2 durch Auslaßrohre 6 zu nicht dargestellten Wärmeaustauschern. Das Kühlgas strömt von den Gaseinlaßrohren 5 zuerst nach unten und dann durch den Reaktorkern 3 nach oben und wird schließlich von der Oberseite des Kernes aus durch die Auslaßrohre 6 ausgestoßen. Für Brennstoffelemente sind in dem Kern 3 Bohrungen 7 vorgesehen, die durch den Boden des äußeren Mantels 1 verlaufen.
Wie man aus der Zeichnung erkennt, bildet der innere Mantel 2 keine vollständige Umhüllung wie der äußere Mantel 1, sondern besteht aus einem senkrechten zylindrischen Teil und einem mehr oder weniger halbkugelförmigen Teil, der sich an dem zylindrischen Teil befindet. Der obere Teil des zusammengesetzten Druckbehälters des Reaktors ist im Betrieb naturgemäß einem beträchtlichen Neutronenbeschuß von den Brennstoffelementen in dem Kern ausgesetzt, und weiterhin ist ein Temperaturanstieg von dem Boden zu dem oberen Teil des Behälters vorhanden, so daß an der Behälteroberseite beträchtlich höhere Temperaturen als am Behälterboden herrschen. Um die obere Seite des Druckbehälters gegen Neutronenbeschuß und auf treffende heiße Gase zu schützen, ist eine Schutzabschirmung 8 oberhalb des Kernes 3 angeordnet, wobei diese Abschirmung derart ausgebildet ist, daß sie den Neutronenstrom nach oben von den Brennstoffelementen her zum oberen Teil des Druckbehälters verringert.
Die Abschirmung 8 ist in der Zeichnung als eine waagerechte Trennwand dargestellt, die zwischen sich und dem oberen Teil des inneren Mantels 2 einen Gasraum 9 begrenzt. Ein kleiner Spalt 10 ist zwischen dem Umfang der Abschirmung 8 und der Innenfläche des inneren Mantels 2 vorgesehen. Eine Abschirmung 11 aus Weichstahl- oder Flußeisenplatten schützt die Innenseite des gewölbten oberen Teiles des inneren Mantels in der Höhe, wo die Auslaßrohre 6 aus dem Druckbehälter heraustreten, und erstreckt sich für ein kurzes Stück durch den Spalt 10.
Die Abschirmung 8 kann in verschiedener Weise gelagert sein. In der dargestellten Anordnung wird sie von Standrohren 12 für nicht dargestellte Regulierstabmechanismen getragen. DieStandrohre 12 treten nach unten durch die obere biologische Betonabschirmung des Reaktors hindurch und sind durch Kappen 13 in dem äußeren Mantel 1 des Druckbehälters geeignet abgedichtet. Wo die Standrohre 12 durch den inneren Mantel 2 verlaufen, sind Elemente 14 vorhanden, die eine Relativbewegung zwischen den Standrohren und dem inneren Mantel 2 zulassen, und weiterhin kann Gas von dem Raum 15 zwischen den beiden Mänteln in den Raum 9 oberhalb der Abschirmung 8 strömen. Kühlgas strömt von einer Ringhauptleitung 16 durch Rohre 17 eines inneren Gasverteilungssystems, wobei die Rohre 17 mit Düsen versehen sind, die auf die Innenfläche des äußeren Mantels 1 gerichtet sind.
Um die Abschirmung 8 an den unteren Enden der Standrohre 12 zu lagern, sind die Enden der Standrohre mit Außengewinde versehen, und die Abschirmung 8, die aus einer Anzahl plattenförmiger Elemente besteht, hat öffnungen, die über die Enden der Standrohre 12 geschraubt sind und an ihrem Platz zwischen verschraubten Ringen 18 an den Standrohren gehalten werden. Aus der Zeichnung erkennt man, daß sich die Abschirmung 8 nicht soweit wie das äußerste Regulierstabstandrohr 12 radial nach außen erstreckt, sondern daß sie in wirksamer Weise alle Brennstoffelemente innerhalb des Kerns 3 überdeckt.
Wie oben erwähnt wurde, besteht die Abschirmung 8 aus einer Anzahl plattenförmiger Elemente. Fig. 2 zeigt ein solches Element 19, das aus einem geschichteten Bauteil mit Unterleg- oder Abdeckstreifen 20 oberhalb bzw. unterhalb ihrer Hauptebene besteht, so daß das Element 19 benachbarte plattenförmige Elemente überdecken kann. Das Element 19 ist mit Öffnungen 21 für die Standrohre versehen, wie in Fig. 1 dargestellt ist, und die Zwischenlage besteht aus einer Schicht aus Bor enthaltendem Werkstoff in Abstand zwischen Flußeisenblechen. Das Element 19 ist in der beschriebenen Anordnung angenähert 168 cm lang, 83 cm breit und 1,27 cm dick. Die obere Flußeisenplatte ist 0,32 cm, die untere Flußeisenplatte ist 0,64 cm und die Zwischenschicht des Bor enthaltenden Werkstoffes zwischen den beiden Platten 0,32 cm dick.
Wie man erkennt, unterscheiden sich die plattenförmigen Elemente hinsichtlich ihres Umrisses und ihrer Abdeckstreifen 20 von der Abschirmung 8. Jedoch bilden sie zusammen eine wirksame Neutronenabschirmung, die den nach oben gerichteten Neutronenstrom in dem Druckbehälter begrenzt. Dies beschränkt den Temperaturanstieg an der Oberseite des Behälters, und weiterhin vermindert der Gasstrom in dem Raum 9 und dann durch den Ring 10 rings um die Abschirmung 8 ebenfalls die Temperatur an der Oberseite des Druckbehälters.
Die Flußeisenabschirmung 11 für den Teil des inneren Mantels 2, der durch die Abschirmung 8 nicht geschützt ist, kann auch aus plattenförmigen Elementen gebildet werden, deren Gestalt durch ihren Anordnungsplatz bestimmt wird, und die Elemente werden an dem inneren Mantelkopf durch abgesetzte Bolzen befestigt, die an die Elemente geschweißt sind und mit geringem Spiel durch die Löcher in dem inneren Mantelkopf verlaufen.

Claims (5)

P A TENTANSPR ('C. HE-
1. Gasgekühlter Kernreaktor mit einem Kern aus Bremsstoff, der in einem umschließenden Druckbehälter angeordnet ist und senkrechte Kanäle zur Aufnahme von Brennstoffelementen hat, die so angeordnet sind, daß sie von der Aufwärtsströmung des Kühlgases durch die Kanäle gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte, Werkstoff mit großem Neutroneneinf angquerschnitt enthaltende Abschirmung (8) oberhalb des Kernes (3) und in Abstand von der Innenwand (11) des Behälters (1) angeordnet ist, so daß ein Raum (9) entsteht, wodurch der Behälter vor dem Auftreffen sowohl des aus den Kanälen austretenden Kühlgases als auch der Neutronen geschützt ist (Fig. 1).
2. Gasgekühlter Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (8) aus einer Anzahl sich überdeckender plattenförmiger Elemente (19) besteht, die mit öffnungen für
den Durchgang von Teilen des Reaktors versehen sind.
3. Gasgekühlter Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes plattenförmige Element (19) geschichtet aufgebaut ist und der Werkstoff mit großem Neutroneneinfangquerschnitt sich zwischen Platten aus einem anderen Werkstoff, z. B. weichem Stahl oder Flußeisen, befindet.
4. Gasgekühlter Kernreaktor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (8) von den unteren Enden der Standrohre (12) der Regulierstabmechanismen getragen wird.
5. Gasgekühlter Kernreaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (8) an den Enden der mit Außengewinden versehenen Standrohre angeschraubt und gehalten ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Zeitschrift: »Proceedings of the International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy«, Bd. 3, 1955, S. 104 bis 106, 13S, 179, 180, 297, 299;
Aus der Buchreihe »Selected Reference Material on Atomic Energy« den Band »Reactor Handbook, Engineering«, 1955, S. 721 und 724;
Buch: »Principles of Nuclear Reactor Engineering«, 1956, S. 824 bis 826.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DEG23022A 1956-09-27 1957-09-26 Gasgekuehlter Kernreaktor mit einem Kern aus Bremsstoff Pending DE1102920B (de)

Applications Claiming Priority (1)

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