DE1213545B

DE1213545B - Heterogeneous thermal nuclear reactor and method for its operation

Info

Publication number: DE1213545B
Application number: DEJ17788A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Othmar Knecht
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1960-03-05
Filing date: 1960-03-05
Publication date: 1966-03-31

Description

Heterogener thermischer Kernreaktor und Verfahren zu seinem Betrieb Die Erfindung bezieht sich auf einen heterogenen thermischen Kernreaktor mit einem den gesamten Brennstoff in flüssiger Form enthaltenden, aus mehreren untereinander und mit einem Vorratsbehälter verbundenen senkrechten Röhren bestehenden Behältersystem, bei dem die Röhren den Reaktorkern durchsetzen und der Vorratsbehälter außerhalb des Kerns angeordnet ist.Heterogeneous thermal nuclear reactor and process for its operation The invention relates to a heterogeneous thermal nuclear reactor with a containing the entire fuel in liquid form, from several to each other and a container system with vertical tubes connected to a storage container, in which the tubes penetrate the reactor core and the reservoir outside of the core is arranged.

Ein bekannter Kernreaktor dieser Art ist mit einem hochliegenden Behälter versehen, aus dem die Brennstoffflüssigkeit unter der Wirkung der Schwerkraft in ein im Reaktorkern befindlichen Röhrensystem und aus diesem durch einen Kühler in einem tiefer als der erstgenannte Behälter liegenden Vorrats- und Ausgleichsbehälter gedrückt wird. Zur Förderung des Mediums aus diesem Ausgleichs-und Vorratsbehälter in den erstgenannten hochliegenden Behälter dient eine Pumpe. Dieser Kernreaktor arbeitet demnach mit in einem stets gefüllten Röhrensystem zirkulierenden Kreislauf des flüssigen Kernbrennstoffes, der als Naturumlauf ausgebildet ist.A well-known nuclear reactor of this type is with an overhead vessel provided, from which the fuel liquid under the action of gravity in a tube system located in the reactor core and from this through a cooler in a storage and compensation tank lying deeper than the first-mentioned tank is pressed. To convey the medium from this equalizing and storage tank A pump is used in the first-mentioned high container. This nuclear reactor therefore works with a circuit that circulates in a system of tubes that is always full of liquid nuclear fuel, which is designed as a natural cycle.

Demgegenüber sind auch derartige Kernreaktoren mit Zwangsumlauf des flüssigen Brennstoffes bekannt, wobei dieser ebenfalls in einem den Reaktorkern durchsetzenden Röhrensystem geführt ist.In contrast, such nuclear reactors are also with forced circulation liquid fuel known, which is also in one of the reactor core penetrating pipe system is performed.

Bei einem anderen Kernreaktor mit flüssigem Brennstoff wird dieser während des Reaktorbetriebes ständig umgewälzt, wobei er im Reaktorkern durch Einspritzdüsen als freier Strahl durch die umgebende Moderatorflüssigkeit zu Auffangdüsen geleitet wird. Damit soll ein besserer Wärmeübergang vom Brennstoff zum Kühlmittel erreicht werden, was jedoch mit dem Nachteil verbunden ist, daß zur Reinigung der hochradioaktiven Kreislaufmedien umfangreiche Anlagen erforderlich sind, die erhebliche Investitions-und Unterhaltungskosten erfordern.Another nuclear reactor with liquid fuel will use this constantly circulated during the reactor operation, whereby it is in the reactor core by injection nozzles directed as a free jet through the surrounding moderator liquid to collecting nozzles will. This is intended to achieve better heat transfer from the fuel to the coolant be, but this is associated with the disadvantage that for cleaning the highly radioactive Circulatory media requires extensive equipment that requires considerable investment and Require upkeep.

Ein anderer bekannter Kernreaktortyp ist mit festen Brennstoffstäben ausgerüstet, die von einer in einem Behälter stagnierenden Moderatorflüssigkeit umgeben sind. Dabei wird zur Selbststabilisierung des Reaktors die Erscheinung ausgenutzt, daß die Reaktivität bei steigender Betriebstemperatur abnimmt. Auf Grund des inneren Aufbaues des Reaktors kann der negative Temperaturkoeffizient so vergrößert werden, daß eine Selbststeuerung oder/und aber bei starker Erhöhung des negativen Temperaturkoeffizienten eine Schnellabschaltung erreicht wird. Zu diesem Zweck ist eine teilweise mit Moderator oder Spaltstoffflüssigkeit gefüllte Expansionskammer im Zentrum des Reaktorkernes vorgesehen, deren Restvolumen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels mit einem temperaturempfindlichen Gaspolster gefüllt ist. Durch Expansion des Gaspolsters bei Zunahme der Reaktortemperatur wird durch Verdrängen flüssigen Mediums die Selbststabilisierung erreicht.Another known type of nuclear reactor is with solid fuel rods equipped by a moderator liquid stagnating in a container are surrounded. The phenomenon is used to self-stabilize the reactor, that the reactivity decreases with increasing operating temperature. Because of the inner Structure of the reactor, the negative temperature coefficient can be increased so that a self-control and / or with a strong increase in the negative temperature coefficient a quick shutdown is achieved. For this purpose there is a partial moderator expansion chamber filled with fissile substance liquid in the center of the reactor core provided, the remaining volume above the liquid level with a temperature-sensitive Gas cushion is filled. Due to the expansion of the gas cushion as the reactor temperature increases self-stabilization is achieved by displacing the liquid medium.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen heterogenen thermischen Kernreaktor mit einem den gesamten Brennstoff in flüssiger Form enthaltenden, aus mehreren untereinander und mit einem Vorratsbehälter verbundenen senkrechten Röhren bestehenden Behältersystem, bei dem die Röhren den Reaktorkern durchsetzen und ein Vorratsbehälter außerhalb des Kerns angeordnet ist, in einer Weise weiter zu verbessern, daß die bei den bekannten Kernreaktoren auftretenden Nachteile vermieden werden.The invention is based on the object of a heterogeneous thermal Nuclear reactor with one containing all of the fuel in liquid form several vertical tubes connected to one another and to a storage container existing container system in which the tubes penetrate and insert the reactor core Reservoir is located outside the core, in a way to further improve that the disadvantages occurring in the known nuclear reactors are avoided.

Cie Erfindung besteht bei einem derartigen Reaktor darin, daß die Röhren bis zu einer mittels einer Pumpe regelbaren Standhöhe mit stagnierendem flüssigem Brennstoff gefüllt sind und daß der Vorratsbehälter in einer solchen Höhe angeordnet ist, daß bei Abschalten der Pumpe der Flüssigkeitsspiegel in den Röhren auf ein unterkritisches Niveau absinkt.Cie invention consists in such a reactor that the Tubes with stagnant liquid up to a height that can be regulated by means of a pump Fuel are filled and that the storage container is arranged at such a height is that when the pump is switched off, the liquid level in the tubes is on subcritical level drops.

Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß durch Steuerung der Pumpe mittels eines an sich bekannten Regelsystems sämtliche Komponenten, wie beispielsweise auch der Reaktivitätsausgleich zur Kompensation der Xenonvergiftung, das An- und Abfahren sowie die Schnellabschaltung in einer einzigen Regelanordnung vereinigt werden können. Infolge des stagnierenden Brennstoffes ist kein äußerer radioaktiver Kreislauf notwendig, und feste Regelstäbe können entfallen.This configuration ensures that by controlling the pump by means of a control system known per se, all components, such as also the reactivity compensation to compensate for xenon poisoning, the approach and Shutdown and emergency shutdown combined in a single control system can be. As a result of the stagnant fuel, none of the external ones is radioactive Circulation necessary, and fixed control rods can be dispensed with.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des Kernreaktors sind zum Heben und Senken des Brennstoffspiegels eine oder mehrere elektromagnetische Pumpen in dem Röhrensystem vorgesehen. Derartige elektromagnetische Pumpen haben den Vorteil, daß sie keine beweglichen, d. h. Verschleiß unterworfenen Teile aufweisen und daher eine optimale Sicherheit gewährleisten. Die Anordnung dieser Pumpen zum Heben und Senken des Brennstoffspiegels im Röhrensystem führt bei Stromausfall oder anderen Störungen zur Schnellabschaltung, weil der Brennstoffspiegel infolge Schwerkraft sofort fällt, bis sich ein Gleichgewicht zwischen den Brennstoffsäulen im Reaktorkern und dem Vorratsbehälter eingestellt hat. In gleicher Weise kann durch Abschalten der Pumpen eine Schnellabschaltung erreicht werden.According to a further embodiment of the nuclear reactor are to be lifted and lowering the fuel level in one or more electromagnetic pumps the pipe system provided. Such electromagnetic pumps have the advantage that they are not movable, d. H. Parts subject to wear and therefore ensure optimal security. The arrangement of this Pumps to raise and lower the fuel level in the pipe system leads in the event of a power failure or other malfunctions for the rapid shutdown, because the fuel level as a result Gravity falls immediately until there is equilibrium between the fuel columns has set in the reactor core and the storage tank. In the same way can through Shutdown of the pumps a quick shutdown can be achieved.

Statt elektromagnetischer Pumpen kann in dem Röhrensystem auch ein elektromechanisch oder hydraulisch betätigter, als Membranpumpe arbeitender Federbalg vorgesehen sein. Bei Schnellabschaltung wird der zusammengedrückte Federbalg infolge seiner Eigenspannung oder eventuell mit Hilfe eines vorgespannten Antriebes schlagartig entspannt, was zur Folge hat, daß der Brennstoffspiegel im Reaktorkern augenblicklich abfällt. Zur Feinregulierung kann auch noch ein zusätzlicher Federbalg vorgesehen sein.Instead of electromagnetic pumps, a Electromechanically or hydraulically operated bellows working as a diaphragm pump be provided. In the event of a quick shutdown, the compressed bellows will result its internal stress or suddenly with the help of a pre-stressed drive relaxed, with the result that the fuel level in the reactor core is instantaneous falls off. An additional bellows can also be provided for fine adjustment be.

Auch die gleichzeitige Anwendung von elektromagnetischer Pumpe und Federbalg kann vorteilhaft sein. In dem Röhrensystem können eine oder mehrere Wirbelstrombremsen zur Unterbringung eines Pendels des Brennstoffes vorgesehen werden. Die Wirbelstrombremsen können als elektromagnetisch auf die magnetische Brennstoffflüssigkeit einwirkende Spulen od. dgl. ausgebildet sein. Es ist auch möglich, eine elektromagnetische Pumpe zugleich als Wirbelstrombremse zu verwenden.Also the simultaneous use of electromagnetic pump and Bellows can be beneficial. One or more eddy current brakes can be installed in the tube system to accommodate a pendulum of the fuel. The eddy current brakes can act as electromagnetic on the magnetic fuel liquid Coils or the like. Be formed. It is also possible to use an electromagnetic pump can also be used as an eddy current brake.

Mit dem Röhrensystem ist ein Abklingbehälter zum Auffangen, insbesondere bei hohen Betriebstemperaturen, von aus dem Brennstoff austretenden flüchtigen Spaltprodukten verbunden. Durch das Auffangen der aus dem flüssigen Brennstoff austretenden Spaltprodukte wird es ermöglicht, die Xenonvergiftung beispielsweise durch Xe135 teilweise, wenn auch nicht ganz, zu vermeiden. Da die radioaktiven Spaltprodukte im Abklingbehälter verbleiben, steht auch eine ständige Gammastrahlenquelle zur Verfügung, die beispielsweise für industrielle Bestrahlungszwecke verwendbar ist.With the pipe system is a decay container to collect, in particular at high operating temperatures, of volatile fission products escaping from the fuel tied together. By collecting the fission products emerging from the liquid fuel it is made possible, the xenon poisoning for example by Xe135 partially if also not entirely to be avoided. Because the radioactive fission products in the decay container remain, a permanent gamma ray source is also available, for example can be used for industrial irradiation purposes.

Die Verbindung mit dem Abklingbehälter geschieht zweckmäßigerweise auch dadurch, daß die freien Volumina der Brennstoffröhren und des Mischtanks miteinander in direkter Verbindung stehen. Dadurch können sich die durch die flüchtigen Spaltprodukte erzeugten Gas- bzw. Dampfdrücke über dem Brennstoffspiegel ausgleichen, wobei diese Verbindungsleitung zugleich als überlaufrohr für den Brennstoff dienen kann. Mit dieser Verbindung werden auch bei der Ausbildung des Vorrats- und Mischtanks als Federbalg Gasansammlungen im Mischtank verhindert und hierbei gleichzeitig eine Einflußnahme von wechselnden Gas- oder Dampfdrücken auf den Brennstoffspiegel eliminiert.The connection with the decay container is expedient also in that the free volumes of the fuel pipes and the mixing tank with each other are in direct connection. This can cause the volatile fission products equalize generated gas or vapor pressures above the fuel level, these Connection line can also serve as an overflow pipe for the fuel. With this connection are also used in the formation of the storage and mixing tanks Bellows prevents gas accumulation in the mixing tank and at the same time a Influence of changing gas or vapor pressures on the fuel level eliminated.

Die Einfüllöffnung für den Brennstoff ist als beheizbare, ständig mit Brennstoff gefüllte Rohrschleife ausgebildet und derart angeordnet, daß der Brennstoff bei Abschaltung der Heizung in der Rohrschleife einfriert. Durch diese Anordnung erhält man eine Abdichtung des Reaktorbrennstoffsystems nach außen, und zwar in Form einer Schmelzdichtung. Insbesondere ist dabei vorteilhaft, daß keine mechanischen Behälterteile erforderlich sind, die gewartet und gegebenenfalls ersetzt werden müssen. Bei Verwendung eines Ventils wäre es unter Umständen erforderlich, das radioaktive Brennstoffsystem des Reaktors dann jeweils zu öffnen, wenn das Ventil blockiert ist. Der Vorschlag zeigt somit eine einfache Vorrichtung, um den Abbrand des Brennstoffes im Reaktor durch Zugabe von hoch angereichertem U 235 zu kompensieren.The filler opening for the fuel is as heatable, constantly formed with fuel-filled pipe loop and arranged such that the Fuel freezes in the pipe loop when the heating is switched off. Through this Arrangement gives a seal of the reactor fuel system to the outside, and although in the form of a fusion seal. In particular, it is advantageous that none mechanical container parts are required, which are maintained and replaced if necessary Need to become. When using a valve, it may be necessary to the radioactive fuel system of the reactor then open each time the valve is blocked. The proposal thus shows a simple device to prevent the burn-up of the fuel in the reactor by adding highly enriched U 235.

Der Vorratsbehälter ist zugleich als Wärmeübertrager ausgebildet. Beispielsweise kann er mit einem System von Innenröhren versehen sein, so daß auf diese Weise eine Dampfübertragung zu erreichen ist, wobei die für die Überhitzung notwendige Wärme durch Wärmeleitung des Brennstoffes aus dem Reaktorkern in den Mischtank gelangt, so daß eine nukleare Überhitzung des Dampfes vorliegt.The storage container is also designed as a heat exchanger. For example, it can be provided with a system of inner tubes so that on this way a vapor transfer can be achieved, which is responsible for overheating necessary heat by conduction of the fuel from the reactor core into the Mixing tank arrives, so that there is nuclear overheating of the steam.

Zum Eliminieren lokaler Verschiedenheiten des Abbrandes nach längerer Betriebszeit wird durch mehrmaliges Heben und Senken des Brennstoffspiegels im Reaktorkern der Brennstoff durchgemischt.To eliminate local differences in the burn-up after a long period of time Operating time is achieved by repeatedly raising and lowering the fuel level in the reactor core the fuel is mixed.

Der Vorratsbehälter ist, um Wärmeverluste zu vermeiden, normalerweise wärmeisoliert. Bei idealer Wärmeisolation hätte der Brennstoff in diesem Behälter eine dem Brennstoff im Kern entsprechende Temperatur. Bildet man nun den Brennstofftank als Wärmeübertrager aus, etwa derart, daß man ihn mit Innenrohren versieht, so läßt sich in wirtschaftlicher Weise eine Dampfüberhitzung erzielen, wobei die für die Überhitzung notwendige Wärme durch Wärmeleitung des Brennstoffes aus dem Kern in den Mischtank gelangt. Es handelt sich hierbei also um eine nukleare Überhitzung von Dampf. So kann auch der Vorratstank für die Abführung der Nachglühwärme des Brennstoffes bei abgeschaltetem Reaktor als Wärmeüberträger Verwendung finden.The storage tank is normally in order to avoid heat loss thermally insulated. With ideal thermal insulation, the fuel would have been in this container a temperature corresponding to the fuel in the core. If you now form the fuel tank as a heat exchanger, for example in such a way that it is provided with inner tubes, so leaves achieve steam overheating in an economical manner, with the Overheating necessary heat by conduction of the fuel from the core in reaches the mixing tank. So this is nuclear overheating of steam. In this way, the storage tank can also be used to dissipate the afterglow heat of the Find fuel when the reactor is switched off as a heat exchanger.

Die Erfindung weist eine Anzahl von Vorteilen gegenüber den bekannten heterogenen Reaktoren auf. Die bislang bekannten und benutzten Verfahren zur Trimmung und Regelung eines Reaktors basieren alle auf wenigstens einem der folgenden Prinzipien: a) Nutzlose Absorption von Neutronen durch Kontrollstäbe oder installierte abbrennbare Materialien; b) Änderung der Reflektoreigenschaft, etwa durch Heben oder Senken des Moderatorspiegels; c) Änderung des Uran/Moderator-Verhältnisses, etwa durch Blasenbildung im Moderator oder Kühlmittel (Siedewasserreaktor) oder durch Einblasen eines inerten Gases; d) Änderung der Reaktorkerngröße durch gleichzeitige Zugabe oder Entnahme von Brennstoff und Moderator (Kugelhaufenreaktor); e) Ausnutzung des Temperatur- bzw. Leistungskoeffizienten der Reaktivität für Regelzwecke. Demgegenüber bietet der Kernreaktor nach der Erfindung die Möglichkeit, die Regelung auf einfache Weise dadurch zu bewirken, daß der Spiegel des flüssigen Brennstoffes, beispielsweise einer geschmolzenen Uranlegierung, bei unverändertem Moderator-und Kühhnittelvolumen, im Reaktorkern gehoben und gesenkt wird. Lokale Verschiedenheiten des Abbrandes nach längerer Betriebszeit des Reaktors lassen sich durch mehrmaliges Heben und Senken des Brennstoffspiegels im Reaktorkern eliminieren, wobei der Brennstoff wirkungsvoll durchmischt wird. Es entfallen die komplizierten und teuren Kontrollstäbe, deren Absorberteile bekanntlich in Leistungsreaktoren nur eine beschränkte Lebenszeit haben. Der Reaktor schaltet sich bei Stromausfall selbsttätig ab. Die Vorteile des heterogenen Reaktortyps bleiben erhalten, insbesondere bleibt der Kühlkreis frei von Spaltprodukten. Der Einbau einer besonderen überschußreaktivität ist nicht erforderlich.The invention has a number of advantages over known ones heterogeneous reactors. The previously known and used methods for trimming and control of a reactor are all based on at least one of the following principles: a) Useless absorption of neutrons by control rods or installed burnable Materials; b) Changing the reflector properties, for example by raising or lowering of the moderator's mirror; c) Changing the uranium / moderator ratio, for example by Bubble formation in the moderator or coolant (boiling water reactor) or by blowing in an inert gas; d) Changing the reactor core size through simultaneous addition or withdrawal of fuel and moderator (pebble bed reactor); e) Exploitation of the Temperature or power coefficient of reactivity for control purposes. In contrast offers the nuclear reactor according to the invention the possibility of the regulation in a simple manner Way to cause that the level of liquid fuel, for example a molten uranium alloy, with unchanged moderator and coolant volume, is raised and lowered in the reactor core. Local differences in burn-up after the reactor has been in operation for a long time, lifting and Eliminate lowering of the fuel level in the reactor core, the fuel being effective is mixed. The complicated and expensive control rods, whose It is known that absorber parts are used in power reactors only a limited one Have lifetime. The reactor switches itself off in the event of a power failure. the The advantages of the heterogeneous reactor type are retained, in particular the cooling circuit free from fission products. The incorporation of a special excess reactivity is not necessary.

Die Herstellungskosten des Brennstoffes sind wesentlich geringer, da eine mechanische Bearbeitung, wie sie bei herkömmlichen Brennelementen notwendig ist, entfällt.The production costs of the fuel are much lower, because a mechanical processing, as it is necessary with conventional fuel assemblies is not applicable.

Es läßt sich weiterhin ebne sehr hohe Abbrandrate ohne das übliche zeitraubende Umsetzen von Brennelementen erzielen. Lediglich ist die Zuführung von neuem, hochangereichertem Brennstoff erforderlich, wobei praktisch über die ganze Lebenszeit des Reaktors kein abgebrannter Brennstoff entnommen zu werden braucht. Es entfällt also eine komplizierte Entladevorrichtung. Ebenso entfallen Transportkosten von »heißem Material« und Aufbereitungskosten.It can still be very high burn rate without the usual achieve time-consuming relocation of fuel assemblies. Only the supply of new, highly enriched fuel is required, with practically all over the Lifetime of the reactor no spent fuel needs to be removed. There is therefore no need for a complicated unloading device. There are also no transport costs of "hot material" and processing costs.

Das erzeugte Plutonium wird im eigenen Reaktor verwertet. Ein Aufblähen und ähnliche metallurgische Probleme von festen Brennstoffen entfallen bei einem flüssigen Brennstoff. Da keine Neutronenflußverzerrungen durch Kontrollstäbe auftreten, ist ein wesentlicher Heißkanalfaktor eliminiert. Außerdem bleibt eine optimal eingestellte Einstellung der Durchflußblenden der einzelnen Kühlkanäle erhalten. Durch Fortfall nutzloser Neutronenabsorption durch Kontrollstäbe erhält man eine günstigere Neutronenökonomie.The plutonium produced is used in the company's own reactor. A bloat and similar metallurgical problems of solid fuels are eliminated in one liquid fuel. Since there are no neutron flux distortions due to control rods, an essential hot runner factor is eliminated. In addition, an optimally set one remains Adjustment of the flow apertures of the individual cooling channels obtained. By omission useless neutron absorption by control rods, a more favorable neutron economy is obtained.

Weitere Vorteile sind darin zu sehen, daß eine Xenonvergiftung weitgehend verhindert wird, also die stationäre Vergiftung bei Leistungsbetrieb und die Xenonspitze nach Abschalten des Reaktors entfällt. Große Reaktoren, die normalerweise zur Instabilität gegen innere »Xenonschwingungen« neigen, sind daher mit dem vorliegenden Brennstoffsystem stabil. Die anfallenden radioaktiven Spaltprodukte im Abklingtank können für industrielle Bestrahlungszwecke verwendet werden, was als Aktivposten in der Bilanz eines Kraftwerkes erscheint.Further advantages can be seen in the fact that xenon poisoning is largely is prevented, i.e. stationary poisoning during power operation and the xenon peak not required after the reactor has been switched off. Large reactors that usually lead to instability tend against internal "xenon vibrations", are therefore with the present fuel system stable. The resulting radioactive fission products in the decay tank can be used for industrial Irradiation purposes are used what as an asset in the balance sheet of a power plant appears.

Bei einem großen Primärkühlkreisbruch, der zum Leerlaufen des Reaktors führt, besteht die Möglichkeit, die Nachglühwärme über den als Wärmeübertrager ausgebildeten Vorratsbehälter abzuführen, so daß ein Schmelzen des Reaktorkernes bzw. der Brennstoffrohre nicht stattfinden kann. Diese Sicherheitsmerkmale weisen Reaktoren mit festeingebauten Brennelementen nicht auf.In the event of a major break in the primary cooling circuit, causing the reactor to run empty leads, there is the possibility of the afterglow heat via the designed as a heat exchanger Discharge reservoir, so that a melting of the reactor core or the fuel pipes cannot take place. These safety features exhibit reactors with permanently installed Fuel assemblies not on.

Im Reaktor ist bei Betrieb immer nur diejenige Reaktivität eingebaut, die gerade für den Betrieb notwendig ist. Im übrigen besteht die Möglichkeit, die Anreicherung des Brennstoffes so zu dosieren, daß der Reaktor gerade kritisch ist, wenn die Brennstoffrohre bis fast an den oberen Rand, d. h. unter Belassung einer überkritischen Regelungsspanne, gefüllt sind. Eine gefährliche Fehlregelung wird daher durch den vorgeschlagenen überlauf verhindert. Die maximal zur Verfügung stehende positive Reaktivität kann auf diese Weise so bemessen werden, daß sie bei Betrieb stets kleiner als ein vorgegebener Wert ist. Der Reaktor besitzt also ein größeres Maß an inhärenter Sicherheit als Reaktoren mit festeingebauten Brennelementen.During operation, only that reactivity is built into the reactor, which is just necessary for operation. There is also the option of using the To dose enrichment of the fuel so that the reactor is just critical, when the fuel pipes are almost up to the top, i.e. H. leaving one supercritical control span, are filled. A dangerous maladministration becomes therefore prevented by the proposed overflow. The maximum available positive reactivity can be measured in this way so that it is in operation is always smaller than a specified value. So the reactor has a bigger one Degree of inherent safety than reactors with permanently installed fuel assemblies.

Auf Grund der genannten Vorteile scheint es auch sicher, daß mit diesem Reaktortyp Stromkosten erreicht werden können, die wesentlich unter denen anderer Reaktortypen liegen. Die Erfindung ist mit an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in der Zeichnung schematisch dargestellt sind. Es zeigt F i g. 1 eine Anordnung mit einem Vorratsbehälter und elektromagnetischer Pumpe, F i g. 2 eine Anordnung mit als Federbalg ausgebildetem Vorratsbehälter, F i g. 3 eine Anordnung mit als Wärmeaustauscher ausgebildetem Vorratsbehälter.Because of the advantages mentioned, it also seems certain that with this Reactor-type electricity costs can be achieved that are significantly below those of others Reactor types are. The invention is based on a few exemplary embodiments explained in more detail, which are shown schematically in the drawing. It shows F i G. 1 shows an arrangement with a storage container and electromagnetic pump, F i G. 2 shows an arrangement with a storage container designed as a bellows, FIG. 3 a Arrangement with a storage tank designed as a heat exchanger.

In F i g. 1 ist das den nicht besonders hervorgehobenen Reaktorkern durchsetzende, kommunizierende Röhrensystem mit den Brennstoffröhren 2 dargestellt. Zum Heben und Senken des stagnierenden Brennstoffes dient die elektromagnetische Pumpe 3. Im Fall des Absenkens des Brennstoffspiegels sammelt sich der flüssige Brennstoff im Vorratsbehälter 1. Die freien Volumina der Brennstoffröhren und des Vorratsbehälters sind durch die Leitungen 6 miteinander verbunden, die zugleich als überlaufrohre dienen. An das überlaufröhrensystem 6 ist der Abklingbehälter 4 angeschlossen, in dem sich die aus dem flüssigen Brennstoff austretenden Spaltprodukte sammeln. Zum Vorratsbehälter 1 führt eine mit der Einfüllöffnung in Verbindung stehende Leitung, die mit einem schleifenförmigen, mit einer Heizung 7 ausgerüsteten Rohrteil 5 versehen ist. Diese Anordnung dient als Schmelzdichtung, die nach dem Abstellen der Heizung ein Einfrieren des flüssigen Brennstoffes hervorruft, so daß das Reaktorbrennstoffzystem nach außen zuverlässig abgedichtet ist, ohne daß bewegliche mechanische Mittel erforderlich sind.In Fig. 1 is the not particularly emphasized reactor core penetrating, communicating pipe system with the fuel pipes 2 shown. The electromagnetic one is used to raise and lower the stagnant fuel Pump 3. In case of lowering of the fuel level, the liquid collects Fuel in the storage container 1. The free volumes of the fuel pipes and the Reservoir are connected to each other by lines 6, which at the same time serve as overflow pipes. The decay container is attached to the overflow pipe system 6 4 connected, in which the fission products emerging from the liquid fuel collect. A connected to the filling opening leads to the storage container 1 Line with a loop-shaped pipe part equipped with a heater 7 5 is provided. This arrangement serves as a fusible seal after it has been turned off the heater causes the liquid fuel to freeze, so that the reactor fuel system is reliably sealed to the outside without moving mechanical means required are.

Bei der Anordnung nach F i g. 2 ist der Vorratsbehälter als Federbalg la ausgebildet, dem ein kleinerer Federbalg 1 b vorgeschaltet ist. Der Antrieb des Federbalgs 1 a ist als Zahnstangentrieb 8 ausgeführt, bei dessen Betätigung der Federbalg sein Volumen ändert, so daß ein Heben und Senken des Brennstoffspiegels im kommunizierenden Röhrensystem 2 stattfindet. Mittels des Federbalgs 1 a kann auch eine gute Durchmischung des im Vorratsbehälter angesammelten Brennstoffes erzielt werden. Es können auch mehrere Federbalgvorratsbehälter vorhanden sein, und diese können auch mit festen Vorratsbehältern kombiniert werden.In the arrangement according to FIG. 2 is the storage container as a bellows la formed, which is preceded by a smaller bellows 1 b. The drive of the Bellows 1 a is designed as a rack and pinion drive 8, when actuated The volume of the bellows changes, so that the fuel level is raised and lowered takes place in the communicating pipe system 2. By means of the bellows 1 a can A good mixing of the fuel that has accumulated in the storage container is also achieved will. There can also be several bellows storage containers, and these can also be combined with fixed storage containers.

In der Anordnung gemäß F i g. 3 ist der Vorratsbehälter zugleich als Wärmetauscher 1 d ausgebildet. Dieser kann beispielsweise als Dampfüberhitzer Verwendung finden, wobei durch die in der Zeichnung untere Zuführung Sattdampf eingeführt und der im Wärmetauscher überhitzte Dampf mittels der in der Zeichnung oben angedeuteten Abführungsleitung dem Verbraucher zugeführt wird.In the arrangement according to FIG. 3 is the storage container at the same time as Heat exchanger 1 d formed. This can be used, for example, as a steam superheater find, whereby saturated steam is introduced and through the inlet at the bottom in the drawing the steam superheated in the heat exchanger by means of those indicated in the drawing above Discharge line is fed to the consumer.

Claims

Claims: 1. Heterogeneous thermal nuclear reactor with a containing the entire fuel in liquid form, from several to each other and a container system with vertical tubes connected to a storage container, in which the tubes penetrate the reactor core and the reservoir outside of the core, characterized in that the tubes (2) up to one by means of a pump (3) adjustable level with stagnant liquid fuel are filled and that the storage container (1) is arranged at such a height that when the pump is switched off the Liquid level in the tubes (2) drops to a sub-critical level.

2. Nuclear reactor according to claim 1, characterized characterized in that one or more for raising and lowering the fuel level electromagnetic pumps (3) are provided in the tube system (2).

3. Nuclear reactor according to claim 2, characterized in that for raising and lowering the fuel level in the pipe system (2) an electromechanically or hydraulically operated, as a diaphragm pump working bellows (1 a) is provided.

4. Nuclear reactor after one or more of claims 1 to 3, characterized in that for the purpose of preventing oscillation of the fuel in the tubes (2) - one or more eddy current brakes in the tube system are arranged.

5. Nuclear reactor according to one or more of the preceding claims, characterized by the arrangement of a decay container connected to the tubes (2) (4) to collect the volatile fission products emerging from the fuel.

6. Nuclear reactor according to one or more of the preceding claims, characterized in that that the filling device for the fuel as a heatable, constantly with fuel filled pipe loop (5, 7) is formed and arranged such that the fuel freezes in the pipe loop when the heating (7) is switched off (melting seal).

7. Nuclear reactor according to one or more of the preceding claims, characterized in that that the storage container (1) is designed as a heat exchanger. (1 d). B.

Nuclear reactor according to one or more of the preceding claims, characterized in that the free volumes of the fuel pipes (2) and the mixing tank (1) with one another are in direct connection (6).

9. Method of eliminating local differences the burn-up after a long period of operation in a nuclear reactor after one or more of claims 1 to 8, characterized in that by repeated raising and lowering the fuel level in the reactor core, the fuel is mixed. Into consideration Extracted publications: `German Auslegeschrift No. 1032 436; - German utility model No. 1800 795; British Patent No. 803,701; "L'Electrotecnica", July 1957, P. 394; "The Military Engineer", No. 343, Sep / Oct 1959, p. 375; »Engineering«, 1958, November, p. 695.