DE1219136B - Kernreaktor zur Erzeugung von ueberhitztem Dampf - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

G21d

Deutsche Kl.: 21g -21/24

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

A 31617 VIII c/21;
18. März 1959
16. Juni 1966

Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor zur Erzeugung von überhitztem Dampf, bestehend aus einem abgeschlossenen Druckbehälter, der eine äußere, mit Kernbrennstoffelementen versehene zylinderförmige Verdampferzone und eine innerhalb dieser angeordnete, von ihr durch eine Zwischenwand getrennte, ebenfalls mit Kernbrennstoffelementen versehene Überhitzerzone aufweist» bei dem in der Verdampferzone zur Dampferzeugung durch die bei der Kernspaltung entstehende Wärme ein flüssiger Moderator auf einer vorgegebenen Standhöhe gehalten und der aus diesem entstehende Dampf im Gegenstrom durch die Überhitzerzone geleitet wird.

Es ist eine Reihe von Verfahren zur Überhitzung von in Kernreaktoren erzeugtem Dämpf bekannt. Der Dampf kann z. B. einfach in anderen brennstoffgespeisten Überhitzern weiter erhitzt werden. Es kann auch ein besonderer Kernreaktorüberhitzer vorgesehen sein, der nach dem Prinzip eines gasgekühlten Hochtemperaturreaktors arbeitet und durch einen herkömmlichen Kernreaktor erzeugten Sattdampf aufnimmt. Der Sattdampf kühlt den Hochtemperaturreaktor, wobei der Dampf auf die gewünschte Temperatur überhitzt wird.

Bei einem bekannten Heißwasserreaktor zur Erzeugung und Überhitzung von Dampf wurde es für notwendig erachtet, den Naßdampf durch Anordnung besonderer Kühlkanäle zu trocknen und zu überhitzen. Dies erfordert jedoch ein umfangreiches Leitungsnetz innerhalb oder außerhalb des Reaktors.

Weiter ist bereits ein Kernreaktor bekannt, bei dem die Verdampferzone, in die als flüssiger Moderator Wasser eingeführt wird, im Zentrum des Spaltraumes liegt, während die Uberhitzerzone außen angeordnet ist. Da aber die Temperatur im Zentrum des Spaltraumes beträchtlich höher ist als die Temperatur am Rande des Spaltraumes, herrscht in der Verdampferzone eine höhere Temperatur als in der Überhitzerzone. Die bekannte Anordnung gestattet also keine allzu starke Überhitzung des Moderatordampfes.

Weiter ist es bereits bekannt, das als Moderator zugeführte Wasser im Gegenstrom zum Dampf durch die Kernbrennstoffelemente zu führen. Diese Maßnahme hat jedoch zur Folge, daß das mit verhältnismäßig niedriger Temperatur eingespeiste Wasser alle Brennstoffelemente umspült und die Temperatur des Spaltraumes relativ niedrig hält.

Weiter wurde bereits ein Siedewasserreaktor vorgeschlagen, bei dem der Verdampferteil ringförmigen Querschnitt aufweist und außen liegt, während innerhalb des Verdampferteiles konzentrisch der

Kernreaktor zur Erzeugung von überhitztem
Dampf

Anmelder:

The Government of the United States of America, vertreten durch The United States Atomic

Energy Commission,

Washington, D. C. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. W. Müller-Bore und Dipl.-Ing. H. Gralfs,

Patentanwälte, Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Als Erfinder benannt:

Richard Jacob HoIl, Ann Arbor, Mich.;

Raymond William Klecker, West AlHs, Wis.;

Clifton Brown Graham,

Elm Grove, Wis. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 18. März 1958 (722 274)

Überhitzerteil angeordnet ist. Der außenliegende Verdampferteil ist seinerseits von einem äußeren Wärmemantel von ringförmigem Querschnitt umgeben, der von dem Speisewasser durchflossen wird. Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Kernreaktors der eingangs genannten Gattung, der sowohl in der Verdampferzone als auch in der Überhitzerzone im Falle von übermässiger Erwärmung selbstregulierend ist.

Hierzu sieht die Erfindung vor, daß die Zwischenwand unterhalb der Standhöhe des Moderators Öffnungen aufweist, über welche die Verdampferzone mit der Überhitzerzone strömungsmäßig in ständiger Verbindung steht. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß im Falle der Erzeugung übermäßiger Wärme Neutronen zwischen der Verdampfer- und der Überhitzerzone ausgetauscht werden können und somit beide Anordnungen verhältnisgleich beeinflußt werden.

Eine besondere Ausführungsform, bei der Kanäle in der Uberhitzerzone vorgesehen sind, die aus der Verdampfungszone Dampf unter Druck aufnehmen, ist so ausgebildet, daß die Kernbrennstoffelemente die Kanäle der Uberhitzerzone umgeben und außen vom flüssigen Moderator umspült sind.

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Bevorzugt enden die Kühlkanäle der Verdampfer- Kochen bringt und daraus Dampf erzeugt. Die zweite

zone unterhalb der Standhöhe des flüssigen Modera- bestimmte Betriebszone in dem Behälter 11 ist eine

tors, während die Kühlkanäle der Überhitzerzone Überhitzerzone 19, in der eine zweite Kernanord-

über die Moderatorstandhöhe hinausreichen. nung30 gelagert ist, die im folgenden Überhitzer-

Die Anordnung der Zonen ist vorzugsweise so ge- 5 anordnung 19 genannt wird und in der durch wei-

troffen, daß die Verdampferzone kreiszylinderförmig tere Kernbrennelemente Wärme entwickelt wird, um

ausgebildet ist und die Überhitzerzone konzentrisch den Dampf aus der Verdampferanordnung 18 zu

innerhalb dieser liegt. überhitzen.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfin- Die Uberhitzeranordnung 19 ist konzentrisch

dung ist vorgesehen, daß die zur Aufnahme der io innerhalb der Verdampferanordnung 18 gelagert

Kernbrennstofielemente dienenden Rohre in der und weicht über letztere und die Wasseroberfläche 39

Uberhitzerzone mit ihren oberen Enden in einen hinaus. Die Uberhitzeranordnung 19 weist Kanäle

Rohrboden münden, der in dichtender Verbindung auf, die in ihr ausgebildet sind, um Dampf aus

mit der Zwischenwand unterhalb der Moderator- der Verdampferanordnung aufzunehmen. In diesen

standhöhe liegt, und daß die Zwischenwand nur 15 Kanälen wird der Dampf durch Kernbrennelemente

unterhalb des Rohrbodens die öffnungen aufweist. überhitzt, die die Kanäle umgeben. Die Kanäle wer-

Schließlich kann die Anordnung auch so getrof- den von einer Mehrzahl vertikal angeordneter zylinfen sein, daß die Kernbrennstoffelemente aus einem drischer Rohre 21 gebildet, die geeignete horizontale außen vom Moderator umspülten Zylinder bestehen, Abstandshalter (nicht dargestellt) aufweisen und von innerhalb desselben der Brennstoff angeordnet ist 20 einer vertikalen Zwischenwand 22 umgeben sind. Die und der zwei Wandungen hat, die in einem radialen Zwischenwand 22 ist mit Perforationen 24 versehen. Abstand voneinander liegen und zwischen sich einen Der untere Teil der Zwischenwand 22 endet oberhalb Ringraum bilden, der sich über die Länge des Zy- des Bodens des Behälters 11 und ist mit einer Dampflinders erstreckt und nur an dem einen oberen Ende Sammelleitung 28 verbunden, die ihrerseits mit dem dicht abgeschlossen ist. 25 Dampfauslaß 13 verbunden ist.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Die Dampfsammelleitung 28 ist starr mit dem

Hand der Zeichnung beschrieben. Boden des Behälters 11 durch einen sie umgebenden

Fig. 1 ist ein Aufriß, teilweise im Schnitt, der Stutzen42 verbunden und wird mittels Abstandseine bevorzugte Ausführungsform des Kernreaktors halter 27 in einer vertikalen Stellung gehalten. Ein zeigt; 30 Rohrboden 25 trennt die Überhitzeranordnung 19

F i g. 2 ist ein Querschnitt eines Kernbrennelemen- von der Dampfsammelleitung 28. Der Rohrboden ist

tes, das in der Überhitzerzone des Reaktors Verwen- mit Öffnungen 29 versehen, deren Zahl der Anzahl

dung findet; Rohre 21 der Überhitzeranordnung entspricht, wobei

F i g. 3 ist eine Draufsicht auf einen Querschnitt jedes Rohr 21 über einer öffnung 29 in dem Rohrdes in Fig. 1 dargestellten Kernreaktors nach der 35 boden25 zentriert und hermetisch an dem Rohr-Linie ΠΙ-ΠΙ von F i g. 1, und boden gedichtet ist. Die Rohre 21 erstrecken sich von

Fig. 4 ist ein Aufriß, teilweise im Schnitt, einer dem Rohrboden 25 aufwärts nach dem oberen Ende

weiteren Ausführungsform. des Behälters 11, wobei ihre oberen Enden in einer

In der folgenden Beschreibung wird angenommen, Horizontalebene mit dem oberen Rand derZwischen-

daß die Kernreaktoren Heißwasserreaktoren sind, 40 wand 22 liegen. Die Rohre 21 bilden infolgedessen

welche als Moderatorflüssigkeit Wasser verwenden, kommunizierende Kanäle zwischen dem oberen Teil

wobei der erzeugte Dampf demgemäß Wasserdampf des Behälters 11 und der unteren Dampfsammellei-

ist. tung 28.

Nach der Zeichnung, insbesondere F i g. 1, besteht Jedes vertikal angeordnete zylindrische Rohr 21

ein generell mit 10 bezeichneter Kernreaktor aus 45 enthält entweder eine generell bei 41 (Fig. 3) ange-

einem druckdicht verschlossenen zylindrischen Be- deutete Einrichtung zur Steuerung einer Kernspal-

hälter 11 mit Boden 26 und mit einem abnehmbaren tung-Kettenreaktion oder eine Brennelementeinrich-

Deckell2, einem isolierten Auslaß 13 für über- tung 23 (F i g. 2). Diese Kernbrennstoffelemente, die

hitzten Dampf an seinem unteren Ende, einem Ein- in die Rohre 21 eingesetzt werden und die keine

laß 14 zur Einspeisung von Wasser, das generell mit 50 Steuereinrichtung 41 enthalten, werden im folgenden

20 bezeichnet ist und in dem Behälter als flüssiger noch näher beschrieben.

Moderator dient, und Umwälzeinrichtungen, die Die Steuerungseinrichtung 41 besteht aus einer hereiner gesteuerten Umwälzung dienen und als Leitun- kömmlichen Steuerung in der Form einer Kontrollgen 15 und 16 dargestellt sind, die in einem Teil des stange, die allgemein bekannt ist und die im wesent-Behälters angeordnet sind. Der Wassereinlaß 14 ist 55 liehen nur während der Anlaß- oder der Abstellerforderlich, da das in dem Behälter in Dampf um- periode des Reaktors betätigt wird. Die Kontrollgewandelte Wasser ersetzt werden muß. Die Speise- stangen 41 können allerdings auch dazu verwendet geschwindigkeit des Wassers in den Behälter ist so werden, die Kettenreaktion im Dauerbetrieb zu reeingestellt, daß der Wasserstand 20 in dem Behälter gem. Ihre Hauptfunktion ist es jedoch, wie bereits stets in der durch das Bezugszeichen 39 in F i g. 1 60 erwähnt, den Reaktor zu starten oder abzuschalten, und 4 angedeuteten Höhe aufrechterhalten bleibt. Wenn der Reaktor nämlich einmal in Betrieb ist,

Der Behältern hat zwei bestimmte Betriebs- ist er selbstregelnd.

zonen, von denen eine die Verdampferzone bildet, in Die Kontrollstangen 41 erstrecken sich in der

der eine ringförmige mit 18 bezeichnete erste Kern- Überhitzeranordnung 19 nach oben durch den Deckel

anordnung gelagert ist, welche im folgenden als 65 12 des Behälters 11. Einstelleinrichtungen 17 für die

Verdampferanordnung 18 bezeichnet wird. In der Kontrollstangen sind in dem Deckel 12 gelagert, die

Verdampferanordnung wird durch Kernbrennele- die oberen Enden der Kontrollstangen halten. Auf

mente Wärme entwickelt, die das Wasser 20 zum diese Weise wird die Kernaktivität dadurch geregelt,

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daß die Kontrollstangen 41 in der Überhitzeranord- werden. Infolgedessen passiert der Dampf, der in den

nung 19 hinauf- und herunterbewegt werden. Die Kanal 36 durch eine Öffnung 50 in dem Stützelement

Überhitzerkontrollstangen haben jeweils kreisför- 48' eintritt, in dichtem Kontakt mit den Oberflächen

migen Querschnitt, wie aus F i g. 3 hervorgeht. alle muffenförmigen Brennerelemente.

In der Verdampferanordnung 18 sind ebenfalls 5 Die Brennelemente 23 der Uberhitzeranordnung 19 Kontrollstangen vorgesehen, die mit dem Bezugs- können hohe Temperaturen ertragen und sind so zeichen 48 bezeichnet sind. Wie aus F i g. 3 hervor- ausgebildet, daß zwischen dem Dampf, der sie pasgeht, haben diese Kontrollstangen 48 kreuzförmigen siert, und dem Spaltstoff 32 ein hervorragender Querschnitt. Sie sind in der Verdampferanordnung Wärmeübergang hergestellt wird. Selbstverständlich 18 in ähnlicher Weise gelagert und erfüllen eine ahn- io kann die Anzahl der muffenförmigen Brennereleliche Funktion wie die Kontrollstange 41 in der mente, die jeder Brennerzylinder trägt, beliebig ver-Überhitzeranordnung 19. ändert werden. Drei Brennerelemente, wie oben be-

Die zylindrischen Rohre 21, die keine Kontroll- schrieben, bilden nur ein bevorzugtes Ausführungsstangen 41 aufnehmen, enthalten jeweils eine Brenn- beispiel.

elementeinrichtung 23, die an Hand von F i g. 2 nun- 15 Zur weiteren Veranschaulichung der beschriebenen mehr näher beschrieben wird. Jede Überhitzer- Überhitzeranordnung werden die ungefähren Ausbrennerelementeinrichtung 23 besteht aus einem Zy- legungsdaten einer beispielhaften Ausführungsform linder, der aus einer äußeren Wand 31 und einer einer Überhitzerbrennereinrichtung im folgenden zudazu konzentrisch angeordneten inneren Wand 33 sammengestellt:
aufgebaut ist, welche jeweils aus einem geeigneten 3° .
Material, wie z.B. zunderbeständigem Stahl, herge- Anzahl der Brennelementemrich-

stellt sind. Die beiden Wände Hegen in einem Ab- tungen 400

stand zueinander, so daß zwischen ihnen ein Ring- Anzahl der Brennerelemente in

raum 34 gebildet wird, der sich im wesentlichen über j_e(j_er Brennelementeinrichtung 3

die Länge des Zylinders erstreckt, wobei die im Ab- 25 _β

stand voneinander liegenden Wände an ihrem einen Äußeres Rohr

Ende dicht verbunden sind, d. h. an ihrem oberen Außendurchmesser 23,8 mm

Ende in der Nähe eines Stützelementes 48', das inner- Innendurchmesser 22,3 mm
halb des Zylinders liegt. Der Oberteil jeder Brennelementeinrichtung 23 ist mit einem geeigneten (nicht 30 Mittleres Rohr

dargestellten) Greif element versehen, das aus einem Außendurchmesser 17,58 mm

üblichen vorstehenden Bolzen besteht, damit die Ein- Innendurchmesser 16,1 mm

richtung 23 in ihr zugehöriges Rohr 21 eingesetzt

oder aus diesem Rohr herausgenommen werden kann. Inneres Rohr

An dem unteren Ende jedes Brennelementzylinders 35 Außendurchmesser 11,32 mm

ist die äußere Wand 31 lösbar und dichtend an dem Innendurchmesser 9,88 mm

Rohrboden 25 so befestigt, daß sich die innere Wand

33 durch die jeweilige Öffnung 29 hindurchschieben Brennerlänge 1,83 m

ST¹;, S^au ^jf^d!· Ä^{der nUr} -"SV-^f ■ -^äf^eren Konzentrische Doppelwandung

Wand 31 befestigt ist, kann er sich bei Veranderun- 40 λ

gen der Temperatur frei ausdehnen oder zusammen- innere Wand

ziehen. Außendurchmesser 30,15 mm

Da die Doppelwand jedes Brennelementzylinders Innendurchmesser 28,6 mm

an ihrem oberen Ende abgedichtet ist, wird über- _{ä R}

hitzter Dampf, der aus der Dampfsammelleitung 28 45 Äußere Wand

in den Ringraum 34 aufsteigt, eingeschlossen und bil- Außendurchmesser 33,35 mm

det eine thermische Isolation für den überhitzten Innendurchmesser 31,78 mm

Dampf, der die Kanäle in der Überhitzeranordnung

19 nach unten passiert, so daß die Kühlwirkung des Die Verdampferanordnung 18 die die Überhitzer-

Wassers 20, das die Überhitzeranordnung 19 als Mo- 50 anordnung 19 vollständig umschließt, ist von üblicher derator umgibt, verringert wird. Ausbildung und besteht aus einer Mehrzahl bekann-

Drei konzentrisch zueinander angeordnete Brenn- ter Brennelemente 46, wie aus Fig. 3 hervorgeht.Die elemente 32 sind in jedem Brennelementzylinder ge- Verdampferanordnung 18 liegt in einem senkrechten lagert und werden von dem Stützelement 48' getra- Abstand über dem Boden 26 des Reaktorbehälters 11 gen. Die Brennelemente 32 liegen in radialem Ab- 55 und wird von einer Wand 36 und der perforierten stand von der inneren Wand 33 des Brennelement- Zwischenwand 22 getragen. Die Wand 36 ist an der Zylinders und voneinander. Dieser Abstand wird mit- äußeren Mantelfläche der Verdampferanordnung 18 tels geeigneter Abstandshalter 47 eingestellt, so daß befestigt, und erstreckt sich nach unten zu dem Boden Ringräume 35 dazwischen ausgebildet werden. Jedes des Reaktorbehälters 11, an dem sie so befestigt ist, der drei Brennelemente 32 besteht aus einer muffen- 60 daß sie eine ringförmige Eintrittskammer 37 für das förmig ausgebildeten Schicht aus Kernbrennstoff, die Wasser bildet.

auf ihren inneren und äußeren Mantelflächen mit Die Verdampferanordnung 18 und die Überhitzereiner Schicht aus zunderbeständigem Stahl bedeckt anordnung 19 tauschen Neutronen aus. Falls die Reist. Die muffenförmigen Brennelemente weisen ra- aktion übermäßige Wärme erzeugt, d. h. die Verdiale Öffnungen 49 auf, die sich von den Brennele- 65 dampfungsgeschwindigkeit anwächst, werden beide menten bis zu einem zentralen zylindrischen Kanal 36 Anordnungen analog beeinflußt,
erstrecken, so daß zwischen den Ringräumen 35 und Wenn in der Verdampferanordnung 18 mehr

dem zentralen Kanal 36 Verbindungen hergestellt Wärme erzeugt wird, werden mehr Dampfblasen ge-

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bildet. Die Dampfblasen verdrängen das Moderator- Brennereinrichtung ein und passiert den mittleren wasser 20. Infolgedessen führt eine vergrößerte Kanal 36 und die Ringräume 35, die zwischen den Dampfmenge zu weniger Wasser 20 und das wiederum konzentrischen Brennerelementen 32 ausgebildet zu einer Verringerung der Abbremsung von Neu- sind. Der Dampf, der den Kanal 36 und die Ringtronen auf thermische Geschwindigkeiten und in- 5 räume 35 jeder einzelnen zylindrischen Brennereinfolgedessen zu einer Verringerung in der Wärme- richtung der Überhitzeranordnung 19 passiert, wird erzeugung. überhitzt und tritt als überhitzter Dampf durch die

Falls in der Überhitzeranordnung 19 übermäßige Öffnungen 29 in dem Rohrboden 25 in die Sammel-Wärmemengen entwickelt werden, tritt ein erhöhter leitung 28 für überhitzten Dampf ein. Der in die Wärmeübergang durch die Doppelwandung 31 und io Sammelleitung 28 eintretende überhitzte Dampf wird 33 jeder einzelnen zylindrischen Brennelementein- daraus durch eine isolierte Auslaßleitung 13 abgerichtung ein, so daß ebenfalls dem Wasser 20, das zogen und einer Nutzungsanlage (nicht dargestellt) die Rohre 21 umgibt, mehr Wärme zugeführt wird. zugeführt, beispielsweise einer Dampfturbine.

Eine erhöhte Wärmezufuhr zu dem Wasser 20 führt In der Ausführungsform nach Fig. 4 erstrecken

•wiederum zu einer Zunahme an Dampfblasen und 15 sich die Rohre 21 der Überhitzeranordnung 19 nicht damit zu einer Verlangsamung der Reaktion, wie soweit in das Oberteil des Reaktorbehälters wie in der oben für die Verdampferanordnung 18 beschrieben. Ausführungsform nach F i g. 1, die oben beschrieben Es folgt also, daß der Reaktor 10 automatisch selbst- wurde. Ihre oberen Enden befinden sich vielmehr steuernd arbeitet, wenn immer eine übermäßige an einer Stelle unterhalb des Wasserstandes in dem Wärmeentwicklung eintritt. 20 Behälter 11,. wenn sich auch die Zwischenwand bis

Durch die obigen Erläuterungen wird es nun auch zur gleichen Höhe nach oben erstreckt wie die entverständlich, daß die Kontrollstangen 41 und 48 je- sprechende Wand in F i g. 1. In beiden Ausführungsweils von Verdampfer- und Überhitzeranordnung aus formen zirkuliert jedoch das Wasser durch die Brenneinem Material bestehen, das hohe neutronenabsor- elemente der Überhitzeranordnungen 19.
bende Eigenschaften hat, wie z. B. Borstahl (Boron 25 In der oben beschriebenen Ausführungsform nach Steel). Infolgedessen führt eine Absenkung der Stan- Fig. 1 ist diese Zirkulation dadurch möglich, daß gen 41 und 48 in die jeweiligen Anordnungen 19 und sich die Rohre 21 über den Wasserstand 39 des Mo-18 zu einer verstärkten Absorption von Neutronen deratorwassers 20 erstrecken. In der zweiten, in und infolgedessen zu einer Verringerung oder zum F i g. 4 dargestellten Ausführungsform wird das Was-Stillstand der Reaktion, deren Ausmaß infolgedessen 30 ser am Eintritt in die Rohre 21 dadurch gehindert, davon abhängt, wie tief die Kontrollstangen abge- daß ein oberer Rohrboden 44 vorgesehen ist, der in senkt sind. einem vorgegebenen Abstand über dem unteren

Bei Betrieb des im Aufriß in F i g. 1 dargestellten Rohrboden 25 liegt und mit der Zwischenwand 22 Reaktors wird das Moderatorwasser 20 von einer dichtend verbunden ist. Der obere Rohrboden 44 (nicht dargestellten) Pumpe über eine Einlaßleitung 35 weist die gleiche Anzahl von Öffnungen 29 auf wie 15 und eine Auslaßleitung 16 durch die Verdampfer- der untere Rohrboden 25, wobei die oberen Enden zone und durch den Zwischenraum zwischen den der Rohre 21 jeweils in einer Öffnung zentriert sind Rohren 21 der Überhitzeranordnung 19 in der Über- und hermetisch sowohl mit dem oberen Rohrboden hitzerzone gepumpt. In der Verdampferzone erzeug- 44 als auch mit dem unteren Rohrboden 25 gedichter Dampf wird von dem Wasser durch Separatoren 40 tet sind, wie an Hand von Fig. 1 beschrieben wurde, 38 getrennt, die in dem Behälter 11 zu dem Zweck so daß der Dampf von oberhalb des Rohrbodens 44 angeordnet sind, den Austritt von Dampf aus dem durch die Rohre 21 in die Dampfsammelleitung 28 Auslaß 16, der zu der Umwälzpumpe führt, zu ver- gelangen kann. Die Zwischenwand 22 ist unterhalb hindern und dadurch Kavitation in der Pumpe zu des Rohrbodens 44 mit (nicht dargestellten) Öffnunverhindern, die den Pumpenwirkungsgrad verringern 45 gen versehen, die den Öffnungen24 in Fig. 1 entwürde. Der erzeugte Dampf steigt in dem Behälter 11 sprechen. Der Teil der Zwischenwand 22, der sich auf und sammelt sich in einem Dom 40 im Oberteil oberhalb des Rohrbodens 44 bis in den Dom 40 des des Behälters 11 innerhalb des Deckels 12, bis der Behälters 11 erstreckt, weist hingegen keine öffnunerzeugte Dampfdruck ausreicht, um den Dampf in gen auf, so daß sie Wasser 20 daran hindert, in die die oberen Öffnungen der Rohre 21 der Überhitzer- 50 oberen Enden der Rohre 21 einzutreten,
anordnung 19 eintreten und diese Rohre nach unten Im folgenden sind die grundsätzlichen Konstruk-

passieren zu lassen. Dabei tritt der Dampf durch die tionsgrößen einer Ausführungsform eines Überhitzer-Öffnung 50 in dem Stützelement 48' jeder einzelnen kernreaktors zusammengestellt:

Behältergröße 3,355 m · 7,94 m · 76,2 mm

Gesamtabmessungen des Kerns 1,83 · 1,83 m

Abmessungen der Verdampferanordnung 1,83 · 1,83 m

Abmessungen der Überhitzeranordnung 1,83 · 0,761 m

Gesamtleistung 203 000 kW

Leistung der Überhitzerzone 39 000 kW

Leistung der Verdampferzone 164 000 kW

Verhältnis von Leistung zu Moderatorwasser 96 kW/1

Dampfdruck am Auslaß 37,97 kg/cm²

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Betriebsdruck des Reaktors 42,19 kg/cm²

Temperatur der Verdampferzone 251,65° C

Maximale Oberflächentemperatur des Überhitzers ... 581,22° C

Temperatur am Dampfauslaß 440,55° C

Wärmeflüsse

Verdampferzone,

Maximalwert 408,000 ^kcaI

Mittelwert 141,200

hm²
kcal
hm²
Überhitzerzone,

Maximalwert 789,000-^-

hm²

Mittelwert 313,000

Gesamtwärmeverhältnis 2,620

kWh
Brennstoffbestückung

Verdampferzone 100 kg (U₂₃₅)

Überhitzerzone 24 kg (U₂₃₅)

Rezirkulationsverhältnis 60 000 gpm

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kernreaktor zur Erzeugung von überhitztem 4. Kernreaktor nach Anspruch 1, 2 oder 3, Dampf, bestehend aus einem abgeschlossenen 30 dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfer-Druckbehälter, der eine äußere, mit Kernbrenn- zone (18) kreiszylinderförmig ausgebildet ist und Stoffelementen versehene zylinderförmige Ver- die Überhitzerzone (19) konzentrisch innerhalb dampferzone und eine innerhalb dieser angeord- dieser liegt.

nete, von ihr durch eine Zwischenwand getrennte, 5. Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch geebenfalls mit Kernbrennstoffelementen versehene 35 kennzeichnet, daß die zur Aufnahme der Kern-Überhitzerzone aufweist, bei dem in der Ver- brennstoffelemente (32) dienenden Rohre (21) dampferzone zur Dampferzeugung durch die bei in der Überhitzerzone mit ihren oberen Enden in der Kernspaltung entstehende Wärme ein flüssiger einen Rohrboden (44) münden,, der in dichtender Moderator auf einer vorgegebenen Standhöhe Verbindung mit der Zwischenwand (22) untergehalten und der aus diesem entstehende Dampf 40 halb der Moderatorstandhöhe (39) liegt, und daß im Gegenstrom durch die Überhitzerzone geleitet die Zwischenwand (22) nur unterhalb des Rohrwird, dadurch gekennzeichnet, daß die bodens (44) die Öffnungen (24) aufweist.
Zwischenwand (22) unterhalb der Standhöhe des 6. Kernreaktor nach einem oder mehreren der Moderators (20) Öffnungen (24) aufweist, über Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß welche die Verdampferzone mit der Überhitzer- 45 die Kernbrennstoffelemente (32) aus einem außen zone strömungsmäßig in ständiger Verbindung vom Moderator umspülten Zylinder bestehen, steht. innerhalb desselben der Brennstoff angeordnet

2. Kernreaktor nach Anspruch 1, bei dem ist und der zwei Wandungen (31, 33) hat, die in Kanäle in der Überhitzerzone vorgesehen sind, die einem radialen Abstand voneinander liegen und aus der Verdampfungszone Dampf unter Druck 5° zwischen sich einen Ringraum (34) bilden, der aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die sich über die Länge des Zylinders erstreckt und Kernbrennstoffelemente (32) die Kanäle (21) der nur an dem einen, oberen Ende dicht abge-Überhitzerzone (19) umgeben und außen vom schlossen ist.

flüssigen Moderator umspült sind.

3. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, da- 55

durch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle der In Betracht gezogene Druckschriften:

Verdampferzone (18) unterhalb der Standhöhe Deutsche Auslegeschrift Nr. 1039 659;

(39) des flüssigen Moderators (20) enden, wäh- französische Patentschrift Nr. 1141064;

rend die Kühlkanäle der Überhitzerzone über die Macleer Science and Engineering, Bd. 1, 1956,

Moderatorstandhöhe (39) hinausreichen. 60 S. 167 bis 169.

Bei der Bekanntmachung der Anmeldung ist ein Prioritätsbeleg ausgelegt worden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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