Auslegeschrift Aktenzeichen: P Anmeldetag: Offenlcgungstag: Bekanntmachungstag: i 7. 4.

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Auslegeschrift 20 13 586

Aktenzeichen: P 20 13 586.8-33 Anmeldetag: 21. 3.70 Offenlcgungstag: 14. 10. 71 Bekanntmachungstag: i 7. 4.75

Unionspriorität:

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Bezeichnung: Flüssigkeitsgekühltcr Kernreaktor

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Anmelder:

Erfinder:

Gesellschaft für Kernforschung mbH, 7500 Karlsruhe

Müller, Arno, Dipl.-Ing., 7521 Neuthard

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Nuclcar Engineering, Febr. 1963, S. 60

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Z E I C H N U N G E N BLATT 1

Nummer:

Int Cl.

:

2 0 1 3 5 8 6 G 2 1 C 15-02

Bekanntmachungstag: 17. April 1975

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Patentansprüche:

1. Flüssigkeitsgekühlter Kernreaktor, bestehend aus einem ortsfesten Reaktorbehälter mit darin 5 befindlicher Spaltzone und aus einem ortsfesten Komponentenbehälter mit darin befindlichem Wärmetauscher und Kühlmittelumwälzpumpe, wobei der Komponentenbehälter mit dem Reak- torbehälter durch ein koaxiales Rohr verbunden io ist, in welchem das Kühlmittel von der Spalt- zone zu dem Wärmetauscher und zurück strömt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zumin-

dest während des Reaktorbetriebes die Kühl- mittelmenge so auf die beiden Behälter (RP, CP) 15 aufgeteilt ist, daß der Komponentenbehälter (CP) nur im unteren Bereich mit Kühlmittel gefüllt ist und der Kühlmittelspiegel (\/CP) in diesem Be- hälter (CP) außerhalb des Wärmetauschers (IHX) unter dem Kühlmittelspiegel ( V RP) des Reaktor- 20 behälters (RP) gehalten ist.

2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, daß der Innenraum des Kompo- nentenbehälters (CP) in seinem oberen Bereich durch eine den Wärmetauscher ( I H X ) umschlie- 25 ßende, bis zum Deckel (19) reichende gasdichte Schale (21) in zwei Raumbereiche unterteilt ist, wobei der Raum oberhalb des Kühlmittelspiegels ( V C P ) außerhalb des Wärmetauscherbereiches (IHX) über eine mit einer Druckhalteanlage (11) 3°

ausgerüstete Rohrleitung mit dem Raum über dem Kühlmittelspiegel ( V RP) im Reaktorbehäl- ter (RP) in Verbindung steht.

3. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, da- durch gekennzeichnet, daß der Raum oberhalb 35 des Kühlmittelspiegels ( V IHX) im Wärme- tauscherbereich (IHX) über eine Druckausgleichs- leitung (12) mit dem Raum über dem Kühlmittel- spiegel (SJRP) im Reaktorbehälter (RP) ver-

bunden ist. 40 4. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum innerhalb des Wärmetauschers (IHX) mit dem Innenraum des Gehäuses (24) der Kühlmittel- pumpe (2) ober- und unterhalb des Kühlmittel- 45 spiegeis ( \ 7 IHX) mittels Ausgleichsrohren (12) verbunden ist.

5. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Be- hälter (RP, CP) verbindende koaxiale Rohrlei- 50 tung über dem Kühlmittelspiegel (\/CP) in den Komponentenbehälter (CP) mündet und daß an der Einmündungsstelle ein Wellrohrkompensa- tor (9) zwischen dem Außenrohr (23) der Ko- axialleitung und der Außenwand des Komponen- 55 tenbehälters (CP) vorgesehen ist.

6. Kernreaktor nach Anspruch 5, dadurch ge- kennzeichnet, daß das äußere Rohr (6) der Ko- axialleitung im Komponentenbehälter (CP) ober- halb des Kühlmittelspiegels ( V CP) nach oben in 60 einen Querkanal (7) führt, der seinerseits in der Höhe des Kühlmittelspiegels ( V IHX) in die Schale (21) des Zwischenwärmetauschers gasdicht einmündet.

7. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 65 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälz- pumpe (2) aus dem unteren Bereich (22) des Komponentenbehälters (CP) ansaugt und über ein

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nach oben führendes Zwiscfienrohr (27) an das Innenrohr (4) der Koaxialleitung angeschlossen ist, wobei das Zwischenrohr (27) innerhalb des Komponentenbehälters (CP) in mehrere Zwi- schenstücke unterteilt ist, welche miteinander durch Gelenkkomponenten (5) verbunden sind.

8. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Reaktor- behälter (HP) eine zusätzliche Notkühlanlage (16, 26) vorgesehen ist.

9. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an einen Re- aktorbehälter (RP) mehrere Komponentenbehäl- ter (CP) angeschlossen sind.

10. Kernreaktor nach Anspruch 9, dadurch ge- kennzeichnet, daß in jedem Komponentenbehäl- ter (CP) mehrere Wärmetauscher (IHX) und Kühlmittelpumpen (2) angeordnet sind.

11. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 9 und 10, gekennzeichnet durch eine Heiße Zelle (18) für den Brennelementwechsel, die über dem Reaktorbehälter (RP) zwischen den Deckeln (19) der Komponentenbehälter (CP) angeordnet ist.

12. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühl- mittelspiegel im Behälter (RP) über der Ablauf-

öffnung des Koaxialrohres (6, 4) steht.

Die Erfindung betrifft einen flüssigkeitsgekühlten Kernreaktor, bestehend aus einem ortsfesten Reak- torbehälter mit darin befindlicher Spaltzone und aus einem ortsfesten Komponentenbehälter mit darin befindlichen Wärmetauschern und Kühlmittelum- wälzpunipe, wobei der Komponentenbehälter mit dem Reaktorbehälter durch ein koaxiales Rohr ver- bunden ist, in welchem das Kühlmittel von der Spalt- zone zu den Wärmetauschern und zurück strömt.

Bei flüssigkeitsgekühlten, insbesondere bei mit flüssigem Natrium gekühlten Kernreaktoren unter- scheidet man zwischen zwei verschiedenen Systemen:

das »Pool«-System, in dem sämtliche wichtigen Reaktorkomponenten in einem einzigen Reaktor- behälter zusammengefaßt sind, und

das »Loop«-System, bei welchem alle größeren und wichtigen Reaktorkomponenten in einem vom Reak- tor getrennten Behälter angeordnet und mit ihm durch ein Röhrensystem verbunden sind.

Im folgenden werden die beiden Systeme hinsicht- lich ihrer Vor- und Nachteile bei besonderen Eigen- schaften untersucht.

1. Kühlmittelverlust

Bei der »Pool«-Konzeption ist der Druckteil des primären Kreislaufs komplett innerhalb des unter niedrigem Druck stehenden Kühlmittels angeordnet, und infolge davon hat die äußere Behälterwandung nur dem niederen Druck des Kühlmittels und des Schutzgases zu widerstehen. Aus diesem Grund kön- nen kleine Lecks in dem Druckteil hingenommen werden, und daher ist auch ein Verlust des Kühl- mittels in dem System durch weiterlaufende Pumpen unmöglich. Darüber hinaus kann ein Leckwerden aus dem Pool dadurch verhindert werden, daß ein

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knappsitzendes Containment so u m den Behälter an- geordnet wird, daß der Kühlmittelspiegel im Behäl- ter nicht auf ein gefährliches Niveau absinken kann.

Zusätzlich dazu ist die Wahrscheinlichkeit von Lecks sehr gering bei solchen Niederdruckkesseln, die frei 5 von irgendwelchen Anbauten und Rchrdurchbrüchen sind.

Die »Loop«-Konzepticn hingegen bietet vergleich- bar positive Eigenschaften nur, falls zumindestens in der Drucksektion eine Doppelwandung vorgesehen io ist. Jedoch wird diese Konzeption nicht angewendet, da sie große Schwierigkeiten in der Konstruktion und in der Bauausführung bringt. Daher ist bei einem Leck in der Drucksektion des Kreislaufes sofort ein Pumpenstop oder ein Ansprechen der Schnellschuß- 15 ventile erforderlich, um zusätzlich niit der Reaktor- schnellabschaltung einen übermäßigen Verlust von Kühlmittel zu verhindern.

2. Abführung der Nachwärme 2 0

In dieser Hinsicht erweisen sich die beiden Sy- steme als nahezu gleichwertig, vorausgesetzt, daß ein übermäßiger Verlust von Kühlmittel verhindert wer- den kann. Jedoch kann der Übergang vom Vollast-

betrieb auf die Notkühlung, vor allem im Fall eines 25 größeren Lecks, leichter bei der »Pool«-Konzeption durchgeführt werden, da die Hauptpumpei; in Be- trieb bleiben und die große Natriumkapazität die Wir- kung von Wärmeschocks vermindert. Darüber hinaus genügt eine kleinere Kapazität f ü r das Notkühl- 30 system, da überschüssige Wärme in der ersten Periode nach der Reaktorschnellabschaltung zeitweise im N a - trium-Pool zurückgehalten werden kann.

3. Einscnränkung der benachbarten Aggregate 35 durch die Komzeption

Beim »Loop«-Konzept werden die Einrichtungen über dem Reaktor, speziell die Brennelementwechsel- einrichtungen, praktisch nicht beeinträchtigt, da die 40 Komponenten des Primärkreislaufes in genügender Entfernung vom Reaktorkern angeordnet sind. Im Gegensatz dazu werden beim »Pool«-System diese Teile beeinflußt, speziell dann, wenn eine Heiße Zelle

für den Brennelementwechsel erforderlich ist. 45 4. Technisches Risiko

In dieser Hinsicht ist das »Loop«-System zweifel- los dem »Pool«-System überlegen, da es wesentlich weniger neue Probleme bringt als dieses. Die speziel- 50 len, im Zusammenhang mit dem »Pool«-Konzept diskutierten Probleme sind: Auf der Baustelle zu fer- tigender Reaktorkessel, Abdichtung von abgeschirm- ten Kesseln großer Durchmesser, die Wärmeisolie- rung, die im Natrium gelegene Neutronenabschir- 55 mung, die beweglichen Dichtungen, die Instrumentie- rung usw. Zusätzlich dazu erlaubt die »Loop«-Kon- zeption ein besseres Arbeiten beim Aufbau, da unter relativ sauberen Bedingungen vorfabrizierte Einbau-

ten eingesetzt werden können. 60 5. Wariungsfähigkeit

In bezug auf die Wartungsfähigkeit ist das »Loop«- System ebenfalls dem »Pool«-System überlegen, da 65 sämtliche Komponenten leichter erreichbar sind. D a - neben kann die Kühlmittelaktivität während des Be- triebes in einem separaten Loop bei reduzierter Last

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abklingen, und einzelne Loops können außerdem ab- geschaltet werden, wenn Reparaturarbeiten notwen- dig sind. Dieses ist nicht möglich beim »Pool«- System. Darüber hinaus enthält der »Pool«-Reaktor eine Vielzahl von Einzelkomponenten, z. B. ver- schiebliche Dichtungen, die schlecht zugänglich sind.

Wie aus diesen Vergleichen hervorgeht, spricht nun eine Zahl von Gründen für das »Loop«-Kon- zept. Jedoch bietet der »Pool «-Reaktor entscheidende Vorteile im Hinblick auf die Frage der Lecksicher- heit, da keine schnell ansprechenden Sicherheitsein- richtungen notwendig sind. Daher sollten diese Vor- teile bei anderen Konstruktionen möglichst beibehal- ten werden.

Es ist nun ein Kernreaktor bekannt (USAC-Re- port ANL-7520, pari. II), bei dem die Zwischen- wärmetauscher und die Kühlmittelpumpen in einer Einheit zusammengefaßt sind. Bei dieser Konstruk- tion ist jedoch die äußere Behälterwandung mit dem vollen Kühlmitteldruck beaufschlagt.

Aus der Zeitschrift »Nuclear Engineering«, Fe- bruar 1963, S, 60, Fig. 1, ist ein fiüssigkeitsgekühl- ter Kernreaktor bekanntgeworden, der aus einem ortsfesten Reaktorbehälter mit darin befindlicher Spaltzone und aus einem ortsfesten Komponenten- behälter mit darin befindlichem Wärmetauscher und Kühlmittelumwälzpumpe besteht, wobei der Kompo- nentenbehälter mit dem Reaktorbehälter durch ein koaxiales Rohr verbunden ist, in welchen das Kühl- mittel von der Spaltzone zu dem Wärmetauscher und zurück strömt.

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, ausgehend von diesem Stande der Technik, einen Kernreaktor zu schaffen, der die Vorzüge des »Pool«-Reaktor-Typs (z. B. Leckdichtigkeit und Unempfindlichkeit gegen Kühlmittelverluste) mit denen des »Loop«-Reaktors (z. B. gute Wartungsfähigkeit und niederes techni- sches Risiko) möglichst weitgehend vereinigt und dabei trotzdem eine sehr raumsparende, mit ein- fachen konstruktiven Mitteln zu verwirklichende öko- nomische Bauweise erlaubt. Außerdem soll der Re- aktor in bezug auf die Sicherheit bei Störungsfällen hinsichtlich seiner Komponenten und seines Betrie- bes hohen Anforderungen genügen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- löst, daß zumindest während des Reaktorbetriebes die Kühlmittelmenge so auf die Reaktor- und Kom- ponentenbehälter aufgeteilt ist, daß der Komponen- tenbehälter nur im unteren Bereich mit Kühlmittel gefüllt ist und der Kühlmittelspiegel in diesem Behäl- ter außerhalb des Wärmetauschers unter dem Kühl- mittelspiegel des Reaktorbehälters gehalten ist. Da- bei ist der Innenraum des Komponentenbehälters in seinem oberen Bereich durch eine den Wärme- tauscher schließende, bis zum Deckel reichende, gas- dichte Schale in zwei Raumbereiche unterteilt, wobei der Raum oberhalb des Kühlmittelspiegels außerhalb des Wärmetauscherbereiches über eine mit einer Druckhalteanlage ausgerüstete Rohrleitung mit dem Raum über dem Kühlmittelspiegel im Reaktorbehäl- ter in Verbindung steht. Des weiteren ist der Raum oberhalb des Kühlmittelspiegels im Wärmetauscher- bereich über eine Druckausgleichsleitung mit dem Raum über dem Kühlmittelspiegel im Reaktorbehäl- ter und über Ausgleichsrohre mit dem Gehäuse der Kühlmittelpumpe ober- und unterhalb des Kühlmit- telspiegels verbunden. Nach einer besonderen Aus- gestaltung der Erfindung mündet die die Behälter

verbindende koaxiale Rohrleitung über dem Kühl- Leckage nicht zu einem größeren Natriumverlust mittelspiegel in den Komponentenbehälter, wobei an führt. Diese Auslegung gestattet freie Wärmedehnung der Einmündungsstelle ein Wellrohrkompensator der Reaktorbehälter CP und der Verbindungsleitun- zwischen dem Außenrohr der Koaxialleitung und gen 6, 4. Um auch Wärmedehnungen innerhalb des der Außenwand des Komponentenbehälters vor- 5 Komponentenbehälters aufnehmen zu können, sind gesehen ist. Das äußere Rohr der Koaxialleitung im bewegliche Schiebemuffen 10 an einigen Punkten des Komponentenbehälter führt dabei oberhalb des Niederdrucksystems vorgesehen, wie z. B. am Ein- Kühlmittelspiegels nach oben in einen Querkanal, tritt der Druckleitung 4 in den koaxialen Kanal 6, in der seinerseits in der Höhe des Kühlmittelspiegels in der äußeren Wandung dieses koaxialen Kanals 6 die Schale des Zwischenwärmetauschers gasdicht ein- io und im Querkanal 7, der zum Zwischenwärmetau- mündet. scher IHX führt. Eine vollständige Abdichtung ist

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im fol- jedoch an diesen Punkten nicht erforderlich,

genden an Hand der F i g . 1 und 2 näher erläutert. Wie in F i g . 1 gezeigt wird, liegen die axialen Es zeigt Wellrohrkompensatoren 9 an der Durchdringungs- F i g. 1 einen Querschnitt durch einen Reaktor mit 15 stelle der koaxialen Leitung 6 durch die Wandung angeschlossenem Komponenten-Behälter und des Komponentenbehälters CP innerhalb des Schutz-

F i g. 2 die Draufsicht auf eine Kernreaktor- gasraumes, während das flüssige Kühlmittel auf einen Anlage, bei der drei Komponenten-Behälter an einen niedrigeren Spiegel gehalten wird. Infolge davon Reaktor-Behälter angeschlossen sind. werden Wärmespannungen in diesen Wellrohrkom-

Das Grundprinzip der Erfindung ist in F i g. 1 ge- 20 pensatoren 9 und in ihren Bcfestigungsteilen weit- zeigt. Der Reaktorkern 1 ist im unteren Teil des gehend vermieden.

Reaktorbehälters RP angeordnet. Durch eine ko- Der Kühlmittelspiegel innerhalb der Schale 21 axiale Röhre 4, 6 sind ein oder mehrere stationäre zwischen Wärmetauscher IHX, SJ IHX korrespon- Komponentenbehälter CP mit dem Reaktorbehälter diert nahezu mit dem Spiegel in dem Reaktorbehälter RP verbunden. Jeder Komponentenbehälter CP 25 V RP- Lediglich der geringe Druckabfall A ^ zwi- nimmt die Komponenten des primären Kühlsystems, sehen dem Reaktorbehälter RP und dem Zwischen- vor allem die Zwischenwärmeaustauscher IHX und Wärmetauscher IHX verursacht einen geringen Unter- die Kühlkreislaufpumpen auf. Der Zwischenwärme- schied. Diese Kühlmittelspiegelcharakteristik ist dem tauscher IHX und die Kühlkreislaufpumpe 2 sind etwas höheren Schutzgasdruck im Komponen- als feststehende Komponenten an den oberen Ab- 30 tenpool CP angemessen. Aus diesem Grund enthält schirmdeckel 19 des Komponentenbehälters ange- das Schutzgassystem eine Druckerhöhungseinrich- baut. Die Außenschale 21 des Zwischenwärmetau- tung 11 zusätzlich zu Ausgleichsrohren 12, welche schers IHX ist dabei gasdicht mit dem Deckel 19 den Komponentenbehälter CP mit Schale des Zwi- verbunden. Die Kühlmittelpumpe 2 ist auf der Saug- schenwärmetauschers IHX verbinden. Jedoch kann seite mit einem Rückschlagventil 3 versehen. Die 35 der höhere Schutzgasdruck im Komponentenbehälter Pumpe saugt das Kühlmittel aus dem Komponenten- CP auch durch spezielle Druckkontrolleinrichtungen behälter CP und drückt es durch ein Zwischenrohr aufrechterhalten werden, die einen Teil der Schutz- 27 in das Innenrohr 4 der Koaxialleitung zum Re- gasaufbewahrungs- oder des Reinigungssystems bil- aktorkern 1. Zum Wärmeausgleich ist das Rohr 27 den können.

mit gelenkigen Kompensatoren 5 versehen. Das 40 Diese Kühlmittelspiegeldruckbedingungen werden Rohr 4 bildet den zentralen Kanal der koaxialen Ver- durch die folgenden Gleichungen bestimmt:

bindungsleitung. Es ist mit einer nicht näher darge-

stellten Wärmeisolierung versehen. Das im Reaktor- y RP — \J IHX = A h.

behälter RP erhitzte Kühlmittel fließt durch die IHX -\/CP = Ah.. + Ah3

Schwerkraft zurück in den Komponentenbehälter CP 45 RP — \/CP = / ^ A j + Ah2 + A ' i3

über den ringförmigen Kanal 6 der koaxialen Lei-

tung. Den Querkanal 7 und die Überlaufkante 8 wobei / \ h2 üer Druckabfall im Zwischenwärme- passierend tritt es in die Außenschale 21 des Zwi- tauscher IHX ist.

schenwärmetauschers IHX ein. Die besondere Aus- Dieses System arbeitet selbstregulierend. Falls die bildung des Querkanals 7 und der Überlaufkante 8 50 Kühlmitteldurchflußrate durch die Pumpe 21 erhöht dient dazu, den Einlauf des Kühlmittels in den wird, fällt S/CP ab, und S/RP steigt an. Infolge Wärmeaustauscher IHX zu beruhigen und ein Mit- davon, falls Ahs konstant bleibt, wird die Kühl- reißen von Gasblasen aus dem Schutzgas zu ver- mitteldurchflußrate vom Reaktorbehälter RP zum hindern. Das Kühlmittel strömt dann durch den Komponentenbehälter CP so lange erhöht, bis der Zwischenwärmetauscher IHX abwärts gerichtet hin- 55 Druckanstieg A ^ , + A \ den oben angeführten durch und sammelt sich im Unterteil 22 des Kom- Bedingungen entspricht Falls die Pumpe 2 ausfällt, ponentenbehälters CP. erhöht sich S] CP, und SJKP sowie SJ IHX fallen

Die in der Druckröhre 6, 4 auftretenden Wärme- ab, bis die Spiegeldifferenz A h3 entspricht. Gleich- dehnungen zwischen der Pumpe 2 und dem Eintritts- zeitig fallen die Durchflußrate und A A j + A h2 auf plenum des Reaktorkerns 1 werden ausgeglichen 60 Null. Um jedoch die Kühlnättelspiegeländerungen über die oben schon erwähnten, gelenkig angebrach- auf einen akzeptablen Wert bei konstant bleibendem ten Kompensatoren 5. Die äußere Schale 23 der ko- A ha zu begrenzen, wird ein vergleichsweise kleiner axialen Leitung wird lediglich in der Wandung des Wert für A h3 und A h2 gewählt

Komponentenbehälters C P geführt Die erforderliche Die Zwischenwärmetauscherschale 21 und das Abdichtung wird hier durch axiale Wellrohrkompen- 65 Pumpengehäuse 24 sind durch das Kühlmittel und satoren 9 erreicht. Diese Wellrohrkompensatoren über das Überlaufrohr 5 miteinander verbunden. Des- sind in einer Weise angebracht daß sie leicht aus- halb korrespondiert der Kühlmittelspiegel der gebaut werden können und daß eine mögliche Pumpe 2 mit dem Spiegel in dem Zwischenwärme-

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tauscher IHX. Außerdem kann die Stopfbuchsen- dichtung 13 der Pumpenwelle unter Niederdruck- bedingungen arbeiten.

Der Reaktorbehälter RP und der Komponenten- behälter CP sind in einzeln abgeschirmten Gewölben 5 14 angeordnet. Eine eng darum liegende Contain- ment-Hülle 15 umgibt den Kessel CP und die ko- axialen Leitungen 6. Die Containment-Hülle ist wärmeisoliert und wird gekühlt durch Inertgas an ihrer äußeren Oberfläche. Die Halterung der Con- io tainment-Hülle 15 erfolgt mittels spezieller Auf- hängevorrichtungen 25, so daß eine differentielle thermische Ausdehnung ausgeglichen wird, während der horizontal verlaufende Rohrabschnitt als Zug-

druckstab wirkt. 15 Die F i g. 2 zeigt eine größere Reaktoranlage, bei

welcher drei Komponenten-Behälter an einen Reak- torbehälter angeschlossen sind. Jeder Komponenten- Behälter CP enthält zwei Zwischenwärmetauscher IHX und eine Kühlmittelpumpe 2, Der eine Kom- 20 ponentenbehälter, der in offener Darstellung gezeich- net ist, zeigt Details des Einbaues der axialen Well- rohrkompensatoren und der Anordnung der Kühl- mittelleitungen, speziell der zwei Querkanäle 7. Zu- sätzlich zu den Durchbrüchen für die beiden Zwi- 25 schenwärmetauscher IHX und die Pumpe 2 im Ab- schirmdeckel enthält der Komponentenbehälter CP eine Klappe 17, die durch einen abgeschirmten Ein- satz verschlossen ist und eine leichte Zugänglichkeit zu den inneren Bauelementen erlaubt. Eine Heiße 30 Zelle 18 für den Brennelementwechsel und alle War- tungsoperationen im Reaktorbehälter kann leicht in den Zwischenräumen zwischen den Komponenten- behälterdeckeln eingebaut werden.

Der Ausfall einer Kühlmittelpumpe bewirkt eine 35 Änderung im Kühlmittelspiegel und wird begleitet von einem Absinken der Durchflußrate in dem ge- störten primären Unterkühlsystem, wie schon oben beschrieben. Das Rückschlagventil am Pumpenein- gang wird durch den Kühlmitteldruck geschlossen, 40 welcher durch die laufenden Pumpen der übrigen Unterkühlsysteme erzeugt wird. Der Betrieb der An- lage kann daher bei reduzierter Last weitergeführt werden.

Beim Bruch eines Sekundärkreislaufes steigt die 45 Kühlmitteltemperatur in dem Komponentenbehälter, in dem das gestörte Kühlsystem untergebracht ist.

Jedoch wird der resultierende thermische Schock in- folge des relativ großen Kühlmittelvolumens gering

sein. 5°

Bei dem Verlust von Schutzgasdruck A ha wächst y CP, und X/RP fällt ab, bis die Druckdifferenz A / i , + AÄa entspricht Unter diesen Bedingungen kommen die axialen Wellrohrkompensatoren in Be-

rührung mit flüssigem Natrium. 55 Kleine Lecks in den Druckrohren können toleriert

werden. Bei größeren Lecks, z. B. beim Bruch eines gesamten Rohres, ist ein Schnellabschalten des Re- aktors erforderlich.

Bei einem Leck in der äußeren Behälterwandung 60

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innerhalb des Kühlmittelbereiches füllt das Kühlmit- tel den Ringspalt zwischen der Behälterwandung und dem Containment bis zu einer Höhe, die durch die Druckdifferenz zwischen dem Schutzgas im Reaktor- kessel und dem Inertgas in dem Abschirmgewölbe bestimmt wird. Der resultierende Abfall des Kühl- mittelspiegels kann hingenommen werden.

Bei einem Leck im Schutzgasbereich des Kompo- nentenbehälters kann die austretende Gasmenge durch die folgende Reihe von Operationen im ge- störten Komponentenbehälter begrenzt werden:

Die Pumpe wird ausgeschaltet.

Der Schutzgasdruck im Zwischenwärmeaustau- scher wird auf solch einen Wert erhöht, daß der Kühl- mittelspiegel im Querkanal zwischen dem äußeren Raum der koaxialen Rohre und der Schale des Zwi- schenwärmeaustauschers unter die Uberlaufkante 8 absinkt.

Der Druck im Schutzgasraum des Komponenten- behälters wird erniedrigt und ausgeglichen durch eine Schutzgasdruckerhöhung im abgeschirmten Gewölbe.

In jedem der oben angeführten Störfälle ist die Abfuhr der Nachwärme in den verbleibenden Unter- systemen durch niedrige Pumpgeschwindigkeit sicher- gestellt. Es ist jedoch auch möglich, separate Hilfs- kühlsysteme 16 im Reaktorbehälter RC, wie sie in F i g . 1 mit gestrichelten Linien dargestellt sind, vor- zusehen. Solch ein Hilfssystem 16 kann mit Natur- konvektion auf der Primär- und auf der Sekundär- seite arbeiten und stellt; die erforderliche Kühlung auch dann sicher, wenn ein kompletter Pumpenaus- fall in allen Kreisläufen eintritt. Während des nor- malen Betriebes wird ein Rückschlagventil 26 in der Primärseite des Hilfskühlkreislaufes durch den Pum- pendruck geschlossen gehalten.

Die besonderen Vorteile der Erfindung beruhen darin, daß ein mit Kühlmittel gefüllter Kühlkreislauf

auch dann aufrechterhalten wird, wenn die Umwälz- pumpe abschaltet, dadurch, daß ein Naturumlauf des Kühlmittels möglich ist. Weiterhin wird der Kühl- mittelspiegel im Zwischenwärmetauscher wenig ge- stört, so daß die Gefahr des Mitreißens von Schutz- gas in dem Wärmetauscher nicht besteht. Der Zulauf- druck zur Umwälzpumpe wird erhöht, d. h. die An- saugbedingungen verbessert, so daß eine kompaktere Pumpe mit höherer Drehzahl eingesetzt werden kann Außerdem kann die Stopfbuchsendurchführung dei Pumpenwelle unter niedrigem Druck arbeiten.

Diese und die weiteren Vorteile charakterisierer die Erfindung als optimale Konstruktion für flüssig- metallgekühlte Reaktoren. Insbesondere die den

»Pool«-Reaktor vergleichbare Lecksicherheit sowie die kompakte Anordnung, die Herabsetzung der Fol gen von Wärmeschocks, die Möglichkeit der Still- legung einzelner Primärunterkühlsysteme, die gut«

Wartungs- und Reparaturfähigkeit von Komponen ten im Primärkühlsystem, das einfache Vorerhitzer system und letztlich der über dem Reaktor zur Ver fügung stehende freie Raum für den Brennelement Wechsel erweisen sich als äußerst vorteilhaft

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen