Gasgekühlter Kernreaktor mit einem Wärmeaustauscher zur Erzeugung von Wasserdampf Ein grosser Teil der bekannten Kernreaktoren zur Energieerzeugung arbeitet so, dass in einem Sekundär kreislauf irgendein Stoff, z. B. Wasser, verdampft und mit diesem Dampf die Erzeugung der elektrischen Energie vorgenommen. wird. Als Wärmequelle dkiit dabei der Kernreaktor mit einem wärmeübertragen den Stoff, wie z. B. schweres Wasser oder Kohlen säure. Weiterhin ist -bekannt, dass ein Edelgas, wie Helium, Neon oder ein Gemisch von Edelgasen, als Kühlmedium für den Reaktor verwendet werden kann.
Die Verwendung von Edelgasen hat dabei noch den Vorteil, dass sie sieh in der Regel nicht aktivieren und sich die Verunreihigung durch Spaltprodukte in einem Filter entfernen lässt.
Es sind Kernreaktoren (heterogener oder homo gener Bauart) bekannt, bei denen Edelgas oder ein Edelgasgermsch als Kühlgas Anwendung findet und bei denen ein Wärmeaustauscher unmittelbar über dem Rcaktorherz angeordnet ist. In diesem Wärme- austauscher befindet sich Wasser, das durch den Wärmeaustausch mit dem sich im Reaktor aufheizen den Edelgas (Edelgasgemisch) verdampft und über- hi,tzt wird.
Bei einer solchen Anordnung besteht die Gefahr, dass infolge eines Rohrreissers oder auf andere Weise Wasser ih das Reaktorherz gelangt und dort verdampft, Infolge des, Verdampfens des einströmen den, Wassers wird der Druck in dem Kernreaktor un zulässig hoch; dies würde eine Gefährdung des Kern reaktors darstellen. Bei den bisherigen Kernreaktoren wurde im Falle eines unzulässigen Druckanstieges<B>IM</B> Reaktorherz das Kühlmedium abgelassen und ent weder abgeblasen oder in einem Sammelbehälter (Contain,ment-Vess,el) aufgefangen. Ein Abblasen des Kühlgases ist aber immer mit einer Gefährdung der Umgebung verbunden.
Das Abblasen des verunreinig ten, Kühlmediums in einen Sammelbehälter stellt auch nur eine unbefriedigende Massnahme dar, da das Kühlmedium von dort aus über eine Entseuchung und über Filter geleitet werden muss, um schliesslich in einem weiteren Gefäss gelagert zu werden.
Aufgabe der Erfindung, ist es, bei einem gas gekühlten Kernreaktor, insbesondere einem solchen mit Edelgaskühlung, beim Anordnen eines Wärme <B>.,</B> von Wasserdampf diesen austauschers zur Erzeugung Nachteil zu vermeiden. Zu diesem Zweck wird ge mäss der Erfindung der das Reaktorherz enthaltende Raum von dem den Wärmeaustauscher aufnehmenden Raum drurch eine den Durchtritt des Kühlgases er möglichende, als Reflektor wirk-ende Zwischenwand abgetrennt und mit einer bei überdruck sich selbst einschalten-den Sicherheitseinrichtung verbunden.
Während die Trennwand zweckmässig. zuir Ver meidung eines unmittelbaren Durchschlages der etwa entstehenden Druckwellen mit im Winkel verlaufen den Bohrungen versehen ist, besteht gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispie,1 der Erfindung die Siche,rheitseinrichtung aus einem Kühler Bund einem Sammelbehälter, die über ein druckgesteuertes Ventil odereine Reissscheibe mit dem das Reaktorherz cnt- halt-enden Raum verbunden sind.
Dabei kann der Kühler als Mischkühler, vorzugs weise mit Wasserkühlung, ausgebildet sein, wobei das Kühlwasser für den Nlischkühler durch einen Kälte kreislauf vorgekühl-t sein kann.
Als Sammelbehälter der Sicherheitseinrichtung lässt sich dabei eine geeignet dim#ensionierte, elastische Kunststoffblase, benützen. Für den Reaktor mit einem Edelgas oder einem Edelgas gemisch als Kühlmittelergibt sich danach fol gender einfacher und nicht aufwendiger Sicherheits kreislauf, der in Fig. <B>1</B> vereinfacht und im Schema beispielsweise dargestellt ist. Über dem Reaktorherz 2 ist ruir durch eine Trennwand 12 getrennt ein Wärmeaustauscher <B>1</B> eingebaut. Die Trennwand 12 ist aus -einem neutronenreflektierenden Material, wie z. B.
Graphit, aufgebaut und besitzt in ihrer Fläche eine Anzahl von im Wink-el verlaufenden Kanälen zum Durchlassen des Kühlgases. Somit hat die Trenn wand neben der Funktion als Reflektor und<B>Ab-</B> schirmung für den Wärmeaustauscher noch die eines Wärmeschutzes, wobei die Funktion als Reflektor durchaus als bekannt anzusehen ist.
Ausserdem bildet sie eine weitere Schutzvorrichtung für den Wärineaus- tauscher, da sie durch Gestaltung der Boh rungeneineSträhnenbildungainWärineaustauscherein- tritt verhindert und infolge ihrer hohen Wärmekapa zität einen Schutz gegen zu hohe Wärmebelastung (infolge Strahlung) bei überhitzung des Reaktorher zens b#ildet. Sie kann weiterhin während des Betrie bes durcheinen Bypass des Kühl,-ases gekühl#t werden.
Tritt nun ein Schaden in dem Wärmeaustauscher <B>1</B> auf, durch den Wasser in das Reaktorherz 2 eintritt und dort verdampft, so steigt der Druck in dem Reak torherz an. Solange der Druck das zulässige Mass nicht überschreitet, geht das Kühlgas nach wie vor über die Ventile<B>3</B> und 4 zur Entseuchungsanlage <B>5</B> und von dort aus., von den mitgerissenen Spaltproduk- tengereinigt, wieder in den Reaktor ein.
Erreicht der Druck jedoch einen vorher genau definierten, höchstzulässigen Wert, so platzt die ein gebaute Reiss#scheibe <B>6</B> und gibt den Weg zu dem Gaskühle-r <B>7</B> frei. (Anstelle der Reissscheibe kann auch ein druckgesteuertes Ventil verwendet werden. Wei terhin ist es möglich, wenn auch nicht erforderlich, durch eine Steuerleitung 14 das Ventil 4 zu schlie ssen.) Sodann strömt das Kühlgas in den Gaskühler<B>7</B> ein. Dieser Gaskühler ist ein obenoffener Mischküh ler bekannter Bauart, bei dem das Wasser noch wei ter gekühlt werden kann.
Dieser Mischkühler hat fol gende Funktionen: <B>1.</B> Verringerung des Volumens des Dampfes als natürliche Folge der Kühlung, 2. Niederschlagen des Wassers, also eine Konden- satorwirkung und <B>3.</B> da das Gas-Dampf-Geinisch durch das im Mischkühler befindliche Wasser hindurchgeht, eine Fifterwirkunor bezüglich der mitgerissenen Spal.tpro- dukte.
Den Mischkühler verlässt dann das vom Wasser und den Spaltprodukten weitgehend befreite zurück- cr, wonnene Edelgas (Edelgasgemisch), um entweder in einen Sammler (z. B. Kunststoffblase) aufaefanO.,en zu, werden oder aber um wieder unmittelbar mittels Gebläse<B>15</B> in den Reaktor geführt zu werden. Das Kühlinedium, des Mischkühlers (z. B.
Wasser) wird um den Anteil Wasser vermehrt, der aus dem Dampf- Gas-Gemisch gewonnen, wird, und kann dann ent- weder in einem Kreislauf über Filter zurückgewon nen werden oder aber, unter Beachtung aller Sicher- C heitsmassnahmen, entsprechend verd#ünnt z. B. aus der Anlage entfernt werden.
Neben oder anstelle der Sammelkunststoffblase kann noch eine weitere Gassammel- und -speicher- möglichkeit vorgesehen werden, die in Fig. 2 schema tisch dargestellt ist.
Der Reaktor 2, der in bekannter Weise aufgebaut ist, wird durch die bereits, beschriebene Trennwand 12 mit den ebenfalls bereits beschriebenen Bohrungen <B>13</B> nach oben hin abgeschlossen. Über dieser Trenn wand befindet :sich der Wärincaustauscher <B>1.</B> Die<B>Ab-</B> schirmung<B>16, 18</B> um den Reaktor 2 sei in bekannter Weise so aufigebaut, dass in dem Zwischenraum<B>17</B> gerade die Toleranzdosis herrscht. Hierbei ist unter der Toleranzdosis die Aktivität verstanden, in der sich das Reaktorpersonal ohne Schäden zu erleiden für etwa<B>3-5</B> Stunden aufhalten kann.
Durch diese Wahl der Aktivität isterreicht, dass, fall's es unbedingt erforderlich ist, der Raum eine bestimmte Zeit bcgangen werden kann, und weiterhin, dass der Aufwand für die Abschirmung minimal bleibt. In dem Raum<B>17</B> ist der in Fig. <B>1</B> dargestellte Kreislauf untergebracht, wo bei auch mehrere Kühler e'ngebaut sein können. Um den Raum<B>17</B> ist ein weiterer biologischer Schild<B>19</B> aufgebaut, der so dimensioniert ist, dass das Reaktor gebäude als strahlensicher anzusehen ist.
Der Raum <B>17</B> kann ausserdem an die Entseuchungsanlage an geschlossen werden. Somit erfüllt der Raum<B>17</B> gleich zeitig folgende Funktionen: <B>1.</B> Aktivitätsgefälle zwischen den beiden biolo-i- sehen Schilden<B>16, 18,</B> 2. Raum<B>17</B> für den Einbau des Sicherheitskreis laufes, <B>3.</B> Sammelbehälter für das Edelgas (Edelgas gemisch) für den bereits beschriebenen Reinigungs- und Sammelverrgang.
Der Raum<B>17</B> kann, nachdem er als Samm:el- bzw. Auffang,behälter gedient hat, in bekannter Weise ge- reinig ,t werden.
Esergeben sich also folgende Vorteile: <B>1.</B> Der nur mit grösserem Aufwand auswechselbare Wärmetauscher wird durch den besonderen Aufbau der Trennwand vor überhitzung geschützt.
2. Die Trennwand besitzt eine hohe Wärmekapa zität, so dass sie einen Schutz gegen überhitzung in folge eines Temperaturüberschlages im Reaktorherz bildet.
<B>3.</B> Der Sicherheitskreislauf mit den Mischkühl#ern tritt bei einem unzulässig hohen Druckanstieg im Reaktor durch den Einbau der Reissscheiben sofort in Tätigkeit.
4. Durch die Mischkühler wird ein Volumen- verm,inderung des Dampf-Gas-Gemisches erreicht, ausserdem eine Trennung des Wassers (infolge Kon densation des Dampfes) von dem Edelgas und schliess lich noch eine Reinigung des Edelgases von mitgeris senen Spaltprodukten. <B>5.</B> Durch geeignete Wahl der Grösse des Raumes <B>17</B> entfällt ein besonderes Sammelgefäss mit der dazu gehörigen Abschirmung. Der Raum<B>17</B> kann ausser dem sogar als Abklinggefäss dienen, so dass keine Ver unreinigungen abgeblasen werden müssen.
<B>6.</B> Die zur Abschirmung des Reaktors erforder- liehe Hülle<B>19</B> bildet gleichzeitig die Abschirmung des Raumes<B>17</B> und kann trotzdem, da der Raum<B>17</B> ein Aktivitätsgefäll'e bildet, schwächer ausgebildet wer den, als es ohne den Raum<B>17</B> erforderlich wäre.
<B>7.</B> Al#le für den Sicherheitskreislauf erforderlichen Teile sind vom konventionellen Kraftwerksbau bzw. von der Chemietechnik her bekannt und somit hin reichend erprobt.
Die Erfindung stellt somit durch die sinnvolle An- wenduna bekannter Bauelemente eine wesentliche Vereinfachung des Sicherheitskreislaufes dar, sowohl im Aufwand als auch in der Ausgestaltung.