DE2541626A1

DE2541626A1 - Verfahren zur kuehlung von brennstaeben in entsprechenden brennelementen fuer atomkrafterzeugung

Info

Publication number: DE2541626A1
Application number: DE19752541626
Authority: DE
Inventors: Franz Donatus Prof Timmermans
Original assignee: Timmermans franz Donatus profdrmeddrphil
Current assignee: Timmermans franz Donatus profdrmeddrphil
Priority date: 1975-09-18
Filing date: 1975-09-18
Publication date: 1977-03-24

Description

Verfahren zur Kühlung von Brennstäben in Entstrechenden
Brenn- elementen für Atomkrafterzeugung = = Bei dem gewärtig angewendeten Verfahren zur Nutzung der htomenergie in Atomkraftwerken werden die Energiespendenden Brennelemente mit Wasser als einer Kühlflüssigkeit und zugleich Energieüberträger ausgerüstet. Dabei kann die Temperatur aes Wassers in dem Brennelement bis auf 3000 C erhitzt werden. Bei Erwärmung über 3000 C kommt es zu Wasserdampfblasen an den Brennstäben, wodurch der Stahlüberzug der Brennstäbe Verbrennungsdefekte erleiden kann. Die Dampferzeugung bleibt hierdurch aui 3000 C beschrankt. Die üoer 30UQ C liegende Spanne bis zu 90° C und mehr geht aer Energieerzeugung verloren. Das Enuergebnis ist ein großer Wärmeverlust als Abwärme.
Die vorliegende Erfindung bemüht sich um eine Herabsetzung dieses Wärmeverlustes als Abwärme. Benutzt man statt Wasser als Energieträger das Metall Blei im flüssigen Zustande, so kann die von den Brennstäben abgenommene Warme eine Temperatur von 1 1000 C und mehr erreichen, ohne den Stahlmantel der Brennstäbe zu gefährden. Es wird also die Dampferzeugung für die Erzeugung des hochgespannten Wasserdampfes bei hoher Temperatur von 1 10000 und darüber. erfolgen können. Dabei bleiben die zirkulierenden Bleimengen an und für sich frei von hohen Drucken. Liese treten erst in dem Wasserdampferzeuger auf. Sie könne aber aurch entsprechende Konstruktionen beherrscht werden. Zum Beispiel kann das glühende Bleimetall in einem Siederohrsystem aus hochwertigen Stahlrohren Wasserdampf von 5500 C und mehr zum treiben der turbinen erzeugen.
Die Gefahr einer Diffusionsschädigung aes Systems ist nicht zu befürchten, ua Blei auch bei hohen Temperaturen vo 1 1500 C und darüber nicht in Stahl diffundiert.
Bin sehr nützlicher Nebeneffekt liegt in dem Strahlenschutz uen das Bleisystem bieten.
Setzt man die bisher erreichte Betriebstemperatur im Wasserdampf aer Turbine aui u0 C, berücksichtigt man den Kondensationspunkt bei 10 C, so verbleiben für die Energieerzeugung allein die Druckabfallwerte von 2000 C. Bei aem Bleikühlsystem in den Brennelementen dagegen verbleiben von 5500 C nach Abzug der Sonden -sationswärme von 100° kj indessen 4500 C. Das besagt bei Anwendune des cleikühlvervahrens im Brennelement erzielt man einen 2,0 - - wachen Nutzeifekt gegenüber dem asserkühlveriahren, also eine mei als doppelse nergienutzung die auch noch vergrößert weraen kann, vorzugsweise durch eine entsprechenue Verringerung und Aufteilung der Wasserkessel Oberiläche, zum Beispiel durch Ausbildung des Bleierhitzers als System mit geringem Innenaruck ( Bleigewicht ) und Ausbildung eines Systems von Kesselrohren für die Wasserführung. Durch ein solches System werden die Druckverhältnisse des Kesselwassers günstig gestaltet (Wasserrohrkessel Die Wärmeableitung von den Brennstäben durch die verwendete Me -tallschmelze - vorzugsweise Blei - erfolgt praktisch ohne Druck von Bedeutung, etwa mit 1 1000C . Die Rohre des Wasserrohrkessels werden von den bleischmelzeführenden heizrohren vorzugsweise koe zentrisch umschlossen. Die Temperaturen in Wasser und Bleischmel -zezuiluß mit Bezug auf die Dampfdrucke und Temperaturen werden durch einen Regler gesteuert.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1:) Verlanren zur kühlung der brennstabe in den Brennelementen, gekennzeichnet durch die Verwendung von flüssigem Metall oder Metallegierungen vorzugsweise von Blei als Flüssigkeit.
2.) Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dali das heiße Kühlmettal aus den Brennelementen dem Wasserdampferzeuger für aen Dampfturbenenantrieb zugeleitet wird.
3.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampferzeuger ausgebildet ist als ein Wasserrohrkessel.
4.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Wasserrohr dieses Wasserdampferzeugers - vorzugsweise -konzentrisch in einem mit Metallschmelze ( Blei ) laufend durchflossenen Siederohr gelagert ist.