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DE3518174A1 - Heat removal system for removing afterheat from the primary cell of a high-temperature reactor - Google Patents

Heat removal system for removing afterheat from the primary cell of a high-temperature reactor

Info

Publication number
DE3518174A1
DE3518174A1 DE19853518174 DE3518174A DE3518174A1 DE 3518174 A1 DE3518174 A1 DE 3518174A1 DE 19853518174 DE19853518174 DE 19853518174 DE 3518174 A DE3518174 A DE 3518174A DE 3518174 A1 DE3518174 A1 DE 3518174A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat
primary cell
reactor
pipes
pressure vessel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19853518174
Other languages
German (de)
Inventor
Heiko Dr.-Ing. 5163 Langerwehe Barnert
Herbert Dr.-Ing. 5100 Aachen Bousack
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Forschungszentrum Juelich GmbH
Original Assignee
Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kernforschungsanlage Juelich GmbH filed Critical Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Priority to DE19853518174 priority Critical patent/DE3518174A1/en
Publication of DE3518174A1 publication Critical patent/DE3518174A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/18Emergency cooling arrangements; Removing shut-down heat
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

In order to remove afterheat from the primary cell (2) of a high-temperature reactor, the reactor pressure vessel (1) is surrounded at a distance by a heat absorbing system which essentially absorbs the afterheat by thermal radiation and contains a medium which guides the absorbed heat to a cooler arranged outside the primary cell. Heat pipes (3) are used as heat absorbing system, their heat absorbing side (4) being arranged inside the primary cell (2) and their heat dissipating side (6) being arranged outside the primary cell (2). As an alternative to this, it is also possible to arrange riser pipes which are filled with an evaporable coolant and open outside the primary cell into a steam drum. The steam drum is connected to a condenser in which the steam formed during the absorption of the afterheat is precipitated. Downcomers lead from the steam drum to the riser pipes. The coolant is thus conducted in the circuit. <IMAGE>

Description

Wärmeabfuhrsystem zum Abführen von Nach-Heat dissipation system to dissipate residual

wärme aus der Primärzelle eines Hochtemperaturreaktors Die Erfindung betrifft ein Wärmeabfuhrsystem zum Abführen von Nachwärme aus der Primärzelle eines Hochtemperaturreaktors, dessen Reaktorcore in einem Reaktordruckbehälter untergebracht ist. Zur Nachwärmeabfuhr umgibt den Reaktordruckbehälter mit Abstand ein Wärmeaufnahmesystem, das die Nachwärme vom Reaktordruckbehälter im wesentlichen durch Wärmestrahlung aufnimmt. Das Wärmeaufnahmesystem enthält ein Medium, das zum Abführen der Nachwärme dient. Die Nachwärme wird in einem außerhalb der Primärzelle angeordneten Kühler abgegeben.heat from the primary cell of a high temperature reactor The invention relates to a heat dissipation system for dissipating residual heat from the primary cell of a High-temperature reactor, the reactor core of which is housed in a reactor pressure vessel is. For residual heat removal, the reactor pressure vessel is surrounded by a heat absorption system, the residual heat from the reactor pressure vessel essentially through thermal radiation records. The heat absorption system contains a medium that is used to dissipate residual heat serves. The residual heat is stored in a cooler located outside the primary cell submitted.

Mit dem Wärmeabfuhrsystem sind bei einem Hochtemperaturreaktor sowohl die betriebliche Verlustwärme als auch die Nachwärme in einem Störfall abführbar und dabei die Betonstrukturen der Primärzelle und insbesondere der als Primärkreiseinschluß dienenden Druckbehälter vor unzulässig hohen Temperaturen zu schützen. Wesentlich ist dabei, daß die Wärmeabfuhreinrichtung einen Abstand von etwa 0,5 m zum Druckbehälter aufweist, damit dieser für eine Prüfung frei zugänglich bleibt.With the heat removal system, both in a high temperature reactor the operational heat loss as well as the residual heat can be dissipated in the event of an incident and at the same time the concrete structures of the primary cell and in particular that of the primary circle inclusion to protect the pressure vessel from impermissibly high temperatures. Essential is that the heat dissipation device is a distance of about 0.5 m to the pressure vessel having, so that it remains freely accessible for an examination.

Für den Hochtemperaturreaktor in Modul-Bauweise, vgl. Gesellschaft für Hochtemperaturreaaktor-Technik GmbH, "Hochtemperaturreaktor-Modul zur Prozeßwärmeerzeugung", Technischer Bericht ITB-78.2634.1, 1981, werden nach dem Stand der Techik mit Wasser zwangsdurchströmte Flächenkühlsysteme, z.B. auf Platten aufgeschweißte Rohrschlangen oder eine Rohrwand aus senkrecht angeordneten Rohren eingesetzt, die auf der Primärzellenwand angebracht sind und als Betriebs-und Notkühlsysteme dienen. Dabei wird die im Core produzierte Nachwärme im Core und den umgebenden Strukturen gespeichert und durch inhärente Wärmetransportmechanismen zur Druckbehälterwand geleitet und von da vornehmlich durch Wärmestrahlung an das Flächenkühlsystem übertragen. Im Flächenkühlsystem wird die Wärme von einer über Pumpen im Kreislauf geführten Wassermenge aufgenommen und diese durch Wärmetauscher rückgekühlt. Bei einem Ausfall der aktiven Komponenten, insbesondere der Pumpen, ist eine Schädigung des Raktorsystems bei länger andauernder Nichtverfügbarkeit des Flächenkühlsystems nicht auszuschließen.For the high-temperature reactor in modular design, see Society for high temperature reactor technology GmbH, "high temperature reactor module for process heat generation", Technical report ITB-78.2634.1, 1981, are state-of-the-art with water Forced flow surface cooling systems, e.g. pipe coils welded onto plates or a pipe wall made of vertically arranged pipes is used, which is on the primary cell wall are attached and serve as operating and emergency cooling systems. The core generated residual heat stored in the core and the surrounding structures and through inherent heat transport mechanisms passed to the pressure vessel wall and from there primarily transferred to the surface cooling system by thermal radiation. In the surface cooling system the heat is absorbed by a quantity of water circulated via pumps and these are recooled by heat exchangers. If the active components fail, in particular the pumps, damage to the reactor system over a longer period of time Unavailability of the surface cooling system cannot be ruled out.

Der inhärente Wärmetransport ist somit nur innerhalb des Reaktors selbst verwirklicht.The inherent heat transport is therefore only within the reactor realized by myself.

Inhärente Systeme zur Wärmeabfuhr bei einem Kernreaktor sind bisher ausschließlich für den Fall konzipiert, bei einem Kühlmittelverluststörfall eines Druckwasserreaktors oder Schnellen Brüters ein Coreschmelzen durch Kühlen des Raktordruckbehäters zu verhindern oder nach einem Coreschmelzen die Schmelze in entsprechenden gekühlten Auffangvorrichtungen abzukühlen.Inherent systems for heat dissipation in one Nuclear reactor have so far only been designed for the event of a loss of coolant accident a pressurized water reactor or fast breeder, core melting by cooling to prevent the Raktordruckbehäters or after a core melting the melt to cool down in appropriate chilled collecting devices.

So befinden sich beispielsweise bei dem in der US-Patentschrift 3 935 063 beschriebenen Kühlsystem im Core und außen am Reaktordruckbehälter fest angebrachte Wärmerohre, die als Ersatznotkühlsystem dienen. Die Kondensationsseiten der Wärmerohre befinden sich in einem Raum unterhalb des Reaktordruckbehälters, der nach Störfalleintritt durch Öffnen eines Ventils über Speicherbehälter mit einer verdampfbaren Flüssigkeit geflutet werden muß. Durch die Verdampfung dieser Flüssigkeit verbleibt die aus dem Reaktor abgeführte Wärme in der Primärzelle.For example, in U.S. Patent 3 935 063 described cooling system in the core and outside on the reactor pressure vessel Attached heat pipes that serve as a replacement emergency cooling system. The condensation sides the heat pipes are in a room below the reactor pressure vessel, after the occurrence of an accident by opening a valve via a storage tank with a evaporable liquid must be flooded. By evaporation of this liquid the heat dissipated from the reactor remains in the primary cell.

Über die weitere Abführung dieser Wärme aus der Primärzelle hinaus ist nichts bekannt. Alternativ dazu ist ein geschlossener Kreislauf möglich, bei dem die Kondensationsseiten der Wärmerohre die Primärseite eines Rohrbündelwärmeaustauschers bilden. Die Ausführung der Sekundärseite dieses Wärmetauschers ist nicht angegeben. Durch Auswahl des Betriebsmediums der Wärmerohre wird erreicht, daß diese Wärmerohre nur dann Wärme abführen, wenn die Temperatur des Reaktordruckbehälters im Störfall über den normalen Betriebswert steigt.Beyond the further dissipation of this heat from the primary cell nothing is known. Alternatively, a closed cycle is possible at where the condensation sides of the heat pipes are the primary side of a tube bundle heat exchanger form. The design of the secondary side of this heat exchanger is not specified. By selecting the operating medium of the heat pipes it is achieved that these heat pipes only then Dissipate heat when the temperature of the reactor pressure vessel rises above the normal operating value in the event of a malfunction.

Eine weitere Anwendung von Wärmerohren als Notkühlsystem ist aus DE-OS 25 25 554 bekannt. Hierbei handelt es sich um einen Corecatcher, der durch Wärmerohre gekühlt wird.Another application of heat pipes as an emergency cooling system is from DE-OS 25 25 554 known. This is a corecatcher that goes through heat pipes is cooled.

Ein inhärentes Kühlsystem bestehend aus einem offenen bzw. geschlossenen Wasserkreislauf wird in DE-OS 20 35 089 beschrieben.An inherent cooling system consisting of an open or closed The water cycle is described in DE-OS 20 35 089.

Hierbei handelt es sich ebenfalls um einen gekühlten Corecatcher.This is also a cooled corecatcher.

Das Konzept der Basissicherheit für die drucktragenden Teile des Primärkreislaufs eines Kernreaktors verlangt eine Wiederholungsprüfung dieser Teile. Diese Prüfungen umfassen auch eine Ultraschallprüfung in jedem Fall, die nur bei einer frei zugänglichen Oberfläche des zu prüfenden Teils möglich ist. Aus diesem Grund ist ein direkt auf der Oberfläche des Reaktordruckbehälters angeordnetes Kühlsystem nicht mehr realisierbar. Ein gekühlter Corecatcher hat zwar den nötigen Abstand zum Druckbehälter, jedoch kommt seine Möglichkeit zur Nachwärmeabfuhr nur nach einem Coreschmelzen zum Tragen. Ein Coreschmelzen ist bei einem Hochtemperaturreator jedoch aufgrund der konstruktiven Ausführung auszuschließen.The concept of basic safety for the pressure-bearing parts of the primary circuit of a nuclear reactor requires these parts to be retested. These exams also include an ultrasonic test in each case, which is only available in the case of a freely accessible Surface of the part to be tested is possible. Because of this, one is right on The cooling system arranged on the surface of the reactor pressure vessel is no longer feasible. A cooled corecatcher has the necessary distance to the pressure vessel, however its ability to remove residual heat only comes into play after core melting. A core melt is with one However, due to high temperature creator the constructive execution.

Die zusätzliche Anforderung an ein inhärentes Kühlsystem für einen Hochtemperaturreaktor in Modulbauweise ist, daß zwischen Kühlsystem und Druckbehälter ein Abstand eingehalten wird, der eine Zugänglichkeit zur Prüfung des Reaktordruckbehälters gewährleistet. Dieser nötige Abstand beträgt etwa 0,5 m. Weiterhin wird gefordert, daß dieses Kühlsystem die Wärme aus der Primärzelle transportiert und auch bei normalen Betriebszuständen arbeiten kann. Damit wird eine Aktivierung im Störfall überflüssig und es ergibt sich die Möglichkeit, das inhärente Kühlsystem auch als normales Betriebskühlsystem zu verwenden.The additional requirement for an inherent cooling system for one A high-temperature reactor in modular design is that between the cooling system and the pressure vessel a distance is maintained, the accessibility for testing the reactor pressure vessel guaranteed. This necessary distance is about 0.5 m. Furthermore, it is required that this cooling system transports the heat from the primary cell and also with normal Operating conditions can work. Activation in the event of a malfunction is thus superfluous and there is the possibility of using the inherent cooling system as a normal operating cooling system to use.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, für einen Hochtemperaturreaktor mit Reaktordruckbehälter ein Wärmeabfuhrsystem zu schaffen, bei dem die Nachwärme nicht nur innerhalb des Reaktors inhärent übertragen wird, sondern auch innerhalb der Primärzelle und aus der Primärzelle hinaus inhärent zu außerhalb der Primärzelle angeordneten Kühlern transportierbar ist.The object of the invention is therefore for a high-temperature reactor to create a heat dissipation system with the reactor pressure vessel, in which the residual heat not only inherently transferred within the reactor, but also within of the primary cell and out of the primary cell inherently to outside of the primary cell arranged coolers is transportable.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch zwei Alternativen gelöst: a) durch den Einsatz von Wärmerohren (Patentanspruch 1), b) durch die Ausbildung eines Wärmeabfuhrsystems mit Naturumlauf für das Kühlmedium (Patentanspruch 5).This object of the invention is achieved by two alternatives: a) through the use of heat pipes (claim 1), b) through the formation of a heat dissipation system with natural circulation for the cooling medium (claim 5).

Der Vorteil dieser beiden inhärenten Wärmeabfuhrsysteme liegt darin begründet, daß hierbei keine aktiven Komponenten mit einer möglichen Nichtverfügbarkeit eingesetzt werden. Als treibende Kraft zur Abführung der Wärme werden lediglich inhärente physikalische Vorgänge, wie z.B. Schwerkraft, Auftrieb, Verdampfungs- und Kondensationsprozesse benutzt. Ein weiterer Vorteil ist in der Tatsache zu sehen, daß hierbei insbesondere beim Einsatz von Wärmerohren durch Unterteilung des Gesamtsystems in viele gleiche Teilsysteme eine größere Redundanz verwirklicht werden kann.The advantage of these two inherent heat dissipation systems is that justifies that there are no active components with a possible unavailability can be used. The only driving force for the dissipation of heat is inherent physical processes, such as gravity, buoyancy, evaporation and condensation processes are used. Another advantage can be seen in the fact that in particular when using heat pipes by subdividing the entire system a greater redundancy can be implemented in many identical subsystems.

Bei den Wärmerohren (heat pipes) befindet sich der Verdampfungsteil für das Kühlmedium jeweils innerhalb der Primärzelle und nimmt dort die Wärme auf. Die Wärmeabgabe erfolgt im Kondensatorteil des Wärmerohrs, der sich außerhalb der Primärzelle befindet.The evaporation part is located near the heat pipes for the cooling medium within the primary cell and absorbs the heat there. The heat is released in the condenser part of the heat pipe, which is located outside the Primary cell is located.

Von dort wird die Wärme über Naturkonvektion weitergegeben.From there, the heat is passed on via natural convection.

In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die Wärmerohre mit seitlichen Strahlungsflossen versehen und versetzt angeordnet. Die Primärzellenwand wird mit einer Isolierung versehen, auf der sich zum Primärzellenraum hin eine reflektierende Folie befindet.In a further embodiment of the invention, the heat pipes are with lateral Radiant fins provided and staggered. The primary cell wall is with an insulation provided, on which to the primary cell room a reflective sheet is located.

Durch diese Folie, die versetzte Anordnung der Wärmerohre und die Strahlungsflossen ist eine gleichmäßige Wärmebelastung durch internen Strahlungsaustausch zwischen den einzelnen Flächen möglich. Damit die Wärmerohre ohne Betreten der Primärzelle auswechselbar sind, ist vorgesehen, die Wärmerohre in der Primärzelle in festmontierten Hüllrohren aufzunehmen. Zum Auswechseln wird das Hüllrohr von außen geöffnet und das frei aufgehängte Wärmerohr gezogen.Through this film, the staggered arrangement of the heat pipes and the Radiant fins is a uniform heat load through internal radiation exchange possible between the individual surfaces. So that the heat pipes without entering the primary cell are interchangeable, it is provided that the heat pipes in the primary cell are permanently mounted Take up ducts. For replacement, the cladding tube is opened from the outside and the freely suspended heat pipe pulled.

Zur besseren Wärmeübertragung vom Hüllrohr zum Wärmerohr ist eine Füllung des Zwischenraums mit hochsiedenden Flüssigkeiten, insbesondere Flüssigmetall möglich. Bei einem Außendurchmesser des Wärmerohrs von 100 mm und einer Verdampferlänge von 15 m kann ein Wärmerohr mit Wasser/Dampf als Arbeitsmedium bei Atmosphärendruck etwa 2,5 bis 5,5 kW Leistung abführen.For better heat transfer from the cladding tube to the heat pipe is a Filling the space with high-boiling liquids, especially liquid metal possible. With an outside diameter of the heat pipe of 100 mm and an evaporator length of 15 m can be a heat pipe with water / steam as the working medium at atmospheric pressure Dissipate around 2.5 to 5.5 kW of power.

Die weitere Möglichkeit zur Realisierung eines inhärenten Kühlsystems besteht in der Ausbildung des Wärmeabfuhrsystems nach dem Naturumlaufprinzip, wie es aus der Dampferzeugertechnik bekannt ist. Hierbei tritt das Arbeitsmedium, z.B. Wasser bei Atmosphärendruck, nahezu mit Siedetemperatur in die Steigrohre ein, die sich innerhalb der Primärzelle befinden. Durch teilweises Verdampfen des Arbeitsmediums wird die abzuführende Wärme aufgenommen. Der Dichteunterschied zwischen Fallrohr- und Steigrohrseite bewirkt dabei einen Naturumlauf des Kühlmediums im System. Im Anschluß an das Steigrohr gelangt das Flüssigkeits-Dampfgemisch in eine außerhalb der Primärzelle gelegene Dampftrommel. Dort wird der Dampf abgeschieden und beispielsweise in einem Luftkühler niedergeschlagen und fließt dann in die Dampftrommel zurück. Über das Fallrohr und einen Sammelbehälter wird die Flüssigkeit wieder den Steigrohren zugeführt.Another possibility for realizing an inherent cooling system consists in the formation of the heat dissipation system according to the natural circulation principle, such as it is known from steam generator technology. The working medium, e.g. Water at atmospheric pressure, almost at boiling point, enters the riser pipes are located within the primary cell. By partial Evaporate of the working medium, the heat to be dissipated is absorbed. The difference in density between the downpipe and the riser side causes the cooling medium to circulate naturally in the system. Following the riser pipe, the liquid-vapor mixture enters a steam drum located outside the primary cell. There the steam is separated and precipitated, for example, in an air cooler and then flows into the steam drum return. The liquid is returned to the downpipe and a collecting container Risers fed.

Eine Redundanz läßt sich bei dieser Lösung auch dadurch erreichen, daß mehrere der beschriebenen Systeme parallel betrieben werden. Eine Auslegung des Systems für das Arbeitsmedium Wasser bei atmosphärem Druck ergibt für eine abzuführende Leistung von z.B. 700 kW bei Atmosphärendruck im System einen umzuwälzenden Massenstrom von etwa 170 kg/sec bei einer zu verdampfenden Menge von 0,3 kg/sec. Als treibende Druckdifferenz für den Umlauf ergibt sich dabei etwa 0,3 bis 0,5 bar.With this solution, redundancy can also be achieved by that several of the systems described are operated in parallel. An interpretation of the system for the working medium water at atmospheric pressure results in a to be discharged Power of e.g. 700 kW at atmospheric pressure in the system a mass flow to be circulated of about 170 kg / sec with an amount to be evaporated of 0.3 kg / sec. As a driving force The pressure difference for the circulation is about 0.3 to 0.5 bar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments described.

Die Zeichnung zeigt im einzelnen: Fig.1: Wärmeabfuhrsystem mit Wärmerohr (schematisch); Fig. 2: Teilquerschnitt eines Wärmeabfuhrsystems nach Fig. 1 gemäß Schnittlinie II/II; Fig. 3: Wärmeabfuhrsystem mit Naturumlauf (schematisch).The drawing shows in detail: Fig. 1: Heat dissipation system with heat pipe (schematic); Fig. 2: Partial cross-section of a heat dissipation system 1 according to section line II / II; Fig. 3: Heat dissipation system with natural circulation (schematic).

Ein Wärmeabfuhrsystem nach der ersten Alternative der Erfindung ist in schematischer Darstellung in Figuren 1 und 2 wiedergegeben. Fig. 1 zeigt einen Reaktordruckbehälter 1, der im Ausführungsbeispiel als Stahldruckbehälter ausgebildet ist, und davon mit Abstand innerhalb der Primärzelle 2 angeordnet ein Wärmerohr 3, dessen wärmeaufnehmende Seite, der Verdampfungsteil 4, vor einer aus Beton bestehenden äußeren Zellenwand 5 der Primärzelle 2 verläuft.A heat dissipation system according to the first alternative of the invention is reproduced in a schematic representation in FIGS. 1 and 2. Fig. 1 shows a Reactor pressure vessel 1, which in the exemplary embodiment is designed as a steel pressure vessel is, and a heat pipe arranged therefrom within the primary cell 2 at a distance 3, its heat-absorbing side, the evaporation part 4, in front of one made of concrete outer cell wall 5 of the primary cell 2 runs.

Die wärmeabgebende Seite des Wärmerohres 3, der Kondensatorteil 6, befindet sich außerhalb der Primärzelle 2. Im Ausführungsbeispiel wird die Wärme vom Kondensatorteil 6 über Naturkonvektion an Luft abgeführt.The heat-emitting side of the heat pipe 3, the condenser part 6, is located outside the primary cell 2. In the exemplary embodiment, the heat discharged from the condenser part 6 via natural convection in the air.

Die Wirkungsweise eines Wärmerohres ist ebenfalls in Fig. 1 dargestellt. Schematisch ist ein vergrößerter Ausschnitt des Verdampfungsteils 4 des Wärmerohres wiedergegeben.The mode of operation of a heat pipe is also shown in FIG. 1. An enlarged section of the evaporation part 4 of the heat pipe is shown schematically reproduced.

Der Ausschnitt zeigt, daß im Wärmerohr 3 der bei Aufnahme der Nachwärme gebildete Dampf des Kühlmediums im inneren Rohrteil 3' strömt, während das flüssige Kühlmedium im äußeren Rohrteil 3'' geführt ist.The section shows that in the heat pipe 3 when absorbing the residual heat formed vapor of the cooling medium flows in the inner pipe part 3 ', while the liquid Cooling medium is guided in the outer pipe part 3 ″.

Fig. 1 zeigt das Wärmeabfuhrsystem lediglich schematisch anhand eines einzelnen Wärmerohres. Bei Realisierung umgeben den Reaktordruckbehälter 1 eine Vielzahl von Wärmerohren. Aus Fig. 2 ist die versetzte Anordnung der Wärmerohre 3 ersichtlich. Die Wärmerohre verlaufen in zwei verschiedenen Ebenen vor der Innenseite der Zellwand 5, wobei die Wärmerohre 3a der einen Ebene gegenüber den Wärmerohren 3b der anderen Ebene gegeneinander versetzt sind. Die Wärmerohre 3 tragen radial angeordnete Rippen 7 zur Vergrößerung ihrer wärmeaufnehmenden Fläche.Fig. 1 shows the heat dissipation system only schematically on the basis of a individual heat pipe. When implemented, the reactor pressure vessel 1 surround a Variety of heat pipes. From Fig. 2 is the staggered arrangement of the heat pipes 3 can be seen. The heat pipes run in two different levels in front of the inside of the cell wall 5, with the heat pipes 3a of one level opposite the heat pipes 3b of the other level are offset from one another. The heat pipes 3 wear radially arranged ribs 7 to enlarge their heat-absorbing surface.

In Fig. 2 ist schematisch für einen Teil der Wärmerohre 3 auch eine Ausführungsform des Wärmeabfuhrsystems dargestellt, bei dem die Wärmerohre 3 in Hüllrohren 8 verlegt sind. Die Wärmerohre 3 sind in den Hüllrohren 8 verschiebbar derart gelagert, daß sie ausgewechselt werden können, ohne die Primärzelle 2 betreten zu müssen. Die Wärmerohre 3 lassen sich in die Hüllrohre 8 von außen einziehen und aus den Hüllrohren wieder herausnehmen. Der Zwischenraum zwischen Wärmerohr 3 und Hüllrohr 8 ist mit einer hochsiedenden Flüssigkeit 9, insbesondere mit Flüssigmetall zur Verbesserung des Wärmeübergangs vom Hüllrohr auf das Wärmerohr gefüllt.In Fig. 2 is a schematic for a portion of the heat pipes 3 Embodiment of the heat dissipation system shown in which the heat pipes 3 in Ducts 8 are laid. The heat pipes 3 can be displaced in the cladding tubes 8 stored in such a way that they can be exchanged without entering the primary cell 2 to have to. The heat pipes 3 can be drawn into the cladding tubes 8 from the outside and take it out of the ducts again. The space between the heat pipe 3 and Cladding tube 8 is with a high-boiling liquid 9, in particular with liquid metal filled to improve the heat transfer from the cladding tube to the heat pipe.

Auf der Zellwand 5 der Primärzelle 2 ist innenseitig eine Isolierung 10 zum Schutze der Betonstruktur der Zellwand 5 aufgebracht.On the cell wall 5 of the primary cell 2 is inside an insulation 10 is applied to protect the concrete structure of the cell wall 5.

Die Isolierung 10 trägt eine wärmereflektierende Folie 11.The insulation 10 carries a heat-reflecting film 11.

Fig. S zeigt ein Wärmeabfuhrsystem mit Naturumlauf. Bei diesem Wärmeabfuhrsystem bildendas die Nachwärme aufnehmende System Steigrohre 12, die mit einem bei Wärmeaufnahme siedenden Kühlmittel gefüllt sind.Fig. S shows a heat dissipation system with natural circulation. With this heat dissipation system Form the system absorbing the residual heat riser pipes 12, which with a heat absorption are filled with boiling coolant.

Die Steigrohre 12 münden in eine Dampftrommel 13, aus der der entstandene Dampf über eine Dampfleitung 14 zu einem Kondensator 15 abströmt. Im Kondensator 15 wird der Dampf kondensiert und das Kondensat fließt über eine Kondensatleitung 16 zur Dampftrommel 13 zurück. Als Kondensator 15 dient im Ausführungsbeispiel ein Luftkühler mit Naturkonvektion.The riser pipes 12 open into a steam drum 13, from which the resulting Steam flows off via a steam line 14 to a condenser 15. In the condenser 15 the steam is condensed and the condensate flows through a condensate line 16 back to the steam drum 13. A capacitor 15 is used in the exemplary embodiment Air cooler with natural convection.

Von der Dampftrommel 13 führen Fallrohre 17 zum unteren Teil der Steigrohre 12, so daß ein geschlossener Kühlmittel kreislauf für das Kühlmittel entsteht. Zur Sammlung und zur Verteilung des Kühlmittels von den Fallrohren 17 auf die Steigrohre 12 befinden sich vor dem Einlauf in die Steigrohre 12 am tiefsten Punkt des Kühlmittelkreislaufes außerhalb der Primärzelle 2 ein oder mehrere Flüssigkeitssammler 18.Downpipes 17 lead from the steam drum 13 to the lower part of the riser pipes 12, so that a closed coolant circuit is created for the coolant. To the Collection and distribution of the coolant from the downpipes 17 to the riser pipes 12 are located in front of the inlet into the riser pipes 12 at the lowest point of the coolant circuit one or more liquid collectors 18 outside the primary cell 2.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist an die Dampftrommel 13 noch eine Druckreguliereinrichtung angeschlossen. Mittels eines Druckausgleichskolbens 19 ist der Kühlmittelkreislauf bei Atmosphärendruck betreibbar. Statt des Druckausgleichskolbens 19 läßt sich auch ein Druckkolben zur Einstellung eines Druckes über Atmosphärendruck im Wärmeabfuhrsystem einsetzen. Aus einem Vorratsbehälter 20 ist nach Öffnen eines Absperrventils 21 Kühlmittel in die Fallrohre 17 nachzuspeisen.In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the steam drum 13 is still attached a pressure regulator connected. By means of a pressure compensation piston 19 the coolant circuit can be operated at atmospheric pressure. Instead of the pressure compensation piston 19 can also be a pressure piston for setting a pressure above atmospheric pressure use in the heat dissipation system. From a storage container 20 is after opening one Shut-off valve 21 to feed coolant into the downpipes 17.

Die in Figuren 1 bis 3 dargestellten Wärmeabfuhrsysteme funktionieren selbsttätig.The heat dissipation systems shown in Figures 1 to 3 work automatically.

Äußere Eingriffe sind für das Abführen der Wärme nicht erforderlich. Es handelt sich also in beiden Fällen um vollständig inhärente Systeme, mit denen eine weitere Verbesserung der Sicherheit von Hochtemperaturreaktoren erreicht wird.External interventions are not required to dissipate the heat. So in both cases it is a question of completely inherent systems with which a further improvement in the safety of high-temperature reactors is achieved.

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Claims (7)

Patentansprüche Wärmeabfuhrsystem zum Abführen von Nachwärme aus der Primärzelle eines Hochtemperaturreaktors mit einem Reaktordruckbehälter für das Reaktorcore und einem den Reaktordruckbehälter mit Abstand umgebenden Wärmeaufnahmesystem, das die Nachwärme vom Reaktordruckbehälter im wesentlichen durch Wärmestrahlung aufnimmt und ein Medium zum Abführen der Nachwärme zu einem außerhalb der Primärzelle angeordneten Kühler enthält, d a -d u r ch g e k e n n z e i c h n e t, daß als Wärmeaufnahmesystem Wärmerohre (3, 3a, 3b) eingesetzt sind, deren Wärmeaufnehmende Seite (4) innerhalb der Primärzelle (2) und deren wärmeabgebende Seite (6) außerhalb der Primärzelle (2) angeordnet sind. Claims heat dissipation system for dissipating residual heat the primary cell of a high temperature reactor with a reactor pressure vessel for the reactor core and a heat absorption system surrounding the reactor pressure vessel at a distance, the residual heat from the reactor pressure vessel essentially through thermal radiation receives and a medium for dissipating the residual heat to an outside of the primary cell arranged cooler contains, d u r ch g e k e n n n n z e i c h n e t that as Heat absorption system heat pipes (3, 3a, 3b) are used, the heat-absorbing Side (4) inside the primary cell (2) and its heat-emitting side (6) outside the primary cell (2) are arranged. 2. Wärmeabfuhrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t , daß die Wärmerohre (3) innerhalb der Primärzelle (2) in einem Hüllrohr (8) geführt sind, wobei der Zwischenraum zwischen Hüllrohr (8) und Wärmerohr (3) mit hochsiedender Flüssigkeit (9) gefüllt ist und das Wärmerohr (3) auswechselbar im Hüllrohr (8) angeordnet ist. 2. Heat dissipation system according to claim 1, characterized in e t, that the heat pipes (3) are guided within the primary cell (2) in a cladding tube (8) are, the space between the cladding tube (8) and heat pipe (3) with high-boiling point liquid (9) is filled and the heat pipe (3) is arranged exchangeably in the cladding tube (8). 3. Wärmeabfuhrsystem nach Anspruch 1 oder 2, d a d v r c h gek e n n -z e i c h n e t , daß Wärmerohre (3) und/oder Hüllrohre (8) mit radial verlaufenden Rippen (7) zur Vergrößerung der wärmeaufnehmenden Fläche versehen sind.3. Heat dissipation system according to claim 1 or 2, d a d v r c h gek e n n -z e i c h n e t that heat pipes (3) and / or cladding tubes (8) with radially extending Ribs (7) are provided to enlarge the heat-absorbing surface. 4. Wärmeabfuhrsystem nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß hinter den Wärmerohren (3) oder den Hüllrohren (8) in der Primärzelle (2) auf der Innenseite der Zellenwand (5) eine wärmereflektierende Folie (11) angebracht ist.4. Heat dissipation system according to one of claims 1, 2 or 3, d a d u r c h g e -k e n n n z e i c h n e t that behind the heat pipes (3) or the ducts (8) in the primary cell (2) on the inside of the cell wall (5) a heat reflective Foil (11) is attached. 5. Wärmeabfuhrsystem zum Abführen von Nachwärme aus der Primärzelle eines Hochtemperaturreaktors mit einem Reaktordruckbehälter für das Reakatorcore und mit einem den Reaktordruckbehälter mit Abstand umgebenden Wärmeaufnahmesystem, das die Nachwärme vom Reaktordruckbehälter im wesentlichen durch Wärmestrahlung aufnimmt und ein Medium zum Abführen der Nachwärme zu einem außerhalb der Primärzelle angeordneten Kühler enthält, dadurch gekennzeichn e t , daß als Wärmeaufnahmesystem mit einem bei Wärmeaufnahme verdampfbaren Kühlmittel gefüllte Steigrohre (12) angeordnet sind, die außerhalb der Primärzelle (2) in eine Dampftrommel (13) münden, die mit einem Kondensator (15) zum Niederschlagen des durch Aufnahme der Nachwärme teilweise gebildeten Dampfes in Verbindung steht und von der Fallrohre (17) zur Schwerkraftförderung für den Rücklauf des Kühlmittels zu den Steigrohren (12) ausgehen.5. Heat removal system for removing residual heat from the primary cell of a high temperature reactor with a reactor pressure vessel for the reactor core and with a heat absorption system surrounding the reactor pressure vessel at a distance, the residual heat from the reactor pressure vessel essentially through thermal radiation receives and a medium for dissipating the residual heat to an outside of the primary cell contains arranged cooler, characterized in that as a heat absorption system arranged with a coolant filled with a coolant which can evaporate when absorbing heat are, the outside of the primary cell (2) open into a steam drum (13) with a Condenser (15) for precipitating the partially formed by absorbing the residual heat Steam is in communication and from the downpipes (17) for gravity conveyance for the return of the coolant to the riser pipes (12). 6. Wärmeabfuhrsystem nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Kühlmittel kreislauf über einen Druckausgleichskolben bei Atmosphärendruck betreibbar ist.6. Heat dissipation system according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t that the coolant circuit is via a pressure compensation piston Atmospheric pressure is operable. 7. Wärmeabfuhrsystem nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Kühlmittel kreislauf mittels eines Druckkolbens (19) bei einem Druck über Atmosphärendruck betreibbar ist.7. Heat dissipation system according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t that the coolant circuit by means of a pressure piston (19) at can be operated at a pressure above atmospheric pressure.
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