SVERIGE (19) SE (12) UTLÄGGNINGSSKRIFT IBICD 7705666-1 (51) Internationell klass* 6 21 C 15/02, 1/08 // G 21 C 7/00 PATENTVERKET (44) Ansökan utlagd och utlägg- 80-08-1 1 ningsskriften publicerad (41) Ansökan allmänt tillgänglig ~Jg_1 1 7 (22) Patentansökan inkom 77-05 16 (24) Löpdag (62) Stamansökans nummer (86) Internationell ingivningsdag (86) Ingivningsdag för ansökan om europeiskt patent (30) Prioritetsuppgifter (II) Publicerings- 4 1 4 6 8 3 nummer Ansökan inkommen som: svensk patentansökan [J fullföljd internationell patenlansokan med nummer omvandlad europeisk patentansokin med rummer (7l)Sökande: AB ASEA-ATOM, VÄSTERÅS, SE ^72)Uppfinnare: J Lindner och 0 Nylund, Västerås f74)0mbud: Aanes (54)Benämn ing: Kokarvatten reaktor
i 7705666-1 Föreliggande uppfinning avser en kokarreaktor innehållande en reaktortank ooh en i denna anordnad moderatortank, som omsluter en reaktorhärd med ett flertal vertikalt anordnade bränslepatroner, under det att ett nedanför reaktorhärden befintligt moderatortankutrymme är försett med inloppsöppningar för genom reak- 5 torhärden ströimiande kylvatten och står i direkt hydraulisk förbindelse med de nedre ändarna hos nämnda bränslepatroner, varvid reaktortankens vägg är försedd med en öppning för tillförsel av ett första matarvattenflöde till det vid reaktorhärdens nedre ände inströmmande kylvattnet, medan bränslepatronernas övre lindar är anordnade i hydraulisk förbindelse med ett flertal ångrör med vilkas 10 hjälp en från bränslepatronerna utströmmande ånga-vattenblandning föres till ett flertal vattenavskiljare. En dylik reaktor är beskriven i den svenska patentansökningen 7402246-8. Genom den svenska patentskriften 219 039 är det känt att utföra en kärnreaktor, som arbetar enligt motströmsprinoipen, på sådant sätt att ett första matarvattenflöde matas in direkt vid reaktorhärdens nedre ände, medan ett andra matarvattenflöde först ges en viss förvärmning genom att det får strömma nedåt genom härden men utan att vara i direkt kontakt med bränslestavarna, innan det förenas med nämnda första matarvattenflöde. Den i patentskriften visade reaktorn är en tryckvattenreaktor av speciell konstruktion, avsedd att matas med kylvatten av över- 20 kritiskt tryck, varvid inmatat kylmedelflöde är lika med utgående kylmedelflöde.
-7705666-1 2 Genom föreliggande uppfinning löaes uppgiften att åstadkomma en kokarreaktor som arbetar enligt motströmsprincipen. Vid en' kokarreaktor enligt uppfinningen uppnäs väsentliga fördelar i jämförelse med kända, kokarreaktorer. Det nya arrangemanget innebär ökad möjlighet att påverka härdinloppstemperaturen, 5 medelvoidhalten ooh därmed reaktiviteten. Vidare uppnås jämnare axiell entalpi och voidprofil, en förbättrad nödkylningsfunktion. och minskning av erforderlig kapacitet hos ångseparatorer. Uppfinningen kännetecknas av vad som angives i patentkraven, och skall i det följande beskrivas under hänvisning till bifogade schematiska ritningar, där fig 1 visar ett partiellt vertikalsnitt genom en reak- 10 tor enligt uppfinningen och fig 2 ett partiellt horisontalsnitt längs I-I-II på fig 1. Fig 3 visar i vertikal vy en i en inloppsdel 6 på fig 1 ingående gallerplatta. Enligt vanliga ritningsregler skulle egentligen bränslepatroner och bränslebtavar ha framställts med streckade linjer på fig 2, men i syfte att förenkla ritningsarbetet och underlätta översikten har enbart heldragna linjer an- 15 vänts. På ritningarna betecknar 1 en reaktortaiik som innehåller en av en moderatortank 3 omsluten reaktorhärd, som är hopsatt av ett flertal härdmoduler 4- Varje härdmodul innehåller trettiosex åttakantiga bränslepatroner 5 och en inloppsdel 6, där bränslepatronerna vilar på en gallerplatta 6" som är utformad med genomgående 20 hål 27, vilka är avsedda att leda det i inloppsdelen 6 inströmmande vattnet till var sin bränslepatron 5. Gallerplattan 6" är dessutom försedd med genomgående hål 20 avsedda för matarvatten som strömmar nedåt genom vertikala kanaler 7 bildade mellan bränslepatronerna 5. Det genom hålen 20 strömmande matarvattnet blandar sig i inloppsdelen 6 med ett av ett flertal huvudcirkulationspumpar 21 genom fall- 25 spalten 22 drivet vattenflöde och strömmar tillsammans med detta upp genom hålen 27 och in i bränslepatronema. Samtliga härdmoduler uppbäres av ett till moderatortanken fästat, perforerat däck 6'. Några av de mellan bränslepatronerna bildade vertikala kanalerna 7 är försedda med styrstavsledrör 8 (ej visade på fig 2) avsedda att omsluta var sitt styrstavsfinger 9«Styrstavsledrören 8 är nederst fäs- 50 tade till inloppsdelen 6. Styrstavsfingrar tillhörande en och samma härdmodul är fästade till var sitt åttatalsformigt ok 10 som är fästat till den nedre änden av ett styrstavsskaft 11 som utgår från ett i reaktortankens lock monterat styrstavsdrivdon-. Styrstavsskaftets mittlinje sammanfaller med mittpunkten hos den kvadratiska inloppsdelen 6 och med mittpunkten hos oket 10. Detta har ett mitt- 35 parti som har formen av ett likarmat kors och som uppbär åtta styrstavsfingrar. Varje härdmodul 4 är överst försedd med en utloppslåda 13 med på ritningarna ej visade genomföringsrör för styrafcavafingrarna 9, samt med två utloppsstutsar 14, vilka är förbundna med var sitt ångrör 15. Ängrören 15 är omgivna av ett cylind-
3-7705666-1 riskt hölje 16 och mynnar ut i en uppsamlingslåda 17 som är gemensam för samtliga härdmoduler 4. Från uppsamlingslådan 17 går ångan till ett flertal ångseparatorer 18. Horisontalprojektionerna av de till en härdmodul anslutna ångrören 15 faller i var sin av två på samma diagonal liggande kvadranter hos den kvadratiska inloppsdelen 6. Oket 10 hos en härdmoduls styrstav är axiellt styrt medelst mekanisk kontakt med de båda till härdmodulen 4 anslutna ångrören 15 samt med hjälp av fyra ångrör 15 tillhörande angränsande härdmoduler. Varje ångrör 15 är medelst tre, i vertikalplan liggande stagplattor 19 mekaniskt förbundet med tre andra ångrör 15, vilka är anslutna till sanka härdmodul. Matarvatten pumpas av en matarvattenpump 23 till två genom reaktortankens vägg förda vatteninloppsledningar 24 och 25, vilka är försedda med var sin strypventil 24' respektive 25'. Bet av matarvattenpumpen 23 drivna vattenflödet är endast en bråkdel av det flöde som drivs genom fallspalten 22 med hjälp av huvudcirkulationspumparna 21. Ledningen 24 mynnar ut i den hålcylindriska fallspalten 22, medan ledningen 25 är förd in i det cylindriska höljet 16. Ventilen 25' är inställd med mindre strypning än ventilen 24vilket innebär att trycket i ledningen 25 är högre än i ledningen 24. Höljet 16 avgränsar tillsammans med yttre begränsningsytor hos ångrören 15, utloppslådorna 13, uppsamlingslådan 17 och moderatortanken 3 en fördelningskammare 16'. Det från ledningen 25 avgivna matarvattnet, kanalflödet, strömmar via fördelningskammaren 16' in i några av kanalerna 7 genom ledrören 8 för styrstavsfingrarna 9 och in i de övriga genom liknande rör 26, vilka i likhet med ledrören 8 genomlöper utloppslådan 13 med tätning mot denna och mynnar ut i utrymmet mellan och omkring ångrören 15. Det från ledningen 25 härrörande vattenflödet uppvärms i kanalerna 7 och lämnar sedan dessa genom hålen 20 i gallerplattan 6", Genom att variera inställningen hos ventilerna 24' och 25' kan man variera det relativt varma kanalflödets andel i det totala genom bränslepatronerna strömmande kylflödet och därigenom påverka härdinloppstemperaturen, T ex innebär en ökning av flödet genom ledningen 25 och en motsvarande minskning av flödet genom ledningen 24 att temperaturen av det i bränslepatronema inströmmande vattnet ökar. Reglerbar härdinloppstemperatur innebär att medelvoidhalten och därmed reaktiviteten kan regleras. Att kunna reglera reaktiviteten på detta sätt är i synnerhet av betydelse när det rör sig om reaktorer diir styrstavama och styrbtavsdrivdonen är anordnade ovanför reaktorhärden, eftersom ett dylikt arrangemang innebär en reduktion av styrstavaxnas användbarhet som reaktivitetsreglerande medel. Kanalflödet ger värmetransport från härdtoppen till härdinloppet. Detta medför jämnare axiell entalpi och jämnare axiell voidprofil.
-7705666-1 4 En reaktor enligt uppfinningen har dessutom den fördelen, att det mellan bränslepatronerna strömmande vattenflödet kan fortsätta att ge en viss kylning av härden även om det normala kylsystemet av någon orsak skulle bli ineffektivt, vilket innebär att en reaktor enligt uppfinningen har ett ständigt aktivt nödkylsystem. 5 Vid konventionella reaktorer där reaktorhärden är utförd med vertikala, mellan bränslepatronerna anordnade kanaler, strömmar kanalflödet uppåt och ingår i den vatten-ångblandning, som tillföres ångseparatorerna och fuktavskiljaren, vilket medför att denna blandning har relativt stort vatteninnehåll. Detta undvikes vid en reaktor enligt uppfinningen, varför erforderlig kapacitet hos ångs eparat orerna 10 blir väsentligt mindre än hos en motsvarande reaktor av konventionellt utförande. PATBOTKRAV Kokarreaktor innehållande en reäktortank (1) och en i denna anordnad moderatortarik (3), som omsluter en reaktorhärd med ett flertal vertikalt anordnade bränslepatroner (5), under det att ett nedanför reaktorhärden befintligt moderatortankutrymme är försett med inloppsöppningar för genom reaktorhärden strömmande kylvatten och står i direkt hydraulisk förbindelse med de nedre ändarna hos nämnda bränslepatroner, varvid reaktortankens vägg ar försedd med en öppning (24) för tillförsel av ett förbta matarvattenflöde till det vid reaktorhärdens nedre ände inströmmande i kylvattnet, medan de övre ändarna hos ett flertal bränslepatroner via en utloppslåda (13) är anordnade i hydraulisk förbindelse med ett antal ångrör (15), med vilkas hjälp en från bränslepatronerna (5) utströmmande ånga-vattenblandning föres till ett flertal ångseparatorer (18), kännetecknad därav, att reaktorhärden innehåller ett flertal mellan bränslepatronerna anordnade vertikala kanaler (7) och att de övre ändarna av nämnda vertikala kanaler (7) via ett flertal vattentätt genom nämnda utlopp3låda (13) förda rör (26) är hydrauliskt anslutna till en fördelningskammare (16*), som är försedd med en genom reaktortankens vägg förd inloppsledning (25) för ett andra matarvattenflöde, under det att nämnda fördelningskammare (16') genomlöpes av nämnda ångrör (15) och är omgiven av ett av reaktortanken avgränsat ringformigt utrymme som utgör returväg för det i nämnda ångseparatorer avskilda vattnet. ANFÖRDA PUBLIKATIONER: Sverige 219 039 (G21C 1/08)
7705666-1
Fig. 2 7705666-1
7705666-1 Fig. 3 6"