[其他]装在圆柱形压力壳堆芯中的小功率核反应堆

说明书

本发明介绍装在圆柱形压力壳堆芯中的小功率核反应堆，以及球形燃烧元素的装料，可拆卸的钢质核容器，由底、侧、顶反射层组成的石墨反射层和装在侧反射层中用以安放吸收棒的管道。

这种核反应堆由于DE-OS    30    16    402而出名。本文只涉及以组件结构方式出现的一种高温反应堆。含有球形装料的金属壳体装在用盖子密封的混凝土壳的堆芯中，并闭反应堆、排出球形燃料元素、拆掉调节杆、打开顶盖，就可把金属壳体连同金属底板以及底、侧、顶反射层一起取出。在底板上至少可连接一根通向下方的管道，以排出加热的冷却气体，冷气是从下向上吹的。热气管道通向第二个堆芯，它平行装在混凝土壳体中，在热气管道里装上热消耗器，如汽锅。DE-OS    30    16    402提出建议，把含有堆芯的核反应堆向下延长，把热消耗器装在金属壳体的下方。

在DE-OS    33    35    451资料中所介绍的核反应堆装置亦属于这样的技术等级，该装置同样是一个装有球形燃烧元素的高温反应堆。在这种装置中，原回路的全部组件如调节装置和关闭装置装在钢质反应堆压力壳内，可从上面装拆。采用地下的建筑方式可能是经济的。在高温反应堆的下面装备排气管，用以取出燃烧元素，排出管可从反应堆压力壳的侧面引出。

这项发明的任务在于按开始介绍的建筑方式建造一个核反应堆，其中在很大程度上可放弃一些主动的操作设备，如送料设备、气体净化设备，调节系统和安全系统，这样，该反应堆由于使用的维修费用少，工作人员少，因而显得非常适用，例如在生产热量时。

根据这项发明，解决这些问题，具有以下特征：

a）侧反射器和底反射器分成内反射器和外反射器，核容器里面装内反射器，可拆卸;

b）完全放在核容器内的顶反射器直接放在燃烧元素上，此种元素构成固定的装料，由于可拆卸核容器，燃烧元素可互换;

c）内里的侧反射器具有很多管道，为了进行微调和断路，在这些管道上排列一些吸收棒;

d）在压力壳的顶部区域内是一个用盖子关闭的中心开孔，便于装拆核容器以及在其中安装的组元和燃烧元素;

e）在外壳内，用来冷却空气的鼓风机成垂直状态装在中心位置;

f）冷却系统装在压力壳的全部内侧上，它能把在燃烧元素-装料中所产生的热量从压力壳中放出;

g）在冷却系统的前面安装一个气封外套，在外套和外面的侧反射层之间是一个输送冷却气体的敞开的环形室;

h）原气体和冷却系统布置合理，就是在受到干扰的情况下，也能确保余热安全排出;

i）原始回路的结构密封得非常好，主要是焊唇密封好，这样就不需要强制通风和过滤装置。

本文所介绍的核反应堆由于结构坚实而著名，因为是建在地下，因而可避免外来作用（如飞机降落、压力波、破坏活动等）的影响。此外，周围的土地对放射的辐射具有突出的防护力。

简单而又经济的设计使功率大小达到10至20MW。较高的功率消耗通过成倍增加标准反应堆即可达到。所有必需的附加装置，为了提高其经济性，事前都考虑到了。

由于结构简单，能量产生的成本当然很低，其价格能与现在的化石能源相竞争。

稳定的燃烧元素一装料能够负荷运转约10至40年。随后，燃烧元素可以置换，它可与核容器、内反射层、微调和断路棒一起拆去;这样就可以放弃连续的和不连续的给料。核容器里的燃烧元素的低临界状态，在进料和出料时，由于核容器里的微调和断路棒保持不变，因而能够得到保障。

拆除核容器及其内部安装的部件可延长整个设备的使用期限，因为侧向反射器和顶盖反射器等高负荷部件可交换，此外还可对这些部件进行维修。

压力容器既可作为预应力铸铁容器，也可作为应力混凝土容器、钢筋混凝土容器或钝钢制容器处理。

冷却气体，主要是氦，利用鼓风机和突出的叶轮（该叶轮位于一个介于顶盖和顶盖反射器之间的自由空间）自上而下通过燃烧元素-装料进行传输。冷却气体流过装料后分布在压力容器底部，在外部侧向反射器和密封的辐射板之间的环形室附近流动，向上流进顶盖反射器上的自由空间，然后再进入鼓风机。

在压力容器内侧安装的冷却系统可排出产生的全部热量。冷却系统通过传导和辐射进行传热。在冷却系统循环的冷却媒质（例如将核反应堆用作热化反应堆中的水）被引向自身的管道。它们被密封的辐射护板与原回路完全隔开，因此在原回路中可避免冷却系统可能的泄漏。因而，这里不需要快速反应堆保护系统用来控制反应干扰。