Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizreaktorsystem, insbesondere für Leichtwasserreaktoren, mit einem ersten Wärmetauscher und einem zweiten Wärmetauscher, die über einen Zwischenkreislauf für ein Sekundärkühlmittel miteinander verbunden sind, und mit einer Nachwärmeabfuhr-Schaltung, welche einen Nachwärmeabfuhr-Kühler enthält, welche über Kühler-Anschlußleitungen in Form von Zuströmleitungen und Rückströmleitungen an den Zwischenkreislauf angeschlossen ist und in deren Kühler-Anschlußleitungen wenigstens ein Durchsatz-Stellorgan eingefügt ist.

Ein solches Heizreaktorsystem ist bekannt und dargestellt in der Zeitschrift "Nuclear Europe", 11-12/1987, Seiten 28 bis 30, in Fig. 3 der Seite 29, wobei allerdings die Nachwärmeabfuhr-Kühler, insbesondere Luftkühler, nicht direkt an die Stränge des Zwischenkreislaufes angeschlossen sind, sondern mittelbar über einen Zwischenwärmetauscher. Der Zwischenwärmetauscher seinerseits ist über eine Vorlauf-und über ein Rücklaufleitung, in welchen Absperrventile angeordnet sind, an den heißen bzw. an den kalten Sekundärkühlmittelstrang des Zwischenkreislaufes angeschlossen. Das bekannte Heizreaktorsystem ist für eine thermische Leistung von 5 MW vorgesehen.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Heizreaktorsystemen im thermischen Leistungsbereich von ca. 5 bis 200 MW. Sie geht von der Überlegung aus, daß bei einem solchen Heizreaktorsystem alle Untersysteme möglichst einfach aufgebaut sein müssen, ohne daß irgendwelche Einbußen an Sicherheit damit verbunden wären. Befinden sich in einer Nachwärmeabfuhr-Schaltung Ventile oder Antriebspumpen, so schlagen solche Aggregate nicht nur mit ihrem eigentlichen Preis, sondern zusätzlich mit ihrer Stromver sorgung (eventuell Notstromversorgung) und ihrer Überwachung zu Buche. Darüber hinaus müssen sicherheitsrelevante Schaltorgane redundant ausgeführt sein.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Heizreaktorsystem gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1, die Nachwärmeabfuhr-Schaltung so auszubilden, daß man zum Umschalten von Normalbetrieb des Heizreaktors auf Nachwärmeabfuhr-Betrieb ohne die Absperr- oder Stellventile der herkömmlichen Bauart auskommt, d.h. ohne Ventile, die sogenannte Ventilkegel oder Verschlußstücke aufweisen, die mit einem Ventilstößel oder dergleichen mechanisch gegen einen Ventilsitz gepreßt werden (Schließstellung) bzw. von diesem Sitz abgehoben werden (Offenstellung). Die Umschaltung der Kernkühlung von Normalbetrieb auf Nachwärmeabfuhr-Betrieb soll vielmehr ohne solche Armaturen möglich sein, derart, daß eine sogenannte passive und zugleich inhärent sichere Nachwärmeabfuhr-Schaltung vorliegt, d.h. andersartig zum bekannten Heizreaktorsystem nach "Nuclear Europe", wo im Nachwärmeabfuhrfall das Sekundärmedium des Zwischenkreislaufes durch das Öffnen von herkömmlichen Ventilen über die Nachwärmeabfuhr-Kühler geführt wird.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe bei einem Heizreaktorsystem mit Nachwärmeabfuhr-Schaltung der vorstehend definierten Art dadurch gelöst, daß als Durchsatz-Stellorgan ein Wirbelkammerventil vorgesehen ist.

Wirbelkammerventile sind rein fluidische Elemente, die ausschließlich aufgrund von Strömungseffekten arbeiten, keine beweglichen Teile besitzen und keine systemexterne Hilfsenergie benötigen. Man vergleiche hierzu den Aufsatz "Konstruktion und Leistung von Wirbelgeräten" von H. Brombach in der Zeitschrift "messen - steuern - regeln", VEB Verlag Technik, Berlin, Heft 11, November 1978, S. 638 - 642, insbesondere Seiten 641 und 642.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes des Patentanspruchs sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 angegeben.

Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil ist vor allem darin zu sehen, daß sogenannte Motorarmaturen (fernsteuerbare, motorangetriebene Ventile) oder andere herkömmliche Verschlußstück und Ventilsitz aufweisende Ventile in Mehrfachanordnung entfallen können; die Nachwärmeabfuhrschaltung mit dem Wirbelkammerventil sorgt für die automatische, inhärent sichere Umschaltung ohne mechanisch bewegte Teile auf hydraulischem bzw. fluidischem Wege.

Demäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt bei einem Heizreaktorsystem mit einer Pumpe im Zwischenkreislauf das Wirbelkammerventil einen Versorgungsanschluß, einen Steueranschluß und einen Auslaßanschluß, wobei der Versorgungsanschluß an den heißen Strang, der Auslaßanschluß über den Nachwärmeabfuhr-Kühler an den kalten Strang und der Steueranschluß auf der Druckseite der Pumpe ebenfalls an den kalten Strang des Zwischenkreislaufs angeschlossen ist. Dadurch erfolgt bei Stillsetzen der Pumpe im Zwischenkreislauf durch das Wirbelkammerventil die automatische Umschaltung auf Nachwärmeabfuhr-Betrieb nach dem Naturumlaufprinzip. Das Wirbelkammerventil wird zu diesem Zweck vorteilhaft in die Zuströmleitung des Nachwärmeabfuhr-Kühlers eingefügt. Nach weiteren vorteilhaften Ausführungsformen ist der erste Wärmetauscher im Wasservolumen mit Abstand oberhalb zur Kernoberkante angeordnet und primärseitig vom Primärkühlmittel aufheizbar und sind die sekundärseitigen, an die wärmetauschenden Rohre des ersten Wärmetauschers angeschlossenen Leitungen des Zwischenkreislaufs durch die Wand des Reaktordruckbehälters nach außen hindurchgeführt. Will man den Deckel des Reaktordruckbehälters von solchen Leitungsdurchführungen frei halten, so ist es zweckmäßig, daß die sekundärseitigen, an die wärmetauschenden Rohre des ersten Wärmetauschers angeschlossenen Leitungen durch die Mantelwand des Reaktordruckbehälters unterhalb des Deckelflansches hindurchgeführt sind.

Die Anordnung für den Reaktordruckbehälter des Heizreaktorsystems und die ersten und zweiten Wärmetauscher kann noch kompakter dadurch gestaltet werden, daß auch der zweite Wärmetauscher in integrierter Bauweise innerhalb des vom Reaktordruckbehälter umschlossenen Raumes, vorzugsweise innerhalb des Dampfplenums, angeordnet ist. In diesem Falle sind zweckmäßigerweise eine Vorlaufleitung sowie eine Rücklaufleitung, welche an die wärmetauschenden Rohre des zweiten Wärmetauschers angeschlossen sind, durch die Wand des Reaktordruckbehälters nach außen hindurchgeführt und an ein externes Heiznetz angeschlossen. Auch für die Leitungsdurchführung der Vorlauf- und Rücklaufleitung ist es zur Freihaltung des Reaktordruckbehälter-Deckels zweckmäßig, diese Leitungen durch die Mantelwand des Reaktordruckbehälters unterhalb des Deckelflansches hindurchzuführen.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Heizreaktorsystem, insbesondere für Leichtwasserreaktoren, gemäß Patentanspruch 8, mit einem ersten Wärmetauscher und einem zweiten Wärmetauscher, die über einen Zwischenkreislauf für Sekundärkühlmittel miteinander verbunden sind, und mit den weiteren Merkmalen einer Nachwärmeabfuhr-Schaltung, welche einen Nachwärmeabfuhr-Kühler enthält und welche über Kühler-Anschlußleitungen in Form einer Zuströmleitung und einer Rückstromleitung an die Sekundärseite eines im Reaktordruckbehälter angeordneten Wärmetauschers angeschlossen ist, wobei in die Kühler-Anschlußleitungen ein Wirbelkammerventil als Durchsatz-Stellorgan eingefügt ist und wobei der Wärmetauscher ein Dampfkondensator ist, welcher im Dampfplenum des Reaktordruckbehälters angeordnet ist.

Auch durch dieses Heizreaktorsystem wird die eingangs erläuterte, der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen eines solchen Heizreaktorsystems sind in den Patentansprüchen 9 bis 11 beschrieben. Ein solches Heizreaktorsystem ist bevorzugt für kleinere Heizreaktoren im Leistungsbereich der thermischen Reaktorleistung zwischen ca. 5 und 50 MW geeignet, wogegen das Heizreaktorsystem nach den Patentansprüchen 1 bis 7 für Heizreaktoren mittlerer und größerer Leistung im thermischen Leistungsbereich von insbesondere 50 bis 200 MW geeignet ist. Auch bei dieser Ausführungsform des Heizreaktorsystems wird zweckmäßigerweise der zwischen Steueranschluß und Auslaßanschluß gebildete interne steuerbare Strompfad des Wirbelkammerventils in die Zuströmleitung des Nachwärmeabfuhr-Kühlers eingefügt.

Zur Steuerung des Wirbelkammerventils bieten sich bei dieser Ausführung des Heizreaktorsystems zwei vorteilhafte Möglichkeiten an. Gemäß der einen Ausführung ist vorgesehen, daß in die Rücklaufleitung eines externen Heiznetzes eine einstellbare Drossel eingefügt ist, mit deren Druckseite eine zum Steueranschluß des Wirbelkammerventils führende Steuerleitung verbunden ist, und daß die Rückstromleitung des Nachwärmeabfuhr-Kühlers mit einem Leitungszweig an die der Druckseite abgewandte Seite der Drossel angeschlossen ist. Hierbei erfolgt die automatische Umschaltung auf Nachwärmeabfuhr-Betrieb durch das Wirbelkammerventil, wenn die im externen Heiznetz normalerweise arbeitende Pumpe abgestellt wird.

Gemäß der zweiten vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß eine in einem Steuerstrompfad liegende Steuerstrompumpe über eine Saugleitung an die Rückströmleitung und über eine Druckleitung an den Steueranschluß des Wirbelkammerventils angeschlossen ist, wobei durch die Steuerstrompumpe im Normalbetrieb des Heizreaktors ein den internen steuerbaren Strompfad des Wirbelkammerventils absperrender oder stark drosselnder Steuerdruck erzeugbar ist und wobei Mittel zur Stillsetzung der Pumpe bei Abschaltung des Heizreaktors vorgesehen sind. Die Pumpe ist hierbei ein sogenannter Dauerläufer kleinerer Leistung, und sie ist nur zum Zwecke der Druckerzeugung für den Steuerstrom vorgesehen. Die Mittel zur Stillsetzung der Pumpe bei Abschaltung des Heizreaktors können bevorzugt dadurch verwirklicht werden, daß man die Stromversorgung für den die Steuerstrompumpe antreibenden Motor unterbricht, wenn die Steuerstäbe des Heizreaktors in ihre Abschaltstellung gelangen (in den Reaktorkern vollständig eingefahrene Position).

Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung der Nachwärmeabfuhr-Schaltung mit Wirbelkammerventil, wie sie in den Patentansprüchen 1 bis 7 im Rahmen einer ersten grundsätzlichen Ausführungsform des Heizreaktorsystems definiert ist, zur Abfuhr der Nachzerfallswärme bei einem Siedewasser-Kernreaktor oder einem Druckwasser-Kernreaktor, die zur Erzeugung von Treibdampf für einen Dampfturbosatz dienen. Bei einem Heizreaktor herrscht im Reaktordruckbehälter normalerweise ein Druck von ca. 15 bar, bei einem Siedewasser-Kernreaktor ein Druck von ca. 70 bar und bei einem Druckwasser-Kernreaktor ein Druck von ca. 150 bar. Wegen des höheren Betriebsdruckes im Reaktordruckbehälter sind die Wandstärken dieses Behälters sowie auch die Wandstärken der daran angeschlossenen Rohrleitungen und Komponenten, die diesem Druck ausgesetzt sind, größer. Dies muß berücksichtigt werden, wenn man zum Zwecke der Nachwärmeabfuhr einen Wärmetauscher oder mehrere Wärmetauscher im Inneren eines Kernreaktor-Druckbehälters unterbringt und die sekundärseitigen Leitungen dieses Wärmetauschers durch die Wand des Reaktordruckbehälters nach außen hindurchführt sowie als Zuströmleitung und Rückströmleitung an einen Nachwärmeabfuhr-Kühler zusammen mit einem zugehörigen Wirbelkammerventil anschließt. Zwei vorteilhafte Ausführungsformen für die Verwendung nach Patentanspruch 12 sind in den Patentansprüchen 13 und 14 beschrieben.

Ist gemäß Patentanspruch 8 für die Nachwärmeabfuhr-Schaltung eines Heizreaktorsystems ein Dampfkondensator vorgesehen und wird dabei zur Erzeugung des Steuerdruckes für den Steuerstromanschluß des Wirbelkammerventils eine gesonderte kleine Pumpe als sogenannter Dauerläufer gemäß Patentanspruch 11 eingesetzt, so ergibt sich für diese Ausführung eine weitere vorteilhafte Verwendung gemäß Patentanspruch 15 zur Abfuhr der Nachzerfallswärme bei einem Siedewasser-Kernreaktor oder einem Druckwasser-Kernreaktor, die zur Erzeugung von Treibdampf für einen Dampf turbosatz dienen. Für diese Verwendung gilt das im Zusammenhang mit dem Patentanspruch 12 Gesagte sinngemäß, was die Druckniveaus und Wandstärken betrifft.

Zur weiteren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes und seiner weiteren Vorteile wird im folgenden auf die Figuren 1 bis 9 der Zeichnung Bezug genommen, in welcher mehrere Ausführungsbeispiele sowie der grundsätzlicher Aufbau und die Funktion eines Wirbelkammerventils dargestellt sind. Darin zeigen in vereinfachter Darstellung:

• FIG 1 ein dreisträngiges Heizreaktorsystem in vereinfachter Darstellung, wobei jeder der drei Stränge im Zwischenkreislauf über ein Wirbelkammerventil im Notkühlfall automatisch mit einem Nachwärmeabfuhr-Kühler verbunden werden kann (erstes Ausführungsbeispiel);
• FIG. 2 das Detail eines einzigen Stranges für den Zwischenkreislauf und den daran angeschlossenen Nachwärmeabfuhr-Zweig mit Wirbelkammerventil und Nachwärmeabfuhr-Kühler, wobei die verstärkt ausgezogenen Leitungen den Weg des Sekundärkühlmittels im Normalbetrieb symbolisieren und der Reaktordruckbehälter etwas anders dargestellt ist als in FIG 1;
• FIG. 3 den Gegenstand nach FIG. 2 im Nachwärmeabfuhr-Betrieb, wobei das Wirbelkammerventil durchgeschaltet ist und auch hier die verstärkt ausgezogenen Leitungen den Weg des sekundären Kühlmittels symbolisieren;
• FIG. 4 perspektivisch-schematisch ein Wirbelkammerventil mit drei Leitungsstutzen für die Steuer-, die Versorgungs- und die Auslaßleitung;
• FIG. 5 ein Strömungsbild für das Wirbelkammerventil nach FIG. 4;
• FIG. 6 ein übliches Schaltbild für das Wirbelkammerventil nach FIG. 4;
• FIG. 7 ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Heizreaktorsystem nach der Erfindung, wobei der Zwischenkreislauf dreistrangig, der Nachwärmeabfuhr-Zweig jedoch aus Vereinfachungsgründen wie in FIG 2 und FIG 3 nur einsträngig dargestellt sind;
• FIG 8 ein drittes Ausführungsbeispiel für ein Heizreaktorsystem nach der Erfindung, welches aus Vereinfachungsgründen wieder nur einsträngig dargestellt ist und bei dem der zweite Wärmetauscher sich innerhalb des Reaktordruckbehälters befindet, ebenso wie ein Dampfkondensator, an welchen der Nachwärmeabfuhr-Zweig im Notkühlfall über ein Wirbelventil anschließbar ist;
• FIG 9 eine Variante zum Ausführungsbeispiel nach FIG 8 im Ausschnitt, wobei zur Erzeugung des Steuerstromdruckes für das Wirbelkammerventil ein Steuerstrompfad mit gesonderter Steuerstrompumpe vorgesehen ist.

Das Heizreaktorsystem nach Figur 1 zeigt einen als Ganzes mit HR bezeichneten atomaren Heizreaktor mit Reaktordruckbehälter 1, Reaktorkern 2 und darin im Naturumlauf umgewälztem Primärkühlmittel in Form von leichtem Wasser, dessen Volumen 3 den Reaktorkern 2 umgibt und dessen Wasserspiegel 3.0 mit Abstand a1 zur und oberhalb der Kernoberkante 2.0 sich befindet. Wie die Strömungslinien F1 mit den Strömungspfeilen f1 es zeigen, strömt das Primärkühlmittel im Naturumlauf ohne besondere Umwälzpumpen, obwohl die Erfindung auf eine solche Naturumlauf-Ausführung nicht beschränkt ist; es könnten zur Vergrößerung der pro Zeiteinheit umgewälzten Primärkühlmittelmenge auch interne oder externe Umwälzpumpen eingesetzt sein. Der Reaktorkern besteht, wie üblich, aus langgestreckten Brennelementen, wobei in und gegebenenfalls zwischen den Brennelementen vertikale, in axialer Richtung der Brennelemente verlaufende Kühlkanäle vorgesehen sind, durch welche das Primärkühlmittel von unten nach oben hindurchströmt, wobei es sich erwärmt und - da nun spezifisch leichter - aufgrund von Auftriebskräften nach oben durch die Primärseite von ersten Wärmetauschern 4 hindurchströmt.

Diese Wärmetauscher 4 sind bevorzugt, wie dargestellt, im Wasservolumen 3 angeordnet und werden, wie erwähnt, primärseitig vom Primärkühlmittel durchströmt und aufgeheizt. Sekundärseitig werden diese ersten Wärmetauscher 4 innerhalb der schematisch dargestellten wärmetauschenden Rohre 4.1 gemäß Pfeilrichtung f2 von dem durch wenigstens eine Pumpe 5 umgewälzten Sekundärkühlmittel eines Zwischenkreislaufes ZK durchströmt. Es sind drei erste Wärmetauscher 4 und dementsprechend drei daran angeschlossene Stränge zk1, zk2 und zk3 des Zwischenkreislaufes ZK mit je einer Umwälzpumpe 5 für das Sekundärkühlmittel und je einem zweiten Wärmetauscher 6 dargestellt.

Zur Funktion des Heizreaktorsystems HR ist es erforderlich, daß mindestens ein erster Wärmetauscher 4 mit mindestens einem der Stränge zk1 bis zk3 und einem der zweiten Wärmetauscher 6 sowie einer zugehörigen Umwälzpumpe 5 vorgesehen ist; dargestellt ist eine Dreifach-Anordnung, um zu demonstrieren, daß je nach Größe eines angeschlossenen externen Heiznetzes HN und der abverlangten Wärmemengen der Zwischenkreislauf ZK nicht nur einen, sondern zwei, drei oder noch mehr Stränge aufweisen kann, wodurch auch die Baugröße des Reaktordruckbehälters 1 beeinflußt wird.

Die zweiten Wärmetauscher 6 werden also primärseitig vom Sekundärkühlmittel aufgeheizt; ihre wärmetauschenden Rohre bzw. Rohrschlangen sind wiederum schematisch dargestellt und mit 6.1 bezeichnet. Auf ihrer Sekundärseite werden sie von dem tertiären Kühlmittel des Heiznetzes HN durchströmt; sie sind zu diesem Zweck sekundärseitig an Vorlaufleitungen 7a, 7b, 7c angeschlossen, welche im Verzweigungspunkt 7.1 zur gemeinsamen Vorlaufleitung 7 zusammengefaßt sind, und sie sind auf ihrer Rücklaufseite jeweils an Heiznetz-Rücklaufleitungen 8a, 8b, 8c angeschlossen, welche sich von der gemeinsamen oder Hauptrücklaufleitung 8 auf die einzelnen zweiten Wärmetauscher 6 aufteilen. Die einzelnen Sstränge zk1 bis zk3 des Zwischenkreislaufes ZK weisen jeweils einen heißen Sekundärkühlmittelstrang 9.1 und einen kalten Sekundärkühlmittelstrang 9.2 auf. Der heiße Strang 9.1 verbindet die Sekundärseite (oder den Auslaß) der wärmetauschenden Rohre 4.1 der ersten Wärmetauscher 4 mit der Zuströmseite bzw. den Einlässen der wärmetauschenden Rohre 6.1 des zweiten Wärmetauschers 6. Der kalte Sekundärkühlmittelstrang 9.2 verläuft jeweils vom Auslaß der wärmetauschenden Rohre 6.1 des zweiten Wärmetauschers 6 über die Umwälzpumpe 5 bis zum Einlaß der wärmetauschenden Rohre 4.1 des ersten Wärmetauschers 4.

An die Zwischenkreislauf-Stränge zk1, zk2 und zk3 des Zwischenkreislaufes ZK sind jeweils Nachwärmeabfuhr-Kühler 10a, 10b bzw. 10C mit ihren Zuströmleitungen 11 und Rückströmleitungen 12 angeschlossen, wobei die genannten Kühler 10a, 10b, 10C als Ganzes mit Nachwärmeabfuhr-Kühler 10 bezeichnet sind. Die Nachwärmeabfuhr-Kühler 10 bzw. 10a, 10b, 10C sind bevorzugt als Luftkühler ausgeführt, wie schematisch dargestellt. Ihre Zuströmleitung 11 ist jeweils an den heißen Strang 9.1 über den internen, steuerbaren Strompfad s0-e0 eines Wirbelkammerventils WV angeschlossen, dessen hydraulischer Anschluß c0 für den Steuerstrom über die Steuerstromleitung 13 an den kalten Sekundärkühlmittelstrang 9.2 ("kalter Strang") auf der Druckseite der Pumpe 5 des Zwischenkreislaufes ZK angeschlossen ist. Die Rückströmleitung 12 der Nachwärmeabfuhr-Kühler 10 ist jeweils an den kalten Strang 9.2 der Zwischenkreislauf-Stränge zk1, zk2, zk3 auf der Druckseite der Pumpe 5 angeschlossen. Die Funktion der Wirbelkammerventile WV wird weiter unten anhand von Figur 2 und 3 näher erläutert. Wenn der Heizreaktor HR abgeschaltet oder heruntergefahren wird (zu diesem Zweck werden nicht dargestellte Absorber- oder Steuerstäbe in den Reaktorkern 2 eingefahren), dann haben die Nachwärmeabfuhrkühler 10 die Aufgabe, die sogenannte Nachzerfallswärme des Heizreaktors HR abzuführen. Dabei wird unterstellt, daß vom externen Heiznetz HN keine Wärme mehr abverlangt wird und die Pumpen 5 nicht mehr laufen. Dies kann der Fall sein, wenn der Heizreaktor HR inspiziert wird dessen Brennelemente umgesetzt oder ausgetauscht werden, wenn durch eine Störung der Heizreaktor HR abgeschaltet wird, oder z.B. dann, wenn im externen Heiznetz HN Änderungs-, Inspektions- oder Reparaturarbeiten ausgeführt werden.

Der Reaktordruckbehälter 1 ist von einem Reaktorsicherheitsbehälter 130 umgeben, wie durch eine gestrichelte Linie schematisch angedeutet. Bei einer eventuellen Leckage des Reaktordruckbehälters 1 wird das Leckwasser im Sicherheitsbehälter 130 aufgefangen, wobei das Wasservolumen 3 so groß gewählt ist, daß bei gleichem Flüssigkeitsstand in den Behältern 1 und 130 der Reaktorkern 2 noch bedeckt ist. Oberhalb des Wasserspiegels 3 befindet sich das Dampfplenum 14. Durch die strichpunktierte Umfassungslinie 15 ist angedeutet, welche der Komponenten und Rohrleitungen des dargestellten Heizreaktorsystems von einem Betonmantel des Reaktorgebäudes umschlossen oder unterirdisch in Betongebäuden untergebracht sind, wobei diese Betongebäude durch schwere Betondecken nach außen abgedeckt und auch gegen Flugzeugabsturz abgesichert sind.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich insbesondere mit einem Heizreaktorsystem im thermischen Leistungsbereich von ca. 5 bis 200 MN. Bei einem solchen Heizreaktorsystem müssen alle Untersysteme möglichst einfach aufgebaut sein.

In Figur 2 ist das Heizreaktorsystem mit nur einem einsträngigen Zwischenkreislauf ZK der besseren Übersichtlichkeit wegen dargestellt; es versteht sich, daß zwei, drei oder mehr Stränge zk1, zk2 usw. (vgl. Figur 1) vorgesehen sein könnten. Funktionsmäßig gleiche Teile zu Figur 1 sind in Figur 2 und auch den folgenden Figuren mit den selben Bezugszeichen bezeichnet.

Zusätzlich zur Darstellung in Figur 1 sind in den Figuren 2 und 3 für den kalten Strang 9.2 noch Bezugszeichen für einen Leitungsabschnitt 9.21 zwischen dem zweiten Wärmetauscher 6 und der Pumpe 5, für einen Leitungsabschnitt 9.22 zwischen Pumpe 5 und einem Verzweigungspunkt 16 und für einen Leitungsabschnitt 9.23 zwischen dem Verzweigungspunkt 16 und dem ersten Wärmetauscher 4 eingetragen. Schon aus Figur 1 ist zu erkennen, daß es dort herkömmliche Ventile zur Umschaltung auf Notkühlbetrieb nicht gibt; Figur 2 zeigt detaillierter, daß die jeweiligen Durchsatz-Stellorgane für den Nachwärmeabfuhr-Zweig 10, 11, 12 als ein Wirbelkammerventil WV ausgebildet sind, welches einen hydraulischen Anschluß sO für den Versorgungsstrom s1, einen Anschluß c0 für den Steuerstrom c1 und einen Anschluß e0 für den Auslaßstrom e1 aufweist. Dabei ist der interne, steuerbare Strompfad s0-e0 über den zugehörigen Zuström-Leitungsabschnitt 11.1 der Zuströmleitung 11 des Kühlers 10 an der Verzweigungsstelle 17 an den heißen Strang 9.1 des Zwischenkreislaufs ZK angeschlossen, und der hydraulische Anschluß c0 für den Steuerstrom c1 ist an der Verzweigungsstelle 18 an die Druckseite der Pumpe 5 des Zwischenkreislaufes angeschlossen.

Ein einzelnes solches Wirbelkammerventil WV ist zum besseren Verständnis schematisch in Figur 4 bis 6 dargestellt. Seine hydraulischen Anschlüsse s0, c0 und e0 und Fluidströme, nämlich Versorgungsstrom s1, Steuerstrom c1 und Auslaßstrom e1, sind genauso wie in Figur 2 bezeichnet. Das in Figur 4 beispielsweise dargestellte radiale Wirbelkammerventil WV (es gibt auch axiale und konische Wirbelventile) besteht aus einem flach-hohlzylindrischen Wirbelkammer-Gehäuse 19, welches in seinem Inneren eine Wirbelkammer 19&min; enthält, einen radial in die Wirbelkammer 19&min; einmündenden Anschlußstutzen für den Versorgungsstrom s1 oder Versorgungsanschluß s0, einem tangential in die Wirbelkammer 19&min; einmündenden Anschlußstutzen für den Steuerstrom c1 oder Steueranschluß c0 und einem axial in Bezug auf die Rotationsachse des Gehäuses 19 oder die Wirbelkammer 19&min; angeordneten Anschlußstutzen für den Auslaßstrom e0 oder Auslaßanschluß e0. Der Auslaß anschluß e0 kann Düsen- bzw. Venturidüsen-artig ausgebildet sein, wie dargestellt, um den Druckverlust möglichst klein zu halten. Der durch den radial angeordneten Versorgungsanschluß s0 zugeführte, gestrichelt dargestellte Versorgungsstrom s1 verläßt die Wirbelkammer 19&min; durch den axialen Auslaßanschluß e0, wobei zunächst unterstellt wird, daß noch kein Steuerstrom c&sub1; fließt. Dann ist die Drosselwirkung dieses Wirbelkammerventils WV relativ gering, und es gilt s1 = e1. Wird nun ein Steuerstrom c1, dessen Steuerdruck etwa um 5 bis 10 % höher ist als der Druck des Versorgungsstromes s1, durch den tangentialen Steueranschluß c0 geschickt, so wird mit zunehmender Steuerstrommenge auch eine zunehmend intensive Drallströmung in der Wirbelkammer 19&min; erzeugt. Deren Fliehkraft bewirkt den Aufbau eines Gegendruckes in der Wirbelkammer 19&min; wodurch der Zufluß des Versorgungsstromes s1 verringert (oder bei wieder abnehmendem Steuerstrom c1 wieder vergrößert) und damit gesteuert werden kann. Ein relativ geringer maximaler Steuerstromdurchsatz von etwa 10 bis 20 % des maximalen Durchsatzes des Versorgungsstroms s1 reicht aus, um den Versorgungsstrom s1 zum Erliegen zu bringen. Der Steuerstrom c1 strömt vom tangentialen Steueranschluß c0 in Spiralen dem axialen Auslaßanschluß e0 zu und setzt dieses spiralige Strömung in dessen Stutzen fort. Der Auslaßstrom e1 kann sowohl den Steuerstrom c1 als auch den Versorgungsstrom s1 enthalten. Erreicht jedoch der Durchsatz des Steuerstromes c1 das vorgesehene Maximum von etwa 10 bis 20 % des Versorgungsstromes s1, so kommt letzterer zum Erliegen. Der Auslaßstrom e1 enthält dann nur noch den Steuerstrom c1, so daß dann also etwa 20 % des Durchsatzes des nun weitgehend abgeblockten Versorgungsstromes s1 fließen.

Figur 4 zeigt das Übersichtsbild, Figur 5 ein vereinfachtes Strömungsbild und Figur 6 ein daraus gewonnenes Schaltsymbol das Wirbelkammerventil WV, das vereinfachend auch als Wirbelventil bezeichnet werden kann.

Zurückkommend auf Figur 2: Dort ist der "Normalbetrieb" dargestellt, in welchem das Sekundärkühlmittel des Zwischenkreislaufes ZK durch die Pumpe 5 umgewälzt wird, vgl. die Strömungspfeile f2. Das zugehörige Wirbelkammerventil WV ist mit seinem Steueranschluß c0 (tangentialer Steuerstrom c1) über Leitung 13 an die Druckseite der Pumpe 5 und mit seinem Versorgungsanschluß s0 über die Leitung 11.1 am Verzweigungspunkt 17 an den heißen Strang 9.1 des Zwischenkreislaufes ZK angeschlossen. Läuft die Pumpe 5, so wird der Versorgungsstrom s1 durch den Steuerstrom c1 praktisch abgesperrt, d.h. am Fließen über den Kühler 10 gehindert. Der geringe Steuerstrom c1 fließt über den Auslaßanschluß e0 als Auslaßstrom e1 und über die Leitung 11.2 zum Kühler 10, kühlt sich im Kühler 10 ab und fließt dann über die Rückströmleitung 11.2 zum Verzweigungspunkt 16 zurück, wo er sich mit dem Sekundärkühlmittel im kalten Strang 9.2 des Zwischenkreislaufes ZK mischt. In Figur 2 ist - da bei dem dort dargestellten Betriebszustand praktisch kein Versorgungsstrom s1 fließt - das entsprechende Bezugszeichen in Klammern gesetzt und der zugehörige Strömungspfeil gestrichelt dargestellt, ferner ist der Auslaßstrom e1 wegen des geringen Durchsatzes nur gestrichelt dargestellt.

Figur 3 zeigt den Betriebszustand "Nachwärmeabfuhr". Dabei ist die Pumpe 5 ausgeschaltet. Das Wirbelkammerventil WV hat hier seine Sperrfunktion verloren, da der Steuerstrom c1 (es liegt nur Naturzirkulation vor) aufgrund der Druckverhältnisse zum Erliegen kommt. Das Sekundärkühlmittel des Zwischenkreislaufs ZK zirkuliert, wie durch die Strömungspfeile s1- e1-f3 verdeutlicht, über den Kühler 10. Es fließt kein oder praktisch kein Steuerstrom c1 mehr. Das Bezugszeichen c1 ist deshalb in Klammern gesetzt, und der zugehörige Strömungspfeil ist gestrichelt. Es fließt aber der Versorgungsstrom s1, dessen Durchsatz demjenigen des Auslaßstroms e1 gleich ist. Da die Pumpe 5 stillsteht, stagniert die Strömung auf der Primärseite des zweiten Wärmetauschers 6 und im Leitungsteil 9.21, und auch die für das Heiznetz HN vorgesehene (nicht dargestellte) Förderpumpe arbeitet nicht mehr.

Das Heizreaktorsystem nach Figur 7 entspricht im Prinzip demjenigen nach Figur 1 bis 3; hinzugekommen sind die beiden der Pumpe 5 unmittelbar vor- und nachgeschalteten Isolierventile 20a, 20b, jeweils an die kalten Stränge 9.2 des Zwischenkreislaufes ZK angeschlossene Druckhalter 21, eine Rückschlagklappe 107 im Zweig 9.21, ferner in den dargestellten sechs Strängen zk1 bis zk6 des Zwischenkreislaufes ZK vorgesehene motorbetätigbare Steuerklappen oder -schieber 105 im heißen Strang 9.1 und 106 im kalten Strang 9.2. Die Rückschlagklappe 107 läßt eine primärseitige Strömung durch den zweiten Wärmetauscher 6 nur in Richtung f2 zu. Die Isolierventile 20a, 20b dienen zum Abtrennen der Pumpe 5 vom übrigen Netz bei Wartungs- oder Reparaturarbeiten. Die ersten Wärmetauscher 4 sind im Vergleich zu Figuren 1 bis 3 etwas modifiziert; ihre wärmetauschenden Rohre 4.1 sind in zwei zueinander parallel geschaltete Teil-Rohrbündel bzw. -Rohrschlangen 4.11 und 4.12 aufgeteilt. Man erkennt außerdem, daß die vom ersten Wärmetauscher 4 jeweils abgehenden Leitungen für den heißen Strang 9.1 und den kalten Strang 9.2 des Zwischenkreislaufs ZK durch die Mantelwand 103 des Reaktordruckbehälters 1 unterhalb seiner Deckelflanschverbindung 101, 102 nach außen hindurchgeführt sind. Der Flansch 101 gehört zum Behälterunterteil 1.1 und der Flansch 102 zum Deckel 1.2.

Den Ausführungsbeispielen nach Figur 1 bis 7 liegt eine Schaltung zugrunde, bei der der Nachwärmeabfuhr-Zweig 11, 10, 12 an den heißen bzw. kalten Strang 9.1, 9.2 der Sekundärseite des ersten Wärmetauschers 4 angeschlossen ist. Wenn die Wärmetauscher 4 mit hinreichend großem Abstand zum Reaktorkern 2 innerhalb des Reaktordruckbehälters 1 angeordnet sind, dann ist die Aktivierung des Sekundärkühlmittels relativ gering, und es ist gerechtfertigt, den Nachwärmeabfuhr-Zweig mit dem Sekundärkühlmittel zu beaufschlagen. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, zum Zwecke der Nachwärmeabfuhr gesonderte (in Figur 1 bis 7 nicht gezeigte) Dampfkondensatoren im Dampfplenum 14 des Reaktordruckbehälters 1 vorzusehen.

Das in Figur 8 dargestellte Heizreaktorsystem ist vorzugsweise für den thermischen Leistungsbereich von 5 bis 50 MW geeignet. Das Reaktorgebäude ist wieder mit 15 bezeichnet und etwas deutlicher aus Betonwänden bestehend dargestellt; es ist unterirdisch in einer entsprechenden Kammer 22 des Erdreichs 23 angeordnet. Der Nachwärmeabfuhr-Zweig mit seiner Zuströmleitung 11, dem Kühler 10 und der Rückstromleitung 12 ist an den heißen Strang 25.1 eines Dampfkondensators 24 über das Wirbelkammerventil WV, und zwar dessen steuerbaren Strompfad (s0-e0) zwischen Versorgungsanschluß s0 und Auslaßanschluß e0 und an den kalten Strang 25.2 des Dampfkondensators 24 an der Anschlußstelle 26 der Rückströmleitung 12 angeschlossen. Der Dampfkondensator 24 ist im Dampfplenum 14 des Reaktordruckbehälters 1 angeordnet. Durch die Strömungspfade F2 und die Richtungspfeile f4 ist der Weg der im Wasservolumen 3 aufsteigenden Dampfanteile schematisch dargestellt; diese durchströmen die Primärseite des Dampfkondensators 24 und geben dabei, wenn der Dampfkondensator 24 sekundärseitig gekühlt wird, ihre Verdampfungswärme über die Wärmetauscherrohre 24.1 an das in diesen strömende tertiäre Medium ab, wobei sie kondensieren und gemäß Strömungspfeilen f5 in das Wasservolumen 3 zurückströmen.

Im Dampfplenum 14 ist auch der zweite Wärmetauscher 6 - bei diesem Ausführungsbeispiel einer sogenannten integrierten Bauweise - angeordnet, d.h. also innerhalb des vom Reaktordruckbehälter 1 umschlossenen Raumes. Deshalb sind die Vorlaufleitung 7 und die Rücklaufleitung 8 des Heiznetzes HN durch die Wand des Reaktordruckbehälters 1, und zwar vorzugsweise durch die Mantelwand 103, hindurchgeführt und an das Auslaßende bzw. das Einlaßende der wärmetauschenden Rohre 6.1 des zweiten Wärmetauschers 6 angeschlossen. Die Vor- und Rücklaufleitungen sind auf ihrem Wege zum zweiten Wärmetauscher 6 bzw. von diesem auch durch die Wand des Reaktorsicherheitsbehälters 130 hindurchgeführt und durch die Wand des Reaktorgebäudes 15. Die einzelnen Durchführungsstellen sind von außen nach innen gesehen mit 7a, 7b und 7c für die Vorlaufleitung 7 und mit 8a, 8b und 8c für die Rücklauf leitung 8 bezeichnet. Die Durchführungsstellen 7c, 8c der Vorlauf- und Rücklaufleitungen 7, 8 sind unterhalb der druckdichten Deckelflanschverbindung 101, 102 angeordnet. Die Sekundärseite des ersten Wärmetauschers 4, d.h. die Einlaß- und Auslaßenden seiner wärmetauschenden Rohre 4.1, ist über den heißen und den kalten Sekundärkühlmittelstrang 9.1 bzw. 9.2 mit der Primärseite des zweiten (integrierten) Wärmetauschers 6 verbunden. Das Sekundärkühlmittel umspült deshalb die Außenseite der wärmetauschenden Rohre 6.1 des zweiten Wärmetauschers 6, in welchen Rohren 6.1 das Tertiärmedium des Heiznetzes HN im Normalbetrieb strömt.

Innerhalb des Reaktorgebäudes 15 und vorzugsweise außerhalb des Sicherheitsbehälters 130 sind in die beiden Leitungen 7 und 8 (Vorlauf-bzw. Rücklaufleitung) je ein motorgetriebenes fernbetätigbares Ventil 27 bzw. 28 eingefügt. Diese Ventile 27, 28 kann man auch als Isolierventile bezeichnen, weil mit ihnen die Sekundärseite des zweiten Wärmetauschers 6 vom Heiznetz vollständig getrennt werden kann, wenn sich die Ventile 27, 28 in ihrer Schließstellung befinden. In Reihe zum Ventil 28 und diesem vorgeschaltet befindet sich in der Rücklaufleitung 8 eine einstellbare Drossel 29, welche im normalen Heizbetrieb aufgrund des an ihr gebildeten Druckgefälles einen Steuerdruck für den Steuerstrom c1 erzeugt. Der Steuerstrom besteht aus einem vor der Drossel 29 abgezweigten Teilstrom des flüssigen Heizmediums, welcher über die an die Eingangsseite der Drossel 29 angeschlossene Steuerleitung 30 dem Steueranschluß c0 des Wirbelkammerventils WV zugeführt wird.

Die Darstellung der Figur 8 ist ebenso wie diejenige der übrigen Figuren 1 bis 7 schematisch, d.h. Auflager und Halteeinrichtungen für den Sicherheitsbehälter 13, den Reaktordruckbehälter 1, den ersten und zweiten Wärmetauscher 4 bzw. 6, den Dampfkondensator 24 und die Ventile 27, 28, die Drossel 29 sowie für den Reaktorkern 2 sind nicht dargestellt. Das Volumen im Zwischenraum 108 zwischen dem Reaktordruckbehälter 1 und dem Reaktor sicherheitsbehälter 13 einerseits und das Wasservolumen 3 andererseits sind so bemessen, daß im Falle eines Lecks in der Wand des Reaktordruckbehälters 1 sich ein gemeinsamer Flüssigkeitsspiegel für das (jetzt reduzierte) Wasservolumen 3 und das im Raum 108 befindliche Wasservolumen einstellt, derart, daß der Reaktorkern 2 auf jeden Fall mit Primärkühlmittel bedeckt bleibt.

Die Rückströmleitung 12 mündet über einen Leitungszweig 12.1 an der Anschlußstelle 31 zwischen dem Ventil 28 und der Drossel 29. Im Normalbetrieb, wenn also das Heizmedium im nicht näher dargestellten Heiznetz gemäß den Strömungspfeilen f6 (Vorlauf) und f7 (Rücklauf) strömt, drosselt die Drossel 29 soweit ab, daß der Staudruck an ihrer Eingangsseite als Steuerdruck am Steueranschluß c0 des Wirbelkammerventils WV sich auswirkt, und zwar so, daß der steuerbare Strompfad s0-e0 weitgehend abgesperrt ist, so daß sich ein nennenswerter Versorgungsstrom s1 über den heißen Strang 25.1 des Dampfkondensators 24 nicht aufbauen kann. Ein erster Anteil des Heizmediums fließt also direkt über die Drossel 29 und das Ventil 28 zum zweiten Wärmetauscher 6, ein zweiter (im Normalbetrieb kleinerer) Anteil fließt über die Steuerleitung 30 und die Steueranschluß-Auslaßanschluß-Strecke c0-e0 des Wirbelkammerventils WV sowie über die Zuströmleitung 11 in den Kühler 10, wird dort noch etwas weiter rückgekühlt und strömt dann durch die Rückströmleitung 12 zurück zum Anschlußpunkt 31 und von da zum zweiten Wärmetauscher 6. Der Dampfkondensator 24 trägt in diesem Betriebszustand zur Dampfkühlung praktisch nicht oder nicht nennenswert bei, da der Versorgungsstrom s1, welcher über die Strecke s0-e0 des Wirbelkammerventils WV fließen kann, sehr klein ist. Dieser Schwachlaststrom ist durch gestrichelte Pfeile s01 symbolisiert, er wird vom Heizmedium (tertiäres Medium) gespeist und aufrechterhalten.

Werden nun im Zuge von Inspektions- oder Reparaturarbeiten und/oder im Falle eines Brennelementwechsels die beiden Isolierventile 27, 28 geschlossen, und werden dabei entsprechend auch das Heiz medium fördernde (nicht dargestellte) externe Pumpen abgeschaltet, dann geht der Steuerdruck in der Steuerleitung 30 so weit zurück, daß die Drosselwirkung des Steuerstroms c1 aufhört. Die Strecke s0-e0 des Wirbelkammerventils WV wird freigegeben, weil sich ihr Strömungswiderstand erheblich vermindert, so daß sich nun ein geschlossener Kühlkreislauf ergibt, welcher zusätzlich angefacht wird durch die forcierte Erwärmung des Mediums in den wärmetauschenden Rohren 24.1 des Dampfkondensators 24, und zwar deshalb, weil ja der erste und der zweite Wärmetauscher 4 bzw. 6 nicht mehr zur Wärmeabfuhr beitragen können. Die Steuerstäbe sind in diesem Nachwärmeabfuhr-Betriebsfall in den Reaktorkern 2 eingefahren, und so dient der Dampfkondensator 24 zur Abfuhr der Nachzerfallswärme. Das tertiäre Medium strömt über den heißen Strang 25.1, die Strecke s0-e0 des Wirbelkammerventils WV, die Zuströmleitung 11 zum Kühler 10, wird dort abgekühlt (es kann sich um einen Luftkühler oder Wasserkühler handeln), und strömt abgekühlt über die Rückströmleitung 12, den Anschlußpunkt 26 und den kalten Strang 25.2 zurück zu den wärmetauschenden Rohren 24.1 des Dampfkondensators 24. Wie man sieht, erfolgt das Anfachen der Nachzerfallswärme-Abfuhr beim Ausführungsbeispiel nach Figur 8, ohne daß zusätzliche Ventile im Nachwärmeabfuhr-Zweig 10, 11, 12 geöffnet werden müssen; das Wirbelkammerventil WV übernimmt die automatische Umschaltung, wenn der Steuerdruck an seinem Steueranschluß c0 einen Minimalwert unterschreitet, und schaltet wieder zurück in den Normalbetrieb, wenn der Steuerdruck an dem Steueranschluß c0 den Minimalwert überschreitet.

Eine Variante zum Heizreaktorsystem nach Figur 8 ist in Figur 9 dargestellt. Dabei wird der Steuerdruck für den Steueranschluß c0 des Wirbelkammerventils WV nicht durch Drosseln der Strömung in der Rücklaufleitung 8 des Heiznetzes erzeugt, sondern durch eine in einen Steuerstrompfad 41, 42 eingefügte Steuerstrompumpe 40, welche über eine Saugleitung 41 am Anschlußpunkt 26 an die Rückströmleitung 12 und über eine Druckleitung 42 an den Steueranschluß c0 des Wirbelkammerventils WV angeschlossen ist. Die Steuerstrompumpe 40 arbeitet im normalen Heizbetrieb des dar stellten Heizreaktors HR als Dauerläufer. Der von ihr geförderte Durchsatz ist relativ klein, so daß man mit einer kleinen Steuerstrompumpe auskommt. Durch die Steuerstrompumpe 40 wird im Normalbetrieb des Heizreaktors HR ein den internen steuerbaren Strompfad s0-e0 des Wirbelkammerventils WV absperrender oder stark drosselnder Steuerdruck erzeugt. Wird der Heizreaktor HR abgeschaltet - dies geschieht durch das vollständige Einfahren der nicht dargestellten Steuerstäbe in den Kern des Heizreaktors HR - , dann wird auch die Steuerstrompumpe 40 abgeschaltet. Es ist vorteilhaft, die Mittel zur Stillsetzung der Steuerstrompumpe 40 in Steuerabhängigkeit von dem Einfahrbefehl für die (nicht dargestellten) Steuerstäbe zu bringen. Zum Beispiel kann vom elektrischen oder hydraulischen Befehl zum vollständigen Einfahren der Steuerstäbe und damit zum Abschalten des Heizreaktors ein elektrischer Befehl abgeleitet werden, welcher z.B. über ein Relais oder einen elektronischen Schalter die Stromversorgung für den Antriebsmotor der Steuerstrompumpe 40 unterbricht. Andererseits wird das Relais oder der elektronische Schalter bei Wiederanfahren des Heizreaktors HR so gesteuert, daß der Motor wieder eingeschaltet wird und die Pumpe 40 zu laufen beginnt. Bei abgeschalteter Steuerstrompumpe 40 ist der steuerbare Strompfad s0-e0 des Wirbelkammerventils WV zur ungedrosselten Durchströmung freigegeben, so daß sich, wie anhand von Figur 8 bereits erläutert, über den heißen Strang 25.1 des Dampfkondensators 24, den geöffneten Strompfad s0-e0, die Zuströmleitung 11, den Kühler 10, die Rückströmleitung 12 und den kalten Strang 25.2 des Dampferzeugers 24 zurück zu den wärmetauschenden Rohren 24.1 dieses Dampferzeugers ein Naturumlauf ausbildet, durch welchen die im Heizreaktor HR entstehende Nachzerfallswärme abgeführt wird. Im übrigen entspricht das Heizreaktorsystem nach Figur 9 demjenigen nach Figur 8. Dies ist der Grund, weshalb nur eine Ausschnittsdarstellung gewählt wurde.

Die Nachwärmeabfuhr-Schaltung nach Figur 9 mit ihrer Steuerstrompumpe 40, dem Wirbelkammerventil WV, dem Nachwärmeabfuhr-Zweig 11, 10, 12 und dem angeschlossenen Dampfkondensator 24 läßt sich mit Vorteil zur Abfuhr der Nachzerfallswärme bei einem Siedewasser-Kernreaktor oder auch bei einem Druckwasser-Kernreaktor verwenden, d.h. bei solchen Leichtwasser-Kernreaktoren, die zur Erzeugung von Treibdampf für einen Dampfturbosatz dienen. Ein solcher Dampfturbosatz weist eine vom Treibdampf beaufschlagte Dampfturbine und einen an die Dampfturbine angekoppelten Turbogenerator zur Erzeugung der elektrischen Energie auf. In diesem Falle werden ein Dampfkondensator oder mehrere davon innerhalb des Dampfplenums des Kernreaktors angeordnet, wobei die an ihre wärmetauschenden Rohre 24.1 angeschlossenen Leitungen für die heißen und kalten Stränge 25.1, 25.2 durch die Wand des Kernreaktors in entsprechenden druckdichten Durchführungen nach außen hindurchgeführt werden.

Im folgenden wird anhand von Figur 1 erläutert, daß auch die in den Figuren 1 bis 7 dargestellte Nachwärmeabfuhr-Schaltung grundsätzlich dazu geeignet ist, die Nachzerfallswärme bei einem Siedewasser-Kernreaktor oder einem Druckwasser-Kernreaktor abzuführen. Zur Erläuterung wird im folgenden nur auf die beiden Stränge zk1 des Zwischenkreislaufs ZK Bezug genommen; es versteht sich jedoch, daß mehr als ein Strangpaar zk1 zur Nachwärmeabfuhr herangezogen werden kann.

Gemäß der einen Ausführungsform ist auf der Sekundärseite des ersten Wärmetauschers 4 der zweite Wärmetauscher 6 durch ein die beiden Sekundärkühlmittelstränge 9.1, 9.2 verbindendes, gestrichelt dargestelltes Leitungsstück 50 ersetzt. Das hat zur Folge, daß im Normalbetrieb des (nicht dargestellten) Kernreaktors das Sekundärkühlmittel durch die Pumpe 5 zur Erzeugung des Steuerdruckes für den Steueranschluß c0 des Wirbelkammerventils WV umgewälzt wird. Diese Pumpe 5 arbeitet dann ebenso wie die Steuerstrompumpe 40 als Dauerläufer zur Erzeugung des Steuerdruckes. Da in diesem Falle ein externes Heiznetz HN nicht angeschlossen ist, können die Leitungen für den heißen und kalten Strang 9.1, 9.2 verkürzt werden. Der steuerbare Strompfad s0-e0 des Wirbelventils WV ist abgesperrt oder sehr stark gedrosselt, wie bereits mehrfach erläutert. Erst wenn bei dem Siedewasser- oder Druckwasser-Kernreaktor die Steuerstäbe in ihre vollständige Abschaltposition verfahren werden, wird ein Steuerbefehl zur Abschaltung des Antriebsmotors der Pumpe 5 gegeben, und damit wird der steuerbare Strompfad des Wirbelkammerventils WV freigegeben; der Nachwärmeabfuhr-Betrieb im Naturumlauf setzt sofort ein. Das in den wärmetauschenden Rohren 4.1 des ersten Wärmetauschers 4 aufgeheizte Sekundärkühlmittel strömt über den heißen Strang, den Leitungsabschnitt 11.1, den Strompfad s0-e0 des Wirbelkammerventils WV, die Zuströmleitung 11, den Kühler 10a, die Rückströmleitung 12 zurück zum kalten Strang 9.2 und von dort zum Wärmetauscher 4, wobei das Sekundärkühlmittel im Kühler 10a fortlaufend gekühlt und so die Nachzerfallswärme abgeführt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der erste, im Wasservolumen 3 des Siedewasser- oder Druckwasser-Kernreaktors angeordnete Wärmetauscher 4 als Wärmesenke zur Abfuhr der Nachzerfallswärme ausgenutzt; die beiden Leitungen 9.1 und 9.2 für seinen heißen und kalten Strang müssen wieder durch die Wand des Reaktordruckbehälters druckdicht nach außen hindurchgeführt werden. Diese Leitungsdurchführungen können im Deckel oder in der Mantelwand des nicht dargestellten Reaktordruckbehälters vorgesehen sein.

Gemäß der zweiten Ausführungsform der Verwendung der Nachwärmeabfuhr-Schaltung mit Wirbelkammerventil für Siedewasser- oder Druckwasser-Kernreaktoren wird entsprechend zum Ausführungsbeispiel nach Figur 9 auf die Pumpe 5 verzichtet. Es genügt für die betrachteten Zwischenkreislauf-Stränge zk1, wenn diese nur bis zu den gestrichelt angedeuteten Schnittstellen 61, 62 reichen. Statt der Pumpe 5 im kalten Strang 9.2 wird bei dieser Ausführung eine Steuerstrompumpe 60 im Steuerstrompfad 13 angeordnet. Diese Pumpe 60 ist ebenfalls nur gestrichelt dargestellt, da es sich um eine Variante im Rahmen einer Verwendung handelt. Die Steuerstrompumpe 60 ist über einen Saugleitungsteil 13.1 des Steuerstrompfades 13 an die Rückströmleitung 12 angeschlossen (oder an das damit verbundene Leitungsstück des heißen Stranges 9.2) und über einen Druckleitungsteil 13.2 des Steuerstrompfades 13 an den Steueranschluß c0 des Wirbelkammerventils WV. Wie anhand von Figur 9 bereits erläutert wurde, wird auch bei dieser Ausführung durch die Steuerstrompumpe 60 im Normalbetrieb des (nicht dargestellten) Kernreaktors ein den internen steuerbaren Strompfad s0-e0 des Wirbelkammerventils WV absperrender oder stark drosselnder Steuerdruck erzeugt. Ebenso sind wieder (nicht dargestellte) Mittel zur Stillsetzung der Steuerstrompumpe 60 bei Abschaltung des Kernreaktors vorgesehen, welche anhand von Figur 9 bereits näher erläutert wurden. Der Vorteil dieser Ausführung liegt darin, daß der Durchsatz der Steuerstrompumpe 60 nur etwa 10 bis 20 % des Durchsatzes beträgt, welchen die Pumpe 5 umwälzen müßte; die Steuerstrompumpe kann deshalb eine relativ kleine Pumpe sein.