Design Concept of the High Performance Light Water Reactor Translated title: Designkonzept eines High Performance Light Water Reactor

Abstract

The “High Performance Light Water Reactor” (HPLWR) is a Light Water Reactor operating with supercritical water as coolant. At a pressure of 25 MPa in the core, water is heated up from 280 to 500 °C. For these conditions, the envisaged net plant efficiency is 43.5 %. The core design concept is based on a so-called “3-pass-core” in which the coolant is heated up in three subsequent steps. After each step, the coolant is mixed avoiding hot streaks possibly leading to unacceptable wall temperatures. The design of such a core comprises fuel assemblies containing 40 fuel rods and an inner and outer box for a better neutron moderation. Nine of these are assembled to a cluster with common head- and foot piece. The coolant is mixed inside an upper and inside a lower mixing chamber and leaves the reactor pressure vessel through a co-axial pipe, which protects the vessel wall against too high temperatures.

Kurzfassung

Der „High Performance Light Water Reactor“ (HPLWR) ist ein Leichtwasserreaktor mit überkritischem Wasser als Kühlmittel. Bei einem Druck von 25 MPa wird in seinem Kern Wasser von 280 auf 500 °C aufgeheizt. Der bei diesen Dampfparametern erwartete Kraftwerkswirkungsgrad liegt bei 43,5 %. Das Kerndesignkonzept des HPLWR besteht aus einem “3-Pass-Kern“, das bedeutet, dass das Kühlmittel schrittweise in 3 Stufen aufgeheizt wird, wobei nach einer Aufheizstufe eine Durchmischung heiße Strähnen verhindert, die zu unzulässig hohen Wandtemperaturen führen könnten. Die konstruktive Ausführung dieses Konzepts besteht aus Brennelementen mit 40 Stäben mit einem äußeren und einem innen Wasserkasten zur besseren neutronischen Moderation. Neun dieser Brennelemente sind in einem Cluster mit gemeinsamem Kopf- und Fußstück zusammengefasst. Das Kühlmittel wird in einem oberen und einem unteren Plenum gemischt und verlässt den Reaktordruckbehälter durch eine koaxiale Dampfleitung, die die Wand vor zu hohen Temperaturen schützt.