Dampferzeuger in einem Kernreaktor Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Dampferzeuger in einem mit einem strömenden Kühl mittel gekühlten Kernreaktor, mit einer Anzahl eine Flüssigkeit führender Wärmetauscherrohre, die im Kühl mittelstrom des Reaktors angeordnet sind Es ist bereits ein gasgekühlter Kernreaktor vorge schlagen worden, in welchem das gesamte Primärsystem mit dem Reaktorkern, den Umwälzern für das Primär kühlmittel, den Dampferzeugern und den zugehöri gen Haupt-Primärkühlleitungen in ein und demselben Reaktorgefäss untergebracht sind.
Die Tatsache, dass kein; aussenliegenden Haupt-Primärkühlleitungen vor kommen, weil das gesamte Primärsystem in das Reaktor- gefäss eingeschlossen wurde, schliesst die Möglich keit aus, dass ein plötzlicher Kühlmittelverlust wegen eines Rohrleitungsdefektes auftritt.
Wenn das Reaktor- gefäss aus Spannbeton errichtet ist, ist es nicht nötig, einen zusätzlichen, umständlichen biologischen Schutz anzubringen, um die Dampferzeuger und die Haupt- Primärkühlleitung einzuschliessen, weil das Reaktorge häuse selbst diese Aufgabe übernimmt.
In einem gasgekühlten Kernreaktor für die Dampfer zeugung arbeitet das Dampf-Wasser-System häufig mit einem wesentlich höheren Druck als das Kühlgas. Wenn z. B. Helium als Kühlgas verwendet wird, kann ein befriedigender Betriebsdruck für das Kühlmittel in der Gegend von SO at (700 psi) liegen, während der Druck in dem Eingangsteil des Dampferzeugersystems (etwa eines Econotniser-Verdampfers oder eines Oberhitzers) höher als 140 at (2000 psi) liegen kann.
Natürlich wird der Druck des Wassers am Speisewassereinlass etwas höher gehalten als der vom Dampf erzeugte Gegendruck, damit ein Strom durch die Rohre des Dampferzeugers auf rechterhalten werden kann.
Ein Dampferzeuger besteht üblicherweise aus einer Anzahl- Rohrbündel; jedes Rohr in dem Bündel endet in einer Endkammer, die mit einem Wassereinlassrohr unc einer Dampfausgangsleitung verbunden ist. Ein Sehader in einer dieser Endkammern oder ein Fehler in de1 Wasser- oder in der Dampfleitung, mit denen die Endkammer in Verbindung steht, kann zu einem schnel len Abfluss von Wasser oder Dampf oder von beidem ir. das Reaktorgehäuse führen.
Wenn das eintritt, kann der Innendruck im Reaktorgehäuse infolge des Eindringen von Hochdruckwasser oder -dampf die Bauentwurfs- grenzen übersteigen. Ausserdem kann der Graphitmode- rator, der sich häufig im Reaktorkern befindet, mit dem Wasser oder dem Dampf bei den hohen Temperaturen reagieren, bei denen der Reaktor arbeitet. Schliesslich kann eine plötzliche Entleerung einer Röhre in den Rohrbündeln eines Dampferzeugers - während heisses Kühlgas weiterhin über die Rohrbündel fliesst - die Rohre überhitzen und zu Zerstörungen führen.
Ähnliche Probleme können bei Kernreaktoren, bei denen andere Arten von Kühlmittel, z. B. Kühlflüssigkei ten, benutzt werden, beim plötzlichen Bruch in einem Dampferzeuger oder den damit verbundenen Rohrleitun gen auftreten. Zu den Kernreaktoren, in denen eine ähnliche Situation eintreten kann, gehören solche, die flüssiges Natrium als Primärkühlmittel benutzen und einen Dampferzeuger verwenden, der einen Quecksilber dampf erzeugt.
Demgegenüber wird durch die Erfindung ein Dampf erzeuger in einem Kernreaktor geschaffen, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass einige der Wärmetau scherrohre einen Zwischenüberhitzer bilden, welcher bezüglich der Kühlmittelströmung so angeordnet ist, dass der Kühlmittelstrom über den Zwischenüberhitzer streicht, ehe er die restlichen, einen Cberhitzer bildenden Wärmetauscherrohre erreicht, und dass der Zwischen- überhitzer mit Mitteln zur Verbindung desselben mit einer Hilfskühlmittelquelle versehen ist,
um im Falle eines Defektes im Dampf-Flüssigkeit-System ein Hilfs kühlmittel durch den Zwischen überhitzer strömen zu lassen und dadurch Wärme vom Reaktorkühlmittel abzuführen.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführun-s- beispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeich nung beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Kernreak tors, Fig. 2 ein Schnittbild eines Dampferzeuccrs gemäss der Erfindung und seiner Anbringung und -,Montierung in einem Kernreaktor, Fig. 3 in grösserem Massstab ein Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2,
Fig. 4 in grösserem Massstab ein Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 2.
Ganz allgemein enthält der gasgekühlte Reaktor mindestens einen Dampferzeuger 14, der eine Anzahl fliissigkeitstülirender Wärmetauscherrolire 16 aufweist, die in einem Reaktorgehäuse 11 untergebracht sind, das einen Reaktorkern 12 umschliesst. Die "'ärrnetauscher- rohre liegen im Primärkühlflüssigkeitsstrom, der durch die Umwälzeinrichtung 13 aufrechterhalten wird.
Zu dem Dampferzeuger gehören ferner Endkammer 17 und 18, die ausserhalb des Reaktorgehäuses angeordnet sind und über welche Flüssigkeit in die Wärmetauscherrohre eingeführt und aus ihnen entnommen wird, wobei in diesen Endkammern Eingangs- und Ausgangsdrücke herrschen, die wesentlich höher liegen als ;ler Druck der Primärkühlflüssigkeit in dem Reaktorgehäuse. Der Dampferzeuger weist ausserdem eine Anzahl Eingangs leitungen 19 und eine Anzahl Auslassleitungen 21 auf, die durch eine Wand des Reaktorgehäuses jeführt sind und eine Flüssigkeitsverbindung zwischen den Wärme tauscherrohren und den Endkammern herstellen.
Aus Fig. 1 ist zu entnehmen, dass der dort angedeu tete Reaktor einen Reaktorkern 12 besitzt, der in beliebiger Weise Wärme aus einem Kernspaltungspro- zess erzeugt. Der Kern wird von nicht gezeichneten, geeigneten Hilfseinrichtungen in einem Raum 22 gehal ten, der durch das Reaktorgehäuse 11 begrenzt ist. Das Reaktorgehäuse besteht vorzugsweise aus Spannbeton und kann beliebige Aussenform haben. Der Raun 22 ist im wesentlichen zylindrisch; er ist mit einer Auskleidung 23 aus legiertem Stahl versehen, die durch nicht gezeichnete Einrichtungen gekühlt werden kann.
Der Reaktor nach Fig. 1 stellt einen gasgekühlten Reaktor mit Gasumwälzeinrichtungen und Dampferzeu- gungseinrichtungen dar, die zusammen mit dem Reak torkern 12 im Reaktorgehäuse untergebracht sind. Ins besondere ist eine Anzahl Dampferzeuger 14 innerhalb des Raums 22 untergebracht, ebenso wie eine Anzahl Gasumwälzeinrichtungen 13. Die letztern können in beliebiger Weise konstruiert sein, müssen abr das Kühlas komprimieren können, nachdem es über die Dampferzeuger gegangen ist, und es wieder derart im Umlauf bringen, dass es wiederum über den Reaktor kern geleitet werden kann, um Wärme von ihm wegzu führen.
Der Begriff iiber soll im Zusammenhang mit der Kühlmittelströmung so verstanden werden, dass eine Strömung über eine beliebige Wärmetauschfläche in dem Kern ebenso gemeint ist, wie eine Strömung durch Kanäle, die zu Kühlzwecken in dem Kern angebracht sind.
In dem Raum 22 sind Leitbleche angebracht, die den Primärkühlgasstrom in die vorgeschriebene Richtung leiten. Im einzelnen bilden diese Prallbleche eine zylin drische Wand 24, die vom Kern 12 aus abwärts verläuft und ein kurzes Stück unterhalb des unteren Kernendes endet. Ein oberer Boden 20 erstreckt sich quer durch den Raum 22 knapp unterhalb des Kerns und ist dicht an die untere Kante der zylindrischen Wand 24 ange schlossen. Die Dampferzeuger liegen unterhalb des oberen Bodens 20 innerhalb des zylindrischen Prall blechs 24. Ein unterer Boden 26 verläuft quer zum Raum 22 in Bodennähe dieses Raums und ist mit der Auskleidung 23 dicht verbunden.
Die Gasumwälzer 13 sind in der Nähe der zylindrischen Auskleidung 23 angeordnet und stellen eine Verbindun- zwischen dem Bereich unterhalb des unteren Bodens 26 und dem Rest des Raums 22 dar. Das Kühlgas wird abwärts durch den Kern 12 innerhalb der zylindrischen Wand 24 und durch die Dampferzeuger 14 geführt. Die Dampferzeuger entlassen das Gas in den Raum unterhalb des unteren Bodens 26. Die Gasumwälzer 13 sammeln das Gas in diesem unteren Bereich und drücken es aufwärts an der Aussenseite der Dampferzeuger vorbei, so dass es durch den Ringspalt strömt, der das Prallblech 24 bis zum oberen Rande des Kern 12 umgibt.
Dann fliesst das Gas wiederum durch den Kern abwärts, um die vom Kern erzeugte Wärme auf die Dampferzeuger zu übertra gen.
Den Dampferzeugern 14 wird Speisewasser zuge führt, und Dampf wird von den Dampferzeugern wegge führt durch Rohrbündel 27, die je von dem zugehörigen Dampferzeuger nach unten wegführen und das Reaktor gehäuse 11 in darin vorgesehenen Durchführungen 28 durchsetzen. Die Rohrbündel 27 sind an ein Dampf- Wasser-System 29 angeschlossen, von dem Speisewasser in die Dampferzeuger geleitet und von dem Dampf in die Turbine zum Antrieb der Elektrogeneratoren geleitet werden; die Turbinen und Generatoren sind nicht gezeichnet.
Die Zahl der verwendeten Dampferzeuger 14 hängt von dem in dem Raum 22 verfügbaren Platz und von der verlangten Reaktorleistung ab. Bei dem gezeichneten Reaktorsystem ist ein zentraler Durchlass 25 mit ab nehmbarem Verschluss 30 vorgesehen, um jeden einzel nen Dampferzeuger in noch zu erläuternder Weise im Falle einer Reparatur herausnehmen zu können. Die Dampferzeujer haben ausreichend kleinen Durchmesser, so dass sie den Durchlass 25 passieren können. Die Dampferzeuger stimmen untereinander praktisch genau überein, weshalb nur ein einzelner Dampferzeuger im Detail beschrieben werden soll.
Wie aus den Figuren 2 bis 4 ersichtlich, weist ein solcher Dampferzeuger 14 ein zylindrisches Gehäuse 31 auf, das eine Leitung für den Durchtritt heisser Gase durch den Dampferzeuger bildet. Die Wärmetauscher rohre des Dampferzeugers, die später im einzelnen beschrieben werden, sind gebündelt in geeigneter Weise im Gehäuse 31 angeordnet. Spezielle Anbringungsmittel für die Röhrenbündel sind nicht gezeichnet; die Bündel können auf querverlaufenden gelochten Blechen ange ordnet werden, die sich mit gegenseitigem Axialabstand im Innern des Gehäuses 31 auf Querträgern befestigen lassen, die quer durch das Gehäuse gezogen sind; es sind aber auch andere Träger dafür geeignet.
Oben ist das Gehäuse 31 für den Eintritt des heissen Gases offen; das Gehäuse lässt sich dort mit passenden Leitungen oder Gaskanälen verbinden, durch die das heisse Gas von dem Reaktorkern 12 in das Gehäuse 31 geleitet wird. Die untere Kante des Gehäuses 31 ist durch Schweissen oder auf andere Weise mit der Aussenkante eines Ring- flanschs 32 verbunden. Der Flansch 32 tritt nach oben/aussen von dem Rande eines Montagerings 33 vor.
Wie bereits erwähnt, wird das Kühlgas, nachdem es über die Wärmetauscherrohre des Dampferzeugers ge strichen ist, in den Raum unterhalb des unteren Bodens 26 geleitet. Zu diesem Zweck ist der untere Boden 26 mit einer Öffnung 34 versehen, über der der Dampfer zeuger 14 angebracht ist. Die Montierung des Dampfer zeugers 14 erfolgt mit Hilfe eines Klemmrings 36, an dem sich ein nach aussen gerichteter Flansch 37 befin det, durch den eine Anzahl Schrauben 38 gesteckt sind, die den Klemrriring 36 abnehmbar :nit dem unteren Boden 26 am Rande der darin befindlichen Öffnung 34 verbinden.
Der untere Boden 26 wird :nit Abstand vom unteren Teil der Reaktorauskleidung 23, die den Boden des Raums 22 bildet, durch eine Anzahl St-iinder 39 gehalten, von denen jeder von einer Lastverteilerplatte 41, die an diesem unteren Teil der Auskleidung 23 angebracht ist, nach oben weist. Schrauben 42 führen durch den unteren Boden 26, und die Ständer sind in Einsätze 43 geschraubt, die sich am Fusse jedes Ständers 39 befinden. Der Zwischenraum zwischen dem Monta gering 33 und dem Klemmring 36 ist mit einer Anzahl Gleitverschlüssen 44 gedichtet, um eine Wärmedehnung des Dampferzeugers 14 relativ zum Niveau des unteren Bodens 26 zu ermöglichen.
Wie aus Fig. 4 zu entnehmen ist, sind die verschiedenen Dampferzeuger 14 mit gegen seitigem Abstand so eingebaut, dass die Ränder der Flanschen 37 der verschiedenen Dampferzeuger unmit telbar nebeneinander liegen.
Eine Abschlussvorrichtung ist für jede Durchführung 28 vorgesehen, damit kein Kühlmittel oder verseuchtes Material durch die Durchführung austreten kann. Der Dampferzeuger ist an der Abschlussvorrichtung mit einer Anzahl radialer Rippen 46 angebracht. Die Rippen greifen von dem Montagering 33 aus nach innen und reichen an ihren oberen Enden über den N,-Iontagering 33 zur Innenseite des Gehäuses 31 hinaus. Die unteren Ränder der Rippen 46 stützen sich auf eine Ringschulter 47, die von der Wand eines zylindrischen Abschlussrohrs 48 nach aussen vorspringt; die Innenränder der Rippen 46 stossen gegen die Wand des Abschlussrohrs 48 und sind mit ihr verbunden. Das Abschlussrohr 48 reicht nach unten durch die Durchführung 28 an die Aussen seite des Reaktorgehäuses 11.
Die Auskleidung 23 für den Raum 22 wird ebenfalls durch die Durchführung 28 nach aussen geleitet, und das Abschlussrohr 48 besitzt an seinem unteren Ende 49 einen Aussenflansch, der an die Auskleidung 23 geschweisst ist. An der Aussenseite des Abschlussrohrs 48 ist eine Rin-dichtung 51 in der Nähe der Oberkante der Durchführung 28 vorgesehen, wodurch eine gleitfähige Dichtung zwischen dem Ab- schlussrohr und der Auskleidung 23 in der Durchfüh rung geschaffen wird.
Diese gleitfähige Dichtung ist federnd zusammendrückbar und erlaubt sowohl axiale wie auch radiale Expansion und Kontraktion des Ab- schlussrohrs gegenüber der Auskleidung.
Zu den Dampferzeugern 14 gehört ein Zwischen- überhitzer 62, der weiter unten beschrieben wird, und die Rohrbündel 27 weisen ein Paar konzentrischer Zwischenüberhitzerleitungen 52 und 53 zum Fördern von Dampf vom und zum Zwischenüberhitzer 62 auf. Das Abschlussrohr 48 wird an der äusseren Zwischen- überhitzerleitung 52 durch eine obere bzw. eine untere Büchse 54 bzw. 56 befestigt.
In Fig. 2 ist zu erkenn dass jeder der beiden Büchsen 54 und 56 aus ein( vertikal verlaufenden zylindrischen Abschnitt, ein; unteren, nach innen gewandten und einem oberen na aussen gewandten Ringflansch besteht. Die Büchsen und 56 können mit ilircii Flanschen an das Abschlu. roter 48 und die äussere Zwischenüberhitzungsleitung geschweisst werden, jedoch ist die untere Büchse nicht auf diese Weise mit der äusseren Zwischenüberh zungsleitung 52 verschweisst; der nach innen vorspr:
gende untere Flansch der untren Büchse 56 ist mit eir ringförmigen, _gleitfähigen, zusammendrückbaren Dic tung 57 versehen, so dass die äussere Leitung 52 c Zwischenüberhitzers sich in axialer und radialer Ric tun- relativ zur Büchse 56 ausdehnen und zusammenz: hen kann.
Die oben beschriebene Bauweise für die Abschlw vorrichtung innerhalb der Durchführung 28 erlaubt c axiale und radiale w;ircneexpansionder verschieden. Elemente.
Diese Ausführungsform der Abschlussve richtung jedoch ist nicht die einzig verwendbare, und können stattdessen andere Konstruktionen zum Erziel eines Abschlusses und zur Ermöglichung derartig axialer und radialer Wärmedehnungsbewegungen ve wendet werden, etwa Balgenabschnitte. Die vorbeschri bene Abschlussvorrichtung:
mit gleitfähigen Dichtung als zusätzliche Sicherung für den Primärabschluss verri gert die 'Möglichkeit eines plötzlichen Verlusts vc Kühlflüssigkeit im Falle eines Schadens an dem Primä abschluss auf ein Minimum.
Anschliessend soll die Ausbildung der Dampferze -errohre 16 erläutert werden; von den Rohren sind nit einzelne Abschnitte gezeichnet, während die restlich Rohrteile durch :Mittellinien angedeutet sind. Auf die Weise lässt sich die Übersichtlichkeit der Zeichnui wahren. Die Ausbildung und Anordnung der Rohre 1 in dem Dampferzeuger ist an sich nicht ausschlaggeber - von einem später beschriebenen Ausnahmefall abg( sehen - aber als besonders zweckmässig hat sich d Schraubenlinienforni für jedes Rohr erwiesen.
Die s gebild-.ten Schraubenlinien verschiedenen Durchmesse sind koaxial angeordnet zu einem Rohrbündel zusan mengefasst. Bei der gezeichneten Ausführungsform bi det jedes Dampferzeugerrohr 16 zwei Schraubenlinie von denen die untere Teil eines Ekonomiser-Verdan pfers 58 und die obere Teil eines Überhetzers 59 ist.
Dc Abschnitt jedes Rohrs zwischen der Ekonomiserschleit und der Oberhitzerschleife ist in weiter unten geschilde ter Weise aus-ebildet.
Wie erwiihnt, sind der Betriebsdruck des Ekonom ser-Verdampfers und derjenige des Überhetzers Wesen lieh höher als der Druck des die Wärmetauscherrohre I umströmenden Kühlgases. Der Kühlgasdruck kann etw 40 at (700 psi) betragen, der Wasser-Dampf-Druck i den Dampferzeu-errohren kann jedoch höher als 1-10 (2000 psi) liegen.
Natürlich muss eine Vorrichtun- vorhanden sein. di jedem einzelnen Dampferzeugerrohr Speisewasser zufüh; und Dampf abzielet. Eine brauchbare Lösung stellt di Verwendung von Endkammern dar. Eine stellt einen Raum dar, mit dem jedes einzelne Dampfer zeugerrohr in Verbindung steht.
Die Endkamm-2r wie derum ist mit einer Leitung verbunden, durch<B> & </B> Wasser oder Dampf der Endkammer zugeführt oder vor ihr abgezogen wird. Ein Betrieb mit Drücken übe 140 at (2000 psi) macht üblicherweise entsprechend Drücke ;in den Eingangs- und Ausgangsendkammern de Dampferzeugerrohre erforderlich. Der Ausgangsdruck wird im allgemeinen etwas niedriger gehalten als der Eingangsdruck, damit eine Strömung zwischen den Endkammern durch die Dampferzeugerrohre hindurch stattfinden kann.
Beim Reissen einer Endkammer kann ein heftiges Ausströmen von Dampf oder Wasser eintreten. Ein derartiges Ausströmen innerhalb des Reaktorgehäuses bei einem Kernreaktor kann dazu führen, dass der höchstzulässige Druck des Reaktorgehäuses überschrit ten wird, wodurch die Zerstörung des Gehäuses und eine Verseuchung der Umgebung auftreten kann. Wenn, wie es häufig der Fall ist, ein graphitmoderierter Kern als Bestandteil des Reaktorkerns verwendet wird, kann wegen der hohen Temperatur eine chemische Reaktion zwischen Graphit und Wasser eintreten. Dadurch entste hen schwere Zerstörungen im Bereich des Reaktorkern, und im Reaktorgehäuse ergeben sich Kontaminationen in grossen Mengen.
Bei der gezeichneten Ausführungsforen liegt die Speisewassereinlass-Endkammer 17 unterhalb des Reak torgehäuses<B>11</B> und steht mit den Rohren des Ekonomi- ser-Verdampfers 58 über eine Anzahl Einlassleitungen 19 in Verbindung. Diese bilden einen Teil der Rohrbün del 27, die durch die Durchführung 28 innerhalb des Abschlussrohrs 48 mittels geeigneter Öffnungen in den nach aussen zeigenden oberen Flanschen der Büchsen 54 und 56 geführt sind.
Bei der gezeichneten Ausführungsform geht jede Einlassleitung 19 in ein Dampferzeugerrohr 1.6 über, so dass die Dampferzeugerrohre einzeln an die Endkammer 17 angeschlossen sind. Einlassleitungen und Dampfer zeugerrohre können jeweils zusammenhängend ausge führt sein, es lassen sich aber nötigenfalls unter Reduzie rung der Zahl der Einlassleitungen 19 kleinere zusätzli che Endkammern in dem Reaktorgehäuse 11 unterbrin gen. Wenn das beabsichtigt ist, sollte aber die Zahl der Einlassleitungen 19 mindestens ein Viertel der Zahl der Dampferzeugerrohre 16 ausmachen.
Bei einer solchen Bauweise ruft ein Bruch an einer einzelnen Einlasslei- tung 19 oder einem einzelnen Dampferzeugerrohr nur eine relativ langsame Druckzunahme und einen relativ schwachen Dampfausstoss innerhalb des Reaktorgehäu ses 11 hervor. Zum Aufspüren einer derartigen Druck zunahme oder eines Auftretens von Dampf können innerhalb des Reaktorgehäuses geeignete Fühlelemente angebracht werden, womit das Einleiten von Sicherheits vorkehrungen möglich ist, bevor ein gefährlicher Zu stand erreicht ist.
Entsprechende Cberlegungen gelten für die Gestal tung der Dampfauslass-Endkammer 18. Bei der gezeich neten Ausführungsform ist jedes Dampferzeugerrolir 16 an seiner Ausgangsseite einzeln über eine entsprechende Auslassleitung 21 an die Ausgangs-Endkammer 18 angeschlossen. Die Auslassleitungen 21 bilden einen Teil des Leitungssystems 27, das durch die Durchführung 28 durch geeignete Öffnungen in den nach innen gewinkel ten unteren Flanschen der Büchsen 5-1 und 56 geriilirt ist.
Die Auslassleitungen können mit den Dampfer7eu- -errohren zusammenhängen, oder es können, wie im Zusammenhang mit der Einlassleitungen 19 erläutert, zusätzliche Endkammern zwischen den Ausgang der Dampferzeugerrohre 16 und die Auslassleitungen ? 1 geschaltet werden. Vorzugsweise sollte die Zahl der Auslassleitungen mindestens ein Viertel der Zahl der Dampferzeugerrohre ausmachen.
Auch hier entstellt beim Bruch eines Dampferzeugerrohres 16 oder einer Auslassleitung 21 ein nur relativ langsamer Dampf- oder Wasseraustritt in das Innere des Reaktorgehäuses, wes halb die sich ergebende gefährliche Situation beizeiten erkannt werden kann und geeignete Sicherheitsmassnah- men erriffen werden können.
Die' oberen @chraubenlinienförinigen ,Abschnitte der Dampferzetigerrohre 16. also die in dem Oberhitzer 59 liegenden Rohre, bestehen üblicherweise aus verhältnis- mässig kostspieligem hochlegiertem Stahl, damit sie den hohen Drücken und Temperaturen im Überhitzer mög lichst gut angepasst sind. Häufig ist es jedoch nicht erforderlich, auch den Ekononiiser-Verdampfer aus dem -!eichen Hochlegierten Stahl zu bauen, weil die Tempera turen dort niedriger liegen.
Dementsprechend ergibt sich eine ('bei 60 angedeutete) Schweissnaht in jedem Dampf- erzeugerrohr 16 zwischen dessen hochlegiertem und dem niedriger legierten Abschnitt. Wenn diese Schweissstelle, an der zwei verschiedene Metalle zusammenstossen, den extremen Temperaturen des Kühlgases ausgesetzt ist, kann die Schweissnaht rissen wegen der tmterschiedli- clien Wärmedehnung oder wegen thermischer Spannun gen infolge des hohen Temperaturgradienten in der Rohrwand.
Uni die Bimetall-Schweissstellen an den Dampferzeugerrohren 16 zu isolieren, werden die Ab schnitte der Dampferzeugerrohre zwischen dem Ekono- miser-\'erdanipfer 58 und dem Oberliitzer 59 radial einwärts in eine Stellung geleitet, wo sie neben der äusseren Zwischenüberhitzerleitung 52 liegen. Dann laufen diese Abschnitte axial aufwärts zum oberen Teil des Cberhitzers 59 Lind gehen radial nach aussen so weit wie nötig, um in die Schraubenlinienkrümmung überge hen zu können.
Die Bimetall-Schweissstellen 60 werden in den vertikalen .Abschnitt der Dampferzeugerrohre 16 neben die äuss@_re Zwischenüberhitzerleitung 52 gelegt. Ein Leitblech 61, etwa in Form eines Halbringes, verläuft ausserhalb der äusseren Zwischenüberhitzerlei- tung 52 oberhalb der Binietall-Schweissstellen, führt dann vertikal nach unten an diesen Schweissstellen vorbei und wendet sich nach innen, um die äussere Zwisch,:nüberhitzerleitung 52 zu berühren.
Dadurch wird erreicht, dass der die Dampferzeuerrohre durch ziehende Gasstrom, vor allem der den' Überhetzer 59 durchziehende Gasstrom, nach aussen weg von den Bimetall-Schweissstellen der Dampferzeugerrohre abge lenkt wird.
Bei den gezeichneten und beschriebenen Rohrbün- deln steigt im Ekonomiser-Verdampfer 58 der Wasser- Danipf-Strom aufwärts in den Rohrschlangen, während dr Dampfstrom im Überhetzer 59 in den Rohrschlangen b w, ärts g- -richtet ist. Tatsächlich könriii dic Absc,iiiit,
e der Dampferzeugerrohre 16 zwischen den Schraubenli nien so gelegt sein, dass unterschiedliche Strömungsrich tungen entstehen, Lind das Leitblech 61 soll so ausgebil det sein, dass es einen Schutz für die Bimetall-Schweiss- stellen darstellt.
Der gezeichnete Dampferzeuger 14 soll, wie schon envälint, einen Zwischenüberhitzer 62 umfassen. Der Zwischenüberhitzer 62 besteht aus einer Anzahl Dampf erzeugerrohre 63, deren Mittelabschnitte in Form eines Rohrbündels mit konzentrischen Schraubenlinien gelegt sind. Der Betriebsdruck in einem Zwisehenüberhitzer liegt normalerweise bei oder wenig unter deni Druck des ihn unigebenden Kühlgases.
Daher brauchen keine inne ren Endkammern für den Zwi schenüberhitzer 62 vorge sehen zu werden. Aus weiter unten erläuterten Gründen wird der Zwischenüberhitzer 62 bezüglich der Kühlmit- telstrÖmung stromaufwärts vom Überhetzer 59.und vom Ekopomiser 58 angeordnet, so dass der Kühlmittelstrom über den Zwischenüberhitzer 62 streicht, ehe er den Überhitzet 58 und den Ekonomiser 58 erreicht.
Der Dampf wird durch die Zwischenüberhitzerleitungen 52 und 53 zum und vom Zwischenüberhitzer 62 geleitet. Die Leitungen 52 und 53 verlaufen koaxial innerhalb des Dampferzeugers<B>14</B> durch die Mitten der von den Dampferzeugerrohren 16 gebildeten Schraubenlinien.
Die Leitungen 52 und 53 laufen mit ihren oberen Enden in eine Endkammer 64 für den Zwischenüberhit- zer ein. Das obere Ende der inneren Zwischenüberhitzer- leitung 53 weist einen nach aussen abgewinkelten Ring flansch 66 auf, der an die Innenwand der Endkammer 64 geschweisst ist und unterteilt damit die Zwischen überhitzer-Endkammer in eine ringförmige Einlasskam- mer 67 und eine Auslasskammer 68.
Der zwischenzu- überhitzende kalte Eingangsdampf läuft durch den äus- seren der beiden, von den Leitungen 52 und 53 gebildeten Kanäle. Deswegen befindet sich die äussere Zwischenüberhitzerleitung 52 gegenüber der inneren Leitung 53 auf einer niedrigeren Temperatur und kann daher leichter einem Druckunterschied widerstehen, der zwischen dem Kühlgas und dem zwischenzuüberhitzen- den Dampf besteht.
Die Zwischenüberhitzerrohre 63 münden in die beiden Kammern 67 und 68 und rufen, wie in der Zeichnung dargestellt, einen Zwischenüberhit- zer-Dampfstrom hervor, der entgegen der Richtung des Kühlgasstroms aufsteigt. Jedoch hat die Richtung der Strömung im Zwischenüberhitzer keine entscheidende Bedeutung.
Das untere Ende der inneren Zwischenüberhitzerlei- tung 53 hat die Form eines Wehrohrs 65 und durchsetzt eine Wand 70, die quer in der äusseren Zwischenüber- hitzerleitung 52 liegt. Diese Wand bildet zusammen mit dem geschlossenen unteren Ende der Leitung 52 einen Raum für die Aufnahme des zwischenüberhitzten Damp fes.
Eine Ausmündung 72 ist zum Anschluss dieses Raumes an eine nicht gezeichnete Leitung für zwischen überhitzten Dampf vorgesehen. hlit dem Inneren der äusseren Leitung 52, und zwar oberhalb der Wand 70, steht eine Eintrittsöffnung 71 in Verbindung, durch die zwischenzuüberhitzender Dampf in den Ringraum 7wi- schen den Leitungen 52 und 53 geleitet werden kann. Mit der Eintrittsöffnung 71 steht eine nicht gezeichnete Leitung in Verbindung, die zwischenzuüberhitzenden Dampf führt.
Weil das Kühlas die Zwischenüberhitzerrohre 63 überstreichen muss, ehe es zu dem Überhitzet gelangt, ergibt sich ein wesentlicher Vorteil aus der Lage des Zwischenüberhitzers 62 in der gezeichneten sind be Schriebenen Form, weil dadurch alle un,e,vöhnlichen Schwankungen der Gastemperatur gedämpft werden. bevor das Gas den Überhitzet 59 erreicht.. Die Ausfüh rung des Überhitzers ist deswegen weniger ausschlagge bend, nachdem er vor extremen Temperaturschwankun gen geschützt ist.
Als weiterer und bemerkenswerter Vorteil ist anzuse hen, dass der Zwischenüberhitzer in seiner beschriebe nen Lage die Möglichkeit hat; eine Kühlung im Notfall herbeizuführen, indem beim Auftreten eines Lecks im Wasser-Dampf-System ein Hilfs-Kühl-System benutzt wird.
Dieses Hilfs-Kühl-Svstem 69 (Fig. 1) ist durch geeignete, nicht gezeichnete Ventile an die Einlass- bzw. die Auslassöffnung 71 bzw. 72 an den unteren Enden der Zwischenüberhitzerleitungen 52 bzw. 53 anschliess- bar. Beim Verlust von Dampf und Wasser aus dem Dampf-Wasscr-System 29 und einem entsprechend Füllungsverlust der Dampferzeugerrohre 16 und f' kann das Hilfs-Kühl-System 69 eingeschaltet werde:
Die das Zusatzkühlsystem mit den Zwischenüberhitze leitungen verbindenden Schieber können geöffnet we den, so dass ein Kühlmittelstrom, z. B. ein Strom vc Wasser, durch die Leitungen 63 des Zwischenüberhitze; Systems fliesst.
Ein solches Kühlmittel kann eine wesen lieh niedrigere Temperatur haben, als sie normalerwek im zwischenzuüberhitzenden Dampf herrscht, und as diese Weise lässt sich die von dem Zwisehenüberhitze: kreis hervorzurufende Wärmeabfuhr in einer solche Notfailsituation erheblich steigern.
Der Zwischenüberhi zer kann dadurch so viel Wärme aus dem Kühlgz abführen, dass sich eine Überhitzung der Dampferzes aerrohre 16 und 63 vermeiden lässt; damit bleiben si auch vor Zerstörung bewahrt.
Die Erfindung schafft somit einen verbesserte Dampferzeuger für einen gasgekühlten Kernreaktor welcher zusammen mit dem Reaktorkern und mit de Umwälzeinrichtung im Reaktorgehäuse untergebrach ist.
Kernreaktor und Dampferzeuger gemäss der Erfin dun<B>\g</B> mildern die Folgen eines plötzlichen Austritts vo; Dampf oder Flüssigkeit oder von beidem in das Reaktor gehäuse, so dass sich Drucküberlastung des Reaktorge häuses und chemische Reaktionen zwischen Flüssigkei ten und anderen Teilen des Reaktors vermeiden lasset Die Ba;
rveise des Dampferzeugers bietet einen Schut sowohl für den Überhitzet als auch für die Bimetall Schweissstellen zwischen dem Cberhitzer und dem Ekc nomiser-Verdampfer.
Wenn der Reaktorkern 12 und der obere Boden 2( weggenommen werden, lassen sich die Dampferzeuge 1.4 aus dem Reaktorgehäuse nach Entfernen des Ver Schlusses 30 durch den Durchlass 25 herausnehmen. Be jedem Dampferzeuger 14 müssen dazu die Rohre 19 unc 21 sind das Abschlussrohr 48 am unteren Ende de Durchführung 28 durchschnitten werden. Dann werden die Schrauben 38 herausgenommen, und der gesamt Dampferzeuger 14 wird angehoben, bis die Rohrbünde 27 oberhalb dos unteren Bodens 26 stehen.
Der unter( Boden 26 besitzt eine nicht gezeichnete Öffnung mi Verschluss, die mit dem Durchlass 25 fluchtet. De Verschluss wird weggenommen, und der Dampferzeuge 14 wird in Flucht mit dem Durchlass 25 gebracht unc durch ihn hindurch abgelassen.,