DE10063565A1

DE10063565A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Strömungsmessung für eine interne Pumpe eines Siedewasserreaktors

Info

Publication number: DE10063565A1
Application number: DE10063565A
Authority: DE
Inventors: Alex Blair Fife; Hwang Choe; Jack Toshio Matsumoto
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1999-12-23
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2001-07-05
Anticipated expiration: 2020-12-21
Also published as: JP4441110B2; DE10063565B4; CN1321877A; JP2001215292A; SE0004633L; SE0004633D0; US6504888B1

Abstract

Ein Reaktordruckbehälter (RDB) (10) für einen Kernreaktor, der die Messung der Strömung durch jede interne Reaktorpumpe (IRP) (32) gestattet, wird beschrieben. Der Reaktordruckbehälter schließt mindestens eine interne Reaktorpumpe ein, die ein Laufrad (52) und einen Pumpen-Diffusor (56) aufweist. Mindestens zwei Dichtungsringe (86, 88) erstrecken sich auf dem Umfang um eine äußere Oberfläche (74) der Außenwand (60) des Diffusor-Gehäuses (58) und sie sind in Umfangs-Nuten (76, 78, 80, 82) in der äußeren Gehäusewand angeordnet. Mindestens eine seitliche Bohrung (94) erstreckt sich durch die Außenwand des Gehäuses in einen längs verlaufenden Strömungsdurchgang (62) des Diffusor-Gehäuses. Jede seitliche Bohrung ist in einem Bereich zwischen zwei benachbarten Dichtungsringen angeordnet, wobei jeder zwischen Dichtungsringen befindliche Bereich eine seitliche Bohrung enthält. Mindestens eine Druckabnahmebohrung (98) erstreckt sich von der äußeren Oberfläche (100) des Bodendeckel-Kragens (16) des RDB durch das Pumpendeck (28) zu einer inneren Oberfläche (92) einer Pumpendeck-Öffnung (30). Jede Druckabnahmebohrung ist mit einem Bereich in der IRP ausgerichtet, der eine entsprechende seitliche Bohrung enthält.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Kernreakto ren und mehr im Besonderen auf die Strömungsmessung für in terne Reaktorpumpen in einem Siedewasserreaktor.

Ein Reaktordruckbehälter (RDB) eines Siedewasserreak tors (SWR) hat typischerweise eine allgemein zylindrische Gestalt und er ist an beiden Enden verschlossen, z. B. mit einem Bodendeckel und einem entfernbaren oberen Deckel. Ein oberes Führungsgerüst befindet sich typischerweise im Ab stand oberhalb einer Kernplatte innerhalb des RDB. Ein Kernmantel oder Mantel umgibt typischerweise die Kernplatte und er wird durch eine Mantel-Trägerstruktur abgestützt. Der Mantel hat eine allgemein zylindrische Gestalt und um gibt sowohl die Kernplatte als auch das obere Führungsge rüst. Die Kern-Mittelachse verläuft im Wesentlichen koaxial mit der Mittelachse des Mantels, und der Mantel ist an bei den Enden offen, so dass Wasser durch das untere Ende des Mantels nach oben und durch das obere Ende des Mantels herausströmen kann. Der Mantel, das obere Führungsgerüst und die Kernplatte begrenzen die seitliche Bewegung der Kern-Brennelemente.

Der RDB schließt auch interne Reaktorpumpen (IRPs) ein, die im Ring zwischen dem Mantel und der Wandung des Druckbehälters angeordnet sind. Die internen Pumpen sorgen für die Zirkulation des Wassers im RDB. Typischerweise wird die IRP-Strömung durch Messen der Strömungsmittel-Tempera tur, Pumpen-Geschwindigkeit und des Druckunterschiedes zwi schen vier Paaren von örtlichen Punkten bestimmt. Ein ört licher Punkt liegt stromaufwärts von den IRPs und der an dere örtliche Punkt liegt stromabwärts von den IRPs. Die Korrelation des Druckunterschiedes zur Stömung beruht auf simulierten Messungen in einer Testschleife.

Die stromaufwärts gelegenen Punkte der Druckmessung befinden sich im Ring oberhalb von den IRPs. Die Druck- und Geschwindigkeits-Gradienten des Wassers in dieser Region sind gering. D. h., es gibt eine vernachlässigbare Änderung im Druck mit dem Ort in den horizontalen X- und Y-Richtun gen, und die Druckänderung in der vertikalen Richtung ent spricht der Änderung in der statischen Druckhöhe des Was sers. Dies bedeutet, dass der gemessene Druckunterschied nicht empfindlich für den genauen Ort des stromaufwärts ge legenen Messpunktes ist. Die Situation für den stromabwärts gelegenen Messpunkt ist jedoch sehr viel anders.

Die aus dem IRP-Diffusor austretende Strömung hat eine hohe Geschwindigkeit und ein Wirbelmuster. Die Strömung muss um die IRP-Laufradachse und -düse herumfließen und die Richtung von nach unten zu radial nach innen ändern, um in den Sammelraum des Bodendeckels zu strömen. Das Strömungs muster ist sehr komplex und turbulent. Um dieses Problem der turbulenten Strömung zu überwinden, befindet sich der stromabwärts gelegene Messpunkt für bekannte Reaktoren in nerhalb des Mantels, wo das Strömungsmuster weniger komplex und stationärer ist. Der Druck an diesem Punkt ist jedoch eine Funktion der Strömung durch mehrere IRPs, und nicht nur durch eine IRP, weshalb die Leistungsfähigkeit einzel ner Pumpen im Reaktor nicht direkt gemessen werden kann. Zusätzlich ist die Genauigkeit der Messung sehr empfindlich für die genaue Stelle der stromabwärts gelegenen Messung. Die Genauigkeit der Messungen hängt weiter davon ab, wie gut die Testschleife die Reaktor-Parameter und -Konfigura tion nachbildet. Das Ändern der Konfiguration eines Siede wasserreaktors stromabwärts der IRP ändert die Kalibrierung der Testschleife.

Es wäre daher erwünscht, genau die Strömung durch jede IRP in einem Siedewasserreaktor auf der Grundlage einer Ka librierungskurve zu messen, die unabhängig von der Geome trie des Mantelträgers und der Konfiguration des Sammelrau mes des Bodendeckels ist.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Reaktordruckbehälter für einen Kernreaktor, der die Messung der Strömung durch jede IRP auf der Grundlage einer Kalibrierungskurve gestattet, die unabhängig von der Geometrie des Druckbehälters ist, schließt mindestens einen Druckentnahmeöffnung in jede IRP ein. In einer beispielhaf ten Ausführungsform schließt der Reaktordruckbehälter eine Seitenwand, einen Reaktorkern-Mantel, einen Bodendeckel und einen an dem Bodendeckel angebrachten Bodendeckel-Kragen ein. Die Bodendeckel-Kragen schließt einen Reaktormantel- Trägerflansch, einen Reaktorseitenwand-Trägerflansch und ein Deck für die internen Reaktorpumpen ein, das sich zwi schen dem Mantel-Trägerflansch und dem Seitenwand-Flansch erstreckt. Das Pumpendeck weist mindestens eine durchgehen de Öffnung zur Aufnahme der IRPs auf.

Der Reaktordruckbehälter schließt auch mindestens eine interne Reaktorpumpe (IRP) ein. Jede IRP erstreckt sich durch eine Öffnung im Pumpendeck. Jede Pumpe schließt ein Laufrad und einen Diffusor ein. Der Diffusor schließt ein Gehäuse mit einer Außenwand und mehreren sich drehenden Schaufeln ein, die viele Strömungsdurchgänge bilden, die sich längs durch das Gehäuse erstrecken. Mindestens zwei Dichtungsringe erstrecken sich umfangsmäßig um eine äußere Oberfläche der Außenwand des Gehäuses. Die Dichtungsringe stehen im Eingriff mit der inneren Oberfläche einer Pumpen deck-Öffnung, um eine Dichtung zur Verringerung eines Ne benlecks zu schaffen. Jeder Dichtungsring befindet sich im Abstand von einem benachbarten Dichtungsring in der Längs richtung. Die äußere Oberfläche der Außenwand des Gehäuses schließt auch mehrere Umfangsnuten ein. Jede Umfangsnut hat eine Größe zur Aufnahme eines Dichtungsringes.

Mindestens eine seitliche Bohrung erstreckt sich durch die Außenwand des Gehäuses in einen Strömungsdurchgang des Diffusorgehäuses. Jede seitliche Bohrung befindet sich in einem Bereich zwischen zwei benachbarten Dichtungsringen, wobei jeder Bereich zwischen Dichtungsringen eine seitliche Bohrung enthält. Mindestens eine Druckentnahmebohrung er streckt sich von der äußeren Oberfläche des Bodendeckel- Kragens durch das Pumpendeck zu einer inneren Oberfläche einer Pumpendeck-Öffnung. Jede Druckentnahmeöffnung ist mit einem Bereich ausgerichtet, der eine entsprechende seitli che Bohrung enthält. Der Reaktordruckbehälter schließt auch mindestens eine Druckentnahmebohrung ein, die sich durch die Seitenwand des Druckbehälters erstreckt. Jede Seiten wand-Druckentnahmebohrung befindet sich oberhalb des Ein gangs einer IRP.

Um die Strömung durch jede IRP zu messen, wird eine Druckmessung an der Druckentnahmebohrung der Seitenwand des Druckbehälters stromaufwärts der IRP ausgeführt. Eine wei tere Druckmessung wird im Pumpen-Diffusor unter Benutzung der sich durch den Bodendeckel-Kragen erstreckenden Druck entnahmeöffnung ausgeführt. Der Druckunterschied wird dann errechnet. Die während des Fabrik-Annahmetests der IRP er zeugte Kalibrierungskurve wird zum Umsetzen des Druckunter schiedes in die Pumpen-Strömungsrate benutzt.

Der oben beschriebene Reaktordruckbehälter und das Strömungs-Messsystem ergibt kalibrierte Strömungsmessungen für jede IRP. Das Strömungsmessungs-System gestattet auch die Entwicklung der Kurve Strömung gegen statischen Druck während des Fabriktests jeder IRP ohne die Notwendigkeit für eine spezielle Testmöglichkeit, die den Reaktormantel- Träger und die Bodendeckel-Geometrie nachbildet. Die Dich tungsringe, die sich umfangsmäßig um das Diffusor-Gehäuse erstrecken und mit der inneren Oberfläche einer Pumpendeck- Öffnung in Eingriff stehen, gestatten das Auseinandernehmen der Pumpe für Wartungsarbeiten.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Druckbehälters eines Siedewasser-Kernreaktors, bei dem Teile weggelassen sind;

Fig. 2 ist eine Seiten-Schnittansicht einer internen Reaktorpumpe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ist eine auseinandergezogene Ansicht der in Fig. 2 gezeigten internen Reaktorpumpe;

Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teiles der in Fig. 2 gezeigten internen Reaktorpumpe;

Fig. 5 ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts A von Fig. 4;

Fig. 6 ist eine Seiten-Schnittansicht einer internen Reaktorpumpe gemäß einer anderen Ausführungsform der vor liegenden Erfindung und

Fig. 7 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnittes der in Fig. 6 gezeigten internen Reaktorpumpe.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Reaktordruckbe hälters (RDB) 10 eines Siedewasserreaktors, von dem Teile weggelassen sind. Der RDB 10 hat eine allgemein zylindri sche Gestalt und ist an einem Ende durch einen Bodendeckel 12 und an seinem anderen Ende durch eine entfernbaren obe ren Deckel 14 verschlossen. Ein Bodendeckel-Kragen 16 er streckt sich vom Bodendeckel 12 aus und trägt eine Seiten wand 18 des RDB 10. Ein zylindrisch geformter Kernmantel 20 umgibt einen Reaktorkern 22 und ist von einem Mantelträger 24 gestützt. Ein Ring 26 ist zwischen Mantel 20 und Seiten wand 18 gebildet. Ein Mantelträger-Deck 28 der internen Reaktorpumpen, das eine Ringform aufweist, erstreckt sich zwischen Mantel 20 und Bodendeckel-Kragen 16. Das Pumpen deck 28 schließt mehrere kreisförmige Öffnungen 30 ein, wo bei jede Öffnung eine interne Reaktorpumpe (IRP) 32 auf nimmt. Die internen Reaktorpumpen 32 verursachen das Strömen des Wassers im RDB 10 durch den Ring 26 und in den Kern 22.

Im Kern 22, der Brennelemente 34 aus spaltbarem Mate rial einschließt, wird Wärme erzeugt. Durch den Kern 22 nach oben zirkulierendes Wasser wird zumindest teilweise in Dampf umgewandelt. Ein Dampfseparator 36 trennt Dampf von Wasser, welches zurückgeführt wird. Restwasser wird durch einen Dampftrockner 38 aus dem Dampf entfernt. Der Dampf tritt durch einen Dampfauslass 40 nahe dem oberen Behälter deckel 14 aus dem RDB 10 aus.

Die Menge der im Kern 22 erzeugten Wärme wird durch Einführen und Herausziehen von Regelstäben 42 aus Neutronen absorbierendem Material, z. B. Hafnium, geregelt. Zu dem Ausmaß, in dem Regelstab 42 in Brennelement 34 eingeführt ist, absorbiert er Neutronen, die sonst zur Förderung der Kettenreaktion verfügbar wären, die Wärme im Kern 22 er zeugt. Führungsrohre 44 der Regelstäbe sorgen für die ver tikale Bewegung der Regelstäbe 42 während des Einführens und Herausziehens. Regelstab-Antriebe 46 bewirken das Ein führen und Herausziehen von Regelstäben 42. Regelstab-An triebe 46 erstrecken sich durch den Bodendeckel 12.

Brennelemente 34 sind durch eine Kernplatte 48 ausge richtet, die an der Basis des Kernes 42 angeordnet ist. Ein oberes Führungsgerüst 50 richtet Brennelemente 34 aus, wäh rend sie in den Kern 22 abgesenkt werden. Kernplatte 48 und oberes Führungsgerüst 50 werden durch den Kernmantel 20 ge stützt.

Eine beispielhafte Ausführungsform der internen Reak torpumpe 32, wie sie in den Fig. 2, 3, 4 und 5 gezeigt ist, schließt ein Laufrad bzw. einen Rotor 52, eine mit dem Rotor 52 gekoppelte Antriebswelle 54 und einen Diffusor 56 ein. Der Diffusor 56 schließt ein Gehäuse 58 mit einer Au ßenwand 60 und mehreren sich drehenden Schaufeln ein, die mehrere Strömungsdurchgänge 62 bilden, die sich von einem ersten Ende 64 bis zu einem zweiten Ende 66 des Gehäuses 58 längs durch das Gehäuse 58 erstrecken. Ein Antriebsschaft- Gehäuse 68 erstreckt sich teilweise vom zweiten Ende 66 des Gehäuses 58 in das Gehäuse 58. Der Antriebsschaft 54 erstreckt sich durch das Antriebsschaft-Gehäuse 68 und durch eine Öffnung 70 in dem Bodendeckel-Kragen 16. Der Antriebs schaft koppelt betriebsmäßig mit dem IRP-Motor 72. Die IRP 32 ist so konfiguriert, dass Laufrad 52, Antriebsschaft 54 und Diffusor 56 für Wartungsarbeiten aus dem RDB 10 ent fernt werden können.

Eine äußere Oberfläche 74 der Außenwand 60 des Diffu sorgehäuses schließt Nuten 76, 78, 80 und 82 ein. Die Nuten 76, 78, 80 und 82 haben einen Abstand voneinander und er strecken sich umfangsmäßig um die Außenwand 60 des Gehäu ses. Dichtungsringe 84, 86, 88 und 90 sind in den Nuten 76, 78, 80 und 82 angeordnet. Die Dichtungsringe 84, 86, 88 und 90 stehen im Eingriff mit einer inneren Oberfläche 92 der Pumpendeck-Öffnung 30 zur Bildung einer Dichtung und zur Verringerung von Nebenlecks von Wasser um die IRPs 32 herum.

Das Diffusor-Gehäuse 58 schließt auch eine seitliche Bohrung 94 ein, die sich von der äußeren Oberfläche 74 aus seitlich durch die Außenwand 60 des Gehäuses zu einem Strö mungsdurchgang 62 erstreckt. Die seitliche Bohrung 94 ist in dem Bereich zwischen den Dichtungsringen 86 und 88 ange ordnet. Die seitliche Bohrung 94 hat eine solche Größe, dass der Druck in den längs verlaufenden Strömungsdurchgän gen 62 des Diffusor-Gehäuses gleich dem Druck im ringförmi gen Hohlraum 96 ist, der durch die Außenwand 60, den Dich tungsring 86, den Dichtungsring 88 und die innere Oberflä che 92 der Pumpdeck-Öffnung 30 gebildet ist. Die seitliche Bohrung befindet sich in Strömungsmittel-Verbindung mit dem Strömungsdurchgang 62 und dem ringförmigen Hohlraum 96. Ei ne erste Druckentnahmebohrung 98 erstreckt sich von einer äußeren Oberfläche 100 des Bodendeckel-Kragens 16 durch den Bodendeckel-Kragen 16 und durch das Pumpendeck 28 zur inne ren Oberfläche 92 der Pumpdeck-Öffnung 30. Die Druckentnah mebohrung ist so angeordnet, dass sie mit dem ringförmigen Hohlraum 96 ausgerichtet ist und in Strömungsverbindung da mit steht. Weil der Druck innerhalb der Bohrung 62 benach bart der seitlichen Bohrung 94 gleich dem Druck im ringförmigen Hohlraum 96 ist, muss die Druckentnahmebohrung 98 nicht mit der seitlichen Bohrung 94 ausgerichtet sein.

Eine zweite Druckentnahmebohrung 102 erstreckt sich durch die Seitenwand 18 des RDB in den Ring 26 an einem Punkt stromaufwärts der IRP 32. Der Druckunterschied zwi schen dem Druck, der an der ersten Druckabnahmebohrung 98 und der zweiten Druckabnahmebohrung 102 gemessen wird, steht in direkter Beziehung zur Strömungsrate durch die IRP 32. Während des Testens und der Fabrikabnahme der IRP 32 vor der Installation der IRP 32 in dem RDB 10 wird eine Kalibrierungskurve entwickelt.

Während das Laufrad 52 im Diffusor 56 rotiert, wird Wasser aus dem Ring 26 durch die IRP 32 und in den Kern 22 gezogen. Um die Strömungsrate durch jede IRP 32 zu messen, wird ein Druck an der ersten Druckabnahmebohrung 98 und der zweiten Druckabnahmebohrung 102 gemessen. Aus den an der ersten Druckabnahmebohrung 98 und der zweiten Druckabnahme bohrung 102 erhaltenen Druckmessungen wird ein Druckunter schied (ΔP) errechnet. Unter Benutzung der für jede IRP 32 entwickelten Kalibrierungskurve, die ΔP mit der Strömungs rate in Beziehung setzt, kann die Strömungsrate jeder IRP 32 bestimmt werden.

In den Fig. 6 und 7 ist eine andere beispielhafte Ausführungsform der internen Reaktorpumpe (IRP) 110 ge zeigt. IRP 110 ist ähnlich IRP 32, und sie schließt ein Laufrad 112, einen mit dem Laufrad 112 gekoppelten An triebsschaft 114 und einen Diffusor 116 ein. Der Diffusor 116 schließt ein Gehäuse 118 mit einer Wandung 120 und meh reren sich drehenden Schaufeln 121 ein, die mehrere Strö mungsdurchgänge 122 bilden, die sich von einem ersten 124 zu einem zweiten Ende 126 des Gehäuses 118 längs durch das Gehäuse 118 erstrecken. Ein Antriebsschaft-Gehäuse 128 er streckt sich teilweise vom zweiten Ende 126 des Gehäuses 118 in das Gehäuse 118. Der Antriebsschaft 114 erstreckt sich durch das Antriebsschaft-Gehäuse 128 und die Öffnung 70 im Bodendeckel-Kragen 16. Der Antriebsschaft 128 koppelt operativ mit dem IRP-Motor 72. Die IRP 112 ist wie die IRP 32 so konfiguriert, dass Laufrad 112, Antriebsschaft 114 und Diffusor 116 zur Wartung aus dem RDB 10 entfernt werden können.

Eine äußere Oberfläche 130 der Wandung 120 des Diffu sor-Gehäuses schließt Nuten 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144 und 146 ein. Die Nuten 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144 und 146 haben einen Abstand voneinander und sie er strecken sich umfangsmäßig um die Gehäusewandung 120. Dich tungsringe 148, 150, 152, 154, 156, 158, 160 und 162 sind in den Nuten 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144 und 146 an geordnet. Dichtungsringe 148, 150, 152, 154, 156, 158, 160 und 162 stehen im Eingriff mit einer inneren Oberfläche 92 der Pumpendeck-Öffnung 30 zur Bildung einer Dichtung und zur Verringerung des Nebenlecks von Wasser um die IRPs 110 herum.

Das Diffusor-Gehäuse 118 schließt auch seitliche Boh rungen 164 und 166 ein, die sich von der äußeren Oberfläche 130 zu den Strömungsdurchgängen 122 seitlich durch die äu ßere Wand 120 des Gehäuses erstrecken. Die seitliche Boh rung 164 ist in einem Bereich zwischen den Dichtungsringen 150 und 152 und die seitliche Bohrung 166 ist in dem Be reich zwischen den Dichtungsringen 158 und 160 angeordnet. Die seitliche Bohrung 164 hat eine solche Größe, dass der Druck in den längs verlaufenden Strömungsdurchgängen 122 des Diffusor-Gehäuses unmittelbar stromabwärts des Laufra des 112 gleich dem Druck in einem ringförmigen Hohlraum 168 ist, der durch die Außenwand 120, den Dichtungsring 150, den Dichtungsring 152 und die innere Oberfläche 92 der Pumpendeck-Öffnung 30 gebildet ist. Die seitliche Bohrung 164 befindet sich in Strömungsmittel-Verbindung mit dem Strömungsdurchgang 122 und dem ringförmigen Hohlraum 168. In ähnlicher Weise hat die seitliche Bohrung 166 eine sol che Größe, dass der Druck in den längs verlaufenden Strö mungsdurchgängen 122 des Diffusor-Gehäuses nahe dem zweiten Ende 126 des Gehäuses 118 gleich dem Druck in einem ring förmigen Hohlraum 170 ist, der durch die Außenwand 120, den Dichtungsring 158, den Dichtungsring 160 und die innere Oberfläche 192 der Pumpendeck-Öffnung 30 gebildet ist. Die seitliche Bohrung 166 befindet sich in Strömungsmittel-Verbindung mit dem Strömungsdurchgang 122 und dem ringförmigen Hohlraum 170. Eine erste Druckabnahmebohrung 172 und eine zweite Druckabnahmebohrung 174 erstrecken sich von einer äußeren Oberfläche 100 des Bodendeckel-Kragens 16 durch den Bodendeckel-Kragen 16 und durch das Pumpendeck 28 zur inne ren Oberfläche 92 der Pumpendeck-Öffnung 30. Die Druckab nahmebohrung 122 ist so angeordnet, dass sie mit dem ring förmigen Hohlraum 168 ausgerichtet und in Strömungsverbin dung damit liegt, und die Druckabnahmebohrung 174 ist so angeordnet, dass sie mit dem ringförmigen Hohlraum 170 aus gerichtet ist und in Strömungsmittel-Verbindung damit steht. Der Druck innerhalb des Strömungsdurchganges 122 benachbart der seitlichen Bohrung 164 ist gleich dem Druck in dem ringförmigen Hohlraum 168, deshalb muss die Druck entnahmebohrung 122 nicht mit der seitlichen Bohrung 164 ausgerichtet sein. In ähnlicher Weise ist der Druck inner halb des Strömungsdurchganges 122 benachbart der seitlichen Bohrung 166 gleich dem Druck im ringförmigen Hohlraum 170, so dass die Druckabnahmebohrung 174 nicht mit der seitli chen Bohrung 166 ausgerichtet zu sein braucht.

Um die Strömungsrate durch die IRP 110 zu messen, wird ein Druck an der ersten Druckabnahmebohrung 172 und an der zweiten Druckabnahmebohrung 174 gemessen. Aus den an der ersten und zweiten Druckabnahmebohrung 172 bzw. 174 erhal tenen Druckmessungen wird ein Druckunterschied (ΔP) errech net. Unter Benutzung einer Kalibrierungskurve, die für die IRP 110 entwickelt wurde und die den ΔP mit der Strömungs rate in Beziehung setzt, kann die Strömungsrate der IRPs 110 bestimmt werden. Weil IRP 110 zwei seitliche Bohrungen 164 und 166 durch die Gehäusewandung 120 aufweist, ist kei ne separate Druckabnahmebohrung durch die Seitenwand 18 des RDB erforderlich, um die Strömungsrate durch die IRP 110 zu bestimmen.

Alternative Ausführungsformen der IRP 32 und der IRP 110 können ein, drei oder vier Dichtungsringe einschließen, die oberhalb und unterhalb jeder seitlichen Bohrung ange ordnet sind. Wie oben beschrieben, schließen die IRPs 32 und die IRPs 110 zwei Dichtungsringe oberhalb und unterhalb jeder seitlichen Öffnung ein.

Die oben beschriebenen internen Reaktorpumpen 32 und 110 gestatten kalibrierte Strömungsmessungen jeder IRP in dem RDB 10. Eine Strömungsmessung durch die IRPs 32 oder 110 wird erhalten unter Benutzung von Kalibrierungskurven, die während des Fabriktests jeder IRP ohne Notwendigkeit für eine spezielle Testvorrichtung ausgeführt wurden, die den Reaktormantelträger 24 und die Geometrie des Bodendec kels 12 nachahmt. Zusätzlich gestatten die oben beschriebe nen internen Reaktorpumpen 32 und 110 das Überwachen einer einzelnen IRP-Leistungsfähigkeit in einem Reaktor, der eine Vielzahl von IRPs enthält. Die oben beschriebenen internen Reaktorpumpen 32 und 110 gestatten die Wartung unter Benut zung normaler IRP-Wartungs-Prozeduren.

Während die Erfindung in Form verschiedener spezifi scher Ausführungsformen beschrieben und dargestellt worden ist, wird der Fachmann erkennen, dass die Erfindung mit Mo difikationen im Rahmen der Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims

1. Reaktordruckbehälter (10) für einen Kernreaktor, wobei der Druckbehälter umfasst:
einen an einem Bodendeckel (12) befestigten Boden deckel-Kragen (16), der einen Trägerflansch (24) für einen Reaktormantel, einen Reaktor-Seitenwandflansch (18) und ein Deck (28) für interne Reaktor-Pumpen umfasst, das sich zwi schen dem Mantelträgerflansch und dem Seitenwandflansch er streckt, wobei das Pumpendeck mindestens eine durchgehende Öffnung (30) aufweist;
mindestens eine interne Reaktorpumpe (32), die sich durch eine Pumpendeck-Öffnung erstreckt, wobei die Pumpe ein Laufrad (52) und einen Diffusor (56) umfasst, wobei der Diffusor ein Gehäuse (58) umfasst, das

a) eine Außenwand (60) und mehrere Schaufeln (61), die mehrere Strömungsdurchgänge (62) bilden, die sich längs durch das Gehäuse erstrecken,
b) mindestens zwei Dichtungsringe (86, 88), die jeweils von einem benachbarten Dichtungsring beab standet sind und sich umfangsmäßig um eine äußere Oberfläche (74) der Außenwand des Gehäuses erstrec ken, und
c) mindestens eine seitliche Bohrung (94) um fasst, die sich durch die Außenwand in einen längs verlaufenden Strömungsdurchgang des Diffusor-Gehäuses erstreckt, wobei jede seitliche Bohrung in einem Be reich zwischen zwei Dichtungsringen angeordnet ist,

mindestens eine Druckabnahmebohrung (98), die sich von einer äußeren Oberfläche (100) des Bodendeckel-Kragens durch das Pumpendeck zu einer inneren Oberfläche (92) der mindestens einen Pumpendeck-Öffnung erstreckt, wobei jede Druckabnahmebohrung mit einem eine entsprechende seitliche Bohrung enthaltenden Bereich ausgerichtet ist.

2. Reaktordruckbehälter (10) gemäß Anspruch 1, weiter umfassend eine Druckabnahmebohrung (102), die sich durch eine äußere Wand (18) des Druckbehälters erstreckt.

3. Reaktordruckbehälter (10) gemäß Anspruch 2, worin das Diffusor-Gehäuse (58) vier Dichtungsringe (84-90) umfasst, wobei jeder der Dichtungsringe von einem benachbarten Dich tungsring beabstandet ist und sich umfangsmäßig um das Ge häuse herum erstreckt, und eine seitliche Bohrung (94) in einem Bereich zwischen dem zweiten und dem dritten Dich tungsring angeordnet ist.

4. Reaktordruckbehälter (10) gemäß Anspruch 1, worin das Diffusor-Gehäuse (58) acht Dichtungsringe (148-162) um fasst, wobei jeder der Dichtungsringe von einem benachbar ten Dichtungsring beabstandet ist und sich umfangsmäßig um das Gehäuse erstreckt, und eine erste (164) und eine zweite seitliche Bohrung (166), wobei die erste seitliche Bohrung in einem Bereich zwischen dem zweiten (150) und dem dritten Dichtungsring (152) angeordnet ist, und die zweite seitli che Bohrung in einem Bereich zwischen dem sechsten (158) und dem siebten Dichtungsring (160) angeordnet ist.

5. Reaktordruckbehälter (10) gemäß Anspruch 1, worin das Diffusor-Gehäuse (58) weiter mindestens zwei auf dem Umfang verlaufende Nuten (78, 80) in der äußeren Oberfläche (74) des Gehäuses umfasst, wobei jede der Nuten eine Größe zur Aufnahme eines Dichtungsringes aufweist.

6. Strömungsmesssystem für eine interne Reaktorpumpe (32) in einem Siedewasser-Kernreaktor, wobei der Reaktor einen Reaktordruckbehälter (10) mit einer Seitenwand (18), einem Mantel (20) und einem Bodendeckel-Kragen (16) um fasst, der eine äußere Oberfläche (100), einen Mantelträgerflansch (24), einen Seitenwandflansch und ein Deck (28) für interne Reaktor-Pumpen aufweist, das sich zwischen dem Mantelträgerflansch und dem Außenwandflansch erstreckt, wo bei das Pumpendeck mindestens eine Öffnung (30) aufweist, die eine Größe zur Aufnahme einer internen Reaktorpumpe hat, wobei jede Öffnung eine innere Oberfläche (92) auf weist, wobei das System umfasst:
eine interne Reaktorpumpe mit einer Konfiguration, um sich durch die Pumpendeck-Öffnung zu erstrecken, wobei die Pumpe ein Laufrad (52) und einen Diffusor (56) umfasst, wo bei der Diffusor ein Gehäuse (58) umfasst, das

mindestens einer Druckabnahmebohrung (98), die sich von einer äußeren Oberfläche (100) des Bodendeckel-Kragens durch das Pumpendeck zu einer inneren Oberfläche (92) der Pumpendeck-Öffnung erstreckt, wobei jede Druckabnahmeboh rung eine Konfiguration hat, daß sie mit einem eine ent sprechende seitliche Bohrung enthaltenden Bereich des Diffusor-Gehäuses ausgerichtet ist, wenn die Pumpe in der Pumpendeck-Öffnung angeordnet ist.

7. Strömungsmesssystem gemäß Anspruch 6, weiter umfas send eine Druckabnahmebohrung (102), die sich durch eine äußere Wand (18) des Druckbehälters (10) erstreckt.

8. Strömungsmesssystem gemäß Anspruch 7, worin das Dif fusor-Gehäuse (58) vier Dichtungsringe (84-90) umfasst, wo bei jeder der Dichtungsringe von einem benachbarten Dich tungsring beabstandet ist und sich umfangsmäßig um das Ge häuse herum erstreckt, und eine seitliche Bohrung (94) in einem Bereich zwischen dem zweiten und dem dritten Dich tungsring angeordnet ist.

9. Strömungsmesssystem gemäß Anspruch 6, worin das Dif fusor-Gehäuse (58) acht Dichtungsringe (148-162) umfasst, wobei jeder der Dichtungsringe von einem benachbarten Dich tungsring beabstandet ist und sich umfangsmäßig um das Ge häuse erstreckt, und eine erste (164) und eine zweite seit liche Bohrung (166), wobei die erste seitliche Bohrung in einem Bereich zwischen dem zweiten (150) und dem dritten Dichtungsring (152) angeordnet ist, und die zweite seitli che Bohrung in einem Bereich zwischen dem sechsten (158) und dem siebten Dichtungsring (160) angeordnet ist.

10. Strömungsmesssystem gemäß Anspruch 6, worin das Dif fusor-Gehäuse (58) weiter mindestens zwei auf dem Umfang verlaufende Nuten (78, 80) in der äußeren Oberfläche (74) des Gehäuses umfasst, wobei jede der Nuten eine Größe zur Aufnahme eines Dichtungsringes aufweist.

11. Verfahren zum Messen der Strömungsrate einer internen Reaktorpumpe (28) in einem Siedewasser-Kernreaktor, wobei der Reaktor einen Reaktordruckbehälter (10) mit einer Sei tenwand (18), einem Mantel (20) und einem Bodendeckel-Kra gen (16) umfasst, der eine äußere Oberfläche (100), einen Mantelträgerflansch (24), einen Seitenwandflansch und ein Deck (28) für interne Reaktor-Pumpen aufweist, das sich zwischen dem Mantelträgerflansch und dem Außenwandflansch (60) erstreckt, wobei das Pumpendeck mindestens eine Öff nung (30 aufweist, die eine solche Größe aufweist, dass sie eine interne Reaktorpumpe (32) aufnimmt, wobei jede Öffnung eine innere Oberfläche (92) hat, die interne Reaktorpumpe so konfiguriert ist, dass sie sich durch eine Pumpendeck- Öffnung erstreckt, wobei die Pumpe ein Laufrad (52) und ei nen Diffusor (56) umfasst, der ein Gehäuse (58) ein schließt, wobei das Verfahren umfasst:
Messen des Druckes an einem ersten Punkt innerhalb des Pumpen-Diffusors;
Messen des Druckes an einem zweiten Punkt stromauf wärts des ersten Messpunktes;
Errechnen eines Druckunterschiedes zwischen dem ersten und zweiten Messpunkt und
Bestimmen der Strömungsrate durch die interne Reak torpumpe unter Benutzung des errechneten Druckunterschiedes und einer vorbestimmten Kalibrierungskurve, die Druckunter schied und Strömungsrate in Beziehung setzt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, worin das Diffusor-Gehäu se (58) eine Außenwand (60) und mehrere Schaufeln (61) um fasst, die mehrere Strömungsdurchgänge (62) bilden, die sich längs durch das Gehäuse erstrecken, mindestens zwei Dichtungsringe (86, 88), die jeweils von einem benachbarten Dichtungsring beabstandet sind und sich umfangsmäßig um eine äußere Oberfläche (74) der Außenwand des Gehäuses er strecken, und eine erste seitliche Bohrung (94) umfasst, die sich durch die Außenwand in einen längs verlaufenden Strömungsdurchgang (62) des Diffusor-Gehäuses erstreckt, wobei die seitliche Bohrung in einem Bereich zwischen zwei benachbarten Dichtungsringen angeordnet ist und der Reak tordruckbehälter (10) weiter eine erste Druckentnahmeboh rung (98) mit einer Konfiguration aufweist, dass sie sich von der äußeren Oberfläche des Bodendeckel-Kragens (16) durch das Pumpendeck (28) zur inneren Oberfläche (92) der Pumpendeck-Öffnung (30) erstreckt, wobei die erste Druckent nahmebohrung eine solche Konfiguration hat, dass sie mit dem Bereich des Diffusor-Gehäuses ausgerichtet ist, der die erste seitliche Bohrung enthält, und das Messen des Druckes an einem ersten Punkt innerhalb des Pumpendiffusors die Stufe der Vornahme einer Druckmessung unter Benutzung der ersten Druckentnahmebohrung umfasst.

13. Verfahren nach Anspruch 12, worin der Druckbehälter (10) weiter zweite Druckentnahmebohrung (102) umfasst, die sich an einer Stelle stromaufwärts der internen Reaktorpum pe (28) durch die Seitenwand (18) des Druckbehälters er streckt, und das Messen des Druckes an einem zweiten Punkt stromaufwärts des ersten Messpunktes die Stufe der Vornahme einer Druckmessung unter Benutzung der zweiten Druckabnah mebohrung umfasst.

14. Verfahren nach Anspruch 12, worin das Diffusor-Gehäu se (58) eine zweite seitliche Bohrung (166) umfasst, die sich durch die Außenwand (60) in einen längs verlaufenden Strömungsdurchgang (62) des Diffusor-Gehäuses erstreckt, wobei die zweite seitliche Bohrung stromaufwärts der ersten seitlichen Bohrung (164) und in einem Bereich zwischen zwei benachbarten Dichtungsringen angeordnet ist, wobei der Re aktordruckbehälter weiter eine zweite Druckentnahmebohrung (174) umfasst, die eine solche Konfiguration aufweist, dass sie sich von der äußeren Oberfläche (100) des Bodendeckel- Kragens (16) durch das Pumpendeck zur inneren Oberfläche (92) der Pumpendeck-Öffnung (30) erstreckt, wobei die zwei te Druckentnahmebohrung eine solche Konfiguration hat, dass sie mit dem Bereich des Diffusor-Gehäuses ausgerichtet ist, die die zweite seitliche Bohrung enthält, und das Messen des Druckes an einem zweiten Punkt stromaufwärts des ersten Messpunktes die Stufe der Vornahme einer Druckmessung unter Benutzung der zweiten Druckentnahmebohrung umfasst.

15. Verfahren gemäß Anspruch 12, worin das Diffusor-Ge häuse (58) vier Dichtungsringe (84-90) umfasst, wobei jeder der Dichtungsringe von einem benachbarten Dichtungsring be abstandet ist und sich umfangsmäßig um das Gehäuse herum erstreckt, und die erste seitliche Bohrung (98) in einem Bereich zwischen dem zweiten und dem dritten Dichtungsring angeordnet ist.

16. Verfahren gemäß Anspruch 14, worin das Diffusor-Ge häuse (58) acht Dichtungsringe (148-162) umfasst, wobei jeder der Dichtungsringe von einem benachbarten Dichtungs ring beabstandet ist und sich umfangsmäßig um das Gehäuse erstreckt, und die erste seitliche Bohrung (98) in einem Bereich zwischen dem zweiten und dem dritten Dichtungsring angeordnet ist.

17. Verfahren gemäß Anspruch 14, worin das Diffusor-Ge häuse (58) acht Dichtungsringe (148-162) umfasst, wobei jeder der Dichtungsringe von einem benachbarten Dichtungs ring beabstandet ist und sich umfangsmäßig um das Gehäuse erstreckt, die erste seitliche Bohrung (164) in einem Be reich zwischen dem zweiten (150) und dem dritten Dichtungs ring (152) angeordnet ist und die zweite seitliche Bohrung (166) in einem Bereich zwischen dem sechsten (158) und dem siebten Dichtungsring (160) angeordnet ist.

18. Verfahren nach Anspruch 12, worin das Diffusor-Gehäu se (58) weiter mindestens zwei Umfangs-Nuten (78, 80) in der äußeren Oberfläche (74) des Gehäuses umfasst, wobei jede Nut eine Größe zur Aufnahme eines Dichtungsringes aufweist.