DE1107351B

DE1107351B - Siedewasserreaktor mit einem in das Druckgefaess eingebauten Dampf-Wasser-Abscheider

Info

Publication number: DE1107351B
Application number: DEL33436A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinz Kornbichler
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1959-06-12
Filing date: 1959-06-12
Publication date: 1961-05-25
Also published as: FR1262780A; BE591272A; GB928915A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Siedewasserreaktor mit einem in das Druckgefäß eingebauten Dampf-Wasser-Abscheider und mit Naturumlauf des Kühlmittels, bei dem über dem Reaktorkern für Beförderung des umlaufenden Wassers Kamine vorgesehen sind.

Es ist bekannt, das Dampf-Wasser-Gemisch, das aus dem Reaktorkern eines Siedewasserreaktors austritt, in Dampf und Wasser zu trennen. Diese Trennung kann sowohl im Druckgefäß selbst — durch Ausnutzung der Schwerkraft oder mit Hilfe üblicher Wirbelkammerabscheider — als auch außerhalb des Druckgefäßes durchgeführt werden. Zur Verwendung von Wirbelkammerabscheidern in Dampferzeugern ist es ferner bekannt, entweder wenige, große Zyklone oder viele kleine Zyklone anzuordnen. Da bei konventionellen Dampferzeugern die Ausdampfziffer (Kubikmeter erzeugter Dampf pro Quadratmeter Ausdampffläche und Stunde) nicht allzu hoch liegt, reicht gewöhnlich die erstgenannte Lösung zur Separation des Dampf-Wasser-Gemisches aus. Erreicht man sehr große Werte für die Ausdampfziffer, so ist die Anordnung von Multizyklonen vorzuziehen.

Im Reaktorbau strebt man aus wirtschaftlichen Gründen sehr hohe spezifische Leistungen und damit für Siedewasserreaktoren auch außerordentlich große Ausdampfziffern an. Führt man dabei die Dampf-Wasser-Separation mit den üblichen Zyklonen bzw. mit Multizyklonen durch, so ergibt sich im ersten Fall ein relativ großer Druckabfall im Zyklon, um die Abscheidung wirklich zu bewerkstelligen. Im zweiten Fall hat man durch das Kreuzen des senkrecht nach oben fließenden Dampf-Wasser-Gemisches und des radial nach außen fließenden abgeschiedenen Wassers starke Einschnürungen des Strömungsquerschnittes und damit große Strömungswiderstände zu erwarten. Die üblichen Zyklone sind überdies oberhalb des Wasserspiegels angeordnet, so daß auch durch den Höhenunterschied zwischen dem Auslauf der Zyklone und dem Wasserspiegel geodätische Höhe verlorengeht, was sich insbesondere bei Naturumlauf im Reaktordruckgefäß ungünstig auswirkt.

Die genannten Nachteile werden bei dem eingangs genannten Siedewasserreaktor mit Naturumlauf des Kühlmittels erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß in die Kamine Dampfabführungsrohre hineinragen und daß an sich bekannte Mittel vorgesehen sind, um die Höhe des Wasserspiegels im Reaktordruckgefäß über dem oberen Ende der Kamine einzustellen und einzuhalten.

An Hand eines Ausführungsbeispiels, das in der

Druckgefäß eingebauten
Dampf-Wasser-Abscheider

Anmelder:

LICENTIA Patent-Verwaltungs-G. m. b. H., Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1

Dr.-Ing. Heinz Kornbichler, Walldorf (Bez. Langen), ist als Erfinder genannt worden

Figur dargestellt ist, soll die Erfindung näher erläutert werden.

In einem Reaktordruckgefäß 1 eines Siedewasserreaktors befinden sich Brennstoffelemente 2, die den Reaktorkern bilden. Unter einem Brennstoffelement ist die Zusammenfassung von beispielsweise 6 · 6 oder 10 · 10 Brennstoffstäben in einem Kasten zu verstehen. An jedes der Brennstoffelemente schließt je ein Kamin 3 an, der im oberen Teil zweckmäßig einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Derartige Kamine sind bei Siedewasserreaktoren mit Naturumlauf bekannt. Nach der Erfindung ragen die Enden von Dampfabscheidungsrohren 4 in die Kamine 3 hinein. Außerdem liegt die Wasseroberfläche 5 im Siedewasserreaktor über dem oberen Ende der Kamine. In einem senkrecht nach oben durch ein Rohr oder einen Kanal hindurchgeleiteten Dampf-Wasser-Gemisch stellt sich bekanntlich im zentralen Teil des Rohres bzw. des Kanals von selbst eine höhere Dampfkonzentration ein. Durch eine geeignete Anordnung der Dampfabführungsrohre kann also eine weitgehende Trennung des Dampf-Wasser-Gemisches erfolgen.

Durch die Trennung von Dampf und Wasser unterhalb des Wasserspiegels wird erreicht, daß der Dampf, welcher 50 Volumprozent und mehr des Volumens des Dampf-Wasser-Gemisches am Austrittsort aus dem Reaktorkern betragen kann, nicht durch das Wasser relativ langsam emporperlen muß bzw. relativ langsam mit dem Wasser hochgeführt wird, sondern relativ hohe Geschwindigkeiten in den Dampfabführungsrohren annehmen kann. Dadurch kann der Querschnitt der Rohre verhältnismäßig

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klein gewählt werden, so daß die radiale Strömung des abgeschiedenen Wassers oberhalb der Kamine nicht nennenswert behindert wird. Die Dampfgeschwindigkeit in den Rohren kann durch die Änderung der Höhe der Wassersäule über den Kaminen, welche den Druckabfall im Dampfabführungsrohr bestimmt, beeinflußt werden.

Damit das vom Dampf in die Dampfabführungsrohre mitgerissene Wasser nicht zu hoch gehoben werden muß, ist es zweckmäßig, die Dampfabführungsrohre 4 unterhalb des Wasserspiegels 5 enden zu lassen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind in den Kaminen 3 an sich bekannte Dralldampfabscheider vorgesehen, die aus einer Drallerzeugungsspirale 6 und einer Drallentzugsspirale 7 aufgebaut sind. Durch die Drallentzugsspiralen, die oberhalb des Orts der Dampfabscheidung angeordnet sind, wird dem abgeschiedenen Wasser der Drall entzogen, so daß bei der Anordnung nach der Erfindung der Druckabfall verhältnismäßig klein gehalten werden kann.

Auch bei dieser Anordnung der Dralldampfabscheider wird die Tatsache ausgenutzt, daß in einem senkrechten Kanal, in dem ein Dampf-Wasser-Gemisch von unten nach oben fließt, sich von selbst eine höhere Dampfkonzentration im zentralen Teil des Kanals einstellt. Durch diese Tatsache wird das Arbeiten der Abscheider erleichtert bzw. gelingt die Abscheidung schon bei niedrigen Druckverlusten, verglichen mit dem Einbau von Abscheidern, die auf die natürliche Dampfblasenkonzentration in den senkrechten Kanälen keine Rücksicht nehmen, wie dies z. B. bei Tangentialabscheidern der Fall ist.

Die Anordnung von Dralldampfabscheidern ist vor allem bei größeren Ausdampfziffern zweckmäßig. Bei der Verwendung von Dralldampfabscheidern enden die Dampf abscheidungsrohre 4 vorteilhaft oberhalb der Wasseroberfläche S.

Bei Siedewasserreaktoren mit Zwangsumlauf sind Kamine 3 zur Verbesserung des Umlaufes im allgemeinen nicht erforderlich. In diesem Fall werden entweder nur verhältnismäßig kurze Kamine 3 vorgesehen, oder die Drallerzeugungsspiralen 6 und Drallentzugsspiralen 7 werden in den Oberteilen der Brennstoffelemente 3 angeordnet, während die Dampfabführungsrohre 4 in den Oberteil der Brennstoffelemente 2 hineinragen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

ίο 1. Siedewasserreaktor mit einem in das Druckgefäß eingebauten Dampf-Wasser-Abscheider und mit Naturumlauf des Kühlmittels, bei dem über dem Reaktorkern zur Beförderung des umlaufenden Wassers Kamine vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kamine Dampfabführungsrohre hineinragen und daß im Reaktorgefäß an sich bekannte Mittel vorgesehen sind, um die Höhe des Wasserspiegels im Reaktordruckgefäß über dem oberen Ende der Kamine einzustellen und einzuhalten.
2. Siedewasserreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der Kamine ein Dralldampfabscheider vorgesehen ist.
3. Siedewasserreaktor mit einem in das Druckgefäß eingebauten Dampf-Wasser-Abscheider und mit Zwangsumlauf des Kühlmittels, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb jedes Brennstoffelements Dampfabführungsrohre vorgesehen sind und daß im Reaktorgefäß an sich bekannte Mittel vorgesehen sind, um die Höhe des Wasserspiegels im Reaktordruckgefäß über dem unteren Ende der Dampfabführungsrohre einzustellen und einzuhalten.
4. Siedewasserreaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende jedes

Brennstoffelements Drallabscheider vorgesehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1173 334;

Brennstoff-Wärme-Kraft, Nr. 1, Januar 1957, S. 15.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen