DE1165172B

DE1165172B - Pressure equalization vessel for pressurized water reactors

Info

Publication number: DE1165172B
Application number: DES75372A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Josef Eberwein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1961-08-19
Filing date: 1961-08-19
Publication date: 1964-03-12

Description

Druckausgleichsgefäß für Druckwasserreaktoren Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckausgleichgefäß für Druckwasserreaktoren, das aus einem aufrecht stehenden, beiderseits geschlossenen und mit Wasser und Wasserdampf gefüllten Zylinder besteht und mindestens eine Sprühdüse im Dampfraum, ein den Wasserraum mit dem Primärkreislauf des Reaktors verbindendes Rohr und im Wasserraum angeordnete Heizelemente sowie ein Steigrohr enthält, dessen oberes Ende in den Dampfraum hineinragt.Pressure equalization vessel for pressurized water reactors The invention relates on a pressure equalization vessel for pressurized water reactors, which consists of an upright standing cylinder, closed on both sides and filled with water and steam consists and at least one spray nozzle in the steam room, a water room with the primary circuit the reactor connecting pipe and arranged in the water space heating elements and contains a riser pipe, the upper end of which protrudes into the vapor space.

Bei einer bekannten Ausführung ist in ein Druckausgleichsgefäß ein zylindrisches Steigrohr koaxial eingesetzt, dessen unteres Ende an der Eintrittsstelle des den Wasserraum mit dem Primärkreislauf verbindenden Rohres dicht mit dem Boden des Gefäßes verbunden ist und dessen oberes Ende in den Dampfraum hineinragt. Die Heizelemente für dieses Druckausgleichgefäß sind in dem ringförmigen Wasserraum zwischen der Gefäßwand und dem Steigrohr angeordnet.In a known embodiment, a pressure equalization vessel is in a cylindrical riser pipe inserted coaxially, its lower end at the point of entry of the pipe connecting the water space with the primary circuit tightly to the ground of the vessel is connected and its upper end protrudes into the steam space. the Heating elements for this pressure equalization vessel are in the ring-shaped water space arranged between the vessel wall and the riser pipe.

Mit Hilfe des Druckausgleichgefäßes, das gleichzeitig als Druckerzeuger arbeitet, wird der Druck im Primärkreislauf eines Reaktors innerhalb bestimmter Grenzen geregelt. Wenn eine Änderung in der Reaktivität des Reaktors eintritt oder eine Kühlmittel- oder Moderatorpumpe ausfällt, ändert sich die Kühlmitteltemperatur im Primärkreislauf und dadurch die Dichte des Kühlmittels. Die damit verbundenen Volumen- und Druckschwankungen müssen vom Druckausgleichgefäß aufgefangen und ausgeglichen werden. üblicherweise sind im unteren Teil des Druckausgleichgefäßes elektrische Heizelemente angeordnet.With the help of the pressure equalization tank, which also acts as a pressure generator works, the pressure in the primary circuit of a reactor is within certain Regulated boundaries. When there is a change in the reactivity of the reactor or a coolant or moderator pump fails, the coolant temperature changes in the primary circuit and thereby the density of the coolant. The associated Volume and pressure fluctuations must be absorbed and compensated by the pressure equalization vessel will. Usually there are electrical in the lower part of the pressure equalization tank Arranged heating elements.

Wenn die Dichte des Kühlmittels im Primärkreislauf größer wird, entsteht eine Druckminderung, die eine selbsttätige Einschaltung der Heizung auslöst. Die durch die Beheizung erzeugte Dampfmenge verhindert einen weiteren Druckabfall.When the density of the coolant in the primary circuit increases, it arises a pressure reduction that triggers the heating to switch on automatically. the The amount of steam generated by the heating prevents a further drop in pressure.

Wenn die Kühlmitteldichte im Primärkreis abnimmt, entsteht im Druckausgleichgefäß ein überdruck, der durch selbsttätige Einschaltung der Sprühdüsen kurzfristig abgebaut wird.When the coolant density in the primary circuit decreases, it arises in the pressure equalization vessel an overpressure that is briefly relieved by the automatic switching on of the spray nozzles will.

Bei Volumenvergrößerung im Primärkreislauf tritt Wasser in das Druckausgleichgefäß ein, so daß sich im unteren Teil des Druckausgleichgefäßes erhebliche Mengen kälteres Wasser sammeln können, weil das Wasser im Druckausgleichgefäß im Normalbetrieb stets wärmer ist als das aus dem Primärkreislauf zuströmende Wasser. Bei einem unmittelbar folgenden Ausströmen von Wasser aus dem Druckausgleichgefäß (Volumenverkleinerung im Primärkreislauf) müssen also zuerst die kälteren Wassermengen erwärmt werden. Das bedeutet eine erhebliche Verzögerung, bis die erforderliche Dampfmenge erzeugt und der Druckabfall aufgehoben ist, so daß die Hüllrohre der Spaltstoffstäbe im Reaktor durchbrennen können, wenn das Kühlmittel an ihren Oberflächen wegen des Druckabfalls zu sieden beginnt.When the volume increases in the primary circuit, water enters the pressure equalization vessel one, so that there is a considerable amount of colder in the lower part of the pressure equalization vessel Can collect water because the water in the pressure equalization tank is always in normal operation is warmer than the water flowing in from the primary circuit. With one immediately subsequent outflow of water from the pressure compensation vessel (volume reduction in the primary circuit), the colder amounts of water must first be heated. This means a considerable delay before the required amount of steam is generated and the pressure drop is canceled, so that the cladding tubes of the fissile material rods in the Reactors can burn out if the coolant is on their surfaces because of the Pressure drop begins to boil.

Dieser Nachteil wird bei dem eingangs genannten Druckausgleichgefäß dadurch vermieden, daß erfindungsgemäß das untere Ende des Steigrohres erweitert ist und daß in diesem erweiterten Teil die Heizelemente hineinragen und dadurch gegen den übrigen Wasserraum abgeschirmt sind. Durch diese Maßnahme wird also der Wasserraum des Druckausgleichgefäßes in einen beheizten und in einen abgeschirmten Raum (Hauptwasserraum) unterteilt. Bei einer Volumenvergrößerung im Primärkreislauf strömt kälteres Wasser in den Hauptwasserraum und kühlt das in diesem befindliche Wasser ab. Folgt auf diese Volumenvergrößerung unmittelbar eine Volumenverkleinerung im Primärkreislauf, so wird aus dem beheizten Wasserraum durch Ausdampfen sofort eine gewisse Dampfmenge erzeugt. Durch den von der Volumenverkleinerung hervorgerufenen Druckabfall werden die Heizelemente selbsttätig auf die volle Leistung geschaltet und infolgedessen zusätzlich Dampf erzeugt. Eine Mischung des aufsteigenden Dampf-Wasser-Gemisches mit dem Wasser im Hauptwasserraum wird durch das Steigrohr verhindert. Durch diese rasche Bereitstellung des Dampfes wird der Druckabfall sehr schnell ausgeglichen.This disadvantage arises in the case of the pressure equalization vessel mentioned at the beginning avoided by expanding the lower end of the riser pipe according to the invention and that in this enlarged part the heating elements protrude and thereby are shielded from the rest of the water space. With this measure, the Water space of the pressure equalization vessel in a heated and in a shielded one Room (main water room) divided. With an increase in volume in the primary circuit colder water flows into the main water space and cools the water in it Water off. This volume increase is immediately followed by a volume reduction in the primary circuit, the heated water space is immediately evaporated through evaporation generates a certain amount of steam. By the caused by the volume reduction If the pressure drops, the heating elements are automatically switched to full power and as a result generates additional steam. A mixture of the rising steam-water mixture with the water in the main water space is prevented by the riser pipe. Through this rapid provision of the steam, the pressure drop is compensated very quickly.

Die Erfindung wird an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele und Schaubilder erläutert.The invention is based on the embodiments shown in the drawings and graphs explained.

F i g. 1 veranschaulicht ein Dnickausgleichgefäß mit in den Boden eingesetzten Heizelementen; F i g. 2, 3 und 4 zeigen Druckausgleichgefäße mit besonderem, angeflanschtem Heizkessel; F i g. 5 ist ein Längsschnitt durch die Flanschverbindung der F i g. 2 und 4; F i g. 6 und 7 veranschaulichen die Anordnung der Heizelemente im Heizkessel; F i g. 8 zeigt die Befestigung der Heizelemente; F i g. 9 bis 14 sind Diagramme, welche die Vorgänge bei einer Druckänderung im Druckausgleichgefäß wiedergeben.F i g. 1 illustrates a compensating vessel with in the ground used heating elements; F i g. 2, 3 and 4 show pressure equalization vessels with special, flanged boiler; F i g. 5 is a longitudinal section through the flange connection the F i g. 2 and 4; F i g. 6 and 7 illustrate the arrangement the heating elements in the boiler; F i g. 8 shows the mounting of the heating elements; F i g. 9 to 14 are diagrams showing the processes when the pressure changes in the surge tank reproduce.

In F i g. 1 ist ein Druckausgleichbehälter 20 dargestellt, der im unteren Teil mit Wasser gefüllt ist und im oberen Teil Wasserdampf enthält. In Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur im Reaktor kann der Wasserstand zwischen den beiden beispielweise eingezeichneten Wasserstandshöhen 21, 22 variieren. Das Wasser bildet eine Reserve für den Fall, daß die Dichte des Kühlmittels im Primärkreislauf zunimmt. Durch ein Verbindungsrohr 24, das den Primärkreislauf mit dem Druckgefäß verbindet, kann das Wasser je nach seiner Dichte im Primärkreislauf in das Druckgefäß einströmen oder aus ihm herausfließen. Im Boden des Druckgefäßes sind stabförmige Heizelemente 25 angeordnet, mit deren Hilfe das Wasser im Druckausgleichgefäß beim Anfahren geheizt und im Betrieb der erforderliche Dampfdruck erzeugt und aufrechterhalten wird, damit im Primärkreislauf der gewünschte Betriebsdruck herrscht. In den Dampfraum 23 des Druckausgleichgefäßes sind beispielsweise drei Sprühleitungen 26, 27 und 28 mit verschiedenen Durchmessern eingeführt, die mit Sprühdüsen 29, 30 und 31 versehen sind. Im Normalbetrieb sind beispielsweise die kleinste Düse 29 und ein Teil der Heizelemente ständig eingeschaltet. Je nach Bedarf wird bei einer Druckerhöhung im Druckausgleichgefäß durch eine weitere Düse oder durch alle Düsen gleichzeitig Wasser in den Dampfraum eingesprüht. Bei Druckerniedrigung wird die kleine Sprühdüse 29 abgeschaltet und gleichzeitig die Heizleistung erhöht oder voll eingeschaltet. Bei Abschaltung der Sprühdüse steht die der Kühlwirkung des eingesprühten Wassers entgegenwirkende Heizleistung sofort zur Dampferzeugung zur Verfügung. Damit der Behälter gegebenenfalls vollkommen entleert werden kann, ist an der tiefsten Stelle des Behälterbodens eine weitere, mit einem Ventil 32 versehene Rohrleitung 33 angeordnet und in das Verbindungsrohr 24 eingeführt. Die Heizelemente 25 sind von einem Hohlzylinder 24 umgeben, der in einen trichterförmig erweiterten Teil 35 eines Steigrohres 36 koaxial eingesetzt ist.In Fig. 1, a pressure equalization tank 20 is shown, which in the lower part is filled with water and the upper part contains water vapor. Dependent on the coolant temperature in the reactor can determine the water level between the two for example drawn in water levels 21, 22 vary. The water forms a reserve in the event that the density of the coolant in the primary circuit increases. Through a connecting pipe 24, which connects the primary circuit with the pressure vessel, the water can flow into the pressure vessel depending on its density in the primary circuit or flow out of it. There are rod-shaped heating elements in the bottom of the pressure vessel 25 arranged, with the help of which the water in the pressure equalization vessel is heated during start-up and in operation the required steam pressure is generated and maintained so that the desired operating pressure is present in the primary circuit. In the steam chamber 23 of the Pressure equalization vessel are, for example, three spray lines 26, 27 and 28 with introduced various diameters, which are provided with spray nozzles 29, 30 and 31 are. In normal operation, for example, the smallest nozzle 29 and part of the Heating elements switched on all the time. If necessary, if the pressure is increased in the pressure equalization tank through another nozzle or through all nozzles at the same time Water sprayed into the steam room. When the pressure drops, the small spray nozzle will 29 switched off and at the same time the heating power increased or fully switched on. When the spray nozzle is switched off, the cooling effect of the sprayed water is stopped counteracting heating power is immediately available for steam generation. So that the The container can be completely emptied if necessary, is at the lowest point Another pipe 33 provided with a valve 32 is arranged at the bottom of the container and inserted into the connecting pipe 24. The heating elements 25 are of a hollow cylinder 24, which in a funnel-shaped widened part 35 of a riser 36 is used coaxially.

Der Hohlzylinder 34 ist mit Hilfe von Stützen 37 am Gefäßboden befestigt. Das Steigrohr 36 ist so lang, daß sein oberes Ende selbst bei dem höchsten Wasserstand in den Dampfraum 23 hineinragt. Das Verbindungsrohr 24 ist oberhalb des trichterförmigen Teiles 35 in das Druckgefäß eingeführt, damit das gegebenenfalls aus dem Primärkreislauf zuströmende kältere Wasser nicht unmittelbar in den Heizraum gelangen kann. Im Wasserraum ist ferner ein ; zylindrisches Abschirmblech 38 angeordnet, das mit der Gefäßwand einen schmalen Ringspalt 39 bildet. Durch dieses Abschirmblech und das im Ringspalt 39 befindliche Kühlmittel ist vermieden, das Temperaturunterschiede im Wasserraum sich unmittelbar auf die Gefäßwand auswirken können. In der gleichen Weise ist im Dampfraum ein Abschirmblech 41 angeordnet, damit das durch die Sprühdüsen einströmende Wasser nicht unmittelbar auf die Gefäßwand treffen kann. über der öffnung des Steigrohres 36 ist ein tellerförmiges Abschirmblech 42 angeordnet, damit einerseits das aus den Sprühdüsen strömende Wasser nicht in das Steigrohr gelangen kann, andererseits das bei voller Beheizung aus dem Steigrohr heraussprudelnde Wasser-Dampf-Gemisch umgelenkt wird.The hollow cylinder 34 is attached to the bottom of the vessel with the aid of supports 37. The riser pipe 36 is so long that its upper end protrudes into the steam space 23 even at the highest water level. The connecting pipe 24 is inserted into the pressure vessel above the funnel-shaped part 35, so that the colder water that may flow in from the primary circuit cannot get directly into the boiler room. In the water room is also a; cylindrical shielding plate 38 is arranged, which forms a narrow annular gap 39 with the vessel wall. This shielding plate and the coolant located in the annular gap 39 prevent temperature differences in the water space from having a direct effect on the vessel wall. In the same way, a shielding plate 41 is arranged in the steam space so that the water flowing in through the spray nozzles cannot hit the vessel wall directly. A plate-shaped shielding plate 42 is arranged above the opening of the riser pipe 36 so that, on the one hand, the water flowing out of the spray nozzles cannot get into the riser pipe and, on the other hand, the water-steam mixture that gushes out of the riser pipe when it is fully heated is deflected.

Durch die Verwendung des Steigrohres tritt eine schnellere Erwärmung des Wassers in dem von dem Hohlzylinder 34 und dem trichterförmigen Teil 35 eingeschlossenen Raum und damit eine schnellere Dampferzeugung ein, und außerdem wird ein Durchströmen des Dampf-Wasser-Gemisches durch die kälteren Wassermassen im unteren Teil des Druckausgleichgefäßes vermieden.The use of the riser leads to faster heating of the water in that enclosed by the hollow cylinder 34 and the funnel-shaped part 35 Space and thus faster steam generation, and also a flow through of the steam-water mixture through the colder water masses in the lower part of the pressure equalization vessel avoided.

Zwei weitere Ausführungsbeispiele sind in den F i g. 2, 3 und 4 dargestellt. In beiden Ausführungsbeispielen ist an den Boden des Druckausgleichgefäßes ein zylindrischer Kessel43 bzw. 44 angeflanscht, der die Heizelemente 25 aufnimmt. Der Durchmesser des Steigrohres 45 ist kleiner als der Durchmesser der Durchgangsöffnung 48 der Verbindungsflansche. An das sich in den Heizkessel 43 bzw. 44 erstreckende Ende des Steigrohres ist ein zylindrisches Abschirmblech 49 beispielsweise angeschweißt, dessen Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Kessels ist und das auf der der Verbindungsstelle mit dem Steigrohr entgegengesetzten Seite mit einem Längsschlitz 50 versehen ist. Die Länge des Abschirmbleches ist so bemessen, daß es mit den Stirnwänden 51, 52 des Heizkessels abschließt. Zur Erleichterung der Montage ist das Steigrohr 45 vorteilhafterweise aus mehreren lösbar miteinander verbundenen Teilen zusammengesetzt. In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 und 3 mündet das Verbindungsrohr 24 zum Primärkreislauf im Boden des Druckausgleichgefäßes (F i g. 3). Wenn das Wasser im Heizkessel mit Hilfe der Heizelemente erwärmt wird, steigt das erwärmte Wasser und der gegebenenfalls erzeugte Dampf im Steigrohr nach oben. Dadurch strömt im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 und 3 kaltes Wasser aus dem Wasserraum des Druckausgleichgefäßes durch den Ringspalt 48 und den Ringspalt 53 zwischen dem Abschirmblech und dem Heizkessel nach und tritt durch den Längsschlitz 50 in den Heizraum ein. In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 sind beispielsweise zwei besondere Wasserzuführungsrohre 54 vorgesehen, durch die zusätzlich zu dem durch die Flanschverbindung nachströmenden Wasser kaltes Wasser in den Heizkessel zugeführt wird. Bei beiden Ausführungsbeispielen ist es zweckmäßig, den Ringspalt 48 durch ein Rohr 55 (F i g. 5), das mit einer auf dem Gefäßboden aufliegenden Krempe 56 versehen ist, zu unterteilen, so daß ein neuer Ringspalt 57 entsteht. Das in diesem Ringspalt stagnierende Kühlmittel stellt eine Wärmeisolation für die Flanschverbindung dar. Dadurch wird eine unzulässige Abschreckung der Flanschverbindung durch das nachströmende kühlere Wasser oder bei sehr engem Ringspalt 48, insbesondere nach dem Ausführungsbeispiel der F i g. 4, eine vom Steigrohr ausgehende, unzulässige Erwärmung der Verbindungsstutzen 46, 47 vermieden. In diesen beiden Ausführungsbeispielen sind im Dampfraum beispielsweise zwei Sprühdüsen 29, 30 vorgesehen.Two further exemplary embodiments are shown in FIGS. 2, 3 and 4 shown. In both exemplary embodiments, a cylindrical vessel 43 or 44, which receives the heating elements 25, is flanged to the bottom of the pressure equalization vessel. The diameter of the riser pipe 45 is smaller than the diameter of the through opening 48 of the connecting flanges. At the end of the riser pipe extending into the boiler 43 or 44, a cylindrical shielding plate 49 is welded, for example, the diameter of which is smaller than the inside diameter of the boiler and which is provided with a longitudinal slot 50 on the side opposite the connection point with the riser pipe. The length of the shielding plate is dimensioned so that it is flush with the end walls 51, 52 of the boiler. To facilitate assembly, the riser pipe 45 is advantageously composed of several parts that are detachably connected to one another. In the embodiment according to FIG. 2 and 3, the connecting pipe 24 to the primary circuit opens in the bottom of the pressure equalization vessel (FIG. 3). When the water in the boiler is heated with the help of the heating elements, the heated water and the steam that may be generated rise up the riser pipe. As a result, there is a flow in the exemplary embodiment according to FIG. 2 and 3 cold water from the water space of the pressure equalization vessel through the annular gap 48 and the annular gap 53 between the shielding plate and the boiler and enters the boiler room through the longitudinal slot 50. In the embodiment according to FIG. 4, for example, two special water supply pipes 54 are provided through which cold water is supplied to the boiler in addition to the water flowing in through the flange connection. In both exemplary embodiments, it is expedient to subdivide the annular gap 48 by means of a tube 55 (FIG. 5) which is provided with a rim 56 resting on the bottom of the vessel, so that a new annular gap 57 is created. The coolant stagnating in this annular gap represents thermal insulation for the flange connection. This prevents the flange connection from being inadmissibly deterred by the cooler water flowing in or in the case of a very narrow annular gap 48, in particular according to the exemplary embodiment in FIG. 4, inadmissible heating of the connecting pieces 46, 47 emanating from the riser pipe is avoided. In these two exemplary embodiments, for example two spray nozzles 29, 30 are provided in the steam space.

Aus den F i g. 6 und 7 geht die Anordnung der Heizelemente in den Stirnseiten des Heizkessels nach F i g. 2 hervor. Nach F i g. 6 sind die Heizelemente auf jeder Stirnseite derart angeordnet, das durch ihre Fußpunkte verlaufend gedachte Gerade Quadrate bilden. Die Heizelemente auf der einen Stirnseite sind gegenüber denen auf der anderen Stirnseite versetzt, so daß jedes Heizelement auf der einen Stirnseite zu den unmittelbar benachbarten Heizelementen auf der anderen Stirnseite denselben Abstand einhält. In F i g. 6 sind zum besseren Verständnis beispielsweise die auf der linken Stirnseite angeordneten Heizelemente 25 durch ausgezogene Linien, die auf der rechten Stirnseite angeordneten Heizelemente 25a durch gestrichelte Linien miteinander verbunden.From the F i g. 6 and 7 shows the arrangement of the heating elements in FIGS Front sides of the boiler according to FIG. 2 emerges. According to FIG. 6 are the heating elements arranged on each face in such a way that the imagined running through their base points Make straight squares. The heating elements on one end face are opposite those on the other face offset so that each heating element on the one Front side closed the immediately adjacent heating elements on the other end face maintains the same distance. In Fig. 6 are for better understanding for example, the heating elements 25 arranged on the left end face solid lines, the heating elements 25a arranged on the right end face connected by dashed lines.

Auf diese Weise ist es möglich, eine große Zahl von Heizelementen im Kesselraum unterzubringen, ohne daß sich bei der Montage oder Demontage der Heizelemente auf .einer der Stirnseiten Schwierigkeiten ergeben. Nach F i g. 7 sind die Heizelemente auf beiden Stirnseiten so angeordnet, daß ihre Verbindungslinien gleichseitige Dreiecke bilden. Diese Anordnung ist für einen Heizkessel nach F i g. 4 bestimmt, bei dem die oben beschriebene Versetzung der Heizelemente gegeneinander nicht erforderlich ist, da die Länge des Heizkessels mehr als doppelt so groß wie die Länge eines Heizelementes ist. Die freien Enden der Heizelemente können bei beiden Ausführungen durch eine Lochscheibe 40 zur Vermeidung von Schwingungen abgestützt sein.In this way it is possible to use a large number of heating elements Can be accommodated in the boiler room without having to worry about the assembly or disassembly of the heating elements on .one of the end faces result in difficulties. According to FIG. 7 are the heating elements arranged on both ends so that their connecting lines are equilateral triangles form. This arrangement is for a boiler according to FIG. 4 determined in which the displacement of the heating elements from one another as described above is not required is because the length of the boiler is more than twice the length of a heating element is. The free ends of the heating elements can in both versions by a Perforated disk 40 be supported to avoid vibrations.

Nach F i g. 8 sind in den Boden des Druckausgleichgefäßes bzw. in die Stirnseiten der Heizkessel Muffen 58 zur Aufnahme der Heizelemente eingesetzt. Das Hüllrohr der Heizelemente ist mit dem freien Ende der Muffen verschweißt. Diese Art der Befestigung bietet den Vorteil, daß bei einer Beschädigung eines Heizelementes die Muffe kurz vor ihrem freien Ende abgesägt werden kann und dann zur Aufnahme eines neuen Heizelementes bereitsteht.According to FIG. 8 are in the bottom of the pressure equalization tank or in the end faces of the boiler sleeves 58 used to accommodate the heating elements. The jacket tube of the heating elements is welded to the free end of the sleeves. These Type of attachment has the advantage that if a heating element is damaged the sleeve can be sawed off just before its free end and then for inclusion a new heating element is ready.

Aus den Diagrammen der F i g. 9 bis 14 lassen sich die zu erwartenden Verhältnisse im Druckausgleichgefäß ablesen. Die ausgezogenen Kurven geben die Verhältnisse in einem Druckausgleichgefäß der bisher üblichen Art und die gestrichelten Kurven die Verhältnisse in einem Druckausgleichgefäß gemäß der Erfindung wieder. Bei abnehmender Dichte des Wassers im Primärkreislauf wird ein Wasservolumen -f-@ V' pro Zeiteinheit in das Druckausgleichgefäß gepreßt. Dadurch steigt der Druck Po (Punkt 1 in F i g. 9) um d P an, und die Wassermenge V im Druckausgleichgefäß nimmt zu. Im Punkt 2 (F i g. 9) ist der zulässige Druck erreicht, ein in der Zuleitung 27 zur Düse 30 liegendes, magnetisch betätigtes Ventil wird automatisch eingeschaltet und ist im Punkt 3 voll geöffnet, so daß eine Wassermenge W (F i g. 12) eingesprüht wird. Der Dampf im Druckausgleichgefäß wird von Punkt 1 bis 3 (F i g. 9) komprimiert und überhitzt. Durch das von der Düse 30 eingesprühte Wasser wird der Dampf vom Punkt 3 bis 4 auf Sattdampf abgekühlt, und vom Punkt 4 bis 5 tritt eine Dampfkondensation ein, so daß der Druck etwas abfällt. Im Punkt 5 ist das Zuströmen von Wasser durch das Verbindungsrohr beendet, im Druckausgleichgefäß befindet sich eine Wassermenge V (F i g. 11 ). Durch das weitere Einsprühen von Wasser sinkt der Druck rasch bis auf den Normaldruck Po (Punkt 6 in F i g. 9) ab, wodurch das Ventil für die Sprühdüse 30 automatisch geschlossen wird und die Sprühwassermenge W auf Null zurückgeht (F i g. 12). Durch das bei abnehmender Dichte zugeführte kältere Wasser vom Volumen +V (F i g. 10) wird das Wasser im Druckausgleichgefäß abgekühlt. Durch Wärmeübertragung vom Dampf an das Wasser des Druckaus- i gleichgefäßes sinkt der Druck langsam auf den der Wassertemperatur entsprechenden Dampfdruck. Im Punkt 7 der F i g. 10 setzt infolge zunehmender Dichte im Primärkreislauf ein Abströmen des Wassers ein, wobei der Dampfdruck vom Punkt 7 (F i g. 9) auf den durch Punkt 8 gekennzeichneten Siedepunkt des Wassers abnimmt. Im Punkt 8 beginnt eine Ausdampfung des Wassers im Druckausgleichgefäß, so daß eine Dampfmenge D (F i g. 14) erzeugt wird. Der Druck sinkt daher langsam von Punkt 8 auf Punkt 9 (F i g. 9 ) ab. Im Punkt 9 ist die untere zulässige Druckgrenze erreicht, und die elektrische Heizung wird selbsttätig voll eingeschaltet (Wärmemenge Q' in F i g. 13).From the diagrams of FIG. 9 to 14 can be expected Read off the conditions in the pressure compensation vessel. The solid curves give the conditions in a pressure equalization vessel of the usual type and the dashed curves the conditions in a pressure equalization vessel according to the invention again. With decreasing The density of the water in the primary circuit becomes a volume of water -f- @ V 'per unit of time pressed into the pressure equalization vessel. This increases the pressure Po (point 1 in F i G. 9) by d P, and the amount of water V in the pressure equalization vessel increases. In the point 2 (Fig. 9) the permissible pressure has been reached, one in the feed line 27 to the nozzle 30 lying, magnetically operated valve is automatically switched on and is fully opened at point 3, so that a quantity of water W (FIG. 12) is sprayed in. The steam in the pressure equalization vessel is compressed from point 1 to 3 (Fig. 9) and overheated. The water sprayed in from the nozzle 30 makes the steam from the point 3 to 4 cooled to saturated steam, and from point 4 to 5 there is steam condensation so that the pressure drops slightly. In point 5 the inflow of water is through the connecting pipe ends, there is a quantity of water in the pressure equalization vessel V (Fig. 11). By spraying in more water, the pressure drops rapidly to on the normal pressure Po (point 6 in F i g. 9), whereby the valve for the spray nozzle 30 closes automatically and the amount of spray water W goes back to zero (F i g. 12). Due to the colder water supplied by volume as the density decreases + V (Fig. 10) the water is cooled in the pressure equalization vessel. Through heat transfer From the steam to the water in the pressure equalization vessel, the pressure slowly drops the vapor pressure corresponding to the water temperature. In point 7 of FIG. 10 places due to the increasing density in the primary circuit an outflow of the water, whereby the vapor pressure from point 7 (Fig. 9) to the boiling point indicated by point 8 of the water decreases. At point 8, the water begins to evaporate in the pressure equalization vessel, so that an amount of steam D (Fig. 14) is generated. The pressure will therefore decrease slowly from point 8 to point 9 (Fig. 9). Point 9 is the lower permissible pressure limit reached, and the electric heating is automatically switched on fully (heat quantity Q 'in FIG. 13).

Dadurch wird der Druckabfall abgebremst. Im Punkt 10 ist das Abfließen des Wassers aus dem Druckausgleichgefäß beendet (- V' in F i g. 10), und die Ausdampfung D hört auf. Jetzt übernimmt die Heizleistung die Erzeugung der zur Wiederherstellung des Normaldruckes erforderlichen Dampfmenge. Vom Punkt 10 bis 11 steigt der Druck langsam an, da der ganze Wasserinhalt im Druckausgleichgefäß mit erwärmt werden muß. Im Punkt 11 ist der Normaldruck Po erreicht, die Heizung wird selbsttätig auf die zum Ausgleich der Wärmeverluste erforderliche Leistung umgeschaltet (Wärmemenge Q' in F i g. 13 geht auf Qo zurück) und die Dampfentwicklung D (Fig. 14) klingt ab.This slows down the pressure drop. At point 10 is the drainage of the water from the pressure equalization vessel ended (- V 'in FIG. 10), and the evaporation D stops. Now the heating power takes over the generation of the restoration the normal pressure required amount of steam. From point 10 to 11 the pressure increases slowly, as the entire water content in the pressure equalization vessel is also heated got to. The normal pressure Po is reached at point 11, and the heating is automatically activated the power required to compensate for the heat losses is switched over (amount of heat Q 'in FIG. 13 goes back to Qo) and the vapor development D (Fig. 14) sounds away.

Der Druckverlauf in einem Ausgleichgefäß mit einem Steigrohr gemäß der Erfindung ändert sich von Punkt 1 bis 6 (F i g. 9) demgegenüber nicht. Vom Punkt 6 bis 12 tritt praktisch kein Druckabfall ein, da sich das Wasser in dem von dem erweiterten Teil des Steigrohres gebildeten Heizraum nicht mit dem übrigen Wasser im Druckausgleichgefäß mischen kann und daher durch das Ausdampfen einem Druckabfall entgegenwirkt. Im Punkt 12 (F i g. 10) beginnt das Wasser aus dem Druckausgleichgefäß auszuströmen (- V'), der Druck fällt wegen der Ausdampfung des Wassers im Heizraum auf den Punkt 13 ab. Dabei wird eine Dampfmenge D (Punkt 12 in Fig. 14) erzeugt. Im Punkt 13 (F i g. 9) ist der Siedepunkt des Wassers im Druckausgleichgefäß erreicht, so daß bis zum Punkt 14 Dampf aus der ganzen Wassermenge im Druckausgleichgefäß ausgedampft wird. Im Punkt 14 wird auf die volle Heizleistung Q' umgeschaltet, so daß dann praktisch kein weiterer. Druckabfall entsteht, da die Dampfentwicklung wegen. der geringen Wassermenge im Heizraum sehr rasch einsetzt.In contrast, the pressure profile in an equalizing tank with a riser pipe according to the invention does not change from points 1 to 6 (FIG. 9). From point 6 to 12 there is practically no pressure drop, since the water in the heating space formed by the widened part of the riser cannot mix with the rest of the water in the pressure equalization vessel and therefore counteracts a pressure drop through evaporation. At point 12 (FIG. 10) the water begins to flow out of the pressure equalization vessel (- V '), the pressure drops to point 13 due to the evaporation of the water in the boiler room. A quantity of steam D (point 12 in FIG. 14) is thereby generated. At point 13 (FIG. 9) the boiling point of the water in the pressure equalization vessel is reached, so that up to point 14 steam is evaporated from the entire amount of water in the pressure equalization vessel. At point 14 a switch is made to the full heating output Q ', so that then practically no further. Pressure drop occurs because of the development of steam. the small amount of water in the boiler room sets in very quickly.

Im Punkt 15 fließt kein Wasser mehr aus dem Druckausgleichgefäß ab. Jetzt übernimmt wiederum die volle Heizleistung die Erzeugung der zur Wiederherstellung des Normaldruckes erforderliche Dampfmenge. Vom Punkt 15 bis 16 (F i g. 9) steigt der Druck infolge des durch den erweiterten Teil des Steigrohres gebildeten Heizraum in einer wesentlich kürzeren Zeit an. Wenn der Normaldruck Po erreicht ist, wird im Punkt 16 die Heizleistung Q' auf die zum Ausgleich der Wärmeverlute erforderliche Heizleistung Qo selbsttätig umgeschaltet, und die Dampferzeugung D klingt ab.At point 15, no more water flows out of the pressure compensation vessel. Now the full heating power takes over the generation of the restoration required amount of steam at normal pressure. From point 15 to 16 (Fig. 9) increases the pressure due to the boiler room formed by the widened part of the riser pipe in a much shorter time. When the normal pressure Po is reached, in point 16 the heating power Q 'to that required to compensate for the heat losses Heating power Qo switched automatically and the steam generation D subsided.

Claims

Claims: 1 .. pressure equalization vessel for pressurized water reactors, consisting of an upright standing, closed on both sides, water and water vapor containing cylinder with at least one spray nozzle in the steam space, one the water space with the primary circuit of the reactor connecting pipe and arranged in the water space Heating elements and a riser pipe, the upper end of which protrudes into the steam space, characterized in that that the lower end of the riser pipe is widened and that widened in these Part of the heating elements protrude and thereby shielded from the rest of the water space are.

2. Pressure equalization vessel according to claim 1, characterized in that the expanded Part of the riser pipe is essentially funnel-shaped or bell-shaped.

3. Pressure equalization vessel according to claim 2, characterized in that in the funnel-shaped part of the riser pipe a hollow cylinder comprising the heating elements is inserted coaxially.

4. Pressure equalization vessel according to claim 3, characterized in that the hollow cylinder carrying the riser pipe is attached to the bottom of the vessel with the help of supports.

5. Pressure equalization vessel according to claim 4, characterized in that the connecting pipe to the primary circuit is above of the enlarged part of the riser pipe is inserted into the water space.

6. Pressure equalization vessel according to claim 5, characterized in that one at the deepest point of the vessel opening drain pipe is connected to the connecting pipe via a valve.

7th Pressure equalization vessel according to claim 1, characterized in that a cylindrical, the boiler accommodating the heating elements is flanged from the outside to the bottom of the vessel and that the enlarged part of the riser pipe through the flange connection between Vessel and boiler is guided leaving an annular gap, a hollow cylinder is, the axis of which is perpendicular to the axis of the riser pipe and which is in the Includes heating elements attached to the end walls of the boiler. B.

Pressure equalization vessel according to claim 7, characterized in that the hollow cylinder with the boiler jacket forms an annular gap while flush with the end walls of the boiler, and on the side opposite the entry point of the riser pipe with a longitudinal slot is provided.

9. Pressure equalization vessel according to claim 7, characterized in that the heating elements distributed on both front sides of the boiler and axially parallel in these are used in such a way that imaginary straight lines running through their base points Form squares or equilateral triangles.

10. Pressure equalization vessel according to claim 9, characterized in that the heating elements, the length of which is only slightly from the cup length differs on one face relative to those on the other Front side are offset from one another in such a way that each heating element on the one Front side to the immediately adjacent heating elements on the other front side keep the same distance.

11. Pressure equalization vessel according to claim 5 or 8, characterized characterized in that a cylindrical shielding plate is arranged at least in the vapor space which forms a narrow annular gap with the inner wall of the vessel.

12. Pressure equalization vessel according to claim 11, characterized in that a plate-shaped screen in the steam space is arranged, which the opening of the riser pipe against the flowing out of the spray nozzles Shields water.

13. Pressure equalization vessel according to claim 1, characterized in that that two spray nozzles of different sizes are provided, of which the smaller one is open during normal operation.

14. Pressure equalization vessel according to claim 13, characterized in that part of the heating elements is constantly switched on during normal operation. Considered publications: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1095 415, 1119875.