DE1208833B - Boiling water core reactor with steam-water separators arranged inside the reactor pressure vessel - Google Patents
Boiling water core reactor with steam-water separators arranged inside the reactor pressure vesselInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. α.:Int. α .:
G21dG21d
Deutsche KX: 21 g - 21/24 German KX: 21 g - 21/24
Nummer: 1208 833Number: 1208 833
Aktenzeichen: L 37098 VIII c/21 gFile number: L 37098 VIII c / 21 g
Anmeldetag: 23. September 1960Filing date: September 23, 1960
Auslegetag: 13. Januar 1966Opened on: January 13, 1966
Die Erfindung betrifft einen Siedewasserkernreaktor mit innerhalb des Reaktordruckgefäßes angeordneten Einrichtungen zum Trennen des aus dem Reaktorkern austretenden Dampf-Flüssigkeits-Gemisches, welche aus auf den Reaktorkern aufgesetzten Leitvorrichtungen bestehen, die die Strömung des Dampf-Wasser-Gemisches in mehrere vertikal gerichtete Teilströme unterteilen und diese radial ablenken und die mit oberhalb der Wasseroberfläche mündenden Dampfableitungsrohren versehen sind.The invention relates to a boiling water core reactor with arranged inside the reactor pressure vessel Devices for separating the vapor-liquid mixture emerging from the reactor core, which consist of guide devices placed on the reactor core that control the flow divide the steam-water mixture into several vertically directed partial flows and these deflect radially and provide the steam discharge pipes opening above the water surface are.
Bei Siedewasserkernreaktoren besteht die Aufgabe, das aus dem Reaktorkern austretende Dampf-Wasser-Gemisch zu trennen, den Dampf möglichst trocken abzuziehen und das Wasser möglichst dampfblasenfrei abzuführen. Das Mitreißen von Wasser im Dampf ergibt Schwierigkeiten in der Turbine bzw. im Überhitzer, beispielsweise durch Erosion oder Verschleppung von Aktivität. Mitgenommene Dampfblasen im Wasser würden ferner die Unterkühlung des in den Reaktorkern wieder eintretenden Wassers verhindern und damit die Betriebsbedingungen verschlechtern. The task of boiling water core reactors is to control the steam-water mixture emerging from the reactor core to separate, remove the steam as dry as possible and the water as free from vapor bubbles as possible to dissipate. The entrainment of water in the steam creates difficulties in the turbine or in the Superheaters, for example due to erosion or the spread of activity. Taken steam bubbles in the water would furthermore the subcooling of the water re-entering the reactor core prevent and thus worsen the operating conditions.
Bei Siedewasserkernreaktoren kleiner Leistung oder bei Siedewasserkernreaktoren mit niedriger spezifischer Belastung erfolgt die gewünschte Abscheidung ohne besonderes Dazutun in befriedigender Weise allein durch die Schwerkraft, weil ausreichend Zeit für das Dampf-Wasser-Gemisch zwischen Abströmen aus dem Kern und Abströmen der getrennten Komponenten zur Verfügung steht. Bei Steigerung der spezifischen Leistung, insbesondere aber bei Vergrößerung der absoluten Leistung des Reaktors, wird jedoch ein Punkt erreicht, bei dem ohne besondere Maßnahmen die Abscheidung nicht mehr in ausreichendem Umfang stattfindet.In the case of boiling water nuclear reactors with a low output or in the case of boiling water nuclear reactors with a lower output With a specific load, the desired separation takes place in a more satisfactory manner without any special effort Way by gravity alone, because there is enough time for the steam-water mixture between Drainage from the core and drainage of the separate components is available. at Increase in the specific output, but especially when the absolute output of the Reactor, however, a point is reached at which the separation will not occur without special measures more takes place to a sufficient extent.
Um bei derartigen Reaktoren die gewünschte Abscheidung zu erzielen, kann man entweder durch Vergrößerung der Wasseroberfläche die zur Abscheidung zur Verfügung stehenden Zeiten vergrößern, weil damit die Geschwindigkeiten herabgesetzt werden, oder man kann mechanische Separatoren einbauen. Die erste Lösung hat den Nachteil, daß das Druckgefäß dadurch erheblich vergrößert und damit insgesamt eine außerordentliche auf wendige Lösung erzielt wird. Bei großen Reaktoren findet der Wasserspiegel wegen der maximal ausführbaren Größe der Druckgefäße rasch seine Grenze.In order to achieve the desired deposition in such reactors, one can either by Increasing the water surface, increasing the times available for separation, because this reduces the speeds, or you can install mechanical separators. The first solution has the disadvantage that it enlarges the pressure vessel considerably and thus as a whole an extraordinary agile solution is achieved. In large reactors, the water level is found because of the maximum feasible size of the pressure vessels quickly reached its limit.
Es ist ein Zentrifugal-Wasserabscheider für Siedewasserkernreaktoren
bekanntgeworden, bei dem jeder Brennelementkasten über einen Kamin den eigentlichen
Separator trägt. Dieser besteht im wesentlichen Siedewasserkernreaktor mit innerhalb des
Reaktordruckgefäßes angeordneten
Dampf-Wasser-AbscheidernA centrifugal water separator for boiling water nuclear reactors has become known in which each fuel assembly box carries the actual separator via a chimney. This consists essentially of boiling water nuclear reactor with within the
Reactor pressure vessel arranged
Steam-water separators
Anmelder:Applicant:
Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,
Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1Frankfurt / M., Theodor-Stern-Kai 1
Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Heinz Kornbichler,
Falkenstein (Taunus)Named as inventor:
Dr.-Ing. Heinz Kornbichler,
Falkenstein (Taunus)
aus einer kegehnantelstumpfförmigen durchlöcherten Hülse, an deren Eintritt ein Kranz von fest angeordneten
Leitschaufeln angebracht ist. Diese Leitschaufeln wirbeln jedoch das Gemisch durch und wirken
so einer bereits stattgefundenen Abscheidung entgegen.
Bei einem anderen bekannten Separator wird das Gemisch mehreren Wirbelkammerscheidern zugeführt,
aus denen das Wasser abfließt, während der Dampf nach oben entweicht. Auch hier besteht der
Nachteil einer Verringerung des Dampfblasenvolumens in den Scheidern. Auch der Drackverlust
ist relativ groß.from a frustoconical frustoconical perforated sleeve, at the entrance of which a ring of fixed guide vanes is attached. However, these guide vanes whirl through the mixture and thus counteract any separation that has already taken place.
In another known separator, the mixture is fed to several vortex chamber separators, from which the water flows off, while the steam escapes upwards. Here, too, there is the disadvantage of a reduction in the volume of vapor bubbles in the separators. The pressure loss is also relatively large.
Die vorliegende Vorrichtung vermeidet diese Nachteile, indem erfindungsgemäß die Leitvorrichtungen von jedem der Teilströme weitere Teilströme in verschiedenen Höhen abzweigen und diese radial und nach unten ablenken, wobei sie die Strömung verlangsamen.The present device avoids these disadvantages by, according to the invention, the guide devices from each of the partial flows branch off further partial flows at different heights and these branch off radially and deflect it downwards, slowing the flow.
Die Leitvorrichtungen sind dabei derartig ausgebildet, daß das aus jedem Teilstrom abgezweigte Wasser annähernd horizontal zwischen den benachbarten, für das aufsteigende Dampf-Wasser-Gemisch vorgesehenen Steigrohren abfließen kann. Zwischen den Leitvorrichtungen und dem Dampfraum oberhalb des Wasserspiegels sind Rohre derart angeordnet, daß der abgeschiedene Dampf nach oben abgeführt werden kann. In den Leitvorrichtungen können ferner Mittel zur Drosselung der Ströme vorgesehen werden. Zur Verstärkung des Abscheide-The guide devices are designed in such a way that the branched off from each partial flow Water almost horizontally between the neighboring ones, for the rising steam-water mixture provided riser pipes can flow off. Between the guiding devices and the steam room Above the water level pipes are arranged in such a way that the separated steam upwards can be discharged. Means for throttling the currents can also be provided in the guiding devices will. To strengthen the separation
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effektes können darüber hinaus Drallerzeuger angeordnet werden.swirl generators can also be arranged will.
Bei einer derartigen Ausbildung des Kernreaktors bleibt der entscheidende Vorteil der natürlichen Abscheidung, nämlich der geringe Druckverlust, erhalten, während der Nachteil der natürlichen Abscheidung, nämlich das schlechte Funktionieren bei hoher spezifischer Belastung, verhindert wird. Auch braucht das Druckgefäß im Durchmesser nicht vergrößert zu werden, sondern es ergibt sich allenfalls eine Verlängerung dieses Gefäßes, was konstruktiv und in den Baukosten weniger ins Gewicht fällt.With such a design of the nuclear reactor, the decisive advantage of natural separation remains, namely the low pressure loss, while the disadvantage of the natural separation, namely, the poor functioning at high specific loads, is prevented. Also needs the pressure vessel does not have to be enlarged in diameter, but at most an extension results this vessel, which is less important in terms of design and construction costs.
Zur weiteren Erläuterung des Gegenstandes der Erfindung sind in den Fig. 1 und 2 verschiedene Ausführungsbeispiele schematisch wiedergegeben.To further explain the subject matter of the invention, various FIGS. 1 and 2 are shown Embodiments shown schematically.
Der Reaktorkern 1 — bestehend aus einer großen Zahl von Brennstoffelementen — befindet sich in dem Reaktordruckgefäß 2. Im Reaktorkern 1 wird das Kühlmittel,,:das beispielsweise aus leichtem oder auch schwerem Wasser besteht, derartig erwärmt, daß sich zumindest im ,oberen Teil des Kernes 1 Dampfblasen bilden. Da die Dichte des erwärmten Wassers und die des Dampfes geringer ist als die Dichte des kälteren Wassers, steigt das Dampf-Wasser-Gemisch nach oben und strömt durch einen mehrzelligen Kamin 3 in die Dampf-Wasser-Abscheidevorrichtung 4. Diese Abscheidevorrichtung besteht beispielsweise aus mehreren übereinandergesetzten glockenförmigen Blechen 5,6,7 (s. Fig. 1). Aus Erfahrung ist bekannt, daß der Dampfgehalt in der Mitte eines Dampfstromes am größten ist, während an den Rohrwänden der Dampfgehalt geringer ist. Wird die Rohrwand an geeigneten Stellen unterbrochen, so wird das freie Rohrende von einem Anteil des Stromes umspült, der eine geringere Dampfblasenkonzentration besitzt. Der nun umgelenkte und nach unten gerichtete Anteil hat eine so geringe Geschwindigkeit, daß die noch in ihm enthaltenen Dampfblasen genügend Zeit finden, aufzusteigen. Durch die Glockenform der Rohrstücke 5,6 und 7 werden die. aufsteigenden Blasen wieder dem Hauptstrom zugeführt, während der Wasseranteil dem nach unten gerichteten Wasserkreislauf zugeführt wird. Schaltet man mehrere glockenförmige Rohrstücke hintereinander, so gelingt es auf diese Art, dem Dampf-Wasser-Gemisch einen großen Teil des Wassergehaltes zu entziehen, ohne daß der natürliche Umlauf durch einen großen Druckverlust gestört wird. Die Abscheidung des restlichen Wassers am oberen Ende ist dann in einfacher Weise mittels Prallblechen 9 und an sich bekannten Feintrocknern 12 möglich. Im Raum 10 sammelt sich dann der Dampf, der durch den Rohranschluß 11 entweicht.The reactor core 1 - consisting of a large number of fuel elements - is located in the reactor pressure vessel 2 1 Form steam bubbles. Since the density of the heated water and that of the steam is lower than the density of the colder water, the steam-water mixture rises and flows through a multi-cell chimney 3 into the steam-water separator 4. This separator consists, for example, of several stacked bell-shaped sheets 5, 6, 7 (see Fig. 1). It is known from experience that the steam content is greatest in the middle of a steam flow, while the steam content is lower at the pipe walls. If the pipe wall is interrupted at suitable points, the free pipe end is washed around by a portion of the flow which has a lower vapor bubble concentration. The part that is now deflected and directed downwards has such a low speed that the vapor bubbles still contained in it find enough time to rise. The bell shape of the pipe sections 5,6 and 7 are the. rising bubbles are fed back into the main stream, while the water content is fed to the downward-directed water cycle. If several bell-shaped pipe sections are connected one behind the other, it is possible in this way to withdraw a large part of the water content from the steam-water mixture without the natural circulation being disturbed by a large pressure loss. The separation of the remaining water at the upper end is then possible in a simple manner by means of baffle plates 9 and fine dryers 12 known per se. The steam that escapes through the pipe connection 11 then collects in space 10.
Dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt das gleiche Abscheideprinzip zugrunde. - "The in F i g. 2 is based on the same separation principle. - "
Im Reaktorkern 1, der sich im Reaktordruckgefäß 2 befindet, wird das Kühlmittel derart erwärmt, daß sich ein Dampf-Wasser-Gemisch bildet. Dieses Gemisch steigt durch seine geringere Dichte auf und gelangt in einen Kamin 3, der auch wegfallen kann. Dem Kamin oder dem Reaktorkern schließt sich die Anordnung zur Trennung und Umlenkung des Dampf-Wasser-Stromes an, die aus geeignet geformten Blechen, wie 4, 5, 6 und 7, besteht. Das Gemisch wird unter anderem durch die Bleche 5 und 6 in Teilströme aufgeteilt, wobei jeder Teilstrom durch Abscheideführungskanäle 7 radial nach außen und/ oder nach unten geführt wird. Auch bei dieser Anordnung hat der umgelenkte und nach unten gerichtete Anteil eine geringere Geschwindigkeit, so daß die in ihm enthaltenen Dampfblasen genügend Zeit finden aufzusteigen. Um die bereits aus dem unteren Teil der Trennanordnung abgetrennten Dampfblasen nach oben führen zu können, ohne daß der übrige Stromverlauf gestört wird, befinden sich in der Trennanordnung Dampfableitungsrohre 8. Am oberen Abschluß der Rohre 8 sind nochmals Umlenkbleche 9 vorgesehen, welche bewirken, dais die noch mitgerissenen Wassertropfen ausgeschleudert werden. Im Raum 10 sammelt sich sodann der Dampf an, der durch den Rohranschluß 11 entweichen kann.In the reactor core 1, which is located in the reactor pressure vessel 2, the coolant is heated in such a way that a steam-water mixture is formed. This mixture rises due to its lower density and reaches a chimney 3, which can also be omitted. The chimney or the reactor core is followed by the arrangement for separating and deflecting the steam-water flow, which consists of suitably shaped sheets such as 4, 5, 6 and 7. The mixture is divided into partial flows by the metal sheets 5 and 6, among other things, with each partial flow being guided radially outwards and / or downwards through separation ducts 7. With this arrangement, too, the deflected and downwardly directed portion has a lower speed, so that the vapor bubbles contained in it find sufficient time to rise. In order to be able to lead the vapor bubbles already separated from the lower part of the separating arrangement upwards without the rest of the current flow being disturbed, there are steam discharge pipes 8 in the separating arrangement Drops of water that are still entrained are ejected. The steam then collects in space 10 and can escape through pipe connection 11.
Zur Unterstützung der Dampfabscheidung kann es in besonderen Fällen vorteilhaft sein, beispielsweise am oberen Ende der Rohre 8, an Stelle der Umlenkbleche 9 hier nicht dargestellte Drallabscheider vorzusehen.To support the vapor deposition, it can be advantageous in special cases, for example at the upper end of the tubes 8, instead of the baffles 9, swirl separator, not shown here to be provided.
Zur Variation des Auftriebes kann es auch vor-' teilhaft sein, die einzelnen Teilströme schon vom Reaktorkern an getrennt zu führen.To vary the buoyancy, it can also be advantageous to have the individual partial flows already from the To lead the reactor core separately.
Um die richtigen Strömungsgeschwindigkeiten für das abströmende Wasser in den einzelnen Abscheidekanälen zu erreichen, insbesondere um das Mitreißen von Dampf durch zu hohe Geschwindigkeiten an manchen Stellen zu verhindern, können ferner geeignete Drosselstellen eingebaut werden.To get the right flow velocities for the outflowing water in the individual separation channels to achieve, in particular to the entrainment of steam due to excessive speeds To prevent certain points, suitable throttling points can also be installed.
Claims (5)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEL37098A DE1208833B (en) | 1960-09-23 | 1960-09-23 | Boiling water core reactor with steam-water separators arranged inside the reactor pressure vessel |
BE608383A BE608383A (en) | 1960-09-23 | 1961-09-21 | Boiling water reactor with steam-water separator. |
Applications Claiming Priority (2)
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DEL37098A DE1208833B (en) | 1960-09-23 | 1960-09-23 | Boiling water core reactor with steam-water separators arranged inside the reactor pressure vessel |
FR873544A FR1300662A (en) | 1961-09-19 | 1961-09-19 | Boiling water reactor with steam-water separator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1208833B true DE1208833B (en) | 1966-01-13 |
Family
ID=25985369
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DEL37098A Pending DE1208833B (en) | 1960-09-23 | 1960-09-23 | Boiling water core reactor with steam-water separators arranged inside the reactor pressure vessel |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE1208833B (en) |
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1960
- 1960-09-23 DE DEL37098A patent/DE1208833B/en active Pending
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