DE1220941B

DE1220941B - Druckwasserreaktor

Info

Publication number: DE1220941B
Application number: DEB72926A
Authority: DE
Inventors: Johannes Herman Ammon; Theodore Smith Sprague
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1962-07-31
Filing date: 1963-07-31
Publication date: 1966-07-14
Also published as: US3245881A; NL136725C; NL296050A; BE635669A; GB971300A; DK126806B

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES ^A PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

G21c

Deutsche Kl.: 21g-21/20

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

B72926 VIIIc/21;
31. Juli 1963
14. Juli 1966

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckwasserreaktor mit innerhalb des Druckbehälters für den Reaktorkern angeordnetem Dampferzeuger, wobei kombiniert mit der Dampferzeugung auch die Dampfüberhitzung innerhalb des Reaktordruckbehälters erfolgt, und bei welchem miteinander abwechselnde Berührungsheizflächen für Dampferzeugung und Dampfüberhitzung des Sekundärmediums, die vom Primärmedium beheizt werden, außerhalb des Mantels einer Steigkammer des Primärmediums angeordnet sind.

Es sind Reaktoren bekannt, bei denen der Reaktor und der Dampferzeuger getrennt voneinander angeordnet sind. Dies bedingt, abgesehen von dem größeren Platzbedarf der gesamten Anlage, einen zusätzlichen Aufwand an Verbindungsleitungen, Absperrorganen usw. Deshalb sind auch schon Konstruktionen durchgeführt worden, bei denen der Reaktorkern und der Dampferzeuger in kompakter Bauart in einem einzigen Behälter angeordnet sind. Es sind jedoch auch schon Kernreaktoren mit innerhalb des Druckbehälters angeordnetem Reaktorkern und Dampferzeuger bekannt, bei denen kombiniert mit der Dampferzeugung auch die Dampfüberhitzung innerhalb des Reaktordruckbehälters erfolgt. Ferner ist ein Kernreaktor, insbesondere Druckwasserreaktor, mit innerhalb des Druckbehälters angeordnetem Reaktorkern und Dampferzeuger bekannt, bei dem die Heizflächen des Dampferzeugers außerhalb des Mantels der Steigkammer des Primärkühlmittels angeordnet sind.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung einiger Verbesserungen auf dem Gebiet dieser kompakten Kernreaktorbauart, wodurch sich außer der erwünschten Materialeinsparung für die einzelnen Anlageteile und deren Verbindungselemente auch betriebliche Vorteile ergeben.

Der eingangs genannte Druckwasserreaktor ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Steigkammer und einem darüberliegenden, der Druckhaltung dienenden Flüssigkeitsraum des Primärmediums eine isolierte, mit Düsen versehene Trennwand angeordnet ist. Hierdurch wird der Wärmeübergang vom Druckhalteraum zur Steigkammer auf ein Minimum beschränkt und der Umlauf in der Steigkammer nicht ungünstig beeinflußt. Ohne diese isolierte Trennwand ist es schwierig, den Temperaturunterschied zwischen dem Druckha'Iteraum und der Steigkammer, welcher das Primärmedium am Verdampfen hindert, einzuhalten. Gleichzeitig bildet diese isolierte Trennwand ein vorteilhaftes Mittel zur Vereinigung der Steigkammer und des Druckhalteraumes in einem einzigen Druckwasserreaktor

Anmelder:

The Babcock & Wilcox Company,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dr. E. Karstedt, Patentanwalt,

Oberhausen (RhId.), Lipperheidstr. 30

Als Erfinder benannt:

Johannes Herman Ammon, Akron, Ohio;

Theodore Smith Sprague,

Hudson, Ohio (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 31. Juli 1962 (213 637) --

Behälter. Sie leistet eine gute Unterstützung beim Betrieb des Reaktors, insbesondere beim Anfahren.

Ein weiteres konstruktives Merkmal des Kernreaktors mit einem oberen Sammler für den Überhitzer betrifft die Ausgestaltung des Überhitzer-Austrittsstutzens aus dem Reaktorbehälter, die darin zu sehen ist, daß der obere Sammler mit einem Überhitzer-Austrittsstutzen verbunden ist, der aus einem Anschlußflansch mit einer darin mittels Bördel abgestützten Hülse besteht, wobei der Flansch auf den durch eine haubenartige aufgeschweißte Abdichtung gesicherten Flanschring aufgeschraubt ist. Von wesentlicher Bedeutung hierbei ist in Weiterbildung der Erfindung, daß konzentrisch angeordnete Heizelemente in dem Führungsrohr der Regelstäbe vorgesehen sind, welche bis in den Flüssigkeitsraum des Primärmediums hineintauchen. Dadurch ergibt sich eine vorteilhafte Möglichkeit zur Druckhaltung und zur Beeinflussung des umlaufenden Primärmediums in der Steigkammer.

Die Einzelheiten der vorliegenden Erfindung sind aus den Abbildungen zu ersehen. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den gesamten Reaktor mit den Heizflächen für Dampferzeugung und Überhitzung,
F i g. 2 zwei Querschnitte durch den Reaktor in zwei verschiedenen Ebenen, nach Linie I-I,

F i g. 3 die konstruktive Ausführung des Überhitzer-Austrittsstutzens, nach Linie Π-Π,

609 589/241

Claims

3 4

F i g. 4 die Anordnung der Heizelemente für den Gemäß F i g. 3 besteht der Überhitzer-Austritts-

Druckhalteraum in einem Führungsrohr für die stutzen 24 aus einem oberen Sammler 25, in welchen

Regelstäbe, die Rohre 23 des Überhitzers einmünden. Der obere

F i g. 5 einen Querschnitt durch ein Führungsrohr Sammler 25 ist mit dem Druckbehälter 1 mittels

mit den darin angeordneten Heizelementen nach 5 Flanschring 26 verbunden. Die Schraubenverbindung

Linie III-III. 27 erhält eine besondere haubenartige Abdichtung

In dem Druckbehälter 1 mit der Behälterunter- 28, welche als Dichtmembran einerseits auf dem

Stützung 2 ist im unteren Teil der Reaktorkern 3 an- Kragen des oberen Sammlers 25 und andererseits auf

geordnet, welcher von einem Mantel 4 umgeben ist, dem Flanschring 26 aufgeschweißt ist und ein Aus-

der sich im unteren Teil bis an das Ende der über io treten vom Primärmedium aus dem Fallraum ver-

dem Reaktorkern liegenden Steigkammer 5 für das hindern soll. Über dieser Verbindung befindet sich

Primärmedium erstreckt. Der Reaktorkern ist nach der Anschlußflansch 29, welcher auf den Flansch-

außen ferner von den thermischen Schilden 6 und 7 ring 26 aufgeschraubt ist und eine darin befindliche,

konzentrisch umgeben,, durch deren Ringräume beim an ßinem End'e-_mittels Bördel 30 abgestützte Hülse

Betrieb des Reaktors das Primärmedium in seiner 15 31 zur Führung des Dampfstromes aufweist.

Funktion als beheizendes Medium von den Heiz- Die Steigkammer 5, aus welcher das beim Betrieb

flächen des Sekundärmediums her nach unten strömt. des Reaktors erwärmte Primärmedium aufsteigt und

In dem Raum zwischen dem Druckbehälter 1 und durch die Öffnungen 32 am oberen Ende des Mandem Mantel 4 ist eine konstruktiv besonders ,aus- tels4 in den Ringraum zwischen der Trennwand4 gebildete Berührungsheizfläche für Dampferzeugung 20 und dem Druckbehälter 1 eintritt zwecks Beheizung und Dampfüberhitzung ^vorgesehen, die vom Primär- der Rohreil· des Sekundärmediums, ist durch eine medium im Gegenstrom beheizt wird. Mit Bezug isolierte Trennwand 33 von den gleichfalls mit Priauf die F i g. 1 und 2 besteht beispielsweise die Heiz- märmedium gefüllten Flüssigkeitsraum 34 abgetrennt, fläche zur Dampferzeugung aus je einem lotrechten Durch die Düsen 35 kann zwar beim Auffüllen des Fallrohr 8 großen Durchmessers zur Verbindung des 25 Reaktorbehälters mit Primärmedium dieses in den gleichzeitig .der Einspeisung dienenden Abscheide- Flüssigkeitsraum 34 bis zur Niveaulinie 36 aufsteiraumes 9 mit den,- unteren Sammlern 10 für die gen, jedoch erfolgt dann kein weiteres Nachströmen dampferzeugende Heizfläche. Von den Sammlern 10 in den oberen Raum, so daß die Trennwand 33 inerstrecken sich Dampferzeugungsrohre 11 zu dem folge ihrer Isolierung bei Erwärmung des im oberen darüberliegenden Sammler 12, von wo das erzeugte 3° Teil befindlichen Primärmediums durch die nach-Dampfwassergemisch in dem Ringraum zwischen . folgend beschriebenen Heizelemente eine Temperaden, den einzelnen Sammlern zügehörigen Rohren 8 turtrennung bewirkt, wie sie bereits eingangs be- und den Steigrohren 13 in den Raum 14 nach oben schrieben wurde.

steigt und durch die Öffnungen 15 in den Zyklon- Die Heizelemente,^ welche den Temperaturunterabscheider 16 eintritt. Das .hier abgeschiedene Was- 35 schied zwischen dem Primärmedium in der Steigser sammelt sich in idem Abscheideraum 9, wo es kammer 5 einerseits und dem Flüssigkeitsraum 34 sich mit dem durch die Leitung 17 eingespeisten andererseits bewirken, sind in den F ig. 4 und 5 dar-Sekundärmedium vermischt und mit diesem zusam- gestellt. In dem als gelochte Hülse ausgebildeten men über das Fallrohr 8 und den Sammler 10 den Führungsrohr 37 für die Regelstabbetätigungen sind nächsten Umlauf durch die vom Primärmedium be- 40 konzentrisch Heizelemente 38 angeordnet, welche heizten Rohre 11 beginnt. durch den Verschlußdeekel 39 des Reaktordruck-Zwecks optimaler Raumausnützung sind, wie be- behälters 1 hindurchgeführt werden und mit einer reits erwähnt und aus-Fig. 1 ersichtlich, die Samm- entsprechenden Energiequelle verbunden sind. Die ler 18 höher versetzt angeordnet als die Sammler 12, Heizelemente tauchen mit dem sie zusammen umin welche gleichfalls Dampferzeugerrohre 11 ein- 45 gebenden Führungsrohr 37 in das im Flüssigkeitsmünden. ■ . raum 34 befindliche Primärmedium ein und heizen

Der in dem Zyklonabscheider 16 abgeschiedene dieses entsprechend auf, wobei das erwärmte Medium

Dampf gelangt über die Dampfwäscher 19 und den durch die gezeigten Schlitze im Führungsrohr nach

Stutzen 20 als Sattdampf zur Verwendungsstelle oder außen tritt. Man erzielt auf diese Weise einen ent-

über unmittelbar in der Nähe angeordnete, im glei- 50 sprechenden Druck in dem über dem Flüssigkeits-

chen Sattdampfrittgraum 43 liegende Verbindungs- raum 34 liegenden Dampfraum 40, welcher sich mit-

rohre21 großen Durchmessers und Sammler 22 in tels der Heizelemente unabhängig von dem in der

die, wie insbesondere aus F i g. 2 hervorgeht, zwi- Steigkammer 5 befindlichen Primärmedium regeln

sehen der Berührungsheizfläche für die Dampferzeu- läßt. Eine zusätzliche Einrichtung zur Druckregelung

gung angeordneten Überhitzer mit den Überhitzer- 55 besteht in der Anordnung eines Düsenringes 41 mit

rohren 23. Aus diesen tritt der Heizdampf mit be- Düsen 42, durch welche eine entsprechende Ein-

stimmter Temperatur über den in Fig. 3 genauer spritzung zur Druckregelung erfolgt,

dargestellten Überhitzer-Austrittsstutzen 24 zur Ver- _ . ...

brauchssteile hin aus. .. Patentansprüche:

Durch entsprechende, in den Zeichnungen nicht 60 1. Druckwasserreaktor mit innerhalb des

gezeigte Einrichtungen bekannter Art, beispielsweise Druckbehälters für den Reaktorkern angeordne-

Regel- und Absperrventile, ist es möglich, wählweise tem Dampferzeuger, wobei kombiniert mit der

nur eine gewisse Sattdampfmenge abzuführen zur Dampferzeugung auch die Dampfüberhitzung

Überhitzung bzw. direkt zur Verbrauchsstelle. In innerhalb des Reaktordruckbehälters erfolgt, und

diesem Falle strömt ,dann eine entsprechend be- 65 bei welchem miteinander abwechselnde Berüh-

messene kleinere oder größere Sattdampfmenge · rungsheizflächen für Dampferzeugung und Dampf-

durch den Ringraum43 .über das Verbindungsrohr überhitzung des· -Sekundärmediums, die vom

21 zum Überhitzer^' r ■ _; Primärmedium-beheizt werden^ außerhalb des

Mantels einer Steigkammer des Primännediums angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Steigkammer (5) und einem darüberliegenden, der Druckhaltung dienenden Flüssigkeitsraum (34) des Primärmediums eine isolierte, mit Düsen (35) versehene Trennwand (33) angeordnet ist.

2. Kernreaktor, mit einem oberen Sammler für den Überhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Sammler (25) mit einem Überhitzer-Austrittsstutzen (24) verbunden ist, der aus einem Anschlußflansch (29) mit einer darin mittels Bördel (30) abgestützten Hülse (31) besteht, wobei der Flansch (29) auf den durch eine haubenartige aufgeschweißte Abdichtung (28) gesicherten Flanschring (26) aufgeschraubt ist.

3. Kernreaktor nach Ansprach 1 und 2 mit in Führungsrohren angeordneten Regelstäben, dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch angeordnete Heizelemente (38) in dem Führungsrohr (37) der Regelstäbe vorgesehen sind, welche bis in den Flüssigkeitsraum (34) des Primärmediums hineintauchen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1021514,
683, 1084 845.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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