DE1225315B

DE1225315B - Siedekernreaktor

Info

Publication number: DE1225315B
Application number: DEA43907A
Authority: DE
Inventors: Max Setterwall
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1962-09-07
Filing date: 1963-08-27
Publication date: 1966-09-22
Also published as: US3211625A; GB1051136A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

ÄUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G21d

Deutsche Kl.: 21g-21/24

Nummer: 1225 315

Aktenzeichen: A 43907 VIII c/21 g

Anmeldetag; 27. August 1963

Auslegetag: 22. September 1966

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■ - Bei Siedekernreaktoren mit nuklearer Überhitzung ist esbekannt, den in einem Reaktorkern erzeugten Dämpf in einem Dampf dom zu sammeln, der über äem Reaktorkern liegt, und den Dampf dann aus ä&Ea. Dom den Rohren oder Kanälen im Reaktorkern Zuzuleiten, die zur Überhitzung des Dampfes dienen, !'ei- diesen bekannten Reaktoren ist der Reaktorkern ausschließlich vom Dämpf umgeben. Bei Siedereakto- iSk, bei denen' der Reaktorkern vollkommen in, der ÖMslgkeit liegt, aus de? der Dampf erzeugt wird, frlacht es Schwierigkeiten, allein mit Hilfe eines DÄnpfdömes eine genügende Wasserabscheidung atosdem erzeugten gesättigten Dampf zu erreichen. Diese" Schwierigkeit behebt die Erfindung..
"'■ Die"Erfindung geht von einem Siedekernreaktor mit nuklearer Überhitzung mit einem in einem Druckgefäß angeordneten Reaktorkern aus, der von Sfer Dampferzeugung dienenden, mit Brennelementen bestückten Kühlkanälen und der Dampfüberhitzung dienenden, mit Brennelementen bestückten Kanälen durchzogen ist, bei dem der erzeugte Sattdampf oben aus den Kühlkanälen austritt und in einen oberhalb des Reaktorkerns und der freien Kühlflüssigkeitsöberfläche angeordneten Dampfdom und von dort oben in die Überhitzerkanäle eintritt und durch diese von oben nach unten strömt: Um bei einem solchen Keäktör eine wirksame Wasserausscheidung aus dem Dampf zu erreichen, ist dieser erfindungsgemäß so ausgebildet, daß zwischen der freien Kühlflüssigkeitsöberfläche und dem Reaktorkern ein gegen den Reaktorkern abgeschlossener Dampfbehälter angeordnet isti den sowohl die dampferzeugenden als auch die äampfttberhitzenden Kanäle vollständig durchsetzen ttiÄ der über entsprechende Verbindungsleitungen mit einem verhältnismäßig hoch über den Austrittsöffhungen der dampferzeugenden Kanäle gelegenen Bereich des Dampfdomes und über innerhalb des Öämpfbehälters angeordnete radiale Öffnungen in den; oben abgeschlossenen Überhitzerkanälen mit dem Innenraum der Überhitzerkanäle kommuniziert. Bei einem Siedereaktor gemäß der Erfindung wird also der von den Brennstoffelementen erzeugte Dampf gezwungen, den Dampfdom und die in ihm angeordneten Kanäle zu passieren, bevor er in den genannten Behälter und damit in die für die Dampfüberhitzung bestimmten Rohre des-Reaktorkerns gelangt.

Das Zurückleiten der im Dampfdom abgeschiedenen Flüssigkeit zu dem unteren Teil des Reaktors kann durch einen oder mehrere Kanäle erfolgen. Diese können z. B. durch den genannten Behälter und den Reaktorkern führen oder auch außerhalb des Reaktortanks verlaufen und den Boden des Dampf-Siedekernreaktor

Anmelder:

. Alknänna Svenska Elektriska Aktiebolaget,
Västeräs (Schweden)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Missling, Patentanwalt,

Gießen, Bismarckstr. 43

Als Erfinder benannt:

Max Setterwall, Irsta (Schweden)

Beanspruchte Priorität: .'..'■-·

Schweden vom 7. September 1962 (9669)

domes mit dem unteren Teil des Reaktors verbinden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Zurückleiten des im-Dampfdom abgeschiedenen

>■.. flüssigen Kühlmittels dadurch geschehen, daß ein Ringspalt zwischen den Seitenwänden der Führungsund Stützvorrichtung und den Wänden des Reaktors angeordnet ist. Es ist vorteilhaft, die Dampfkanäle als Rohre auszuführen, die im wesentlichen vertikal längs des Umkreises des Dampfraumes angeordnet sind, und den Feuchtigkeitsabscheider an den Einlaßöffnungen der Dampfkanäle anzuordnen. Die Ein* laßkanäle der Rohre für die Überhitzung werden in dem Behälter hoch über seinem Boden angeordnet.
Wie zuvor erwähnt, kann mit dem Siedekernreaktor nach der Erfindung eine beträchtlich verbesserte Dampfabscheidung erreicht werden. Der Niveauunterschied zwischen den Auslaßöffnungen der Rohre für Dampferzeugung und den Einlaßöffnungen der Dampf kanäle kann nämlich groß werden, weil prakr tisch die Höhe des ganzen Dampfdomes für das Erreichen des Niveauunterschiedes zur Verfügung steht. Ein anderer Vorteil von Bedeutung ist, daß die natürliche Zirkulation in den Rohren für Dampferzeugung dadurch verbessert wird, daß der Niveauunterschied zwischen ihren Auslaßöffnungen und dem Reaktorkern größer wird. Dieser Vorteil wird erreicht, ohne daß das erforderliche Kühlmittel·· volumen nennenswert zunimmt, da der genannte Behälter mit Dampf gefüllt ist und dadurch als billiger Füllkörper dient. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Feuchtigkeitsabscheider auf dasselbe Niveau wie die Flansche des Reaktortanks angehoben werden kön-

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nen und dadurch für Reinigung und Reparatur sehr leicht zugänglich werden.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Zeichnung zeigt einen Siedekernreaktor im Schnijtt.

Im Reaktorkern 1 ist" der Reaktorkern 2 und über diesem ein gegen den Reaktorkern abgeschlossener Dampfbehälter 3 angeordnet. Dieser ist im wesentlichen als geschlossenes Gefäß ausgebildet, das von einer Anzahl ^;vom "Reaktorkern·! kommender Rohr 4 für die Dampferzeugung durchsetzt ist, d. h., die Rohre 4 enthalten die Brennstoffelemente in ihrem im Reaktorkern gelegenen Teil. Die Brennstoffelemente stehen in direktem Kontakt mit einem flüssigen Kühlmittel, im Ausführungsbeispiel mit schwe- ig rem Wasser. Die Rohre 4, von denen nur eins in der Zeichnung gezeigt ist, haben keine Verbindung mit dem Inneren des Behälters 3, ihre "Äuslaßöffnungen S liegen oberhalb dieses Behälters im Dampfdom 6. Das schwere Wasser-tritt.durch öffnungen? in die ao Rohre'4 ein/ Das "schwere Wasser wird über eine Leitung 8 dem Boden des iReaktörkerns zugeführt und fließt durch Öffnungen 9 in den Reaktorkern 2, wo es als Moderator benutzt wird, und weiter durch Öffnungen 10 in" "den" Reaktortank und "durch diesen as zu den Öffnungen 7 der Röhre 4.
■ Der Reaktorkern 2 und der Behälter 3 sind auch von Rohren 11 für die Überhitzung des erzeugten Dampfes durchsetzt; die Brennstoffelemente in ihren im Reaktorkern fliegenden Teilen enthalten, d.h., diese Brennstoffelemente werden vom Dampf ge- .. ■ kühlt. Die Rohre11, voü denen' nur eins gezeigt ist, stehen über Einlaßkanäle 12 in Verbindung mit 'dem Inneren des mit Dampf gefüllten Behälters'3. Die Rohre 11 für die Überhitzung sind bei normalem Betrieb oben verschlossen, z. B. mit Pfropfen 13, die bei''der Brennstoffemöuerung.. entfernt, werden können*-Der Behälter ist auch von Kanälen 24 durchzogen· die Steuergeräte aufnehmen.
-"·■ Der Dampf, der die Auslaßöffnungen 5 der Rohre für Dampferzeugung verläßt und in den Dampf dom 6 strömt, wird von dort durch mehrere Rohre 14 zum Behälter 3 geleitet,, die Rohre sind längs des inneren Ümfanges des Dampfraumes angebracht. Die EinlaßöffnungenlS der Rohre und die dort angeordneten ■Feuchtigkeitsabscheider 16 liegen hoch über dem Deckel des Behälters 3 und ihre Äuslaßöffnungen 17 im oberen Teil des Behälters. In den Dampfrohren 14 liegen Vorrichtungen 18 für eine geringe Überhitzung des Dampfes, um Wassertropfen, die. nach der Feuchtigkeitsabscheidung im Dampf noch übrigbleiben, auszuscheiden und um in diesen Wassertropfen aufgelöste, für die Rohre 11 schädliche Verunreinigungen, z. B. Chloride, zurückzuhalten. Außerdem gibt es in den Dampfrohren 18 Rekombinatoren 19 von katalytischem Typ für die Herabsetzung des Gehalts an radiolytisch gebildetem Knallgas.
* Die Vorrichtungen 15,16,18 und 19 liegen im wesentlichen auf demselben Niveau wie die Flansche ■20 des Reaktortanks 1,: so daß sie für die Reinigung und Reparatur leicht zugänglich werden.

Vom Inneren des Behälters 3 strömt, der Dampf über die Kanäle 12 in die Rohreil für die Überhitzung des Dampfes und von dort durch das Ab-Ieitrohr2l weiter zum Verbraucher, z.B. zu einer Turbine. Im Dampfraum 6 abgeschiedenes flüssiges Kühlmittel 25 wird über den Ringspalt22 zwischen den Seitenwänden· des Behälters 3 und den Wänden des Reaktortanks 1 zu den Öffnungen 7 zurückgeleitet. Im Inneren des Behälters 3 abgeschiedenes Kondensat kann über das Ablaufrohr 23 zu einem Punkt auf der Speisewasserseite des Reaktorsystems abgeleitet werden, der unter niedrigerem Druck als der Reaktor arbeitet.

Claims

Patentansprüche:

1. Siedekernreaktor mit nuklearer Überhitzung mit einem in einem Druckgefäß angeordneten Reaktorkern, der von der Dampferzeugung dienenden, mit Brennelementen bestückten Kühlkanälen und der Dampfüberhitzung dienenden, mit Brennelementen bestückten Kanälen durchzogen ist, bei dem der erzeugte Sattdampf oben

; .; aus den Kühlkanälen austritt und in einen oberhalb des Reaktorkerns und der freien Kühlflüs-

• sigkeitsoberfläche angeordneten Dampfdom und ; . von dort oben in die Überhitzerkanäle eintritt

und "durch diese von oben nach unten strömt, . dadurch gekennzeichnet, daß zwischen ■ der. freien Kühlflüssigkeitsoberfläche und dem Reaktorkern ein gegen den Reaktorkern ab-

• geschlossener Dampfbehälter angeordnet ist, den ' sowohl die dampferzeugenden als auch die dampfüberhitzenden Kanäle vollständig durchsetzen und der über entsprechende Verbindungsleitungen mit einem verhältnismäßig hoch über den Austrittöffnungen der dampferzeugenden Kanäle ge-

·:. legenen Bereich des Dampfdomes, und über iniier-. halb des Dampfbehälters angeordnete radiale öffnungen in den oben abgeschlossenen Uberhitzerkanälen mit dem Innenraüm der Überhitzerkanäle kommuniziert. · " . -

2. Siedekemreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Seitenwänden des Reaktorkerns (2) und den Wänden des Reaktordruckgefäßes (1) ein Spalt (22) zum Zu-

; "rückleiten des im Dampfdom abgeschiedenen flüssigen Kühlmittels zu unter dem Reaktorkern (2) gelegenen Teilendes Reaktors vorhanden ist.
. " 3. Siedeiernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, . ■ dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen aus Rohren (14) bestehen, die vertikal längs der Wände des Reaktordruckgefäßes an-■ geordnet sind. ■ . .

4. Siedekemreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Feuchtigkeitsabscheider (16) an den Einlaßöffnungen (15) der Rohre (14) angeordnet sind.

5. Siedekemreaktor nach einem der Ansprüche Γ bis "4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Röhren (14) Heizanordnungen (18) für die Überhitzung des die Verbindungsleitungen passierenden Dampfes angeordnet sind.

6. Siedekemreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rohren (14) Rekombinatoren (15) angeord-

: net sind. ■

7. Siedekemreaktor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, der oben mit einem. Dekr kel verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtigkeitsabscheider (16), die Heizanordnungen (18) für die Überhitzung des die Rohre (14) passierenden Dampfes und die Rekombinatoren (19) in Höhe des Deckelrandes angeordnet sind.

8. Siedekernreaktor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen (12) der Kanäle (11) für die Überhitzung des Dampfes im oberen Teil des Dampfbehälters (3) angeordnet sind.

9. Siedekernreaktor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (11) für die Überhitzung des Dampfes Verschlüsse (13) haben, die bei Austausch der Brennstoffelemente geöffnet werden können.

In Betracht gezogene Druckschriften: Proc. of the Sec. U. N. Int. Conf. on the Peaceful Uses of Atomic Energy, 1958, Genf, Vol. 7, S. 813 bis 818.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen