DE1255667B

DE1255667B - Integrierte Kernreaktor-Dampferzeugeranlage

Info

Publication number: DE1255667B
Application number: DEU11844A
Authority: DE
Inventors: John Heathcote
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1964-06-29
Filing date: 1965-06-29
Publication date: 1967-12-07
Also published as: BE666104A; US3322640A; GB1115075A

Description

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DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 13 g-3/01

Nummer: 1 255 667

Aktenzeichen: U118441 a/13 g,

Anmeldetag: 29. Juni 1965

Auslegetag: 7. Dezember 1967

Die Erfindung betrifft integrierte Kernreaktor-Dampferzeugeranlagen mit innerhalb des Kessels aus Dampferzeugerrohren gebildeten Heizflächen, welche zwischen Einlaß- und Auslaßsammeirohren vorgesehen sind, wobei der Strom durch diese Rohre mittels einer oder mehrerer Zwangsumlaufpumpen aufrechterhalten wird.

Bei einer derartigen integrierten Anlage wird das erhitzte Medium, im allgemeinen Wasser, unter Druck in Umlauf geschickt, und falls die Umlaufpumpe oder -pumpen für den erzwungenen Umlauf aussetzen sollten, wie z.B. infolge eines elektrischen Fehlers, würden katastrophale Folgen auftreten, wenn nicht ein genügend starker natürlicher Umlauf erfolgt, um die Zerfallswärme des Reaktorkerns wegzukühlen bzw. abzuführen. Ein starker natürlicher Umlauf ist besonders dann schwierig herzustellen, wenn die Anlagen sich auf oder in Schiffen befinden, da dort die Höhe streng begrenzt ist und die Dampf- und Wassertrommel nicht genügend hoch über der Heizfläche angeordnet werden kann, um den erforderlichen natürlichen Umlauf zu ermöglichen.

Durch eine vorteilhafte Anordnung der Heizfläche kann ein natürlicher Umlauf des Dampf-Wasser-Gemisches bis zu einem gewissen Grad erzielt werden, aber es sollen möglichst irgendwelche Mittel vorgesehen werden, um den natürlichen Umlauf in Gang zu setzen und/oder ihn in besonderen Notzeiten aufrechtzuerhalten.

Eine erfindungsgemäß integrierte Kernreaktor-Dampferzeugeranlage ist gekennzeichnet durch einen Hilfsheizkessel, um einen unter Druck stehenden Dampfspeicher vorzusehen, und durch eine Anschlußleitung, durch welche der gespeicherte Dampf in das Auslaßsammeirohr einzuführen ist, so daß ein genügend starker natürlicher Umlauf durch die Dampferzeugerrohre hindurch entsteht und aufrechterhalten wird, um bei Ausfall der Zwangsumlaufpumpen die Zerfallswärme des Reaktors wegzukühlen.

Zweckmäßig wird eine Umgehungsleitung an der oder den Umlaufpumpen vorgesehen, so daß, falls diese ausfallen, der Druckabfall an diesen Pumpen verringert und ein besserer natürlicher Umlauf ermöglicht wird.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert, die in Kombination einen Längsschnitt und ein Strömungsdiagramm darstellt.

Die gezeigte Anlage 8 weist einen geschlossenen aufrechten zylindrischen Reaktorbehälter 10 mit einem Deckel 11 auf, in dessen unterem Ende ein Reaktorkern 12 untergebracht ist. Über dem Reaktor-

Integrierte Kernreaktor-Dampferzeugeranlage

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority,

London

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,

Siegen, Eiserner Str. 227

Als Erfinder benannt:
John Heathcote, London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 29. Juni 1964 (26 820)

kern sind die Heizflächen angeordnet, die eine Anzahl von waagerechten Rohren 18 aufweisen, welche sich zwischen einem Paar von im wesentlichen senkrechten Einlaß- und Auslaßsammeirohren 20 und 21 erstrecken. Die Rohre werden durch das Primärkühlmittel erhitzt, welches Wärme aus dem Reaktorkern 12 aufnimmt und durch nicht gezeigte Pumpen in dem Behälter 10 an den Rohren 18 vorbei gepumpt wird.

Das Auslaßsammeirohr 21 führt zu einer Dampfund Wassertrommel 22, deren Wasser durch eine Pumpe 24 wieder zu dem Einlaßsammeirohr gepumpt wird. In der üblichen Weise wird durch nicht gezeigte Rohre Speisewasser nach dieser Trommel gefördert und Dampf ihr entnommen.

Ein Hilfsheizkessel 26 ist vorgesehen, welcher durch irgendein Kraftlieferungsmittel, das nicht von der Anlage 8 abhängt, geheizt wird. Die Dampfauslaßöffnung dieses Heizkessels ist durch eine Leitung 27 mit dem unteren Ende des Auslaßsammeirohres 21 verbunden, und ein Ventil 29 ist in dieser Leitung vorgesehen.

Wenn die Umlaufpumpe 24 aus irgendeinem Grund ausfällt, kann erwartet werden, daß der natürliche Umlauf des Wassers mindestens zu einem gewissen Ausmaß weitergeht. Wenn dies jedoch nicht der Fall sein sollte oder wenn der Umlauf nicht stark genug wäre, so könnte er durch das Einführen von Dampf in das Sammelrohr 21 von dem Hilfskessel 26 her durch Öffnen des Ventils 29 beeinflußt oder verstärkt werden. Dieses Ventil kann nach Wunsch automatisch über eine herkömmliche Steuervorrichtung als Ergeb-

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nis davon, daß die Pumpe zu arbeiten aufhört oder als Ergebnis davon, daß die Umlaufgeschwindigkeit des Wassers unter eine festgesetzte Grenze abfällt, betätigt werden. Es ist ersichtlich, daß zu jeder Zeit eine Dampfsäule im Kessel 26 aufrechterhalten werden muß, damit sie sofort eingesetzt werden kann.

Dadurch, daß Dampf in das Auslaßsammeirohr 21 eingeführt wird, wird der Unterschied der Dichte in diesem und in dem Einlaßsammeirohr vergrößert und somit ein Umlauf in Gang gesetzt oder die Umlaufgeschwindigkeit erhöht.

Die Zerfallswärme des Reaktorkerns kann oft bis zu 7°/o der maximalen Wärme ausmachen, die von dem Reaktorkern erhältlich ist, und sie kann in beträchtlichen Mengen bis zu mehreren Stunden vorhanden sein. Das Fassungsvermögen des Kessels 26 muß daher so bemessen werden, daß es der Zerfallswärme eines jeden bestimmten Reaktorkerns entspricht, damit genügend Dampf für eine genügend lange Zeit zur Verfügung steht, um den erforderlichen natürlichen Umlauf aufrechtzuerhalten.

Beim Arbeiten unter natürlichem Umlauf oder induziertem Umlauf ist es natürlich wünschenswert, daß der Druckabfall an der Anlage so weit wie möglich verringert wird, und zu diesem Zweck kann eine Umgehungsleitung 30 mit einem Ventil 28 um die Umlaufpumpe 24 herum' vorgesehen sein. Dieses Ventil kann automatisch zur gleichen Zeit wie das Ventil 29 geöffnet werden.

Es ist ersichtlich, daß die Erfindung durch einfache Mittel ein hohes Maß an Sicherheit gegen mögliche katastrophale Folgen schafft, die auftreten könnten,

wenn die Zerfallswärme des Reaktors nicht mehr durch Wegkühlung abgeleitet wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Integrierte Kernreaktor-Dampferzeugeranlage mit innerhalb des Kessels aus Dampferzeugerrohren gebildeten Heizflächen, welche zwischen Einlaß- und Auslaßsammeirohren vorgesehen sind, wobei der Strom durch diese Rohre mittels einer oder mehrerer Zwangsumlaufpumpen aufrechterhalten wird, gekennzeichnet durch einen Hilfskessel (26), um einen unter Druck stehenden Dampfspeicher vorzusehen, und durch eine Anschlußleitung, durch welche der gespeicherte Dampf in das Auslaßsammeirohr einzuführen ist, so daß ein genügend starker natürlicher Umlauf durch die Dampferzeugerrohre hindurch entsteht und aufrechterhalten wird, um bei Ausfall der Zwangsumlaufpumpen (24) die Zerfallswärme des Reaktors wegzukühlen.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umgehungsleitung an der oder den Umlaufpumpen vorgesehen ist, so daß, falls diese ausfallen, der Druckabfall an diesen Pumpen verringert und ein besserer natürlicher Umlauf ermöglicht wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Zeitschrift »Elektrotechnik und Maschinenbau«, 1955, Heft 15/16, S. 369;

Zeitschrift »Technische Rundschau«, Bern, 8. März

' 1957, Nr. 10, S. 2.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen