DE1451270B2 - HEAT TRANSFER OF A NUCLEAR REACTOR PLANT - Google Patents
HEAT TRANSFER OF A NUCLEAR REACTOR PLANTInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager einer Kernreaktoranlage mit in einem Druckbehälter mit kreisförmigem Querschnitt angeordneten vieleckigen Baugruppen, die, durch Wände seitlich geschlossen, oben und unten offen sind und Rohrstränge für das wärmeaufnehmende Arbeitsmittel enthaltet il;;::; The invention relates to a heat exchanger of a nuclear reactor plant with polygonal assemblies arranged in a pressure vessel with a circular cross-section, which are closed at the sides by walls, are open at the top and bottom and contain pipe strings for the heat-absorbing working fluid ;; ::;
Ein derartiger Wärmeübertrager ist z. B. aus der britischen Patentschrift 861 060 bekannt. Bei diesem werden segmentförmige Wärmeübertragereleme,hte· verwendet, die in mehreren Schichten übereinander angeordnet sind. Die segmentförmigen Elemente haben dabei den Nachteil einer schlechten Ausnutzung des kreisförmigen Querschnittes, da diese Ausführung in der Mitte einen Verdrängungskörper erfordert. Außerdem sind die einzelnen Elemente schlecht auswechselbar. Schließlich ist wegen der segmentförmigen Ausbildung auch die Herstellung der einzelnen Elemente schwierig, da sie Rohrschlangen enthalten,, von denen jede eine andere Form hat.Such a heat exchanger is z. B. from British patent specification 861 060 known. With this one segment-shaped heat exchanger elements are used, which are stacked in several layers are arranged. The segment-shaped elements have the disadvantage of poor utilization of the circular cross-section, as this version requires a displacement body in the middle. In addition, the individual elements are difficult to replace. Finally, because of the segment-shaped design, the manufacture of the individual Elements difficult because they contain coils, each of which has a different shape.
Aus der österreichischen Patentschrift 203 027 (F i g. 5) ist ein Wärmeübertrager einer Kernreaktoranlage bekannt, bei welchem in einem Druckbehälter mit kreisförmigem Querschnitt rechteckige Baugruppen angeordnet sind. Bei dieser Ausführung besteht jedoch weiter der Nachteil einer schwierigen Auswechselbarkeit der Elemente. Andererseits ist aus der Zeitschrift »Atomkernenergie, 1962, S. 454, eine Kernreaktoranlage bekannt, bei welcher ein Wärmeübertrager im Druckbehälter des Kernreaktors angeordnet ist und sich unterhalb des eigentlichen Reaktorkernes befindet.From Austrian patent specification 203 027 (F i g. 5) a heat exchanger of a nuclear reactor plant is known, in which in a pressure vessel Rectangular assemblies are arranged with a circular cross-section. In this version there is however, the disadvantage of difficult interchangeability of the elements continues. On the other hand, from the Journal »Atomkernenergie, 1962, p. 454, a nuclear reactor plant known in which a heat exchanger is arranged in the pressure vessel of the nuclear reactor and located below the actual reactor core is located.
Die Erfindung hat die Schaffung eines Wärmeüber-..,. tragers der genannten Art zum Ziel, welcher die Nachteile der bekannten Wärmeübertrager von Kernreaktoranlagen nicht aufweist, eine gute Ausnutzung eines kreisförmigen Querschnittes des Druckbehälters gestattet und eine einfache Auswechselbarkeit einzelner Baugruppen ermöglicht, bei gleichzeitiger leichter Herstellbarkeit der Baugruppen, die insbesondere dadurch erzielt wird, daß die Rohrschlangen der einzelnen Baugruppen alle im wesentlichen gleich ausgebildet werden können.The invention has the creation of a heat over - ..,. tragers of the type mentioned to the goal, which the disadvantages the known heat exchanger of nuclear reactor plants does not have a good utilization of a circular cross-section of the pressure vessel and a simple interchangeability of individual Allows assemblies, while at the same time being easier to manufacture the assemblies, in particular thereby it is achieved that the coils of the individual assemblies are all designed essentially the same can be.
Das erfindungsgemäße Ziel wird dadurch erreicht, ; :daß die Baugruppen die Form von rechteckigen Kästen aufweisen und in einer einzigen Schicht auf Stützen auf dem Boden des Druckbehälters unterhalb des Reaktorkernes aufgestellt sind.The aim of the invention is achieved by; : that the assemblies take the form of rectangular boxes have and in a single layer on supports on the bottom of the pressure vessel below the Reactor core are set up.
Da das erfindungsgemäße Ziel nur durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruches 1 bzw. der darauffolgenden Unteransprüche erreicht wird, wird für die einzelnen Merkmale des Anspruches 1 und insbesondere für die Merkmale der Unteransprüche kein Elementenschutz begehrt.Since the aim of the invention only through the entirety of the features of claim 1 or the Subsequent subclaims is achieved, is for the individual features of claim 1 and in particular no element protection sought for the features of the subclaims.
Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigtThe invention is explained using an exemplary embodiment shown schematically in the drawing. It shows
F i g. 1 die Ansicht einer Baugruppe eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers, teilweise im Schnitt,F i g. 1 is a view of an assembly of a heat exchanger according to the invention, partly in Cut,
■ : ' Fig.2 ein Detail der Befestigung der Rohrstränge
. in der Baugruppe nach F i g. 1,
, F i g. 3 den Schnitt III-II1 in F i g. 2,■ : 'Fig.2 a detail of the fastening of the pipe strings. in the assembly according to FIG. 1,
, F i g. 3 the section III-II1 in F i g. 2,
Fig. 4 einen Teilgrundriß zur Fig. 2, Schnitt IV-IV in F i g. 2,FIG. 4 is a partial plan view of FIG. 2, section IV-IV in FIG. 2,
...;;,, Fig. 5 die Anordnung des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers in einem vom Reaktorkühlmittel durchströmten Kanal, Schnitt V-V in F i g. 6,... ;; ,, Fig. 5 shows the arrangement of the invention Heat exchanger in a channel through which the reactor coolant flows, section V-V in FIG. 6,
F i g. 6 den Schnitt einer Reaktoranlage mit einem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager.F i g. 6 shows the section of a reactor system with a heat exchanger according to the invention.
Die Baugruppe nach Fi g. 1 enthält eine kastenförmige
Konstruktion 1, welche auf vier Stützen 2 aufstellbar ist. Die rahmenförmigen Seitenteile der Kon-..
struktionl sind durch Blechwände 3 abgeschlossen, ' die Versteifungen 4 aufweisen. Eine der Seitenwände
ist noch mit einer zweiten Wand 5 versehen und bildet mit dieser zusammen eine Doppelwand. Die Kon-•
· · struktion 1 ist oben und unten -offen, um eine Strömung
des wärmeabgebenden Mediums zu erlauben. Der Durchströmquerschnitt ist dabei rechteckig, vorzugsweise
quadratisch. In der Konstruktion 1 sind ; Rohrstränge 6 eingehängt. Die Rohrstränge 6 sind
durch schlangenförmig in einer Ebene gewundene Rohre gebildet. Die Konstruktion enthält eine größere
Anzahl derartiger schlangenförmiger Rohrstränge, die nebeneinander angeordnet sind, und zwar, wie aus
: 55 F i g. 2 erschtlich ist, um die Hälfte der Rohrdistanz
■einer Rohrschlange versetzt. Die Rohrschlangen sind unten an ein Sammelrohr 7 angeschlossen. Die oberen
Anschlüsse der Rohrstränge führen zu Sammelrohren 8,9, welche durch Rohre 10 mit einem ebenfalls unten
befindlichen Sammler 11 verbunden sind. Die Rohre 10 führen von oben nach unten durch den durch die
Doppelwand 3,5 gebildeten Hohlraum. Der Hohlraum zwischen den beiden Wänden 3,6 ist oben durch
den entsprechenden Seitenteil der Konstruktion 1, oder z. B. durch besondere Abdeckplatten 12, abgeschlossen,
so daß das wärmeabgebende Mittel diesen nicht durchströmen kann'.
In den F i g. 2 bis 4 ist in vergrößertem Maßstab dieThe assembly according to Fi g. 1 contains a box-shaped construction 1 which can be set up on four supports 2. The frame-shaped side parts of the construction are closed off by sheet metal walls 3, which have stiffeners 4. One of the side walls is also provided with a second wall 5 and together with this forms a double wall. Construction 1 is open at the top and bottom to allow the heat-emitting medium to flow. The flow cross-section is rectangular, preferably square. In construction 1 are; Pipe strings 6 suspended. The pipe strings 6 are formed by pipes wound in a serpentine manner in one plane. The construction contains a large number of such serpentine tubing strings arranged side by side, as shown in: 55 F i g. 2 is possible, offset by half the pipe distance ■ of a pipe coil. The pipe coils are connected to a collecting pipe 7 at the bottom. The upper connections of the pipe strings lead to collecting pipes 8, 9 which are connected by pipes 10 to a collector 11 also located below. The tubes 10 lead from top to bottom through the cavity formed by the double wall 3.5. The cavity between the two walls 3,6 is above through the corresponding side part of the construction 1, or z. B. by special cover plates 12, so that the heat-emitting agent can not flow through it '.
In the F i g. 2 to 4 is the enlarged scale
Befestigung der Rohrschlangen 6 an den Wänden 3 der Baugruppe dargestellt. Die geraden Teile der Rohre 6 sind mit Rippen 13 versehen. Die Rohrbogen der Rohrstränge sind mit U-förmigen Halteteilen 20 versehen, welche in Schienen eingeschoben sind, die durch Winkelprofile 21 und je ein U-Profil 22 gebildet sind. Die Fixierung der Halteteile 20 in den Schienen 21, 22 erfolgt durch Beilagestücke 23, welche das Spiel in vertikaler Richtung begrenzen, und durch Distanzstücke 24 zur Begrenzung des Spiels in horizon- ίο taler Richtung. Um eine Kurzschlußströmung des wärmeabgebenden Mittels an den Rohrboden vorbei zu erschweren, sind die Rohrstränge vor den Rohrbogen mit Abdeckblechen 25 versehen. Zudem können in gewissen Abständen zwischen den Rohrbogen Abschirmbleche 26 eingeschoben sein, die sich z. B. auf die Rohrbogen und entsprechende Stützteile 27 an der Wand 4 stützen.Attachment of the pipe coils 6 to the walls 3 of the assembly shown. The even parts of the Pipes 6 are provided with ribs 13. The pipe bends of the pipe strings are provided with U-shaped holding parts 20 provided, which are inserted into rails formed by angle profiles 21 and a U-profile 22 each are. The fixing of the holding parts 20 in the rails 21, 22 takes place by means of shims 23, which the Limit play in the vertical direction, and by spacers 24 to limit the play in horizontal ίο valley direction. To a short-circuit flow of the exothermic agent past the tube sheet To make it more difficult, the pipe runs are provided with cover plates 25 in front of the pipe bends. You can also be inserted at certain distances between the pipe bend shielding plates 26, which z. B. on support the pipe bends and corresponding support parts 27 on the wall 4.
Die Baugruppen sind normalerweise in großer Anzahl im Strömungskanal des wärmeabgebenden Mediums, in diesem Falle des Reaktorkühlmittels, angeordnet. Sie füllen diesen Kanal mehr oder weniger £ > aus, wobei die zwischen den Baugruppen frei bleibenden Stellen durch an sich bekannte Abdeckbleche für die Strömung des wärmeabgebenden Mediums geschlossen sind.The assemblies are usually in large numbers in the flow channel of the heat-emitting medium, in this case the reactor coolant, arranged. They more or less fill this channel £>, with the areas remaining free between the assemblies by cover plates known per se for the flow of the heat-emitting medium is closed.
Die dargestellte Ausführungsform ist für die Aufstellung unter einem Reaktor bestimmt. Die Stützen 2 dienen dabei zur Aufstellung auf einem ebenen Boden oder einer entsprechenden Tragkonstruktion. Das Reaktorkühlmittel, welches z. B. ein Gas oder Dampf ist, durchströmt die Baugruppen von oben nach unten. Das die Wärme aufnehmende Arbeitsmittel, vorzugsweise Wasser, durchströmt die Rohrstränge von unten nach oben und wird durch die Rohre 10 zum ebenfalls unten befindlichen Sammler 11 geleitet. Der untere Teil der Rohre 10 sowie der Sammler 11 sind dabei vorzugsweise mit einer Wärmeisolation versehen. The embodiment shown is intended for installation under a reactor. The supports 2 are used for installation on a level floor or a corresponding supporting structure. That Reactor coolant, which z. B. is a gas or steam, flows through the assemblies from top to bottom. The working medium absorbing the heat, preferably water, flows through the pipe strings from down to the top and is passed through the pipes 10 to the collector 11, which is also located below. Of the The lower part of the tubes 10 and the collector 11 are preferably provided with thermal insulation.
In Fig.5 ist die Anordnung der Baugruppen in j einem Kanal des Reaktors dargestellt. Ein unter dem j nicht dargestellten Reaktor befindlicher Kanal K wird ■ vom Reaktorkühlmittel durchströmt. Im Kanal sind in ■y größerer Anzahl die Baugruppen £ untergebracht. Die nicht von Baugruppen ausgefüllten Teile O des Querschnittes sind in an sich bekannter Weise durch Abdeckbleche verschlossen. Ähnliche Abdeckbleche in Streifenform können auch zur Abdeckung der Spalten zwischen benachbarten Baugruppen Verwendung finden.The arrangement of the assemblies in one channel of the reactor is shown in FIG. A channel K located under the reactor (not shown) is flowed through by the reactor coolant. The assemblies £ are housed in larger numbers in the duct. The parts O of the cross section that are not filled by assemblies are closed in a manner known per se by cover plates. Similar cover plates in strip form can also be used to cover the gaps between adjacent assemblies.
F i g. 6 zeigt den Schnitt einer Reaktoranlage mit dem erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher. In einem druckfesten BauB, z.B. aus Beton, ist ein Reaktorkern R untergebracht. Unter diesem Reaktorkern befinden sich in einem Kanal K die Baugruppen E. Die den Zwischenraum zwischen den Baugruppen und den Wänden des Kanals K abdichtenden Abdeckbleche sind mit A bezeichnet. Das Reaktorkühlmittel durchströmt den Reaktorkern von oben nach unten, gelangt aus diesem in den durch die Baugruppen E gebildeten Wärmeaustauscher und wird durch Umwälzleitungen L mit Umwälzgebläsen U wieder nach oben geleitet, um von neuem in den Reaktorkern einzutreten.F i g. 6 shows the section of a reactor system with the heat exchanger according to the invention. A reactor core R is housed in a pressure-resistant building B, for example made of concrete. The assemblies E are located in a channel K under this reactor core. The cover plates sealing the space between the assemblies and the walls of the channel K are designated by A. The reactor coolant flows through the reactor core from top to bottom, passes from it into the heat exchanger formed by the assemblies E and is guided back up through circulation lines L with circulation fans U in order to re-enter the reactor core.
Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß infolge Abwesenheit von Rohrleitungen an der dem Reaktor zugewandten Seite der Abstand zwischen den Baugruppen und dem Reaktor sehr klein gehalten werden kann. Es wird dadurch an Konstruktionshöhe der Reaktoranlage gespart. Die während der Montage durchzuführenden Schweißnähte, d.h. die Anschlüsse von Rohrleitungen an die Sammler 7,11 liegen an der vom Reaktor abgewandten Seite der Baugruppe und sind daher thermisch weniger belastet, da an dieser Stelle das wärmeabgebende Medium bereits durch das Arbeitsmittel abgekühlt ist. Zudem bildet das Rohrmaterial der Baugruppe eine zusätzliche Abschirmung gegen radioaktive Strahlung, so daß diese Schweißnähte nach einem Abstellen des Reaktors zur Kontrolle oder Reparatur rascher zugänglich sind.The arrangement according to the invention has the advantage that due to the absence of pipelines on the the side facing the reactor, the distance between the assemblies and the reactor is very small can be held. This saves the construction height of the reactor system. The during welds to be carried out during assembly, i.e. the connections of pipelines to the headers 7,11 are on the side of the assembly facing away from the reactor and are therefore less thermally stressed, because at this point the heat-emitting medium has already been cooled down by the working medium. In addition, the pipe material of the assembly forms an additional shield against radioactive radiation, so that these weld seams more quickly after the reactor has been switched off for inspection or repair are accessible.
Die erfindungsgemäße Ausbildung eines Wärmeübertragers aus Baugruppen der beschriebenen Form hat zudem den Vorteil, daß auch große Wärmeübertrager aus relativ kleinen, leicht transportierbaren Baugruppen zusammengesetzt werden können. Die abgebildete Ausführungsform hat dabei den Vorteil, daß während des Transportes bei jeder Lage der Baugruppe die Rohrstränge in der Tragkonstruktion 1 ausreichend gestützt sind und daher keine zusätzlichen Maßnahmen während des Transportes erfordern. The inventive design of a heat exchanger from assemblies of the form described also has the advantage that even large heat exchangers consist of relatively small, easily transportable Assemblies can be put together. The embodiment shown has the advantage that during the transport in each position of the assembly the pipe strings in the supporting structure 1 are adequately supported and therefore do not require any additional measures during transport.
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Family Applications (1)
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