DE1464436A1

DE1464436A1 - Fluessigkeitsdruckerzeuger

Info

Publication number: DE1464436A1
Application number: DE19621464436
Authority: DE
Inventors: Ammon Johannes Herman; Leonhard Jun John William
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1961-05-31
Filing date: 1962-05-29
Publication date: 1968-11-14
Also published as: US3305002A; GB1003714A

Description

A 21862 29. Mai I962

EM/Mü/La

THE BABCOOK & WIUJOX COMPANY, I6I East 42nd Street Sew York 17, N.Y./USA

FlUssigkeitsdruokerzeuger.

Die Erfindung betrifft Flüssigkeitsdruckerzeuger und sie bezieht sich insbesondere auf einen Flüssigkeitsdruokerzeuger für Druckwasser-Leistungsreaktoren mit Dampferzeugung. Derartige Druckerzeuger sollen im primären Kühlsystem eines Kernreaktors einen solchen Druck erzeugen und aufrechterhalten« daß die entsprechende Sättigungstemperatur Über der Betriebstemperatur des Reaktors liegt und so ein Kochen des Kühlmittels im Reaktorkern beim Anschalten, bei einem stetigen Betrieb» bei Belastungsänderungen und beim Stillegen zu vermeiden. Der Flüssigkeitsdruckerzeuger gemäd der Erfindung besteht im wesentlichen aus einem Druck kessel, einer Heizquelle, einer Druckleitung und einer Einspritzleitung.

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Bei einem Druckwasser-Leistungsreaktor mit Dampferzeugung ist es wünschenswert, den Druck des Systems in bestimmten Grenzen zu halten. Dies wird durch die Verwendung eines Druckerzeugers gemäß der Erfindung erreicht, der als Dampfkessel ohne Auftreten von Dampfströmung angesehen werden kann. Der Druckerzeuger ist mit dem primären Kühlsystem des nuklearen Dampferzeugers durch eine Druckleitung verbunden, die Druck zwischen dem Druckerzeuger und dem primären Kühlsystem überträgt. Die Druckleitung ist so bemessen, daß trotz der Übertragung von Druck zwischen dem Druckerzeuger und dem primären Kühlsystem der Austausch von Flüssigkeit zwischen den beiden Systemen begrenzt ist. Auf diese Weise wird der Verlust an im Druckerzeuger entwickelter Wärme infolge von Zirkulation des unter Druck gesetzten Fluids in das primäre Kühlsystem stark vermindert. Sollte der Druck im primären Reaktor-Kühlsystem unter einen bestimmten Minimalwert absinken, so erzeugen die Heizelemente im Druckerzeuger Dampf, um so den Druck im System wieder auf den gewünschten Normalwert zu erhöhen. Sollte umgekehrt der Druck im System über einen bestimmten Maximalwert ansteigen, so spritzt eine Sprühleitung Wasser in den Dampfraum ein, so daß sich der Dampf im Druckerzeuger

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abkühlt und damit der Druck im System auf den gewünschten Normalwert absinkt.

Bei bekannten Druckerzeugeranlagen sind die Heizelemente als Patronen ausgebildet, die einzeln in sich durch die Kesselwandung erstreckende Hülsen bzw. Rohre eingesetzt sind. Je nach der Kapazität eines einzelnen Heizelementes und der gesamten erforderlichen Kapazität des Druckerzeugers schwankt die Anzahl an Einzelheizelementen zwischen 100 und 200. Diese Heizelemente werden üblicherweise in nicht radialer Richtung angeordnet und erfordern Wärmeschutzmu'ffen (thermal sleeves), die von der Innenseite der Wandung her in die Wanddurchbohrungen eingeschweißt sind. Die Herstellung eines solchen Druckerzeugers mit Rohrheizkörpern ist schwierig und kostspielig, da jeder Heizkörper eine eigene in die Druckkesselwandung eingeformte öffnung und eine Vielzahl von Schweißstellen zum Befestigen des Rohrs, der Muffe und des eigentlichen Heizelementes am Kessel erfordert. Außerdem erhöhen sich auch bei Verwendung einer großen Anzahl von Heizkörpern die Anschaffungskosten dadurch, daß viele Leitungskreise und Steuerelemente erforderlich sind. Ferner erhöht sich bei einer großen Anzahl von Wanddurch-

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bohrungen das Gewicht und die Kosten des Kessels, da große Wandstärken erforderlich sind, um die notwendige Festigkeit zwischen den einzelnen Durchbohrungen zu gewährleisten. Außerdem liegt die Ausgangsleistung pro Heizelement bei Rohrheizkörpern unter dessen theoretischem Wert, da das Rohr einen direkten Wärmeaustausch zwischen dem Heizelemente und dem Wasser ver- . hindert und eine thermische Schranke darstellt.

Druckerzeuger mit Rohrheizkörpern haben ferner den Nachteil, daß sie eine gründliche und kostspielige Wartung erfordern. Wenn sich Heizelemente durch den Boden des Druckkessels erstrecken, ist die Gefahr der Ansammlung von radioaktivem Material am Kesselboden und die Gefahr des Auftretens von Korrosion in Rissen, Spalten oder dergleichen der Heizrohre und der Wärmeschutzmuffen sehr groß. Mit der Erhöhung der Korrosionsgefahr erhöht sich selbstverständlich auch die Notwendigkeit, die Heizelemente häufig zu ersetzen. Der Austausch von Heizelementen erfordert jedoch das Abschalten des Reaktors und das Ablassen der Flüssigkeit aus dem Druckerzeuger, um an die erforderlichen Stellen gelangen zu können.

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Die Erfindung sieht einen Druckerzeuger für unter Druck gesetzte Flüssigkeitssysteme vor, der aus einem vertikal langgestreckten, zylindrischen Kessel besteht, cer verdampfbare Flüssigkeit enthält, über deren Spiegel oich ein Dampfraum befindet, Der Kessel ist mit einer den unteren Flüssigkeitsraum mit dem unter Druck stehenden Flüssigkeitssystem verbindenden Druckein- und auslaßleitung, einer Wanddurchbohrung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels und einem im Flüssigkeitsraum angeordneten Taucherhitzer zur Erzeugung von Dampf für die Unterdrucksetzung des Systems versehen. Der Taucherhitzer besteht aus Bündeln einzelner Heizelemente und ist durch eine öffnung in der Druckkesselwand entfernbar in der Flüssigkeit eingesetzt, wobei Verschlußelemente zur Abdichtung der den Erhitzer umgebenden Öffnung vorgesehen sind.

Die Öffnung in der Kesselwand ist mit einer entfernbaren Membran versehen, die an der Öffnungsstelle der Wandung angeordnet ist und die Öffnung abschließt und abdichtet. Außerdem ist ein Flansch zum Zurückhalten des Drucks bewegbar an der Wand angeordnet, um die Membran gegen die Wandung zu pressen und damit die Öffnung abzudichten.

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Die Heizkörperbündel erstrecken sich entlang horizontaler Sehnen des zylindrischen Kessels und werden gemeinsam von der zum Abschließen der Öffnung in der Kesselwandung dienender Membran, an der sie befestigt sind, gehalten.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen. Auf der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt und zwar zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Druckerzeuger gemäß der Erfindung und ein primäres Kühlsystem eines Druckwasser-Leistungsreaktors,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Druckerzeuger,

Fig. 5 einen horizontalen Querschnitt entlang der Linie III-III von Fig. 2,

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht eines Heizkörperbündels und der Druckkesseiwand-Öffnung mit Verschluß,

Fig. 5 eine vergrößerte Teilansicht des einen Endes des Heizbündels von Fig. h,

Fig. 6 einen horizontalen Querschnitt einer

anderen Ausführungsform der Heizkörperbündel,

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Fig. 7 eine Ansicht gemäß Pig. 4, die eine weitere Abwandlungsform der Heizbündel zeigt,

Fig. 8 eine Draufsicht entlang der Linie VIII-VIII von Fig. J, und

Fig. 9 eine vergrößerte Teilansicht des einen Endes des Heizbündels von Fig. 7·

Auf Fig. 1 ist schematisch ein primäres Kühlsystem eines Druckwasser-Leistungsreaktors mit Dampferzeugung dargestellt, um die Stellung des Druckerzeugers 10 gegenüber dem übrigen System zu zeigen. Das primäre Kühlsystem beinhaltet einen Kernreaktor 12, der über eine Einlaßleitung 1.4 und eine Auslaßleitung 16 mit einem Wärmeaustauscher 18 verbunden ist. Das primäre Kühlmittel wird im Reaktor 12 infolge der darin erfolgenden Kernspaltung erhitzt und strömt durch die Leitung 16 zum Wärmeaustauscher 18. Die im primären Kühlmittel enthaltene Wärme wird durch indirekte Wärmeübertragung auf ein sekundäres Kühlmittel übertragen, das durch die Sekundärseite des Wärmeaustauschers 18 fließt. Dieses sekundäre Kühlmittel tritt in den Austauscher durch die Leitung 20 ein, wird durch das primäre Kühlmittel erhitzt und verläßt den Austauscher durch die Leitung 22, von wo es zur Leistung von Arbeit betpielsweise in eine nicht dargestellte

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Dampfturbine geleitet wird. Maoh Verlassen dee austauscher 18 wird da« priaire Kühlmittel «ittelt elaer Pumpe 24 durch die Leitung 1* surüok lft tea Jlealrtor Ii geleitet, wojBit der Kreislauf gesohlossea ist« Der ·**·£*· erzeuger 10 lit nit der Ausgangsieituag 16 dee primäre* Kühlsystem Über eine Druckleitung C6 Terbumtem·

Der Druckerzeuger 10 hat die Aufgabe« da« frielre KtUilsyetem unter Druck iu setzen und wihrend de« voll* ständigen BetriebkreiBlaufee* d.h. bei« Aufheizen (1), bei einem stetigen Betrieb (2), bei BelAetungeMnderung (3) und bei Stillegung (4) den Druck in vorbeetiaeten Grenzen zu halten. Der Druckerzeuger dient aueerde« Mm Kompensieren von VoluaenMnderungen des priearen IttULalttelft, dessen Dichte sich genlB Schwankungen seiner DurelMNlüüLtt«- tenperatur ändert. Ee wird soeit ein Kochen des prÜÄren Kühlmittels verhindert und alle Dichteschwankunge» des primären Kühlmittels werden mittels Änderung der vcei gesättigten Dampf und vom Wasser im Druckerzeuger benetzten TeilrKume relativ zueinander ausgeglichen.

Auf Fig. 2 ist der als Ganzes «it IO bezeichnete Druckerzeuger nach der Erfindung dargestellt. Der Dr*ek-

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toeteht «us βine» Druckkessel mit vertikal

Wandung 30 kreisförmigen Querschnitte* dl· Α» b«ld«nBoden durch Balbtoagelhauben 32 bzw. 34 abgesc&lQfaen iat. Der Druckkessel enthält verdampfbar· FltUalgkeit, deren Spiegel 36 das Kesselvolumen in tin·» unteren PlUesigkeItaraum 36 und einen oberen Danpfraum 40 unterteilt. Die Höhe des Flüssigkeitsspiegel» 1» Kassel kann «loh zwar entsprechend der Temperatur innerhalb des primären Kühlsystems w&hrend des Betrieb·· geringfügig Ändern, bleibt aber innerhalb der durch die Flüssigkeitsspiegel- Anschlüsse 42 und 44 gegebenen drenzen.

Zentral in der unteren Haube 34, also im Boden ist ein als WVrmeschutzmlttel ausgebildeter Anschluß angeordnet, dessen eines Ende mit dem Inneren des Kessels im unteren FlUssigkeitsraum 38 und deren anderes Ende auflerhalb des Kessels mit der kombinierten Druckein- und auslaileitung 26 verbunden let, Die Leitung 26 wiederum ist an die Auslaflleitung 16 des primären Kühlsystems, wie in Fig. 1 gezeigt, angeschlossen. An das Ende der Druckleitung 26 innerhalb des Kessels ist eine Prallplatte 48 angebracht, um eindringende Flüssigkeit nach

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unten abzulenken und damit Bewegungen des Flüssigkeitsspiegels j>6 möglichst gering zu halten. An der Innenfläche des Bodens 34 ist eine WärmeschutzjSlatte 50 angebracht, um den Boden gegen thermische Belastungen zu schützen, wenn eindringende, durch die Prallplatte 48 nach unten gelenkte Flüssigkeit eine wesentlich andere Temperatur als die Kesselwandung aufweist.

Im Boden 34 ist außerdem ein Ablaßstutzen 52 vorgesehen, um den Kessel zur Inspektion oder Reparatur ablassen zu können. In der oberen Haube 32, also im Deckel ist ein Dampfablaßstutzen 54 vorgesehen, der ein nicht gezeichnetes Sicherheitsventil aufweist, und das System gegen Überdruck schützen soll.

Anschlußstutzen 56 und 58 für Temperaturfühler sind im Deckel und im Boden vorgesehen, um die Temperaturen im Flüssigkeitsraum und im Dampfraum des Kessels feststellen zu können und dadurch das Steuern des Drucks im System, wie später im einzelnen beschrieben wird, zu erleichtern. Den Deckel 32 durchdringt außerdem ein Druckfühleranschluß 60 zur Messung des Drucks im Drückerzeuger.

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X* Deckel 32 des Druckerzeuger» 1st muflerdea ein Ringe tuck 62 vorgesehen, das «in MUMlOOh bildet und den BHfuii so» Kessellaaere* er««glioht. Der ling 62 let nit eine» Verschlulkörpw 6* versehen, Otr elttels Bolzen 66 am Ring befestigt 1·% *at ein· Abdichtung gegen Druck und PlüBBlgkeit gewährleistet. Den YerecMulkörper 64 durchdringt eine liasprittd**· 66, dl· Ml Körper 64 abgedichtet befestigt iat und bei Bedarf Kühlflüssigkeit in den Dampfraum 40 einspritzt„ wie «ptter Ui einzelnen beschrieben wird. Die DUee kann von der Zulaiifleitung(nicht gezeichnet) des prieären Wasserayeteae gespeist werden oder über eine Leitung 70 von der prialren Puepenaueganieleitung 14

In bestiaeten Anwendungegebleten des Druckerzeugere nach der Erfindung werden stark korrodierende Fluide verwendet, die somit in eins« gegen ϊοα&βίοη widerstandsfähigen Systea geführt werden ntlssen. Selbst Druckwasser einer sehr hohen Reinheit Übt eine Korroslonswirlcung aus und sollte besser in Systemen aus rostfreien Stthlen als in solchen aus Kohlenstoffstahl geführt werden. Die Systeme können vollständig aus rostfreien Stahllegierungen hergestellt werden« aber da diese sehr teuer sind, 1st es

üblich, Druckkessel aus Baumetall zu verwenden, etwa aus unlegiertem Stahl, der mit einer inneren Be·oniontung bzw. einem Überzug aus korrosionsbeständigem Mitall' beispielsweise rostfreiem Stahl, an denjenigen Stellen versehen ist, die mit dem korrodierenden Fluid in ■ Berührung kommen. Eine solche, auf die gewöhnliche Kohlenstoffstahl-Wand 50 des DruckkesselB aufgebrachte Beschichtung ist bei 72 gezeigt.

Wenn ein beschichteter Kessel verwendet wird, so sollen öffnungen (wie etwa das Mannloch 62) mit einer Membrandichtungsscheibe 74 abgeschlossen werden, wobei dann die Membran 74 und nicht der Körper 64 die eigentliche Abdichtung des Rings 68 darstellt. Die Membrandichtplatte kann aus rostfreien Stahl oder aus anderen gegen Korrosion widerstandsfähigen Metallen bestehen, während der Abäichtungskörper 64 aus dem gleichen Baumetall wie der übrige Kessel gefertigt ist. Die Meabran gleicht außerdem die zwischen zwei verschiedenen Metallen auftretenden Ausdehnungsunterschiede, wie später im einzelnen beschrieben wird, aus.

Gemäß der Erfindung ist eine Vielzahl von Bündeln

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aue Tauchhei«körpern horizontal im unteren Teil des Flüselgkeltsraumes 38 angeordnet. Aus den Fig. 2,j5 und 4, bei denen gleiohe Bezugszeichen für in verschiedenen Ansichten dargestellter gleiche Teile verwendet sind« let zu ersehen, daß die horizontalen Heizkörperbündel 76 bezüglich der zylindrischen Wandung des Druckkessels in Sehnenrichtung verlaufen. Jedes der Heizbündel ist in eine kreisrunde, verstärkte öffnung 78 der Mantelwand 30 des Kessele eingesetzt. Die Verstärkungen sind in Form von Ringkörpern 80 ausgebildet, die an jeder öffnung starr befestigt sind. Jeder Ring 8O ist an seiner Außenfläche mit einem Paßsitz 82 versehen (Fig.5 und 4), in den eine Dichtungsmembran 84 eingesetzt ist. Die Membran wird im Sitz 82 durch einen Druoksicherungsflansch bzw.-Deckel 86 gehalten, der mittels Bolzen 88 entfernbar am Ring 80 befestigt ist. Wenn wie oben beschrieben der Druckkessel mit einer korrosionsbeständigen überzugssohicht 72 versehen ist, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, so besteht vorteilhafterweise die Membran aus dem gleichen korrosionsbeständigem Material wie die überzugssohicht 72, während der Deckel 86 aus dem gleichen Baumaterial wie der Druckkessel bzw. dessen Wandung 50 hergestellt ist. In dissem Fall besteht der Verschluß für die

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öffnung 78 in der Druckkesselwand aus zwei Einzelteilen aus verschiedenem Material und die Membran 84 weist deshalb eine Dehnungsrille 90 (Fig.5) auf, die konzentrisch mit der Membranumfangsfläehe verläuft und einen Ausgleich von Bewegungsunterschieden der beiden Teile infolge ihrer verschiedenen Wärmeausdehnung ermöglicht.

Wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, verlaufen die Bündel 76 aus Tauchheizkörpern in zwei verschiedenen Ebenen entlang horizontaler Sehnen des Druckkessels und zwar derart, daß sie bei thermischer Ausdehnung weder miteinander noch mit dem Druckkessel in Berührung kommen. Wenn es erforderlich ist, können zusätzlich nicht dargestellte Stützglieder vorgesehen werden, die sich zwischen den Kesselwänden erstrecken und Durchbiegungen der Erhitzerbündel verhindern sollen.

Fig. 6 zeigt vier Erhitzerbündel, die im Druckkessel in vier horizontalen Ebenen angeordnet sind. Selbstverständlich gibt es eine Vielzahl von Anordnungsmöglichkeiten der Erhitzerbündel in horizontalen Ebenen, die eine Berührung der Heizkörper bei Wärraeausdehnung vermeiden und große Abstände zwischen den öffnungen in der

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Druckkesseiwand, durch weiche die Bündel eingesetzt sind, gewährleisten. Weite Abstände der vergleichsweise wenigen öffnungen haben den Vorzug, daß für einen vorbestimmten Druck der Druckkessel aus dünnerem Material gefertigt werden kann, als bei einer großen Anzahl von dicht nebeneinanderliegenden öffnungen, wie letzteres bei bekannten Druckerzeugeranlagen der Fall ist.

Aus Fig. 4, die eine vergrößerte Ansicht des Taucherhitzerbündels 76 und des Kesselverschlusses nach den Fig.2 und 3 darstellt, ist ersichtlich, daß das Erhitzerbündel aus einer Vielzahl einzelner Heizkörper 92 besteht, die schraubenförmig um eine gemeinsame Achse gewunden sind. Jeder Heizkörper ist an der Membran 84 durch die er hindurchgeführt ißt, einstückig befestigt und wird von dieser getragen. Der Druckdeckel 86 ist mit öffnungen 9^ versehen, die sich in Ausfluchtung mit den aus der Membran herausragenden Teilen der Heizkörper befinden und eine Durchführung der Heizkörperenden erlauben, wenn der Deckel mittels der vorgesehenen Bolzen 88 am Ring 80 zur Erzielung einer Abdichtung zwischen Membran und Sitz 82 festgeschraubt ist.

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Pig. 5 zeigt eine vergrößerte Teilansicht der Verbindung eines spezifischen elektrischen Heizkörpers 92 mit der Membran 84 und die Abdichtung zwischen der Membran und dem Paßsitz 82 an der Außenfläche des RingeB 8o. Der Heizkörper 92 ist von bekannter,üblicher Bauart und besteht aus einem äußeren Abdeckrohr 96 und einem zentralen Widerstandsheizdraht 98, wobei der dazwischen liegende Ringspalt mit festem, elektrischem Isoliermaterial gefüllt ist. Es 1st eine Abdichtung gegen Flüssigkeit und Druck vorgesehen, mittels der der Heizkörper an der Membran 84 befestigt ist. Die Dichtung besteht aus einer Muffe 100, die an das Abdeckrohr 96 bei 102 und an die Membran bei 104 angeschweißt ist. Der Heizkörper erstreckt sich durch die Membran und durch die*' öffnung 94 im Druckdeckel 86, und endet in einer AuSenabdichtung. Letztere Dichtung ermöglicht einerseits das Anschließen einer äußeren Stromquelle und dient andererseits als Schutz gegen Leckwasser, wenn innerhalb des Druckkessels ein Bruch des Abdeckrohrs auftreten sollte und damit das Anschlußende des Heizkörpers de« zwischen Druckkesselinnenraum und Außenraum herrschenden Druckgefälle ausgesetzt wird. Die äußere Dichtung besteht aus einer Außenmuffe 106, die an das Ende des Abdeckrohrs

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angeschwellt ist und einen äußeren Endflansch 108 aufweift. An de» Inde des Heizdrahtes 98 ist eine Klemme 110 vorgesehen, die einen inneren Endflansch 112 aufweist, der SQ bemessen ist, daß die Klemme nicht durch das geflanschte Ende 108 der äußeren Muffe 106 hindurchgleiten kann. Der ringförmige Spalt zwischen der äußeren Muffe 106 uiul der Klemme ist mit keramischem Isoliermaterial Hh gefüllt, das ein Auftreten von Kurzschlüssen zwischen den Heisdraht und dem Abdeckrohr verhindert.

Die Flüssigkeits- und Druckabdichtung zwischen der Membran 84 und dem Sitz 82 kann in Form einer Dichtung 106, die dazwischen angeordnet ist und/oder wenn für den betreffenden Fall eine solche Verstärkung erforderlich ist, mittels einer Sohweissnaht 118, ausgeführt sein, die rund um den Umfang der Membrane verläuft* Soll das Erhitzerbündel entfernt werden, so wird der Druckdeckel vom Hing gelöst, , eine vorhandene Schweißnaht durch Abschleifen entfernt und Membran sowie Erhitzerbündel aus dem Druckkessel herausgezogen*

Während die Figuren 2, 5 und 4 ein Erhitzerbündel • t ...

<■·. zeigen, btl dem die Heizkörper schraubenförmig um eine

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gemeinsarae Achse gewunden sind, stellt Fig. 6 eine abgewandelte Anordnung eines Erhitzerbündels 120 dar, das horizontale, U-förmige Heizkörper aufweist, die um eine gemeinsame Achse angeordnet sind. Beide Erhitzertypen können so ausgebildet sein, daß sie ihre Wärmeenergie entweder von einer Stromquelle oder von einem heißen, durch Röhren fließenden Strömungsmittel erhalten.

Eine weitere Abwandlungsform ist in Fig.7 gezeigt, bei der geradlinig verlaufende Heizkörper 122 als Erhitzerbündel verwendet sind. Die Heizkörper sind mittels einer anders als die Membrane 84 für die Heizbündel nach den Fig. 5 und 6 ausgebildeten Membrane eingesetzt.' Während in den oben beschriebenen Heizbündeln elektrische Heizkörper mit einem einzigen Heizdraht verwendet sind, die erfordern, daß beide Enden des Heizkörper an einer Stromquelle angeschlossen werden, weisen die Heizkörper 122 einen Doppeldaraht auf, so daß beide Anschlüsse an einem Ende des Heizkörpers mittels einer im Ganzen mit 124 bezeichnete Verbindung erfolgen können. Zur Abstützung dieser Heizkörper ist eine Stützplatte

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erforderlioh, die in einer bestimmten Entfernung von der Membran - etwa 2/5 der Länge des Heizkörpers von der Membran entfernt - angeordnet ist. Diese Stützplatte, die im einzelnen in Fig. 8 gezeigt ist, wird durch drei Stützstäbe 128 gehalten, die als Dreibein ausgebildet sind und deren Enden an der Membran 125 bzw. der Stützplatte 126 Btarr befestigt sind. Die Stützplatte ist außerdem mit einer Vielzahl von öffnungen 150 versehen, welohe die Masse des Metall s im Flüssigkeitsraum des Druokkessels vermindern und eine Zirkulation von Kühlflüssigkeit durch die Platte hindurch ermöglichen.

Fig. 9 zeigt eine Teilansicht einer abgewandelten Membran 125* an welohe die geradlinigen Heizkörper angebracht sind. Die Heizelemente sind direkt an die Membrane angeschweißt, wobei zum Ausgleich unterschiedlicher Ausdehnung konzentrische Dehnungsrillen 152 vorgesehen sind, die konzentrisch zur Umflache der Membran verlaufen und nahe dieser Umflache angeordnet sind. Derartige Rillen sind in manchen Fällen leichter in die Membran einzuformen und sind damit weniger kostspielig, gewährleisten aber gleichzeitig den gleichen Schutz. Bei

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Verwendung einer Membran entsprechend der Membran I2j5 1st eine Sohweißung Ij4 erforderlich, um die Verbindung zwischen dem Sitz 82 uiid der Membran 123 absolut leckdicht zu gestalten.

Vor der Inbetriebsetzung der Anlage wird der Druckerzeuger mit Wasser gefüllt, und zwar bis zu einen Wasserspiegel entsprechend etwa der Höhe der Linie 36, die zwischen den Anschlußstutzen 42 und 44 für die Wasserspiegelanzeige angebracht sind. Das Füllen erfolgt durch die Druckleitung 26 wom primären Kühlsystem her, das von einer äußeren, nicht gezeigten Flüssigkeitsquelle gespeist wird. Um den Druck im Druckerzeuger zu erhöhen und dadurch gleichzeitig im mit dem Druckerzeuger über die Druckleitung 26 verbundenen primären Kühlsystem werden die Erhitzerbündel 76 aufgeheizt. Damit wird das Wasser im flüssigen Abschnitt des Druckerzeugers erhitzt und es entsteht Dampf, der sich im Dampfraum dee Druckkessels ansammelt. Ein überwachungsgerät bekannter Bauart zum Flüssigkeitsspiegelregulieren hält den Wasserspiegel im Druckerzeuger zwischen den Anzeigeanschlüssen 42 und 44 für den maximalen und minimalen Wasserspiegel, und zwar durch Regulieren des restlichen Zuflusses und

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Abflusses von Flüssigkeit vom bzw. zum Primärsystem. Ein auf den Druck Im Druckerzeuger und im Primärsystem ansprechender Druckregler steuert die Heizkörper und die Einspritzdüse 68 im Druckerzeuger um den Druck im System innerhalb vorbestimmten Grenzen zu halten. Sollte der Druck über die obere Grenze ansteigen, so wird die Düse 68 automatisch geöffnet und spritzt relativ kältere Flüssigkeit in den Dampfraum des Druckerzeugers ein. Dadurch kondensiert eine bestimmte Dampfmenge, so daß sich der Druok im System erniedrigt. Sollte der Druck unter die untere Grenze abfallen» so werden die Erhitzerbündel eingeschaltet und zwar je nachdem Betrag des Druckabfalls einzeln oder gleichzeitig, so daß mehr Dampf entsteht und der Druok im Druoksystem wieder ansteigt.

Der Druckerzeuger dient außerdem als Pumpkessel um dem Primärsystem ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen zuzuführen, wenn dessen Flüssigkeit sich infolge eines Abfalls der Durchschnittstemperatur plötzlich zusammenzieht. Wenn andererseits die Druchsohnittstemperatur des primären Kühlsystems plötzlich ansteigt, dient der Druckerzeugerkessel als Saugraum, der die durch das erhöhte Volumen sioh ergebende Flüssigkeit aufnimmt.

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Die Erfindung erlaubt die Anbringung einer Vielzahl von Taucherhitzern in Bündelform im unteren Teil des Druckkessels. Als Ergebnis der aus diesen Taucherhitzern sich ergebenden höheren Leistung im Vergleich zu abgeschlossenen Rohrerhitzern bekannter Art sind weniger Heizkörper für einen Druckerzeuger gleicher Kapazität erforderlich. Durch die Verminderung der Anzahl an Heizkörpern wird weniger Raum bei gegebenen Druckerzeugergröße benötigt, so daß ein größeres Druckvolumen zum Kompensieren von Volumenänderungen innerhalb des primären Kühlsystems zur Verfügung steht. Damit wird auch die Gefahr geringer, daß die Erhitzerbündel nicht mehr von Flüssigkeit bedekct sind, was ein Durchbrennen der Erhitzer zur Folge haben kann. Umgekehrt kann bei gegebenem Druckvolumen ein kleinerer und leichterer Druckerzeuger verwendet werden. Zusätzlich erlaubt die Verwendung einer relativ geringen Anzahl von in Bündelform angeordneten Heizkörpern eine Verminderung der Aneahl an Durchbohrungen der Druckkesselwand, so daß die Dicke der Kesselwand vermindert werden kann. Wie bereits dargelegt, werden durch das Vorsehen von ErhitzerbUndein innerhalb de3 Druckkessels dessen Herstellungskosten und Herstellungszeit

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dadurch beträchtlich vermindert, daß eine große Anzahl von bei bisherigen Anlagen erforderlichen Schweißnähten wegfallt. Eine weitere Senkung der Kosten und. eine Vereinfachung des Aufbaue der Vorrichtung wird durch Verminderung der Anzahl der außerhalb des Kessels erforderlichen elektrischen Anschlüsse entsprechend der Verminderung der Anzahl der Heizkörper im Kessel erreicht.

Die Verwendung mehrerer Erhitzerbündel, deren jedes fest mit dem durch einen Druckdeckel gehaltenen Membrandichtungskörper verbunden ist gestattet es, die Heizkörper bei Bedarf schnell und relativ einfach auszuwechseln. ie* Es ist dabei lediglich erforderlich, den Druckdeckel abzunehmen und eine Schweißnaht aufzutrennen, wonach das betreffende Erhitzerbündel herausgezogen werden kann.

Darüberhinaus wird durch den besonderen, gerillten Membrankörper der aus dem gleichen korresionsbeständigen Material wie die Kesselbeschichtung besteht, in Verbindung mit dem abstützenden Druckdeckel eine Abdichtung der Kesselöffnungen erreicht, die sowohl allen Anforderungen bezüglich Biegsamkeit und Korrosionsbeständigkeit als auch

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gleichzeitig denjenigen einer einfachen und wirkung·- vollen Abdichtung gegenüber Druck und Flüssigkeit genügt.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten, sich auf die Verwendung bei einem Kernreaktor beziehenden Ausführungsformen beschränkt, sondern die Erfindung kann in jedem System nutzvoll angewendet werden, bei dem eine Druckoder Dampferzeugung in Leitungen stattfindet.

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Claims

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Patentansprüche

keltssysterae, bestehend aus einem vertikal langgestreckten, zylindrischen Kessel, der verdampfbare Flüssigkeit enthält, über deren Spiegel sich ein Dampfraum befindet, mit einer den Flüssigkeitsrau» mit dem unter Druck stehenden Flüssig- keitfisystem verbindenden Anschlußleitung und einem im Flüssigkeitsraum angeordneten Heizelement zur Erzeugung von j Dampf für die Unterdrucksetzung des Systems, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement als bündelartiger Taucherhitzer (76) ausgebildet ist, der durch eine öffnung (78) in der Druckkeeselwand entfernbar in den Flüssigkeitsraura (38) eingesetzt 1st.

·--* 2. Druckerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

zeichnet, daß das Heizelement aus mehreren Bündeln (76)

besteht, die in den Flüssigkeitsraum (38) so eingesetzt j ■

sind, daß di© Achsen der Bündel entlang horizontaler

Sehnen des zylindrischen Kessels (10) verlaufen.

j 3· Druckerzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

u .. gekennzeichnet, daß die Erhitzerbündel (76) sioh durch

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kreisrunde Öffnungen (78) erstrecken, die im Mantel (30) des Druckkessels unterhalb des Flüssigkeitsspiegels (36) vorgesehen sind.

4. Druckerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis J5* dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzerbündel (76) aus einer Vielzahl von Heizkörpern (92) bestehen, die schraubenförmig um eine gemeinsame Achse gewunden sind.

5· Druckerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkörper (92) elektrisch beheizt sind.

6. Druckerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzerbündel (76) im FlUssigkeitsraum (38) in mehreren horizontalen Ebenen angeordnet sind.

7. Druckerzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch geknnzelehnet, daß ein Verschlußkörper vorgesehen ist, um die Öffnung (78) der Druckkesselwand (JO) um die Heizelemente (92) herum abzudichten.

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8. Drucker«eug«r nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet , dafl der Vensehlußkörper aus einer Dichtungs- »embran (84) und aus einem den Druck zurückhaltenden Deckel (86) besteht, der die Membran (84) gegen die Kesselwand (50) preßt und damit die öffnung (78) abdichtet.

9· Druckerzeuger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmembran (84) einstückig mit dem Erhitzerbündel (76) ausgeführt ist.

10. Druckerzeuger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungsmembran (84) mit einer zu ihrem Umfang konzentrischen Dehnungsrille (90) versehen ißt.