DE1539991B2 - Strahlpumpensystem für den Kühlmittelkreislauf eines Kernreaktors - Google Patents

Description

Aus diesem Grund können auch größere Verteiler und damit leistungsfähigere Strahlpumpen verwendet werden. Da das Material des Strahlpumpenkörpers einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das des Steigrohrs hat, dehnt sich bei Erhitzung des Reaktors auf seine Betriebstemperatur das Steigrohr stärker als der Strahlpumpenkörper aus, so daß das Steigrohr die Düse stärker gegen den Strahlpumpenkörper drückt und ,damit ihre genaue Ausrichtung zum Strahlpumpenkörper gewährleistet. ίο

Normalerweise befinden sich das Reaktorcore, der Strahlpumpenkörper, die Düse und der Verteiler in einem Druckkessel, der einen Vorrat von Wasser aufweist, das in Dampf umgewandelt wird, so daß Wärme dem Reaktorcore entzogen wird. Der Coreeinlaß befindet sich normalerweise unterhalb des Coreauslasses, und der Strahlpumpenkörper verläuft normalerweise vertikal. In dieser Anordnung ist der Diffusor unterhalb des Strahlpumpeneinlasses und der Düse angebracht. Der Druckkessel kann an seiner Oberseite geöffnet werden, so daß der Strahlpumpeneinlaß und die Düse leicht zum Austausch erreicht werden können, wenn es notwendig ist. Vorzugsweise werden die Düse, der Strahlpumpeneinlaß und der Mischraum lösbar am Diffusor befestigt, so daß diese Bauteile, die der größten Abnutzung unterliegen, leicht erreicht und ausgetauscht werden können, z. B. während der normalen Brennstoff wiederbeschickung. Da sich der Verteiler unterhalb des Strahlpumpeneinlasses und der Düse befindet, braucht er nicht entfernt zu werden. Da ferner der Verteiler keinen starken Abnutzungen unterliegt, kann er einen festen Bestandteil des inneren Aufbaus des Druckkessels bilden.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine in einem Kernreaktor montierte Strahlpumpe gemäß der Erfindung,

Fig. 2A und 2B genauere, teilweise weggebrochene Teilschnitte der größeren Bauteile im oberen bzw. unteren Teil des in F i g. 1 gezeigten Reaktors,

F i g. 3 einen vergrößerten, teilweise weggebrochenen Schnitt durch das Gebiet innerhalb der Linie 3-3 vonFig. 2B,

F i g. 4 einen vergrößerten, teilweise weggebrochenen Schnitt durch das Gebiet innerhalb der Linie 4-4 von Fig. 2B und

Fig. 5 einen teilweise weggebrochenen Schnitt durch das Gebiet innerhalb der Linie 5-5 von Fig. 2 B.

In den Fig. 1, 2A und 2B ist ein vertikal stehender zylindrischer Druckkessel 10 abgebildet, der nach unten verlaufende Füße 11 aufweist, die auf einem Fundament 12 ruhen. Das untere Ende des Kessels ist durch einen schalenförmigen Boden 13 und das obere Ende des Kessels durch einen lösbaren, gewölbten Deckel 14 verschlossen, der am oberen Ende des Kessels durch Muttern 15 und Stehbolzen 16 befestigt ist, die an sich nach außen erstreckenden Flanschen 17 lam Kessel und am Deckel angebracht sind. Ein Abzugsrohr 18 am Deckel ist normalerweise durch ein Ventil 19 verschlossen. Der Deckel ist durch Dichtungen 20 mit dem oberen Ende des Kessels abgedichtet, um einen druckdichten Sitz zu ergeben. Dampftrockner 22, die einen üblichen Aufbau haben können und am oberen Ende des Kessels montiert sind, sind nur schematisch abgebildet, da sie nicht erfindungswesentlich sind.

Dampfabscheider 24, die ebenfalls einen üblichen Aufbau haben können und im Kessel unmittelbar unterhalb der Dampftrockner montiert sind, sind ebenfalls nur schematisch abgebildet, da sie nicht erfindungswesentlich sind.

Wasser wird im Kessel auf einem Niveau 25 gehalten, das ungefähr in halber Höhe der Dampfabscheider liegt.

Ein getrenntes Dampfrohr 26 verläuft von jedem Dampfabscheider nach unten und ist durch eine Dampfbehälterkappe 27 eines zylindrischen Mantels 28 abgedichtet, der koaxial im Druckkessel angeordnet ist, um einen vertikal verlaufenden Zwischenraum oder Umlauf -Ringraum 29 zwischen dem Mantel und der Kesselwand zu ergeben. Speisewasser wird in den Kessel über vier Speisewasser-Einlaßdüsen 30 eingeleitet (nur eine Einlaßdüse ist gezeigt), die in gleichen Abständen in einer horizontalen Ebene unterhalb des normalen Wasserniveaus im Tank angebracht sind. Eine Brennstoffanordnung 32 des Reaktorcores besteht aus einer Anzahl länglicher, vertikaler Brennstoffanordnungen 33. Die Brennstoffanordnungen sind zu viert in Gruppen angeordnet, wobei das untere Ende jeder Brennstoffanordnung in jeder Gruppe auf einem entsprechenden vertikalen Kontrollstab-Führungsrohr 34 ruht, das an seinem oberen Ende durch eine horizontale Bodengitterplatte 35 abgedichtet ist, die quer zum Boden des Mantels montiert ist. Jedes Führungsrohr 34 verläuft unterhalb der Bodengitterplatte nach unten, und ein getrennter Kontrollstab 38 ist in jedem Führungsrohr montiert, um in Längsrichtung zwischen den vier benachbarten, länglichen vertikalen Brennstoffanordnungen 33 hin- und herzugleiten, die auf dem Führungsrohr ruhen. Vertikale Strömungskanäle 42 (vgl. F i g. 4) erstrecken sich in jeder vertikalen Brennstoffanordnung und münden in das untere und obere Ende jeder Brennstoffanordnung. Das untere Ende jedes Brennstoffkanals ist in einer entsprechenden Wassereinlaßöffnung 44 in einem Führungsrohr-Gußstück 55 abgedichtet, so daß Wasser durch die Brennstoffanordnungen nach oben fließen kann, in denen Wasser in Dampf umgewandelt wird und dann als ein Dampf-Wasser-Gemisch aus den Dampfrohren und durch die Dampfabscheider strömt.

Das in den Dampfabscheidern vom Dampf getrennte Wasser wird zum Ringraum 29 geleitet. Der Dampf strömt durch die Dampftrockner und verläßt den Kessel über einen Dampfauslaß 46, um durch eine übliche Dampfturbine 47 (Fig. 1) und einen Kondensator 48 zu strömen. Die Turbine treibt einen elektrischen Generator 49 an, um aus der im Reaktor erzeugten Wärme elektrische Energie zu gewinnen. Der kondensierte Dampf wird dann vom Kondensator zu den Speisewasser-Einlaßdüsen durch eine übliche Pumpe 50 zurückgeleitet.

Die Kontrollstäbe werden in das Reaktorcore und zurück durch Antriebskolben 51 bewegt, von denen sich jeder in einer entsprechenden vertikalen Kleinkammer 52 erstreckt, die durch den Boden des Kessels abgedichtet ist. Die Kolben 51 werden durch eine übliche Einrichtung betrieben, die nicht abgebildet ist, da sie nicht erfindungswesentlich ist.

Das untere Ende des Mantels ist am oberen Ende eines zylindrischen Randteils 53 für die Halterung des Mantels angeschweißt, dessen unteres Ende an einem Ring 54 angeschweißt ist, der mit dem Boden des Kessels einstückig ausgebildet ist. Eine Core-

einlaß-Füllkammer 55 ist innerhalb des Randteils 53 und zwischen der Bodengitterplatte 35 und dem Boden 13 des Kessels ausgebildet.

Eine Anzahl von vertikalen Strahlpumpen 58 ist im Ringraum 29 zwischen dem Mantel und dem Kessel montiert. Die Strahlpumpen sind untereinander gleich, so daß nur eine beschrieben zu werden braucht. Jede Strahlpumpe weist einen länglichen, vertikalen Hohlkörper 59 auf, der einen Einlaß oder eine Ansaugöffnung 60 an seinem oberen Ende hat. Wie aus den Fig. 1, 2B, 3 und 5 ersichtlich ist, verjüngt sich der Einlaß nach unten in einen geraden zylindrischen Mischraum 62, der an seinem unteren Ende in einen sich aufweitenden Diffusor 63 übergeht. Der Einlaß, der Mischraum und der obere Teil des Diffusors sind miteinander verschweißt, um eine einstückige Einheit zu ergeben. Das untere Ende dieser Einheit befindet sich im Gleitsitz in einer kreisförmigen Armatur 64, die am oberen Teil des Diffusors befestigt ist. Das obere Ende 65 der Armatur 64 ist nach außen abgef ast, um das Einsetzen des unteren Endes der Gleitsitzverbindung zu erleichtern.

Ein O-Ring 66, der wahlweise verwendet werden kann, isteilt eine Dichtung zwischen dem unteren Ende des oberen Teils des Diffusors und einer nach innen verlaufenden, ringförmigen Schulter 67 im mittleren Teil der Armatur 64 her.

Aus den Fig. 2B und 3 ist ersichtlich, daß ein horizontaler äußerer Abstandsring 68 am oberen Teil des Mischraums angeschweißt ist und sich im Gleitsitz mit einer vertikalen Öffnung 69 in einem nach außen verlaufenden, ringförmigen Bund 70, der an der Außenseite des Mantels angeschweißt ist, befindet. Daher können der Einlaß, der Mischraum und der obere Teil des Diffusors jeder Pumpe durch einfaches Anheben dieser Anordnung von Elementen aus der Armatur 64 ausgebaut werden. Eine neue Anordnung dieser Elemente wird leicht eingesetzt, indem sie durch ihre entsprechende Öffnung im Bund nach unten geführt wird.

Das untere Ende des Diffusors sitzt in einer gebogenen Krümmerverbindung 71, die an einer Einlaßöffnung 72 im Randteil 53 angeschweißt ist, so daß das aus der Pumpe entladene Wasser durch dieses Randteil in die Coreeinlaß-Füllkammer und über die Kontrollstab-Führungsrohre in die Kanäle in den Brennstoffanordnungen nach oben gedrückt wird.

Eine getrennte Strahlpumpendüse 73 ist am Einlaß jeder Strahlpumpe befestigt, um einen Strahl eines mit hoher Geschwindigkeit strömenden Treibmittels oder Wassers in den Einlaß zu leiten. Der Innendurchmesser der Düse ist an der Stelle 74 verkleinert, so daß die Mittelgeschwindigkeit bei einem entsprechenden Druckabfall ansteigt. Der Druckabfall bewirkt, daß das Fördermittel oder Wasser vom Ringraum 29 in den Einlaß der Pumpe angesaugt wird, wo es mit dem Strahl im Mischraum gemischt wird. Das Treib- und das Fördermittel sind im wesentlichen vollständig gemischt, wenn sie das obere Ende des Diffiusors erreichen, und ihre Geschwindigkeit nimmt ab, sowie ihr Druck steigt an, wenn sie den Diffusor verlassen und in das Randteil strömen.

Vorzugsweise sind die Strahlpumpendüsen paarweise ausgebildet, was am besten aus F i g. 5 ersichtlich ist. Jede Düse eines Paars verläuft nach außen und unten von einem besonderen Gußstück 76 aus, das einen druckmitteldichten Sitz auf dem oberen Ende eines vertikalen Steigrohrs oder Versorgungsleitung 78 ausbildet, die an ihrem unteren Ende an der Oberseite eines gewölbten, hohlen Verteilers oder Verzweigung 80 angeschweißt ist. Obwohl nur ein Verteiler in der Zeichnung abgebildet ist, sind die Pumpensteigrohre vorzugsweise mit einem Paar von Verteilern versehen, die die gleiche Größe und Form aufweisen. Jeder Verteiler erstreckt sich über einen Bogen von etwa 150° und wird mit Druckwasser

ίο von einer getrennten, üblichen Rückumlaufpumpe 81 über einen Einlaß 82 versorgt.

Wie am besten aus Fig. 2B ersichtlich ist, ist der Verteiler im Kessel am Eingang 82 in unmittelbarer Nähe der Stelle befestigt, wo das Randteil am Kessel befestigt ist. Das führt dazu, daß die Steigrohre und die Strahlpumpenkörper, die am Randteil befestigt sind, im wesentlichen die gleiche effektive Länge aufweisen, um die mit der Wärmeausdehnung und -kontraktion verbundenen Schwierigkeiten bei der Erwärmung und Abkühlung der Anlage minimal zu machen. Jeder Verteiler ist an seiner ganzen Länge durch Halterungspuffer 83 an der Innenseite des Druckkessels befestigt. Die Halterungspuffer haben obere Lagerflächen 84, die eine Wärmeausdehnung

as in horizontaler Ebene erlauben.

Das besondere Gußstück, an dem die Düsen befestigt sind, weist einen kreisförmigen Krümmerdeckel 85 auf, der über einen kreisförmigen Aufsatz 86 verläuft, der eine nach innen abgesetzte, ringförmige Schulter 87 aufweist, die mit einer nach außen abgesetzten, ringförmigen Schulter 88 am oberen Ende des Steigrohrs einen druckmitteldichten, festen Sitz ergibt. Zwei getrennte, U-förmige Strömungskanäle 90 verlaufen vom Aufsatz 86 in entgegengesetzten Richtungen und jeder endet an einer entsprechenden Düse. Jeder Strömungskanal 90 ist in Längsrichtung durch eine U-förmige Rippe 92 unterteilt, die konzentrisch jeweils im Strömungskanal angeordnet und mit dem Gußstück 76 einstückig ausgebildet ist, um den Druckabfall bei der Änderung der Strömungsrichtung um 180° beim Strömen vom Steigrohr in die Düse zu reduzieren.

Das Gußstück 76 wird in der in F i g. 5 gezeigten Lage durch eine vertikal umgedrehte Schraube 94 mit einem T-förmigen Kopf 96 an ihrem unteren Ende festgehalten, die sich im Festsitz mit einer unteren, horizontalen Aussparung 98 in einem Querarm 100 befindet, der einstückig mit dem oberen Ende des Steigrohrs ausgebildet ist.

Eine obere oder horizontale Eintrittsaussparung 102 im Arm, die sich unterhalb der unteren Aussparung 98 befindet und quer zu ihr verläuft, erlaubt, daß der T-förmige Kopf 96 der Schraube 94 in die untere Aussparung 98 gebracht und in die verriegelte Lage von Fig. 2B gedreht werden kann, um eine Verschiebung zu verhindern. Eine Mutter 104 ist auf die Schraube 94 am oberen Ende eines nach unten mündenden Halterungseinschnitts 106 geschraubt, der eine Druckfeder 108 begrenzt, die auf die Oberseite des besonderen Gußstücks 76 drückt. Die Feder verhindert, daß sich die Mutter 104 durch Schwingungen lösen kann. Ein Sicherungsring 110 an der Schraube oberhalb der Mutter verhindert, daß sich die Mutter vollständig von der Schraube lösen kann. Das obere Ende der Schraube ist abgeschrägt und mit einem Schlitz 112 versehen, um ein (nicht gezeigtes) Werkzeug aufzunehmen, durch das der Schraubenschaft 94 durch eine Fernsteuerung gedreht

und der Kopf 96 aus der Aussparung 98 gedrückt werden kann, wenn die Gußstücke und die Düsen ausgebaut und ausgetauscht werden sollen.

Jede Düse hat drei nach unten und außen verlaufende Flügel 114, die voneinander um 120° getrennt sind und .an ihren unteren Enden nach außen mündende Einschnitte 115 aufweisen, um einen festen Sitz auf dem Einlaß der Pumpe und bei Raumtemperatur einen etwas lockeren Sitz in axialer Richtung auf der Oberkante des Einlasses zu ergeben, wenn das besondere Gußstück druckmitteldicht am oberen Ende des Steigrohrs angeschraubt wird.

Der Pumpenkörper besteht aus einem Chrom-Nickel-Stahl, ζ. B. ,aus dem rostfreien Stahl Nr. 304. Er hat einen etwas größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Steigrohr, das aus einer Nickelbasislegierung wie Inconel hergestellt ist. Beide sind korrosionsbeständige Materialien, die für die Anwendung mit sehr reinem Wasser geeignet sind. Die Pumpen werden bei Zimmertemperatur zusammengebaut, und wenn sie auf ihre normalen Betriebstemperaturen erhitzt werden, dehnen sich ihre Körper in Längsrichtung etwas stärker als die Steigrohre aus, so daß der Einlaß jeder Pumpe einen druckmitteldichten Sitz auf den Einschnitten der Flügel an den Düsen ergibt. Dadurch wird die Pumpe in der Gleitsitzverbindung festgehalten und eine genaue Ausfluchtung der Düsen bei allen Betriebszuständen gewährleistet, so daß die Pumpleistung infolge Schwingungen oder Wärmeausdehnung nicht abfallen kann.

Wasser wird vom Ringraum 29 jeder Rückumlaufspumpe über einen entsprechenden Auslaß 116 zugeführt, der sich unterhalb der Pumpendüsen und dicht oberhalb der Verteiler befindet. Es ist nur ein Rückumlauf spumpenauslaß abgebildet, obwohl gewöhnlich zwei verwendet werden, einer für jede Rückumlaufspumpe, die ihrerseits Wasser zu einem entsprechenden Verteiler leitet.

Andere Metallpaare, die für den Pumpenkörper bzw. das Steigrohr verwendet werden können, können einer Tabelle !entnommen werden, indem folgende Beziehungen verwendet werden:

X₁ = linearer Ausdehnungskoeffizient des Strahl-

pumpenkörpermaterials [V⁰ C], AT= Temperaturdifferenz des Systems zwischen der Raumtemperatur und der heißen Betriebstemperatur [⁰C],

L₁ = Länge des Strahlpumpenkörpers von seinem befestigten unteren Ende bis zur Oberseite des Einlasses [cm],

a₂ = linearer Ausdehnungskoeffizient des Steigrohrmaterials [I/⁰ C],

L₂ = Länge des Steigrohrs von seinem befestigten Ende am Verteiler bis zu seinem oberen Ende [cm].

Der Unterschied Δ [cm] zwischen den Längenausdehnungen des Steigrohrs und der Pumpe im heißen Betriebszustand ergibt sich dann zu:

Δ — Δ T ((X₁L₁ — OC₂L₂).

Der Unterschied Δ wird bei der Konstruktion durch .die Auswahl von Materialien mit verwandten Wärmeausdehnungskoeffizienten α und der Bauteilelängen L₁ und L₂ bestimmt. Bei einer richtigen Auswahl ist Δ positiv und so groß, daß der Zwischenraum überbrückt wird und sich ein Festsitz der Düsenflügel 114 (F i g. 5) auf dem Pumpeneinlaß ergibt, wenn das System von Raumtemperatur auf die heißen Betriebstemperaturen erhitzt wird. Wenn die Bauteilelängen L₁ und L₂ ungefähr gleich sind, muß für den richtigen Betrieb Ct₁ größer als a₂ sein.

Obwohl die Abmessungen nicht sehr kritisch sind, haben sie einen Einfluß auf die Anfangstoleranz bei der Temperatur des Zusammenbaus zwischen den Düsenflügeln und der entsprechenden Schulter, auf

ίο der sie ruhen und ebenso auf die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten der beiden Metalle.

Ungefähr ein Drittel des Wassers, das durch das

Reaktorcore strömt, wird außerhalb des Kessels durch Rücklaufpumpen und zurück zu den Düsen der Strahlpumpen umgewälzt. Die übrigen zwei Drittel des Wassers, das durch das Core strömt, werden durch Strahlpumpen gepumpt, ohne den Druckkessel zu verlassen. Dadurch werden die Wärmeverluste des Röhrensystems des Kühlmittelrückumlaufs verringert

so und eine bedeutend weniger aufwendige Ausrüstung für den Kühlmittelumlauf benötigt, die sich außerhalb des Druckkessels befindet.

Die Anordnung der Rückumlaufsauslässe der Pumpen unterhalb der Strahlpumpendüsen führt zu einer Gesamtströmung nach unten in den Umlaufs-Ringraum und verbessert die Betriebsleistung der Strahlpumpen. Ferner befinden sich wegen der Anbringung der Verteiler unterhalb der Rücklaufsauslässe diese nicht in der Strömung des Mittels, und die Pumpenleistung wird weiter erhöht.

Beim Betrieb werden die Rückumlaufspumpen angeschaltet, um die Strahlpumpen zu beladen, die das Wasser in den Randteil und zum Reaktorcore nach oben fördern, das im wesentlichen einen Kanal mit einem Einlaß an seinem unteren. Ende und einem Auslaß an seinem oberen Ende für die Strömung des Kühlmittels durch sich hat. Die Kontrollstäbe werden so eingestellt, daß sie die gewünschte Spaltrate im Reaktorcore ergeben, und durch das Reaktorcore strömendes Wasser wird zu einem Gemisch von Dampf und Wasser verdampft, das in den Dampfabscheidern abgeschieden wird. Das Wasser wird zum Ringraum zurückgeleitet. Der Dampf strömt durch die Dampftrockner in die Turbinen, wird kondensiert und zum Ringraum zurückgeleitet.

Das durch das Reaktorcore strömende Wasser strömt über die Strahlpumpendüsen nach unten und aus dem Rückumlaufspumpenauslaß zur Rückumlaufspumpe, wo sein Druck erhöht und es zu den Verteilern zurückgeleitet wird. Das unter hohem Druck stehende Wasser strömt durch die Steigrohre und die Düsen als Treibmittel von den Düsen in die Einlasse der Strahlpumpen. Wasser wird in den Einlaß der Strahlpumpen als Fördermittel angesaugt und in das Randteil und nach oben in das Reaktorcore gedrückt.

Dieser Betrieb geht ununterbrochen vor sich, bis die Pumpen gewartet werden müssen. Zum Beispiel ist die Durchflußmenge des Mittels durch die Düsen und die Mischräume der Pumpen relativ hoch, so daß diese Teile zuerst auszufallen drohen, und sie können daher leicht ausgetauscht werden, wenn der Reaktor wiederbeschickt wird.

Gemäß der Erfindung ist es ziemlich einfach, die Düsen und die Mischräume ferngesteuert, leicht und sicher auszutauschen. Die Kernreaktionen des Reaktorcores werden unter den kritischen Wert gesenkt, und der Druck wird vom Kessel abgeleitet. Der

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Deckel des Kessels wird entfernt, und ein (nicht gezeigtes) geeignetes Werkzeug wird unter den Wasserspiegel geführt, um die Muttern 104 an jedem Gußstück der Strahlpumpendüsen zu lockern. Nachdem die Muttern ausreichend gelockert sind, wird ein Spezialwerkzeug in den Schlitz 112 des Schraubenschafts 94 eingesetzt und gedreht, um die Schraube aus der Aussparung 98 im Querarm des Steigrohrs zu verschieben. Das Gußstück und jedes Paar von Düsen, das an ihm befestigt ist, sind nun frei, um aus dem Steigrohr gehoben werden zu können. Der obere Teil jeder Pumpe, die ausgetauscht werden soll, wird durch ein geeignetes (nicht abgebildetes) Hebezeug angehoben, um den oberen Teil des Diffusors aus seinem Gleitsitz zu schieben, so daß der Einlaß, der Mischraum und der obere Teil des Diffusors einer Pumpe durch Umkehrung des oben beschriebenen Vorgangs ausgetauscht werden können. Nach Vornahme des notwendigen Austausches kann das Pumpsystem wie oben beschrieben betrieben werden. .

Die Vorteile der Pumpe und Anordnung gemäß der Erfindung sind folgende:

1. Ein relativ großer Verteiler kann verwendet werden, ohne die Strömung des Mittels im Kessei und den Austausch der Strahlpumpenteile zu behindern, da er bei einem derartigen Austausch nicht ausgebaut werden muß. Tatsächlich kann ein Verteiler ein fester Bestandteil des Kessels sein.

2. Nur zwei Einlaß- und Auslaßöffnungen im Druckkessel werden für den Zwangsumlauf des Wassers benötigt, und diese Zahl kann, wenn es gewünscht wird, verkleinert werden, indem nur ein Verteiler anstatt zwei verwendet wird.

3. Die Strahldüsen und die oberen Teile der Strahlpumpenkörper können leicht ausgetauscht werden.

4. Die Düsen werden vom Strahlpumpeneinlaß jeder Pumpe abgestützt, um ein genaues Ausfluchten bei hohen und niedrigen Temperaturen zu gewährleisten.

5λ Der Umlaufs-Ringraum ist oberhalb der Düsen und Pumpen licht, wodurch nicht nur die Reparatur und der Austausch erleichtert wer.den_s sondern auch ein fast unbegrenzter oberer Raum für den Einbau verbesserter Pumpen vorhanden ist, falls es notwendig sein sollte.

6. Die Schwierigkeiten infolge Wärmeausdehnung sind minimal, da der Abstand zwischen der Stelle, an der der Coremantel und der Verteiler am Kessel befestigt sind, minimal ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 gibt, leitet das Fördermittel oder die Ansaugströmung Patentansprüche: in den Mischraum. Im Mischraum weitet sich der Strahl hoher Geschwindigkeit des Treibmittels all-

1. Strahlpumpensystem für den Kühlmittel- mählich auf, so daß es das Fördermittel mitreißt und kreislauf durch das in einem Druckkessel ange- 5 sich mit ihm vermischt. Durch das Mischen wird ein ordnete Core eines Kernreaktors, mit mehreren Impuls von der Strahlströmung des Treibmittels auf parallelgeschalteten Strahlpumpenkörperh, deren die Fördermittelströmung übertragen, so daß der jeder eine in den Coreeinlaß mündende Austritts- Druck in der vereinigten Strömung ansteigt. Theoreöffnung aufweist, sich zum Coreauslaß erstreckt tisch endet der Mischraum, nachdem eine gleichsowie an einem Strahlpumpeneinlaß endet, mit io förmige Geschwindigkeitsverteilung erreicht ist, was jeweils einem Strahlpumpeneinlaß zugeordneten gewöhnlich kurz nach dem Berühren der Wände des Düsen für die Einleitung eines Treibmittelstrahles, Mischraums durch die aufgeweitete Strahlströmung mit einem mit den Düsen verbundenen länglichen des Treibmittels eintritt. Aus dem Mischraum mit Verteiler und mit einer Einrichtung für die Ein- seinem relativ kleinen Querschnitt strömen Treibspeisung des Treibmittels unter Druck in den 15 und Fördermittel, die miteinander vermischt sind, in Verteiler und die Düsen, wobei von dem in der den Diffusor, der einen in Strömungsrichtung größer Nähe des Coreeinlasses angeordneten Verteiler werdenden Querschnitt hat, so daß der Pumpen-Versorgungssteigrohre zu den Düsen führen, da- auslaßdruck weiter ansteigt, wenn die Geschwindigdurch gekennzeichnet, daß diese Steig- keit der gemischten Mittel kleiner wird, um den rohre (78) über den Strahlpumpeneinlaß (60) hin- 20 maximalen Staudruck in statischen Druck umzuaus verlaufen und lösbar an den Düsen (73) be- wandeln.

festigt sind, die ihrerseits lösbar an den Strahl- Da die Strahlpumpe keine beweglichen mechani-

pumpenkörpern (59) befestigt sind, und daß der sehen Teile aufweist, ist sie für den Zwangsumlauf

Werkstoff der Versorgungssteigrohre einen ge- eines Kühlmittels wie Wasser in einem Siedewasser-

ringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der 25 reaktor sehr geeignet, wo ein langer und störungs-

der Stnahlpumpenkörper aufweist. freier Betrieb wegen der hohen Radioaktivität er-

2. Strahlpumpensystem nach Anspruch 1, da- forderlich ist, die eine Reparatur oder einen Ausdurch gekennzeichnet, daß jede Düse (73) mit tausch 'der Pumpen schwierig und teuer macht.
Flügeln (114) an dem Strahlpumpeneinlaß (60) Bei bekannten Strahlpumpensystemen (vgl. deutangreift. 30 sehe Auslegeschrift 1 023 829 und französische Pa-

3. Strahlpumpensystem nach Anspruch 1 oder 2, tentschrift 1 311 719) sind unter dem Core an den dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlpumpen- Einlassen der Brennstoffröhren Düsen angeordnet, körper (59) zwei hohle Abschnitte (63, 64) mit durch die ein Teil der Flüssigkeit in die Röhren eindurchgehender Öffnung aufweist, die durch einen gespritzt wird, welche Düsen mit einem darunter an-Gleitsitz verbunden sind. 35 geordneten Verteiler über Versorgungssteigrohre in

4. Strahlpumpensystem nach einem der vor- Verbindung stehen. Bei derartigen Strahlpumpen hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, wird als nachteilig angesehen, daß sie keine hohe daß die Strahlpumpenkörper (59) etwa die gleiche Leistung erlauben und daß ihre Leistung weiter ab-Länge wie die Versorgungssteigrohre (78) auf- fällt, wenn keine genaue Ausfluchtung der Düsen weisen. 4° mit den betreffenden Einlassen vorhanden ist. Da

5. Strahlpumpensystem nach einem der vor- Strahlpumpen in .einem Kernreaktor normalerweise hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, bei relativ niedrigen Temperaturen oder Raumdaß die Versorgungssteigrohre (78) unmittelbar temperatur zusammengebaut werden, aber bei relativ vor den Düsen (73) eine 180°-Krümmung machen. hohen Temperaturen mit hohen Durchflußraten be-

45 trieben werden, machen die entstehenden mechanischen und thermischen Spannungen ein genaues

-■ Ausfluchten während des Betriebes schwierig.

Zum Zwecke der Venbesserung der Leistung und der Vereinfachung der Wartung und des Austausches

Die Erfindung betrifft ein Strahlpumpensystem für 50 von Teilen derartiger Strahlpumpensysteme ist es den Kühlmittelkreislauf eines Kernreaktors entspre- deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Strahlpumpenchend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. system der eingangs genannten Art derart auszubil-Eine übliche Strahlpumpe weist einen Körper mit den, daß die Ausrichtung der Düsen zu dem betrefdrei verschiedenen Abschnitten auf, nämlich einen fenden Pumpeneinlaß auch während der auftretenden Einlaß oder Ansaugteil, einen Hals oder Mischraum 55 Betriebstemperaturen weitgehend beibehalten wird, mit im wesentlichen gleicher Querschnittsfläche über aber andererseits ermöglicht wird, daß die einem seiner Länge, und einen Diffusor, dessen Quer- Verschleiß unterworfenen Teile zum Zwecke des schnittsfläche in Strömungsrichtung größer wird. Austausches leicht zugänglich sind.
Eine Düse befindet sich im Einlaß, um eine unter Diese Aufgabe wird bei einem Strahlpumpenhohen Druck stehende Strömung eines Treibmittels 60 system der eingangs genannten Art durch den kennin einen Strahl mit kleinem Druck, aber hoher Ge- zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorschwindigkeit umzuwandeln, der koaxial durch den teilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegen-Einlaß in den Mischraum verläuft. Der Strahl mit stand der Unteransprüche.

hoher Geschwindigkeit weist einen viel niedrigeren Die Erfindung ermöglicht vorteilhafterweise, daß

Druck als das Mittel auf, das die Düse in der Nähe 65 bei der Wartung der Strahlpumpen und/oder der

des Einlasses umgibt, so daß ein Fördermittel in den Düsen, die beide im Kühlmittelkreislauf stark bean-

Einlaß durch die Düse angesaugt wird. Ein sich ver- spracht werden, der Verteiler nicht ausgebaut wer-

jüngendes Gehäuse am Einlaß, das die Düsen um- den muß bzw. derartige Arbeiten behindert werden.