DE1539992A1

DE1539992A1 - Strahlpumpensystem fuer den Kuehlmittelkreislauf eines Kernreaktors

Info

Publication number: DE1539992A1
Application number: DE19661539992
Authority: DE
Inventors: Roberts John Martin
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1965-04-05
Filing date: 1966-04-01
Publication date: 1969-06-12
Also published as: US3378456A; CH457637A; ES325050A1; NL159519B; GB1071279A; DE1539992C3; NL6604524A; DE1539992B2; BE678982A

Description

Anmelderin: General Electric Company, Schenectady, Iiew York,USA

Strahlpumpensystem für" den Kühlmittelkreislauf eines

Kernreaktors

Die Erfindung betrifft ein Strahlpumpensystem für den Kühlmittelkreislauf durch das Gore eines Kernreaktors, mit mehreren parallelgeschalteten Strahlpumpenkörpern, deren jeder eine in den Coreeinlaß mündende Austrittsöffnung hat, sich zum Goreauslaß erstreckt sowie an einem Strahlpumpeneinlaß endet, mit jeweils einem Strahlpumpeneinlaß zugeordneten Düsen für die Einleitung eines Treibmittelstrahls, mit einem mit den Düsen verbundenen länglichen Verteiler, und mit einer Einrichtung für die Einspeisung unter Druck des Treibmittels in den Verteiler und die Düsen«,

Eine übliche Strahlpumpe weist einen Körper mit drei verschiedenen Bereichen auf, nämlich einen Einlaß oder Ansaugteil, einen Hals oder Mischraum mit im wesentlichen gleicher Querschnittsfläche über seiner Länge, und einen Diffusor, dessen Querschnittsfläche in Strömungsrichtung größer wird. Eine Düse befindet sich im Einlaß, um eine unter hohem Druck stehende Strömung eines Treibmittels in einen Strahl mit kleinem Druck, aber hoher Geschwindigkeit umzuwandeln, der koaxial durch den Einlaß in den Mischraum verläuft. Der Strahl mit hoher Geschwindigkeit weist einen viel niedrigeren Druck als das Mittel auf, daü die Düse in der Nähe des Einlasses umgibt, so daß ein S¹Ordermittel in den Einlaß durch die Düse angesaugt wird. Ein sich verjüngendes Gehäuse am Einlaß, das die Düse umgibt, leitet das Fördermittel oder die Ansaugströmung in den Mischraum, Im Mischraum weitet sich der Strahl hoher Geschwindigkeit des Treibmittels allmählich auf, so daß es das Fördermittel mitreißt und

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BAD ORIGINAL Unterlagen (Art 7 § I Ab·. 2 Nr. I Satz 3 d·· Änderunssges. v. 4. S. teer'

und sich mit ihm vermischt. Durch das Mischen wird ein Impuls von der Strahlströmung des Treibmittels auf die Fördermittelströmung übertragen, so daß der Druck in der vereinigten Strömung ansteigt. Theoretisch endet der Mischraum, nachdem eine gleichförmige Geschwindigkeitsverteilung erreicht ist, was gewöhnlich kurz nach dem Berühren der Wände des Mischraums durch die aufgeweitete Strahlströmung des Treibmittels eintritt. Aus dem Mischraum mit seinem relativ kleinen querschnitt strömen Treib- und Fördermittel, die miteinander vermischt sind, in den Diffusor, der einen in Strömungsrichtung größer werdenden Querschnitt hat, so daß der Pumpenauslaßdruck weiter ansteigt, wenn die Geschwindigkeit der gemischten Mittel kleiner wird, um die optimale Energie der Strömung zu entziehen Da die Strahlpumpe keine beweglichen mechanischen Teile

aufweist, ist sie für den Zwangsumlauf eines Kühlmittels wie Wasser in einem Siedewasserreaktor sehr geeignet, wo ein langer und störungsfreier Betrieb wegen der hohen Radioaktivität erforderlich ist, die eine Reparatur oder einen Austausch der Pumpen schwierig und teuer macht.

Es sind zwar bereits Strahlpumpensysteme für Kernreaktoren bekannt, aber sie erlauben keine hohe Leistung, ferner sind bei ihnen Wartung und Reparatur einschließlich Austausch von Teilen schwierig.

Die bekannten Strahlpumpen haben insbesondere den Nachteil, daß ihre leistung gering ist und weiter abfällt, wenn keine genaue Ausfluchtung der Düse mit dem Pumpeneinlaß vorhanden ist,, Da Strahlpumpen in einem Kernreaktor normalerweise bei relativ niedrigen Temperaturen oder Raumtemperatur zusammengebaut werden, aber bei relativ hohen Temperaturen und hohen Durchflußüaten betrieben werden, machen die entstehenden mechanischen und thermischen Spannungen ein genaues Ausfluchten während des Betriebs schwierig.

Unter weitgehender Vermeidung der genannten Schwierigkeiten und Nachteile ist ein Strahlpumpensystem der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch mehrere zwischen den in der Nähe des Goreeinlasses angeordneten Verteiler und die Düsen eines Paars von Strahlpumpenkörpern geschaltete Ver-

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sorgungssteigrohre, die zwischen dem entsprechenden Paar von Stralilpumpenkörpern verlaufen.

Die Erfindung ermöglicht vorteilhafterweise, daß "bei der Wartung der Strahlpumpenkörper und/oder der Düsen, die beide im Kühlmittelkreislauf "beansprucht werden, der Verteiler nicht ausgebaut werden muß bzw. derartige Arbeiten nicht behinderte Aus diesem Grund können auch größere Verteiler als bisher verwendet werden, durch die die Leistungsfähigkeit der Strahlpumpen erhöht wird. Ferner dehnen sich zwar während des Reaktorbetriebs die ütrahlpumpenkörper infolge Erwärmung aus, da sich jedoch die Versorgungssteigrohre gemäß der Erfindung ebenfalls ausdehnen, bleiben die relativen Abstände zwischen derDüse einerseits und dem Strahlpumpenkörper andererseits ungefähr erhalten, so daß deren für eine hohe Leistung notwendige gegenseitige Ausrichtung im Gegensatz zu bekannten Strahlpumpensystemen aufrechterhalten wird.

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 die Wärme dem Reaktorcore entzogen wird. Der Gore« einlaß befindet sich normalerweise unterhalb des Coreauslasses, und der Strahlpumpenkörper verläuft normalerweise vertikale In dieser Anordnung ist der Diffusor unterhalb des Strahlpumpeneinlasses und der Düse angebracht. Der Druckkessel kann an seiner Oberseite geöffnet werden, so daß der btrahlpumpeneinlaß und dieDüse leicht zum Austausch · erreicht werden können, wenn es notwendig ist. Vorzugsweise sind die Düse und der Strahlpumpeneinlaß lösbar am Pumpenkörper befestigt, so daß diese beiden Bauteile, die der größten Abnutzung unterliegen, leicht erreicht und ausgetauscht werden können,Z₀B₀ während der normalen Brennstoffwiederbeschickung. Da sich der Diffusor unterhalb des ötrahlpuinpüneinlasses und der Düse befindet, braucht er nicht entfernt zu v/erden, wenn der Stranlpumpeneinlaß oder die Düse ausgetauscht werden. Da ferner der Dissufor keinen starken Abnützungen unterliegt, kann er einen festen Bestandteil des inneren Aufbaus des Druckkesaels bilden.

In vorteilhafter Weiterbildung dor Erfindung hat das Steig-

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rohr ungefähr die gleiche effektive Lage wie der Strahlpumpenkörper, um die Schwierigkeiten zu verringern, die durch Wärmeausdehnung entstehen, wenn sich der Eeaktor erwärmt und abkühlt«

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

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

Figuren 2A und 2B genauere, teilweise weggebrochene Teilschnitte der größeren Bauteile im oberen bzw. unteren !Teil des in Pig.1 gezeigten Reaktors;

Fig.3 einen vergrößerten, teilweise weggebrochenen Schnitt durch das Gebiet innerhalb der linie 3-3 von Fig.2Bj

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

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

In den Figuren 1, 2A und 2B ist ein vertikal stehender zylindrischer Druckkessel 10 abgebildet, der nach unten ver- · laufende 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 am Kessel und am Deckel angebracht sind. Ein Abzugsrohr 18 im .Deckel ist normalerweise durch ein Yentil 19 verschlossen. Der Deckel ist durch Dichtungen 20 mit dem oberen Ende des Kessels abgedichtet, um einen druckdichten Sitz zu ergeben,, Dampf trockner 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 unmitteliiai¹ unterhalb der Dampftrockner montiert sind, sind ebenfalls nur schematisch abgebildet» da sie nicht erflndungsweseEtlicli sind»

Wasse* wird im Kessel auf einem fiveaii 25 gehalten, das ungefähr in halfter Höhe d er Dampfabscheide* liegt* Bin getrenntes Dampfrohr 26 verlauft von ae&em Dampfab-

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scheider nach, unten und ist durch eine Dampf behält er kappe 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 Einlaßduse ist gezeigt), die in gleichen Abständen in einer horizontalen Ebene unterhalb des normalen Wasserniveaus im Tank angebracht sind, üine Brennstoffanordnung 32 des Reaktorcores besteht aus einer Anzahl länglicher, vertikaler Brennatoffanordnungen 33. Die Brennstoffanordnungen sind zu viert in , Gruppen angeordnet, wobei das untere Ende jeder Brennstoffen- ^ Ordnung 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 ^x<iantels 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.Fig.4) erstrecken sich in jeder vertikalen Brennstoffanordnung. Das untere Ende jedes Brennstoffkanals ist in einer entsprechenden Wassereinlaßöffnung 44 in einem Führungsrohrgußstück 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 Bampfrohren und durch die Dampfabscheider strömt.

Das in den Dampfabsclieidern von Dampf getrennte Wasser wird zum Ringraum 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 au 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 Kon-^; densator zu den Speisewasser-Einlaßdüsen-durch eine übliöhe Pumpe 50 zurückgeleitet. . - " '.i"-:■

Die Kontrollstäbe werden in das Reaktorcore und zurück ; durch Antriebskolben 51 bewegt, von denen■:sich jeder in einer

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entsprechenden vertikalen Kleinkammer 52 erstreckt, die durch den Boden des Kes*sels abgedichtet ist. Die Kolben 51 werden durch eine übliche Einrichtung betrieben, die nicht gezeigt 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 Hing 54 angeschweißt ist, dermit dem Boden des Kessels einstückig ausgebildet ist. Eine Öoreeinlaß-Füllkammer 55 ist innerhalb des Randteils 53 und zwischen der Bodengitterplatte 34 und dem Boden 13 des Kessels ausgebildet.

Eine Anzahl von vertikal stehenden Strahlpumpen 58 ist im Ringraum zwischen dem Mantel und dem Kessel montiert» Die Strahlpumpen sind untereinander gleich, so daß nur eine beschrieben zu werden braucht. Jede Strahlpumpe weist einen län^- ' liehen, vertikalen Hohlkörper 59 auf, der einen Einlaß oder eine Ansaugöffnung 60 an seinem oberen Ende hat. Wie aus den Fig.i, 2B,3 und 5 ersichtlich ist, verjüngt sich der Einlaß nach untenan einen geraden zylindrischen Mischraum 62, der an seinem untenan 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 unteren Teils des Diffusors befestigt ist. Das obere Ende 65 der Armatur 64 ist nach außen abgefast, um das Einsetzen des unteren Endes der GKLeitsitzverbindung zu erleichtern.

Ein O-Ring 66, der wahlweise verwendet werden kann, stellt 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 Figuren 2B und 3 ist ersichtlich, daß ein horizontaler äußerer Abstandring 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

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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 Öoreeinlaß-Füllkammer und über die Kontrollstab-Führungsrohre in die Kanäle in den Brennstoffanordnungen nach oben gedruckt 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 vomRingraum 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 Diffusors erreichen, und ihre Geschwindigkeit nimmt ab sowie ihr Druck steigt an, wenn sie den Diffusor verlassen und in das Bandteil strömen.

Vorzugsweise sind die Strahlpumpendüsen paarweise ausgebildet, was am besten aus Fig.5 ersichtlich ist. Jede Düse eines Paars verläuft nach außen und unten von einem besonderen Gußstück 76, 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. Bogea von etwa 150° und wird mit Druckwasser von einer getrennten üblichen Eückumlaufpumpe 81 über einen Einlaß 82 versorgt.

Wie am besten aus Fig.2B ersichtlich ist, ist der Verteiler im Kessel am Eingang 82 in unmittelbarer lähe dl er Stelle l?efestigt, wo das Hanclteil am Kessel befestigt ist. Bas füjirt dazu*

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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 vertun- ' denen Schwierigkeiten "bei der Erwärmung und Abkühlung der AnIa- · ge minimal zu machen. Jeder Verteiler wird an seiner ganzen Länge von horizontalen Verbindungsgliedern für die Wärmeausdehnung und Schwingungsdämpfung getragen, die an ihren entgegengesetzten Enden durch Zapfen 84 an den Verteilern und an der Innenwand desKessels befestigt sind.

Das besondere Gußstück, an dem die Düsen befestigt sind, weist einen kreisförmigen Krümmerdeckel 85 auf, der über einem 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 Sitz ergibt. Zwei getrennte U-förmige Strömungskanäle 90 verlaufen in entgegengesetzten Richtungen vom Aufsatz 86, und jeder endet an einer entsprechenden Düse. JederStrömungskanal 90 ist in Längsrichtung durch eine U-förmige Rippe 92 unterteilt, die konzentrisch jeweils im Stromungskanal angeordnet und mit dem Gußstück 76 einstückig ausgebildet ist, um den Druckabfall bei der Änderung der Strömungsrichtung um 180° beim Strömen von Steigrohr in die Düse zu reduzieren.

Das Gußstück 76 wird in der in Pig·2 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 oberhalb der unteren Aussparung 98 befindet und quer zu ihr verläuft, ermöglicht, 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 verhin-

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dert, 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 9# durch eine Fernsteue-■ rung gedreht und der Kopf 96 aus der Aussparung 98 ausgerückt 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 untern Enden nach außen mündende Einschnitte 115 aufweisen, um einen Festsitz 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 druckmitteläicht am oberen Ende des Steigrohres angeschraubt wird.

Der Pumpenkörper besteht aus einem Material, zum Beispiel rostfreiem Stahl, das einen etwas größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Steigrohr hat, das aus einem Material wie Inconel besteht. Die Pumpen werden bei Zimmertemperatur zusammengebaut. Wenn sie auf ihre normalen Betriebstemperaturen erhitzt werden, dehnen sieh ihre Körper in Längsrichtung etwas

stärker als die Steigrohre aus, so daß der Einlaß jeder Pumpe einen druckmitteldichten Sitz auf den Einschnitten der Flügel j an den Düeen ergibt. Dadurch ist die genaue Ausfluchtung der Düsen bei allen Betriebszuständen gewährleistet, so daß die Pumpenleistung nicht infolge Schwingungen oder Wärmeausdehnung abfallen kann.

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

Etwa ein Drittel des durch das Reaktorcore strömenden Was- ' sers wird außerhalb des Kessels durch die Rückumlaufpumpen und zurück zu den Düsen der Strahlpumpen umgewälzt. Die übrigen zwei Drittel des Wassers, das durch das Gore strömt, wird durch Strahl-

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. pumpen gedrückt, ohne den Druckkessel zu verlassen. Dadurch wird der Wärmehaushalt'verbessert, und es treten weniger Gefahren auf, als es der IPaIl sein würde, wenn das ganze Wasser, das duroh das Gore umlaufen muß, durch eine Umlaufpumpe außerhalb des Kessels geleitet und dann zurückströmen würde« , 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 Rückumlaufsauslässe 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 einen Auslaß an seinem oberen Ende für die Strömung des Kühlmittels durch sich hat. Die Kontrollstäbe werden so eingestellt, daß sie die ge»· " wünschte Spaltrate im Reaktorcore ergeben, und durch das Reaktorcore strömendes Wasser wird zu einem Gemisch von Dampf und Wasser verdampft, das in den Dampfabscheidern abgeschieden wird₉ Das Wasser wird zum Ringraum zurückgeleitet. Der Dampf strömt durch die Dampftrockner in die Turbinen, wird kondensiert und zum Ringraum zurückgeleitet.

Das duroh 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 Treibmittelstrom 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 Durcliflußmenge des Mittels duroh 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.

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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 derDruck wird yom Kessel a"bgelasen. Der Deckel des Kessels wird entfernt, und ein (nicht gezeigtes) geeignetes Werkzeug wird unter den Wasserspiegel geführt, um die Mutter 104 an jedem Gußstück der Strahlpumpendüsen zu lockern. Nachdem die Muttern ausreichend gelockert sind, wird ein Spezialwerkzeug im 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 der 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. Haοh Vornahme des notwendigen Austausches kann das Pumpsysten wie oben be«»:.·': schrieben 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 Kessel und den Austausch der Strahlpumpenteile zu behindern, da er bei einem derartigen Austausch nicht ausgebaut werden muß. Tatsächlich kann der 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 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.

5. Der Umlaufs-Ringraum ist oberhalb der Düsen und Pumpen licht, wodurch nicht nur die Reparatur und der Austausch erleich-

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tert werden, sondern auch ein fast unbegrenzter oberer Kaum 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.

7» Der Strahlpumpeneinlaß liegt relativ hoch zum Reaktorcore, wodurch die Sicherheit erhöht wird, falls ein Bruch der äußeren Wasserleitung auftreten sollte. Ein Bruch in der Wasserleitung, die das Treibmittel zu den Strahlpumpendüsen leitet, würde zu einer umgekehrten Wasserströmung infolge des Reaktorkesseldrucks führen, indem das Wasser aus dem Kessel durch die gebrochene Treibmittelleitung gedrückt würde, wodurch der Kessel Wasser verlieren würde. Das V/a ss er spiegel- im Druckkessel könnte jedoch nur auf die Höhe des Strahlpumpeneinlasses fallen, so daß das Reaktorcore zum größten Teil oder vollständig mit Wasser bedeckt bleiben würde. Danach würde der Reaktordruck durch Abströmen des Dampfs durch die gebrochene Einlaßwasserleitung abfallen. Das χφ. Innern des Kessels übrigbleibende Wasser würde Dampf werden, der über die gebrochene Leitung ausströmen würde»

Ähnlich würde ein Bruch der Treibmittelansaugleitung, d.h. der Leitung zwischen dem Kesselauslaß und dem Einlaß der Rückumlaufspumpe für das Treibmittel schnell dem unteren Ringraum zwischen der Druckkesselwand und dem Coremantel Wasser entziehen, und ebenso das Wasser im Hantel auf ein Niveau in Höhe der Strahlpumpeneinlässe senken. Fast das gesamte oder das ganze Gore würde mit Wasser bedeckt sein, bis es verdampft ist.

Die oben beschriebenen Vorgänge würden nicht auftreten,wenn die Strahlpumpeneinlässe an einer zum Core relativ niedrigen Stelle angebracht wären, da ein derartiger, oben beschriebener. Bruch zum vollständigen Abfließen des Wassers aus dem Core führen würde. Die Anordnung gemäß der Erfindung erreicht daher, daß das Core im wesentlichen mit Wasser bedeckt bleibt, um die restliche Wärme verschiedener Art, die vom Core nach einem'Abschalten im Katastrophenfall erzeugt würde, abzuleiten und eine Kühlung zu¹ erreichen, bis die Kühlungseinrichtungen (nicht gezeigt) zur Wirkung kommen und die Corespritzen zu arbeiten be-

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Patentansprüche

Claims

- 13 - 9«10.1968 EH/Kü

Patentansprüche

1, Strahlpumpensystem für den Kühlmittelkreislauf durch das Gore eines Kernreaktors, mit mehreren parallelgeschalteten Strahlpumpenkörpern, deren jeder eine in den Goreeinlaß mündende Austrittsöffnung hat, sich zum Coreauslaß erstreckt sowie an einem Strahlpumpeneinlaß endet, mit jeweils einem Strahlpumpeneinlaß zugeordneten Düsen für die Einleitung eines Treibmittelstrahls, mit einem mit den Düsen verbundenen länglichen Verteiler, und mit einer Einrichtung für die Einspeisung unter Druck des Treibmittels in den Ver- ä teiler und die Düsen, gekennzeichnet durch mehrere zwischen den in der Nähe des Ooreeinlasses (72) angeordneten Verteiler (80) und die Düsen (73) eines Paars von Strahlpumpenkörpern (59) geschaltete Versorgungssteigrohre (7-8), die zwischen dem entsprechenden Paar von Strahlpumpenkörpern verlaufen.

β Strahlpumpensystem nach Anspruch 1, dadurch. g e kennz e i chnet, daß das Versorgungssteigrohr (78) unmittelbar vor der Düse (75) eine 180°-Krümmung macht, in der eine gekrümmte Rippe (92) zur Reduzierung der Druckverluste in dem Verteiler (80) angeordnet ist.

3· Strahlpumpensystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (76,94,98,100) für die lösbare Befestigung der Düse (73) an dem Versorgungssteigrohr (78).

4. Strahlpumpensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungssteigrohre (78) im wesentlichen die gleiche Länge wie die Strahlpumpenkörper (59) besitzen.

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