DE1815047C3 - Vorrichtung zur Gasblasen-Abscheidung aus dem Kühlmittelstrom eines im Zwangsumlauf gekühlten Kernreaktors - Google Patents

Description

Die Anmeldung bezieht sich auf im Zwangsumlauf gekühlte Kernreaktoren, bei denen die im Reaktorkern aufgeheizte Kühlflüssigkeit, die gegebenenfalls gleichzeitig als Moderator dient, üblicherweise zwecks Wärmeübertragung am oberen Ende des Reaktorkerns abgezogen und nach der Wärmeabgabe in einem Wärmetauscher dem unteren Ende des Reaktorkerns wieder zugeführt wird. Während dieses Umlaufes des Kühlmittels können - entweder durch äußere Einflüsse oder durch den Umlauf selbst — Gasblasen in das Kühlmittel gelangen und mit diesem fortgeschwemmt werden. Falls diese Gasblasen auch in den Reaktorkern, insbesondere auch in das Zentrum des Reaktorkerns gelangen, und dort ein bestimmtes, eigentlich von der Kühlflüssigkeit auszufüllendes Volumen einnehmen, kann dies zu einer Gefahr für den Reaktor werden. Wird ein bestimmtes Gasblasenvolumen überschritten, dann kann der Kernreaktor infolge seines Reaktivitätsüberschusses prompt kritisch werden. Um dieses zu verhindern, soll daher der Gasblasengehalt des Kühlmittels weit unterhalb der kritischen Grenze gehalten werden oder nach Möglichkeit überhaupt verhindert werden, daß Gasblasen in das Zentrum des Reaktorkerns gelangen.

In der deutschen Auslegeschrift 12 87 223 wird ein Siedewasserreaktor vorgeschlagen, dessen Kühlmittel innerhalb des Reaktorkernes einem Zentrifugalfeld ausgesetzt ist. Ein solches Zentrifugalfeld würde aber eventuelle Dampf- oder Gasblasen im Zentrum des Reaktorkernes konzentrieren, wo sie auf keinen Fall erwünscht sind.

In der deutschen Auslegeschrift 12 51 880 wird ein im Naturumlauf betriebener Siedewasserreaktor beschrieben, bei dem oberhalb und seitlich des Reaktorkerns Dampfabscheider angeordnet sind, die unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft die im Kern entstehenden Dampfblasen vom Kühlwasser trennen und in den Dampfraum oberhalb des Reaktorkerns leiten. Wenn nun trotz dieser zahlreichen Abscheider Dampfblasen unterhalb des Reaktorkerns gelangen, können sie ungehindert in den Kern eindringen. Wenn, wie bei solchen Umlenkströmungen häufig der Fall, eine Rotation des Kühlmittels unterhalb des Reaktorkerns entsteht, werden die Dampfblasen sogar bevorzugt in die Mitte des Reaktorkerns geleitet, was aus den weiter oben ange-

führten Gründen gerade verhindert werden solL

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, die die unterhalb eines Reaktorkerns im Kühlmittelstrom auftretenden Gasblasen am Eintritt in den Kern hindert oder zumindest in die weniger gefährdeten Randzonen des Reaktorkerns leitet

Diese Aufgabe wird verwirklicht mit einer Vorrichtung zur Abscheidung von im Kühlmittelstrom eines im Zwangsumlauf gekühlten Kernreaktors mitgeführten Gasblasen und zum Fernhalten der Gasblasen vom

ίο Zentrum des Reaktorkerns, bei der die Kühlflüssigkeit im Reaktortank aus einem mit Umlenkeinrichtungen versehenen und an der Decke mindestens eine Ablaßöffnung aufweisenden ringförmigen Kanal in einen unterhalb des Reaktorkerns liegenden Sammelraum ge-

*S führt wird, der über einen zentralen Kamin in den Reaktorkern mündet, wobei der ringförmige Kanal, in den mit Strömungsleitkörpern versehene Einlaßstutzen für die Kühlflüssigkeit münden, in dem unteren Teil des Reaktortanks unterhalb des Reaktorkerns vorgesehen ist, und wobei von dem ringförmigen Kanal ein in die Randbezirke des Reaktorkerns mundender äußerer Kamin abgetrennt ist. Mit dieser Vorrichtung werden größere Gasblasen am Reaktorkern vorbeigeleitet, während kleinere Gasblasen zumindest in die Randzonen des Reaktorkerns geleitet werden und daher auf keinen Fall in das Zentrum des Reaktorkerns gelangen können.

In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung wird vorgeschlagen, daß an der Mündung des ringförmigen Kanals in den Sammelraum ein Leitapparat angeordnet ist, der die in dem Kanal in tangentialer Richtung strömende Kühlflüssigkeit in eine radiale Richtung umlenkt und dabei eine Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit bewirkt. Durch diese An-Ordnung wird zumindest ein Teil der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels wieder in Druck verwandelt und eine Rotation des Kühlmittels im Sammelraum 7 und innerhalb des zentralen Kamins vermieden.
An Hand der F i g. 1 und 2 soll die Vorrichtung nach der Erfindung nachstehend näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht des unteren Teils des Reaktortanks im Schnitt,
F i g. 2 den Schnitt A-Bgemäß F i g. 1.

Wie aus F i g. 1 erkennbar, ist unterhalb des Reaktorkerns ein ringförmiger Kanal 1 vorgesehen, der außen von dem Reaktortank 2 rnd innen von der Wand des zentralen Kamins 3 begrenzt wird. In den Kanal 1 münden mehrere Einlaßstutzen 4, die innerhalb des Kanals 1 mit Strömungsleitkörpern 5 versehen sind. Der zentrale Kamin 3 ist an seinem oberen Ende von dem äußeren Kamin 6 umgeben, der am unteren Ende in den Kanal 1 eintaucht und am oberen Ende mit den Randzonen des Reaktorkerns in Verbindung steht. Im unte-

6$ ren Bereich geht der Kanal 1 aber in einen Sammelraum 7 über, der in den zentralen Kamin 3 mündet. Zwischen Kanal 1 und Sammelraum 7 ist ein Leitapparat 8 angeordnet. In der Decke 9 des Kanais 1 ist eine

Ablaßöffnung 10 für die Gasblasen angebracht

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung arbeitet nun wie folgt:

Der im gezeigten Ausführungsbeispiel aus drei Teilströmen bestehende Kühlmittelstrom tritt du^rch die Einlaßstutzen 4 radial in den Reaktortank 2 ein und wird dort sogleich durch die Strömungsleitkörper 5 in tangentiale Richtung, und zwar alle Teilströme in die gleiche Richtung, umgelenkt. Die Strömung verläuft nun in dem ringförmigen Kanal 1 auf einer schraubenförmig mit geringer Steigung nach unten gerichteten Bahn. Während der ziemlich langen Verweilzeit des Kühlmittels auf dieser schraubenförmigen Bahn im Kanal 1 wirken auf die im Kühlmittelstrom mitgeführten Gasblasen zwei aufeinander senkrecht stehende Kräfte, i$ nämlich eine nach oben gerichtete Antriebskraft und eine zur Symmetrieachse des Reaktcrtanks gerichtete Kraft. Die daraus resultierende Kraft führt die Mehrzahl der Gasblasen gegen die den Einlaßstutzen 4 gegenüberliegenden schrägen Flächen der Decke 9, von wo sie nach oben wandernd die Ablaßöffnung 10 erreichen. Der Rest der Gasblasen, der später aus der Strömung ausgeschieden wird, wandert aus dem Kuhlmittelstrom radial nach innen und gelangt in den äußeren Kamin 6, der das Kühlmittel für die Randzonen des Reaktorkerns führt und in dem ein geringer Gasblasengehalt des Kühlmittels nicht so nachteilige Wirkung zeigt wie im Zentrum des Reaktorkerns.

Der größte Teil des Kühlmittels wird in dem unteren Bereich des Kanals 1 durch den Leitapparat 8 in radiale Richtung gelenkt und über den Sammelraum 7 und den zentralen Kamin 3 dem Zentrum des Reaktorkerns zugeführt

Infolge des mit der vorgesehenen Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit sich einstellenden Druckaufbaus in dem Leitapparat β wird eine zusätzliche, abweisende Kraft auf die Gasblasen ausgeübt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Abscheidung von im Kühlmittelstrom eines im Zwangsumlauf gekühlten Kernreaktors mitgeführten Gasblasen und zum Fernhalten der Gasblasen vom Zentrum des Reaktorkerns, bei der die Kühlflüssigkeit im Reaktortank aus einem mit Umlenkeinrichtungen versehenen und an der Decke mindestens eine Ablaßöffnung aufweisenden ringförmigen Kanal in einen unterhalb des Reaktorkerns liegenden Sammelraum geführt wird, der über, einen zentralen Kamin in den Reaktorkern mündet, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Kanal (1), in den mit Strömungsleitkörpern (5) versehene Einlaßstutzen (4) für die Kühlflüssigkeit münden, in dem unteren Teil des Reaktortanks (2) unterhalb des Reaktorkerns vorgesehen ist, und daß von dem ringförmigen Kanal (1) ein in die Randbezirke des Reaktorkerns mündender äußerer Kamin (6) abgetrennt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, Haß an der Mündung des ringförmigen Kanals (1) in den Sa.nmelraum (7) ein Leitapparat (8) angeordnet ist, der die in dem Kanal in tangentialer Richtung strömende Kühlflüssigkeit in eine radiale Richtung umlenkt und dabei eine Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit bewirkt.