DE1903861A1

DE1903861A1 - Wasserumwaelzsystem fuer einen Kernreaktor

Info

Publication number: DE1903861A1
Application number: DE19691903861
Authority: DE
Inventors: Townsend Harold Edward
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1968-02-13
Filing date: 1969-01-27
Publication date: 1969-09-18
Also published as: BE728311A; SE338114B; FR2001783A1; NL6902168A; JPS4916920B1; ES363435A1; CH487478A; GB1240563A; US3621926A; SE338114C

Description

I9Q366 I

Patentanwalt

Dr. Erhart Ziegler

6238 Hofheim/Ts.

Nachtigallenweg 9

689 (24D-953) General Electric Company, 1 River Road, Schenectady, N.Y., USA

Wasserumwälzsystem für einen Kernreaktor

Die Natur der Kernspaltungsprozesse sowie Reaktoren, in denen diese Prozesse ausgenutzt werden, sind heute allgemein bekannt. Ein typischer Kernreaktor enthält einen Reaktorkern, der aus Brennstoffelementen aufgebaut ist, die spaltbares Material enthalten und so angeordnet sind, daß eine Kettenreaktion ablaufen kann. Das spaltbare Material ist im allgemeinen in korrosionsbeständigen Hülsen enthalten. Der Reaktorkern selbst, der aus einer Anzahl in einem gewissen Abstand voneinander angeordneten Brennstoffelementen aufgebaut ist, ist in einem Behälter eingeschlossen, durch den das Reaktorkühlmittel hindurehströmt. Wenn das Kühlmittel zwischen den Brennstoffelementen hindurchströmt, wird es von der bei der Kernspaltungen freiwerdenden Energie aufgeheizt. Das aufgeheizte Kühlmittel verläßt dann den Kernreaktor, seine thermische Eriergie wird in Nutzarbeit umgewandelt und das dabei abgekühlte iCühlmittel wird dann wieder dem Reaktor zugeführt.

Bei einem kommerziellen Kernreaktortyp wird als Kühlmittel Wasser verwendet, das im Reaktorkern teilweise verdampft wird. Der dabei entstehende Dampf wird vom Wasser im Reaktorkessel abgetrennt und inem Dampfverbraucher wie beispielsweise einer Turbine zugeführt.

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Das vom Dampf abgetrennte Wasser wird erneut durch den Reaktor hindurchgeführt. Bei modernen Siedewasserreaktoren wird die Energiedichte im Kern durch mechanische Pumpen erhöht, mit denen das Wasser durch den Reaktorkern'hindurchgedrückt wird.

Zum Umwälzen des Kühlmittels im Reaktor haben sich eine Anzahl von Strahlpumpen als sehr günstig erwiesen, die innerhalb des Reaktordruckkessels im Ringraum zwischen dem Reaktorkern beziehungsweise seinem Mantel und der Wandung des Druckkessels angeordnet sind. Das Treibmittel für die Strahlpumpen wird durch große Zentrifugalpumpen bereit gestellt, die von Elektromotoren angetrieben werden, die mit veränderlicher Drehzahl betrieben sind.

Die Ausgangsleistung eines solchen Kernreaktors wird dadurch geändert, daß man mittels der mit variabler Drehzahl laufenden Elektromotoren die Umwälzströmung im Kernreaktor einstellt. Die Leistungsänderungen eines solchen Kernreaktor werden dadurch bewirkt, daß man sich den negativen Leistungskoeffizienten zu Nutze macht. Wenn die Umwälzströmung zeitweilig erhöht wird, wird der Dampfanteil im Kern herabgesetzt, da der Dampf schneller abgezogen oder entfernt wird. Damit werden aber die Reaktivität des Kerns und somit der Leistungspegel des Reaktorkernes größer, da nun ein größerer Teil des Reaktorkernes Wasser als Moderator enthält, der einen Anstieg der Reaktorleist.ung verursacht. Nun wird pro Zeiteinheit wieder mehr Dampf im Reaktor erzeugt, das vom Dampf eingenommene Volumen im Kern vergrößert sich entsprechend, und damit ist ein negativer Reaktivitätseffekt verbunden. Es stellt sich dann ein neues, höheres und konstantes Leistungsniveau ein. Wenn die Umwälzströmung herabgesetzt wird, wird der Leistungspegel auf ähnliche Weise kleiner.

Dieses Kühlwasserumwälzsystem zeichnet sich durch einen sehr hohen Wirkungsgrad aus. Es kann jedoch in manchem noch verbessert werden. So sind beispielsweise die Umwälzpumpen, die zugehörigen Rohrleitungen sowie die Elektromotoren, die mit variabler Drehzahl betrieben werden können, sehr groß und teuer. In großen

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Kernkraftanlagen mit einer elektrischen Leistung von etwa 600 MW beträgt der Durchmesser dieser Leitungen etwa 60 cm. Es erscheint nun sehr wünschens- und erstrebenswert, auf die Elektromotoren, die mit variabler Drehzahl betrieben werden müssen, zu verzichten, die Rohrquerschnitte zu verkleinern und trotzdem die Leistung des Reaktors über über die Einstellung der Umwälzströmung einstellen zu können.

Diesen Bedarf zu erfüllen, ist Aufgabe der Erfindung.

Diese Aufgabe wird nun mit einem Kühlmittelumwälzsystem für einen Kernreaktor dadurch gelöst, daß eine Anzahl von Strahlpumpen vorgesehen ist, die von Pumpen, die mit konstanter Drehzahl betrieben werden, mit Treibmittel versorgt sind, und daß eine weitere Anzahl von Strahlpumpen vorgesehen ist, denen als Treibmittel das Kühlmittel des Reaktors zugeführt ist. Die Umwälzströmung des Kühlmittels wird dadurch eingestellt, daß die Verteilung des Kühlmittels zwischen den Treibmitteldüsen der Strahlpumpen und dem Verteiler im Reaktor gesteuert wird.

Im Folgenden soll die Erfindung an Hand der Zeichnungen im Einzelnen beschrieben werden.

Figur 1 zeigt ein Umwälzsystem für einen Kernreaktor nach dem Stand der Technik, bei dem die Kühlmittelströmung über die Drehzahl der Pumpen geregelt wird.

Figur 2 zeigt schematisch ein Umwälzsystem, bei dem die Umwälzströmung erfindungsgemäß eingestellt wird.

Figur 3 zeigt schematisch einen horizontalen Schnitt längs der Linie 3 - '3 aus Figur 2.

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In der Figur 1 ist schematisch eine Kernkraftanlage bekannter Bauart dargestellt, bei der mit variabler Umwälzströmung gearbeitet wird. Der Kernreaktor sitzt in einem aufrechtstehenden, zylindrischen Druckgefäß 10, das unten mit einem Deckel 11 und oben mit einem abnehmbaren Deckel 12 verschlossen ist. Ein üblicher Reaktorkern 13 ist innerhalb eines Mant'els 14 angeordnet, der koaxial zum Druckgefäß montiert ist, so daß zwischen dem Mantel 14 und der Innenwand des Druckgefäßes 10 ein Ringraum 15 entsteht. Der Mantel 14 ist am unteren Deckel des Druckgefäßes mittels eines konisch auseinanderlaufenden Rohrstutzens 16 gehaltert.

Innerhalb des Ringraumes 15 sind mehrere senkrecht stehende Strahlpumpen angeordnet, deren Ausgangsstutzen durch den Mantel 14 hindurchgehen. Der Übersichtlichkeit halber sind nur zwei dieser Strahlpumpen 17 und 18 dargestellt worden. Den Strahlpumpen 17 und 18 wird Treibmittel von Umwälzpumpen 19 und 20 zugeführt, die von Elektromotoren 21 und 22 angetrieben werden, die mit veränderlicher Drehzahl betrieben werden können. In die Strahlpumpen 17 und 18 wird als Treibmittel durch die Düsen 23 und 24 mit hoher Geschwindigkeit ein Wasserstrahl eingespritzt. Wasser im Ringraum 15 wird mitgerissen und in einen unteren Sammelraum 25 gedrückt. Das Wasser geht dann durch schematisch dargestellte Kanäle 26 nach oben durch den Kern hindurch. Wenn die Dampf-Wassermischung oben aus dem Reaktorkern austritt und in den oberen Sammelraum 27 gelangt, wird der Dampf abgetrennt und das Wasser wird in den Ringraum 15 zurückgeführt. Bei kommerziellen Kernkraftanlagen der hier geschilderten Art ist es üblich, neben dem Druckgefäß des Reaktors mindestens zwei Verteiler 40 und 41 anzuordnen, von denen jeder einen entsprechenden Bruchteil der vorhandenen Strahlpumpen mit Treibmittel versorgt und selber von einer eigenen Pumpe mit Treibmittel gespeist wird, die von einem Elektromotor angetrieben ist, dessen Drehzahl einstellbar ist.

Der Wasserstand im Druckgefäß 10 wird etwa auf der Höhe der gestrichelten Linie 28 oberhalb der Ansaugstutzen der Strahlpumpen 16 und 17 gehalten.

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Wenn das Wasser durch den Kern 13 nach oben strömt, entzieht es dem Kern Wärme und verdampft zum Teil, so daß sich Dampfblasen bilden. Die Wärmemengen, die im Reaktorkern erzeugt werden, werden zum Teil durch Steuerstäbe eingestellt, von denen einer bei "29" schematisch dargestellt ist. Darüber hinaus wird die Reaktivität des Reaktorkerns und damit die thermische Leistung des Kerns durch die Einstellung der Kühlmittelströmung durch den Reaktorkern geregelt, wie es bereits erörtert wurde. Hierzu wird die Drehzahl der Elektromotoren 21 und 22 eingestellt, die die Umwälzpumpen 19 und 20 antreiben.

Eine Mischung aus Dampf und Wasser verläßt den Reaktorkern 13 und tritt in den oberen Sammelraum 27 ein. Diese Mischung strömt weiter durch Dampfabscheider 30 und Dampftrockner 31 nach oben, und Dampf strömt in den Sammelraum 32 hinein, während das Wasser wieder dem Ringraum 15 zugeführt wird.

Der Dampf verläßt nun den Sammelraum 32 und wird über eine Dampfleitung 33 einem Dampfverbraucher zugeführt, der hier als Turbine 34 dargestellt ist. Die Turbine 34 treibt zur Erzeugung elektrischer Energie einen Generator 35 an. Der Abdampf aus der Turbine 34 wird in einem Kondensor 36 kondensiert. Nach möglicherweise erforderliehen Zwischenschritten wie beispielsweise Entsalzung oder Vorwärmung wird das Kondensat mit der Speisewasserpumpe durch die Leitung 38 in das Druckgefäß 10 zurückgepumpt und gelangt durch einen perforierten Verteiler 19 wieder in den Ringraum 15.

Dieses System hat sich in bereits erstellten kommerziellen Kernkraftanlagen sehr bewährt. Bei großen Kernkraftanlagen mit einer elektrischen Leistung von etwa 600 MW ist es jedoch erforderlich, daß die Umwälzpumpen pro Stunde etwa 33 000 Tonnen Wasser durch den Kern hindurchdrücken können, und diese Menge muß um Q0% bis 100Ϊ variiert werden, um die Reaktivität des Kerns einstellen zu können. Um diese Pumpleistungen aufzubringen, müssen die Pumpen 19 und 20 und die mit veränderlicher Drehzahl betreib-

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baren Elektromotoren 21 und 22 sehr groß und platzraubend sein, und ebenfalls müssen die Pumpquerschnitte im Umwälzsystem sehr groß sein, um den erforderlichen Pumpleistungen zu genügen. Eine Vereinfachung dieses bekannten Umwälzsystems"würde daher eine I)O he Ersparnis an Investitions- und Betriebskosten mit sich bringen, und es wäre dann auch möglich, sehr große Kernkraftanlagen zu erstellen, ohne daß Pumpen benötigt werden, die die Kapazität der bis heute greifbaren Pumpen überstiege.

In der Figur 2 ist nun schematisch ein erfindungsgemäßes Umwälzsystem dargestellt, bei dem die Umwälzströmung variiert werden kann. Die Kernkraftanlage nach Figur 2 ist im Grunde genommen genau so aufgebaut wie die Kernkraftanlage nach Figur 1, so daß für die verschiedenen Bestandteile der Kernkraftanlage nach Figur 2 die gleichen Bezugsziffern wie für die Bestandtele der Kernkraftanlage nach Figur 1 verwendet wurden, sofern sich die Bestandteile entsprechen.

Der Reaktor in der Ausführungsform nach Figur 2 ist genau so aufgebaut worden wie der Reaktor in der Ausführungsform nach Figur 1 In der Ausführungsform nach Figur 2 werden die Düsen 23 und 24 der Strahlpumpen nur auf andere Weise mit Treibmittel versorgt. Dem größeren Teil der Strahlpumpen (beispielsweise 16 von 24) wird das Treibmittel über einen Verteiler 43 zugeführt, der durch eine mit konstanter (oder mit zwei konstanten) Drehzahlen laufenden Umwälzpumpen 44 gespeist wird. Die Umwälzpumpe 44 ist mit dem erforderlichen Elektromotor zu einem Maschinensatz zusammengefaßt worden. Auf die sehr teueren, mit variabler Drehzahl betreibbaren Antriebe für die Umwälzpumpen kann daher verzichtet werden. Außerdem können die Pumpquerschnitte kleiner gewählt werden, da von den Umwälzpumpen nur eine geringere Anzahl (16 von 24 ist ein typischer Wert) von Strahlpumpen von den Umwälzpumpen mit Treibmittel versorgt wird.

Grundsätzlich kann die Pumpe 44 mit einer einzigen, konstanten Drehzal betrieben werden. Es kann jedoch günstig sein, beispiels-

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weise während des Anfahrens des Reaktors oder während eines Betriebs dee Reaktors auf einem niedrigen Leistungspegels, die Pumpe 44 mit einer anderen, geringeren Dregzahl zu betreiben. In einem solchen Fall wird man die Pumpe 44 mit einem Elektromotor zu einem Maschinensatz vereinigen, der mit zwei verschiedenen Geschwindigkeiten betrieben werden kann.

Der Rest der Strahlpumpen (beispielsweise 8 von 24) wird nun von der Speisewasserpumpe 37 mit Speisewasser als Treibmittel gespeist, das den Pumpern über den Verteiler 42 zugeführt wird. Die Pumpe 37 läuft ebenfalls mit konstanter Drehzahl. Der Treibmitteldurchsatz für die Düsen dieser Strahlpumpen wird nun durch ein Ventilsystem variiert, das die Speisewasserströmung zwischen den Düsen 23 der Strahlpumpen und dem Speisewasserverteiler 39 aufteilt.

Wie aus der Figur 2 hervorgeht, kann dieses Ventilsystem einmal einen Zweig mit einem Drosselventil 46 und einem Rückschlagventil 47 aufweisen, die in einer Leitung 48 zwischen der Speisewasserpumpe 37 und dem Speisewasserverteiler 39 angeordnet sind, und zum anderen kann ein weiterer Zweig mit einem Drosselventil 49 und einem Rückschlagventil 50 vorgesehen sein, die in einer Leitung 51 angeordnet sind, durch die der Verteiler 42 von der Speisewasserpumpe 37 mit Treibmittel für die Strahlpumpen versorgt wird. Die Strömung kann dadurch aufgeteilt werden, daß man das eine der beiden Ventile 46 und 49 öffnet, während man das andere schließt. Auf Wunsch können die beiden Ventile 46 und 49 derart miteinander gekoppelt sein, daß sie sich gleichzeitig betätigen lassen. Man kann auch an dem Knotenpunkt zwischen den Leitungen 38, 48 und 51 ein einziges Verteilerventil anordnen und dafür die Drosselventile 46 und 49 weg lassen. Die Verwendung zweier Drosselventile 46 und 49 erscheint jedoch günstiger zu sein, da man dadurch den gesamten Speisewasserdurchsatz zum Druckgefäß 10 regulieren und somit den Wasserstand 28 auf der gewünschten Höhe halten kann. Die !Rückschlagventile 47 und 50 unterbinden eine störende Rückströmung von Kühlmittel in den Leitungen 48 und 51.

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Figur 3 ist ein schematischer Schnitt durch das Druckgefäß aus Figur 2 und zeigt, wie die Verteiler angeordnet sind, durch die die Strahlpumpen mit Treibmittel versorgt werden. Bei dieser Ausfuhr ungs form sind die Strahlpumpen paarweise im Ringraum 15 zwischen der Innenwandung des Druckgefäßes iO und dem Mantel 14 angeordnet, der den Reaktorkern umgibt. 8'Strahlpumpen 18 werden über den Verteiler 42 mit Speisewasser als Treibmittel versorgt, während 16 Strahlpumpen 17 über den Verteiler 43 mit Umwälzwasser aus den Umwälzpumpen als Treibmittel versorgt werden. Auf Wunsch kann man den Verteiler 43 in zwei Hälften unterteilen und mit jeder Hälfte jeweils 8 Strahlpumpen von einer eigenen Umwälzpumpe her mit Treibmittel versorgen.

In diesem System sind also die sehr großen und teueren, mit veränderlicher Drehzahl angetriebenen Umwälzpumpen durch kleinere, mit konstanter Drehzahl angetriebenen Umwälzpumpen ersetzt worden, während die Umwälzströmung durch eine zusätzliche Umwälzung mit Hilfe von Strahlpumpen geregelt beziehungsweise eingestellt wird, denen als Treibmittel Speisewasser zugeführt wird, wobei der Treibmitteldurchsatz für diese Pumpen variiert wird. Der Durchsatz des Speisewassers als Treibmittel für die Düsen der Strahlpumpen kann von praktisch Null bis zu einem Wert variiert werden, bei dem fast das ganze verfügbare Speisewasser als Treibmittel verwendet wird. Grundsätzlich erscheint es günstig, einen Teil des Speisewassers über den perforierten Speisewasserverteiler 39 direkt in den Ringraum 15 zurückzuführen, um das Wasser im Ringraum 15 abzukühlen, das von den Strahlpumpen angesaugt wird. Ist nämlich die Temperatur des angesaugten Wassers zu hoch, kann das Wasser in den Engstellen der Strahlpumpen, in denen die Strömungsgeschwindigkeiten sehr hoch und damit die Drucke sehr niedrig sind, plötzlich verdampfen. Ganz allgemein kann man bis zu 80$ des Speisewassers als Treibmittel den Düsen der Strahlpumpen zuführen.

Dieses System weist den zusätzlichen Vorteil auf, daß eine zusätzliche Möglichkeit zum Einführen von Kühlwasser in Notfällen

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zur Verfügung steht, in denen die Kühlung des Reaktors verloren gegangen ist. Das Kühlwasser, das in solchen Notfällen durch die Speisewasserleitung den mit Speisewasser betriebenen Strahlpumpen zugeführt wird, gelangt nämlich unmittelbar zum unteren Sammelraum und in das Gebiet des Reaktorkerns hinein, während bei den bisherigen Systemen das Kühlwasser dem perforierten Speisewasserverteiler 39 zugeführt wird und oben in den Ringraum 15 hineinströmt.

Ganz allgemein kann etwa die Hälfte der Strahlpumpen mit Speisewasser als Treibmittel betrieben werden. Man kann auch einen noch größeren Anteil der Strahlpumpen mit dem verfügbaren Speisewasser betreiben. Dann muß aber das Verhältnis von angesaugter Wassermenge zu Treibmittelmenge größer als 3 sein. Bei Pumpen, bei denen dieses Verhältnis jedoch so groß ist, ist der Wirkungsgrad geringer, und es muß daher für das Treibmittel zusätzliche Leistung aufgebracht werden. Solche Pumpsysteme sind jedoch sehr komplex, und häufig müssen mehrere Pumpen hintereinander geschaltet werden. Wenn in einem System der Durchsatz an Umwälzwasser gering ist und wenn bei einem solchen System oben aus dem Kern Dampf hoher Güte austritt, kann jedoch einem größeren Anteil der Strahlpumpen Speisewasser als Treibmittel zugeführt werden, ohne daß das Verhältnis von angesaugter Wassermenge zu Treibmittelmenge über den ungünstig hohen Wert von 3 erhöht werden muß.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

ur weiteren Erläuterung der Erfindung* soll im einzelnen eine Kernkraftanlage mit einem Umwälzsystem mit variabler Umwälzströnung beschrieben und mit bekannten Umwälzsystemen der hier interessierenden Art verglichen werden.

Diese Kernkraftanlage ist so aufgebaut, wie es schematisch in der Figur 2 dargestellt ist. Es sind 24 Strahlpumpen vorgesehen, die nach Figur 3 angeordnet sind. Der Innendurchmesser des zylindrischen Reaktordruckgefäßes beträgt etwa 6,40 m_s und seine Höhe etwa 22 m. Innerhalb des Druckgefäßes ist der Reaktorkern in einem

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Mantel mit einem Durchmesser von etwa 5,25 m angeordnet, der koaxial im Druckgefäß montiert ist.

Im Ringraum zwischen dem Druckgefäß und dem Mantel für den Reaktorkern sind 24 Strahlpumpen angeordnet, von denen jede etwa 4,85 m lang ist und eine Engstelle mit einem Durchmesser von etwa 20 cm aufweist. Bei diesen Strahlpumpen liegt das Verhältnis von angesaugter Wassermenge zu Treibmittelmenge bei 2,26 : I₃ und ihr Wirkungsgrad beträgt etwa 31,8 %. Der Reaktorkern ist für eine thermische Leistung von 3293 MW ausgelegt. Da beim Vollastbetrieb etwa 46 500 Tonnen Wasser pro Stunde umgewälzt werden müssen, müssen den Strahlpumpen durch die Düsen stündlich etwa 14 300 Tonnen Wasser als Treibmittel zugeführt werden.

In bisherigen Umwälzsystemen, die für die oben geschilderte Kernkraftanlage verwendbar waren, wurde die gesamte Treibmittelmenge durch zwei Umwälzkreise aufgebracht, von denen jeder 12 Strahlpumpen mit Treibmittel versorgte. Der Eingangs- und der Ausgangsstutzen der Umwälzpumpen in jedem Kreis wiesen einen Durchmesser von etwa 70 bis 72 cm auf, und um das Treibmittel den Strahlpumpen zuführen zu können, mußte ein Verteiler mit einem Rohrdurchmesser von etwa 55 cm verwendet werden. Jede der beiden Pumpen wurde von einem Maschinensatz aus einem Motor und einem Generator angetrieben und die Drehzahlen wurden durch Änderung der Frequenz variiert. Die Antriebsmotoren hatten eine Nennleistung von 7 050 bHp und eine elektrische Leistungsaufnahme von 13 640 KW. Jede Pumpe mußte eine Pumpkapazität von etwa 170 000 l/min aufweisen.

Bei dem erfindungsgemäßen Umwälzsystem werden 16 der Strahlpumpen von Pumpen mit Treibmittel versorgt, die von Elektromotoren mit konstanter Drehzahl angetrieben werden, während die restlichen 8 Strahlpumpen mit Speisewasser als Treibmittel betrieben werden. Da jeder der beiden Umwälzkreise nur noch 8 Strahlpumpen mit Treibmittel zu versorgen hat, genügt es_s wenn die Durchmesser der Pumpstutzen 55 cm und der Durchmesser des Treibmittelverteilers

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etwa 45 cm betragen. Da Elektromotoren, die nur mit einer einzigen Drehzahl zu laufen brauchen, einfacher sind und einen höheren Wirkungsgrad aufweisen, und da die Pumpkapazität nur etwa 106 000 Liter pro Minuten zu betragen braucht, genügt es, wenn die Nennleistung der Motoren 4 750 bhp und die elektrische Leistungsaufnahme 7 600 KW betragen. Auch in den bekannten Umwälzsystemen konnten Punpen und Leitungen mit kleineren Querschnitten verwendet werden. Dann mußte aber die Zahl der Pumpen, Motoren usw. vergrößert werden.

Die restlichen 8 Strahlpumpen werden mit Speisewasser als Treibmittel betrieben. Insgesamt stehen pro Stunde etwa 6 100 Tonnen Speisewasser zur Verfügung. Davon sollten mindestens etwa 1 300 Tonnen pro Stunde dem perforierten Speisewasserverteiler direkt zugeführt werden, um das Wasser vor den Ansaugstutzen der Strahlpumpen abzukühlen. Diese Menge ergibt eine Abkühlung von etwa 11 Kcal/Kg. Ganz allgemein wird der Wirkungsgrad der Strahlpumpen erst dann beeinträchtigt, wenn die Abkühlung weniger als etwa 6,6 Kcal/Kg beträgt. Zur Regelung des Wasserstandes im Druckgefäß können daher etwa 2/5 dieser Menge oder etwa 520 Tonnen pro Stunde abgezweigt werden, ohne daß das Betriebsverhalten der Strahlpumpen wesentlich beeinträchtigt wird. Zum Umwälzen stehen pro Stunde etwa 4 800 Tonnen Speisewasser zur Verfügung. Auf Wunsch kann man diese gesamte Speisewassermenge dem perforierten Speisewasserverteiler zuführen. Dann wird die Reaktorleistung um etwa 30 % herabgesetzt. Um das Speisewasser zwischen den Düsen der Strahlpumpen und dem perforierten Speisewasserverteiler aufzuteilen, werden motorbetriebene Drosselventile verwendet. Die Kapazität der Speisewasserpumpe muß beim erfindungsgemäßen System

twas höher als bei den bekannten Systemen sein, da Verluste in den Drosselventilen, den Düsen der Strahlpumpen und dgl. ausgeglichen werden müssen.

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Bei dem eben beschriebenen System kann der Durchsatz im Umwälzsystem zwischen 70% und 100$ des Nennwertes geändert werden. Wenn der Durchsatz im Umwälzsystem noch weiter herabgesetzt werden soll, beispielsweise während des Anfahrens des Reaktors oder bei einer sehr geringen Leistungsabgabe des REaktors, kann man die Hauptpumpen mit Elektromotoren antreiben, die statt mit nur einer mit zwei verschiedenen Drehzahlen laufen können. Solche Motoren sind zwar teuerer als Elektromotoren mit nur einer Drehzahl, jedoch erheblich billiger als Elektromotoren mit beliebig veränderbarer Drehzahl.

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Claims

1 9 η 3 R R 1 Patentansprüche 3s:s:ssss:s&8:s:sBssa:ssss::s

1. Umwälzsystem für einen Kernreaktor mit einem in einem Druckgefäß angeordneten Reaktorkern, in den aufzuheizendes Wasser auf der einen Seite einströmt und an der anderen Seite ausströmt, gekennzeichnet durch eine Gruppe von Strahlpumpen und zumindest einer Umwälzpumpe, die mit einem Antrieb konstanter Drehzahl ausgerüstet ist, Wasser aus dem Druckgefäß ansaugt und es an die Düsen der Strahlpumpen der ersten Gruppe als Treibmittel abgibt, und gekennzeichnet durch eine zweite Gruppe von Strahlpumpen, einem Speisewasserverteiler innerhalb des Druckgefäßes sowie durch eine Speisewasserpumpe, von der ein Teil des Speisewassers dem Speisewasserverteiler und das restliche Speisewasser den Düsen der Strahlpumpen als Treibmittel zugeführt ist.

2. Umwälzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu etwa der Hälfte aller vorhandenen Strahlpumpen mit Speisewasser als Treibmittel betrieben sind.

3. Umwälzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpen in einem wassergefüllten Ringraum zwischen dem Reaktorkern und der Innenwand des Druckgefäßes angeordnet sind.

4. Umwälzsystem nach Anspruch 1, da' durch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe mit einer von zwei verschiedenen, konstanten Drehzahlen angetrieben ist.

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