DE19754119A1

DE19754119A1 - Dampfabscheider, Kernkraftwerk und Kesseleinrichtung

Info

Publication number: DE19754119A1
Application number: DE19754119A
Authority: DE
Inventors: Tadashi Narabayashi; Miyuki Akiba; Shinichi Morooka; Mikihide Nakamaru; Makoto Yasuoka
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-12-06
Filing date: 1997-12-05
Publication date: 1998-06-10
Anticipated expiration: 2017-12-06
Also published as: CN1134021C; US5963611A; CN1188966A; JPH10221480A; DE19754119C2; ID18093A; CH694304A5

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dampfabscheider, ein Kernkraftwerk, und eine Kesseleinrichtung, die mit einem Abscheider/Injektor versehen ist, der eine zweiphasige Flußbeschleunigungsdüse zum Führen eines zweiphasigen Flusses einer Mischung aus Flüssigkeit- und Dampfbestandteilen im Inneren aufweist, und zu deren Beschleunigung, eine Flüssigphasen-Auffangvorrichtung zum Auffangen der flüssigen Phase des auf diese Art und Weise beschleunigten zweiphasigen Flusses, sowie eine Vorrichtung zur Erhöhung des Drucks dieser flüssigen Phase und dazu, auf diese eine Umwälzantriebskraft auszuüben.

Die vorliegende Beschreibung betrifft allgemein Kernkraftwerke, wobei als Beispiel ein Siedewasserreaktor unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verwendet wird.

Ein Reaktorbehälter 106 eines Siedewasserreaktors (BWR) weist einen Reaktordruckbehälter 102 auf, der innerhalb eines Kerns 101 aufgenommen ist, ein Pumpenhaus 103, welches diesen Reaktordruckbehälter 102 enthält, und einen Pumpwerksumpf 105, der ein Druckabbaubad 104 aufweist, wie dies in Fig. 27 dargestellt ist. Weiterhin weist dieses Kernkraftwerk eine Turbine 107 auf, eine Hauptdampfleitung 108, welche der Turbine 107 Dampf zuführt, einen Hauptkondensator 109, eine Kondensatpumpe 110, eine Speisewasserpumpe 111, die dem Reaktordruckbehälter 102 Speisewasser zuführt, eine Speisewasserheizung 112, eine Speisewasserleitung 113, ein Reaktorumwälzsystem 114, welches Änderungen der Menge des Kernkühlmittels hervorruft, welches in ihm umgewälzt wird, ein Steuerstangenantriebssystem 115, welches die Ausgangsleistung steuert, ein Bereitschafts-Kühlsystem 116, das arbeitet, wenn der Reaktor durch Ventile abgetrennt wurde, ein Restwärmeentfernungssystem, welches beim Abschalten des Reaktors Restwärme abführt, sowie ein Notfall-Kernkühlsystem (ECCS), welches bei Störfällen oder Notfällen arbeitet.

Vorhandene Siedewasserreaktoren verwenden ein Zwangsumwälzverfahren, bei welchem ein Kühlmittel durch den Kern durch das Reaktorumwälzsystem 114 geschickt wird. Dieses Reaktorumwälzsystem 114 weist eine Umwälzpumpe 117 und eine Strahlpumpe 118 auf. In einem Stör- oder Notfall weist die Umwälzpumpe 117 eine gewisse Trägheit auf, und benötigt bis zum Anhalten etwa 5 Sekunden, so daß der Kühlwirkungsgrad des Kühlmittels sich auf ein relativ schwaches System mit natürlicher Umwälzung verlassen muß.

Das ECCS weist ein Hochdruck-Kernsprühsystem 119 und ein Niederdruck-Kernsprühsystem 120 auf, welches auch als das Restwärmeentfernungssystem arbeitet. Diese beiden Systeme arbeiten mit einer Sicherheitshüllen-Sprühvorrichtung 121 zusammen. Das Notfall-Kernkühlsystem verwendet einen Kondensatspeicherbehälter 122 oder das Druckabbaubad 104 als Wasserquelle, und führt dem Kern 101 infolge der Drehung einer Zentrifugalpumpe Wasser zu, die durch Energie angetrieben wird, die von Not-Dieselgeneratoren 123 geliefert wird, oder das Wasser in den Reaktorbehälter 106 spritzt.

In einem Not- oder Störfall wird eine Borsäurelösung durch eine SLCS-Pumpe 125 (Bereitschaftsflüssigkeitssteuersystempumpe) von einem SLCS-Behälter 124 in eine untere Sammelkammer des Reaktordruckbehälters ausgestoßen.

Bei dem fortgeschrittenen Siedewasserreaktor (ABWR), der eine Weiterentwicklung des BWR darstellt, sind die externen Umwälzrohre für das Reaktorumwälzsystem des voranstehend geschilderten BWR weggelassen, und wird die Umwälzung durch den Kern durch Bereitstellung einer Strahlpumpe ermöglicht, die kleiner als eine interne Pumpe ist. Die Verwendung einer internen Pumpe hat verschiedene Auswirkungen, beispielsweise eine Verringerung der Druckverluste in Bezug auf den Fluß des Reaktorkühlmittels, verglichen mit einem BWR.

Eine Querschnittsansicht zur Erläuterung des grundlegenden Aufbaus der Systeme eines derartigen ABWR ist in Fig. 28 gezeigt. Ein Kern 52, der mit einer großen Anzahl an Brennstoffstäbenanordnungen versehen ist, ist etwas unterhalb des Zentrums eines Reaktordruckbehälters 51 angeordnet. Eine große Anzahl an Steuerstabführungsrohren 53 ist unterhalb des Kerns 52 vorgesehen, und eine obere Öffnung einer Abdeckung 54, welche die Form des Kerns 52 vorgibt, ist durch einen Abdeckungskopf 55 verschlossen. Stehrohre 57 von Dampfabscheidern 56 sind um den Abdeckungskopf 55 herum vorgesehen, und ebene, rechteckige Dampftrockner 58 sind oberhalb der Dampfabscheider 56 vorgesehen.

Ein Steuerstabantriebsmechanismus 59 ist in einem unteren Abschnitt des Druckbehälters 51 angeordnet, um die kreuzförmigen Steuerstäbe innerhalb des Kerns 52 anzutreiben, unter Nutzung der Innenoberflächen der Steuerstabführungsrohre 53. Mehrere interne Pumpen 60 sind in einem Basisabschnitt zwischen der Innenseite des Reaktordruckbehälters 51 und der Außenseite der Abdeckung 54 vorgesehen.

Der Kern 52 wird durch eine Kernhalterungsplatte 61 gehaltert, die einen unteren Abschnitt der großen Anzahl an Brennstoffstabanordnungen haltert, sein oberer Abschnitt ist durch eine obere Gitterplatte 62 gehaltert, und der gesamte Kern ist von der Abdeckung 54 umgeben. Eine Hauptdampfleitung 108, die von den Dampftrocknern 58 getrockneten Dampf einer Turbine zuführt, ist an den Reaktordruckbehälter 51 angeschlossen. Kühlmittel, welches in den Reaktordruckbehälter 51 von einer Speisewasserleitung 113 aus hineinfließt, wird durch die internen Pumpen 60 umgewälzt.

Der Reaktordruckbehälter 51 ist auf einem Fundament angebracht und befestigt, wobei dazwischen ein Stützrand 63 vorgesehen ist. Eine obere Öffnung des Reaktordruckbehälters 51 ist durch einen oberen Deckel 64 hermetisch abgeschlossen.

In Fig. 29 ist eine Querschnittsansicht eines der Dampfabscheider 56 dargestellt, die in dem Reaktordruckbehälter 51 angeordnet sind. Dieser Dampfabscheider 56 weist Drallbleche 41 auf, die oberhalb jedes der Stehrohre 57 vorgesehen sind, um eine Wirbelbewegung bei einem zweiphasigen Fluß von Mischungen aus Dampf und Wasser zu erzeugen, und es sind Dampfabscheiderstufen 42a, 42b und 42c vorgesehen, die oberhalb der Drallbleche in drei aufeinanderfolgenden Stufen in Axialrichtung als Dampfabscheidervorrichtungen vorgesehen sind, um den Dampf von dem zweiphasigen Fluß von Flüssigkeit und Dampf abzutrennen. Jede der Dampfabscheiderstufen 42a, 42b oder 42c weist eine Doppelanordnung aus einem Drehrohr 43a, 43b bzw. 43c und einem Außenrohr 44a, 44b bzw. 44c auf, welches auf der jeweiligen Außenseite vorgesehen ist. Ein hakenförmiger Aufnehmerring 45a, 45b bzw. 45c ist am oberen Abschnitt jedes Außenrohre 44a, 44b bzw. 44c angeordnet.

Als nächstes erfolgt eine Beschreibung des Betriebs des Dampfabscheiders 56. Kühlmittel, welches durch die Wärme der Kernspaltungsreaktion zum Sieden gebracht wurde, bildet einen zweiphasigen Fluß aus Flüssigkeit und Dampf, bei welchem normales Wasser und Dampf miteinander vermischt sind. Er wird zwischen den Dampfabscheidern 56 verteilt, die normalerweise in einer Anzahl von zwischen 200 und 300 vorgesehen sind, und steigt bis zu den Stehrohren 56 auf. Wie aus Fig. 29 hervorgeht, bildet das Kühlmittel innerhalb der Stehrohre 57 einen verflüssigten Zustand, der als ringförmiger Fluß bezeichnet wird. Mit anderen Worten deckt eine Flüssigkeitsschicht 48 die Innenwandoberfläche jedes Stehrohrs 57 ab, und fließt eine Mischung aus Wassertropfen 49 und Dampf 50 innerhalb dieser Flüssigkeitsschicht 48.

Eine Zentrifugalkraft wird zwangsweise auf den zweiphasigen Fluß ausgeübt, der durch das Stehrohr 57 ansteigt, nämlich durch die Drallbleche 41, welche direkt oberhalb des Stehrohrs 57 angeordnet sind, so daß sich ein Drehfluß ergibt. Hierbei ist das Verhältnis der Dichten von Flüssigkeit und Dampf des Kühlmittels unter normalen Betriebsbedingungen des Siedewasserreaktors gleich 1 : 21, und daher wird eine nutzbare Differenz der Zentrifugalkräfte erzeugt, welche durch die Drehwirkung sowohl bei der Dampfphase als auch der flüssige Phase erzeugt werden.

Hierdurch wird sichergestellt, daß der Dampf mit niedriger Dichte in Richtung zum Zentrum der untersten Dampfabscheiderstufe 42a gebracht wird, die Flüssigkeit mit hoher Dichte die Flüssigkeitsschicht 48 entlang der Innenwandoberfläche des Drehrohrs 43a dieser Dampfabscheiderstufe 42a bildet, und daß beide bei ihrer Drehung ansteigen. Die Flüssigkeitsschicht 48 wird nach oben entlang der Innenwand des Drehrohrs 43a gegen ihr eigenes Gewicht durch die Scherkräfte des sich mit hoher Geschwindigkeit drehenden Flusses in der Nähe des Zentrums befördert, und wird durch den Aufnehmerring 45a eingefangen, der einen Schlitz mit einer Breite darstellt, die so gewählt ist, daß sie im wesentlichen gleich der Dicke dieser Flüssigkeitsschicht 48 ist, und dann fällt ein dünner kreisringförmiger Abschnitt zwischen den konzentrischen Rohren 43a und 44a unter der Einwirkung seines eigenen Gewichtes herunter. Ein Durchbruchring 47 ist irgendwo entlang diesem Flußpfad vorgesehen, um eine gegenseitige Vermischung einer großen Menge an Dampfblasen zu verhindern, und der Fluß wird mit niedriger Geschwindigkeit einem unteren Fallrohr zugeführt, wo er sich mit der umgebenden Flüssigkeit vermischt.

Der größere Anteil der flüssigen Phase, der nicht von der untersten Dampfabscheiderstufe 42a erfaßt wurde, wird durch die Aufnehmerringer 45b und 45c der darauffolgenden Dampfabscheiderstufen 42b und 42c eingefangen.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Einrichtung so ausgelegt ist, daß annähernd 90% der Feuchtigkeit, die von dem Dampfabscheider 56 vom dem Dampf abgezogen wird, der durch den Dampfabscheider 56 geht, durch die unterste Dampfabscheiderstufe 42a entfernt wird, und daß das Massenverhältnis des Wassers unter dem zweiphasigen Fluß am Ausgang des Dampfabscheiders 56 auf nicht mehr als 10% heruntergedrückt ist. Der Hauptanteil der Feuchtigkeit in dem Dampf, der durch den Dampfabscheider 56 gelangt ist, wird durch den Dampftrockner 58 entfernt, der oberhalb jedes Dampfabscheiders 56 vorgesehen ist.

Ein Dampfinjektor wurde vor kurzem als statische Strahlpumpe in Betracht gezogen, die statt der Drehpumpe nach dem Stand der Technik verwendet werden sollte. Ein derartiger Dampfinjektor weist einen kompakten Aufbau auf, benötigt keine Antriebsquelle für den Betrieb, und kann darüber hinaus so ausgelegt werden, daß er einen Auslaßdruck aufweist, der höher ist als der Dampfdruck an seinem Einlaß.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die voranstehend geschilderten Eigenschaften beim Einsatz eines Dampfinjektors bei einem Dampfabscheider vollständig zu nutzen, um einen Dampfabscheider zur Verfügung zu stellen, der im wesentlichen den gleichen Trenneffekt von Flüssigkeit und Dampf zur Verfügung stellt wie der voranstehend geschilderte Dampfabscheider nach dem Stand der Technik, und gleichzeitig einen höheren Auslaßdruck aufweist.

Das Umwälzverfahren, welches bislang bei BWRs und ABWRs verwendet wird, erfordert Bauteile wie eine große Pumpe, die einen sich drehenden Mechanismus darstellt, und eine Wechselrichterquelle mit hohem Leistungsvermögen zum Steuern dieser Pumpe. Unter verschiedenen Gesichtspunkte, beispielsweise Baukosten, Materialressourcen und regelmäßiger Wartung führt dieses Verfahren zu einer Erhöhung der Kosten des Kraftwerks, und führt zu Ausfällen der Drehmechanismen. Im Gegensatz hierzu wurde vor kurzem überlegt, einen vereinfachten BWR mit einem abgeänderten natürlichen Umwälzverfahren für den Kern zu entwickeln, welches keine Strahlpumpen und internen Pumpen benötigt, aber da die elektrische Ausgangsleistung einer derartigen Anlage klein ist, verglichen mit den Abmessungen der Anlage, erhöhen sich die Herstellungskosten und die Kosten pro Energieeinheit.

Entsprechend ist es möglich geworden, kleinere, einfachere Ausrüstungen auch bei Druckwasserreaktoren (PWRs) und schnellen Brüterreaktoren (FBRs) zu konstruieren, durch Verstärkung der Kräfte für die natürliche Umwälzung innerhalb von Dampfgeneratoren. Dies ist nicht auf Reaktoren beschränkt; es besteht ebenfalls ein erheblicher Bedarf nach kleineren, einfacheren Anlagen, die mit Verfahren arbeiten, bei welchen eine Flüssigkeitsphase aus Dampf abgetrennt wird, beispielsweise bei Kesseln.

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der voranstehend geschilderten, beim Stand der Technik auftretenden Schwierigkeiten entwickelt, und ihr Ziel besteht in der Verwirklichung eines Dampfabscheiders, bei welchem der Auslaßdruck höher als der Dampfdruck an seinem Einlaß ist, unter Verwendung eines Dampfabscheiders des Injektortyps statt eines Dampfabscheiders nach dem Stand der Technik.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Verwirklichung einer erheblichen Vereinfachung der Geräte, die um den Kern eines Reaktors herum angebracht sind, durch Einsatz eines Dampfabscheiders des Injektortyps, also eines Dampfabscheiders/Injektors, bei einem Kernkraftwerk, und in der Erzielung sowohl einer Erhöhung der Leistung des Dampfabscheiders für einen zweiphasigen Fluß am Auslaß des Kerns, und der Einrichtung einer Zwangsumwälzung in dem Kern.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Verringerung der Flußrate einer Umwälzpumpe einer Kesseleinrichtung, und so in der Verwirklichung eines einfacheren Gesamtaufbaus, durch Einsatz eines Dampfabscheiders des Injektortyps bei der Kesseleinrichtung, so daß dessen Wärmeaustauscher von einem mit natürlicher Umwelt zum arbeitenden System in ein Zwangsumwälzsystem umgewandelt wird.

Um die voranstehenden Ziele zu erreichen betrifft eine erste Zielrichtung der vorliegenden Erfindung einen Dampfabscheider, der mit einem Dampfabscheider/Injektor versehen ist, wobei der Dampfabscheider/Injektor aufweist: eine Beschleunigerdüse für einen zweiphasigen Fluß, die einen zu einer Quelle eines zweiphasigen Flüssigkeits-Dampfflusses hin gerichteten Einlaßabschnitt sowie einen Auslaßabschnitt aufweist, der höher angeordnet ist als der Einlaßabschnitt, um eine Beschleunigung des zweiphasigen Flusses aus Flüssigkeit und Dampf hervorzurufen, der in einen inneren Abschnitt der Düse vom Einlaß aus fließt, und diesen aus dem Auslaßabschnitt auszustoßen; eine Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung, die an den Auslaßabschnitt der Beschleunigerdüse für den zweiphasigen Fluß angeschlossen ist, und eine Führungswand aufweist, welche die Form eines umgekehrten U aufweist, und zwar auf solche Weise, daß der zweiphasige Fluß der Dampf-Feuchtigkeitsmischung, der aus dem Auslaßabschnitt der Beschleunigerdüse für den zweiphasigen Fluß ausgestoßen wird, entlang einer Wandoberfläche der Führungswand geführt wird, aber sich auch hiervon trennen kann, wodurch eine Differenz der Zentrifugalkräfte, die auf eine Dampfphasenkomponente und eine Flüssigkeitsphasenkomponente des zweiphasigen Flusses einwirken, während der zweiphasige Fluß entlang der Führungswand geführt wird, die Flüssigkeitsphasenkomponente dazu veranlaßt, entlang der Wandoberfläche der Führungswand geführt und eingefangen zu werden, wogegen sich die Dampfphasenkomponente von der Führungswand abtrennen kann; und einen Diffusor, in welchen die Flüssigkeitsphasenkomponente fließen kann, die von der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung eingefangen wurde, welcher den Druck der Flüssigkeitsphasenkomponente erhöht, wenn die Flüssigkeitsphasenkomponente durch ihn hindurchfließt, und welcher die Flüssigkeitsphasenkomponente von seiner Auslaßseite aus ausstößt.

Bei diesem Aufbau wird der zweiphasige Fluß aus Dampf und Wasser durch die Beschleunigerdüse für den zweiphasigen Fluß beschleunigt, wird auf beide eine Zentrifugalkraft ausgeübt, und werden so der Dampf und die Flüssigkeit getrennt. Anders ausgedrückt fließt das Wasser, welches eine hohe Dichte aufweist, mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit entlang dem Flußpfad, der durch die Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung gebildet wird, jedoch trennt sich der eine niedrige Dichte aufweisende Dampf von diesem Flußweg, wird in einen Dampfraum freigegeben, und bewegt sich nach oberhalb des Dampfabscheiders/Injektors. Das Wasser (die flüssige Phase), welches entlang dem Flußweg geflossen ist, fließt dann in den Diffusor, wird verzögert (entsprechend dem Bernoulli-Effekt), wenn die Querschnittsfläche des Flußweges innerhalb des Diffusors zunimmt, und wird dann von dem Dampfabscheider/Injektor über einen Diffusorauslaß ausgestoßen. Hierbei wird der Druck des ausgestoßenen Wassers durch den Diffusor erhöht, so daß erreicht wird, daß der Auslaßdruck des Dampfabscheiders/Injektors höher ist als dessen Einlaßdruck.

Das Kernkraftwerk gemäß einer zweiten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ist darüber hinaus mit einem Unterbauabschnitt versehen, wobei der Dampfabscheider/Injektor auf dem Unterbauabschnitt steht, der Unterbauabschnitt eine obere Platte und eine untere Platte aufweist, die unterhalb der oberen Platte angeordnet ist, so daß dazwischen ein Raum entsteht; wobei die Anordnung so ist, daß der Einlaßabschnitt der Beschleunigerdüse für den zweiphasigen Fluß mit einem Raum in Verbindung steht, der unterhalb der unteren Platte liegt, und die Auslaßseite des Diffusors mit dem Raum in Verbindung steht, der zwischen der oberen und der unteren Platte vorhanden ist. Dies sorgt für eine vollständige Trennung zwischen dem Zweiphasenfluß, der in den Dampfabscheider/Injektor hineingelangt, und dem von dem Dampfabscheider/Injektor ausgestoßenen Wasser.

Gemäß einer dritten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ist die Wandoberfläche der Führungswand der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung vorzugsweise in Form einer bogenförmigen Kurve ausgebildet, die nach oben weist, und ist zumindest ein Abschnitt der Kurve in Form eines Kreis- oder Ellipsenbogens ausgestaltet. Darüber hinaus ist ein Seitenrandabschnitt der Führungswand der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung vorzugsweise in einer solchen Richtung gebogen, daß der Zweiphasenfluß eingeschlossen wird, so daß die flüssige Phase nicht aus dem Dampfabscheider/Injektor von der Unterseite des Flußweges aus hinausfließt.

Gemäß einer vierten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung sind Nuten in Flußrichtung des zweiphasigen Flusses vorgesehen, oder des Flusses der flüssigen Phase, entlang zumindest einem Abschnitt einer Innenwandoberfläche der Beschleunigerdüse für den Zweiphasenfluß, der Wandoberfläche der Führungswand der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung, oder einer Innenwandoberfläche des Diffusors. Dies ermöglicht eine Verringerung der Reibungsverluste in dem Fluid in der Nähe der Innenwandoberflächen.

Gemäß einer fünften Zielrichtung der vorliegenden Erfindung weist der Dampfabscheider vorzugsweise ein Außenrohr auf, dessen Achse in Vertikalrichtung verläuft, wobei der Dampfabscheider/Injektor innerhalb des Außenrohres angeordnet ist, sowie ein Innenrohr, dessen Achse in Vertikalrichtung verläuft, und welches innerhalb des Außenrohres aufgenommen ist; wobei: die Wandoberfläche der Führungswand der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung durch einen Teil einer Innenwandoberfläche des Innenrohres gebildet wird; der Diffusor so angebracht ist, daß er in Berührung mit einer Innenwand des Innenrohrs steht; und eine Raum zwischen einer Innenwand des Außenrohres und einer Außenwand des Innenrohres so angebracht wird, daß die Flüssigkeitsphasenkomponente, die von der Auslaßseite des Diffusors ausgestoßen wird, dadurch fließen kann. In diesem Fall ist der untere Abschnitt der Beschleunigerdüse für den zweiphasigen Fluß entlang der Achsenrichtung des Innenrohres vorgesehen, ist der Auslaßabschnitt der Beschleunigerdüse für den zweiphasigen Fluß in der Nähe einer Innenwand des Innenrohrs vorgesehen, und ist der Diffusor helixförmig in Bezug auf die Axialrichtung des Innenrohrs ausgebildet. Diese Anordnung stellt sicher, daß eine Zentrifugalkraft auf den zweiphasigen Fluß einwirkt, der von der Beschleunigerdüse für den zweiphasigen Fluß ausgestoßen wird, wenn dieser Fluß entlang dem helixförmigen Flußpfad in der Nähe der Innenwandoberfläche des Innenrohrs fließt, das Wasser mit hoher Dichte in den Diffusor fließt, während es gegen die Innenwandoberfläche gedrückt wird, und der Dampf mit niedriger Dichte in Richtung zum Zentrum in Axialrichtung abgetrennt wird, und ansteigt. Der zweiphasige Fluß wird daher in Flüssigkeit und Dampf aufgeteilt.

Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Kernkraftwerk zur Verfügung, bei welchem dieser Dampfabscheider/Injektor vorgesehen ist.

Anders ausgedrückt betrifft eine fünfte Zielrichtung der vorliegenden Erfindung einen Kernreaktor, der einen Siedewasserreaktor verwendet, wobei der Kernreaktor aufweist: einen Reaktordruckbehälter; mehrere Brennstoffstabanordnungen, die innerhalb des Reaktordruckbehälters angeordnet sind, und durch welche ein Kühlmittel fließt; eine Abdeckung, welche die mehreren Brennstoffstabanordnungen umgibt, innerhalb derer ein zweiphasiger Fluß aus Flüssigkeit und Dampf vorhanden ist, der erzeugt wird, wenn das Kühlmittel in den mehreren Brennstoffstabanordnungen fließt, und welche durch einen Abdeckungskopf an ihrem oberen Ende abgedichtet ist; und einen Dampfabscheider/Injektor, der oberhalb des Abschirmkopfes vorgesehen ist; wobei der Dampfabscheider/Injektor aufweist: eine Beschleunigerdüse für einen zweiphasigen Fluß, die einen Einlaßabschnitt aufweist, der sich zum Inneren der Abdeckung hin öffnet, sowie einen höher als der Einlaßabschnitt angeordneten Auslaßabschnitt, um eine Beschleunigung des zweiphasigen Flüssigkeits-Dampfflusses hervorzurufen, der in der Abdeckung erzeugt wird, und der in ihren inneren Abschnitt von dem Einlaßabschnitt aus fließt, und um diesen von dem Auslaßabschnitt auszustoßen; eine Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung, die an den Auslaßabschnitt der Beschleunigerdüse für den zweiphasigen Fluß angeschlossen ist, und eine Führungswand aufweist, welche die Form einer Kurve gemäß einem umgedrehten U aufweist, auf solche Weise, daß der zweiphasige Flüssigkeits-Dampffluß, der von dem Auslaßabschnitt der Beschleunigerdüse für den zweiphasigen Fluß ausgestoßen wird, entlang einer Wandoberfläche der Führungswand geführt wird, sich jedoch auch von dieser trennen kann, wobei eine Differenz von Zentrifugalkräften, die auf eine Dampfphasenkomponente und eine Flüssigkeitsphasenkomponente des zweiphasigen Flusses einwirken, während der zweiphasige Fluß entlang der Führungswand geführt wird, dazu führt, daß die Flüssigkeitsphasenkomponente entlang der Wandoberfläche der Führungswand geführt und eingefangen wird, wogegen sich die Dampfphasenkomponente von der Führungswand abtrennen kann; und einen Diffusor, in welchen die Flüssigkeitsphasenkomponente fließen kann, die von der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung eingefangen wurde, und welcher den Druck der Flüssigkeitsphasenkomponente bei deren Durchfluß erhöht, und welcher die Flüssigkeitsphasenkomponente aus seiner Auslaßseite ausstößt.

Hierbei wird eine Umwälzung innerhalb des Reaktors dadurch durchgeführt, daß Kühlmittel unter erhöhtem Druck, welches aus dem Diffusor herausfließt, zurück in die Abdeckung geschickt wird. Die Wandoberfläche der Führungswand der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, daß sie die Form einer glatten Kurve hat.

Die voranstehende Ausbildung stellt sicher, daß der zweiphasige Fluß durch die Beschleunigerdüse für den zweiphasigen Fluß beschleunigt wird, und seine flüssige Phase einer starken Zentrifugalkraft ausgesetzt und hierdurch abgetrennt wird, das Wasser (die flüssige Phase) dann in den Diffusor fließt, verzögert wird (aufgrund des Bernoulli-Effekts), wenn die Querschnittsfläche des Flußpfades innerhalb des Diffusors zunimmt, und sein Druck erhöht wird, wodurch eine Umwälzantriebskraft erzeugt wird.

Gemäß einer sechsten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ist der Abdeckungskopf als Doppelanordnung ausgebildet, die einen oberen Abdeckungskopf und einen unteren Abdeckungskopf aufweist, der unterhalb des oberen Abdeckungskopfes liegt, so daß ein Raum zwischen dem oberen und dem unteren Abdeckungskopf erzeugt wird; der Einlaßabschnitt der Beschleunigerdüse für den zweiphasigen Fluß steht mit einem Raum innerhalb der Abdeckung in Verbindung, der unterhalb des unteren Abdeckungskopfes liegt; und der Auslaßabschnitt des Diffusors steht mit dem Raum in Verbindung, der zwischen dem oberen und unteren Abdeckungskopf vorhanden ist.

Das Kernkraftwerk gemäß einer siebten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ist weiterhin mit einer Strahlpumpenantriebsdüse versehen, die in einem oberen Abschnitt eines Fallrohrabschnitts angeordnet ist, der die Abdeckung umgibt; und es ist eine Strahlpumpe unterhalb der Strahlpumpenantriebsdüse vorgesehen; wobei die Anordnung so getroffen sein kann, daß dann, nachdem das von dem Diffusor abgegebene Kühlmittel durch den Raum gelangt ist, der zwischen dem oberen und unteren Abdeckungskopf vorgesehen ist, das Kühlmittel über die Strahlpumpenantriebsdüse der Strahlpumpe zugeführt wird. Die Umwälzkraft des von dem Dampfabscheider/Injektor ausgestoßenen Wassers ermöglicht es, die Anzahl an Strahlpumpen zu verringern, die beim Stand der Technik verwendet wurden.

Gemäß einer achten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ist ein Rohr, welches von einem Speisewasserrohr abzweigt, welches den Reaktordruckbehälter mit einer Speisewasserpumpe verbindet, an die Strahlpumpenantriebsdüse angeschlossen. Dies ermöglicht es, von der Speisewasserpumpe aus der Strahlpumpe über die Strahlpumpenantriebsdüse Wasser zuzuführen.

Falls erforderlich weist das Kernkraftwerk weiterhin eine Speisewasserpumpe zum Liefern von Wasser an den Reaktordruckbehälter auf; eine Speisewasserrohrleitung, welche den Reaktordruckbehälter mit der Speisewasserpumpe verbindet; und ein Abzweigrohr, welches von dem Speisewasserrohr abzweigt, und mit der Strahlpumpenantriebsdüse in Verbindung steht, wobei die Speisewasserpumpe Wasser der Strahlpumpe über die Abzweigleitung und die Strahlpumpenantriebsdüse zuführt.

Bei einem Kernkraftwerk gemäß einer neunten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird der Druck so erhöht, daß die Umwälzflußrate hintereinander vom inneren des Fallrohrabschnitts, dem inneren der Abdeckung, dem Einlaßabschnitt des Dampfabscheiders/Injektors bis zum Auslaßabschnitt des Dampfabscheiders/Injektors so gesteuert oder geregelt wird, daß die Flußrate und der Auslaßdruck des Wassers gesteuert oder geregelt wird, welches von der Speisewasserpumpe der Strahlpumpe zugeführt wird, wodurch die Wärmeausgangsleistung gesteuert bzw. geregelt wird, die innerhalb des Reaktordruckbehälters erzeugt wird. Dies ermöglicht es, den Druck hintereinander zu erhöhen, nämlich vom Fallrohrabschnitt, einer unteren Sammelkammer, dem Kern, einer oberen Sammelkammer, dem Einlaßabschnitt des Dampfabscheiders/Injektors bis zum Auslaßabschnitt des Dampfabscheiders/Injektors, beispielsweise dadurch, daß die Flußrate und der Auslaßdruck des Wassers erhöht wird, welches von der Speisewasserpumpe an die Strahlpumpe geliefert wird, um die Kernumwälzflußrate zu erhöhen, wodurch die Wärmeausgangsleistung des Kerns gesteuert oder geregelt wird.

Bei einer zehnten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Strahlpumpe beim im Betrieb setzen des Kraftwerks dadurch angetrieben werden, daß ein Fluß von Speisewasser, der von zumindest entweder einer Pumpe in einem Restwärmeentfernungssystem oder einer Pumpe in einem Reaktorwasserreinigungssystem geliefert wird, mit einem Fluß an Speisewasser vermischt wird, der von der Speisewasserpumpe an die Strahlpumpe geliefert wird.

Das Kernkraftwerk gemäß einer elften Zielrichtung der vorliegenden Erfindung weist weiterhin ein Umwälzflußratensteuerventil oder -regelventil auf, welches in dem Auslaßabschnitt oder dem Einlaßabschnitt der Strahlpumpe vorgesehen ist; sowie eine Flußratensteuervorrichtung oder Flußratenregelvorrichtung, welche als Eingangssignal zumindest eines der folgenden Signale verwendet, nämlich das Ausgangssignal eines Stromgenerators, ein Hauptdampfflußratensignal, ein Neutronenflußausgangssignal und ein Strahlpumpendruckdifferenzsignal, eine geeignete Umwälzflußrate und das entsprechende Ausmaß der Öffnung des Umwälzflußratensteuerventils hieraus berechnet, und ein Ventilöffnungssignal ausgibt. Hierdurch wird die Umwälzflußrate des Kerns entsprechend der Einstellung des Ausmaßes der Öffnung des Ventils eingestellt, entsprechend der elektrischen Ausgangsleistung, die von dem Kernkraftwerk verlangt wird.

Das Kernkraftwerk gemäß einer zwölften Zielrichtung der vorliegenden Erfindung weist weiterhin eine Speisewasserpumpe zum Liefern von Wasser an den Reaktordruckbehälter auf; eine Speisewasserleitung, welche den Reaktordruckbehälter mit der Speisewasserpumpe verbindet; ein Flußrateneinstellventil, welches in der Speisewasserrohrleitung vorgesehen ist; und ein Abzweigrohr, welches von dem Speisewasserrohr abzweigt, und mit der Strahlpumpenantriebsdüse in Verbindung steht, wodurch die Flußratensteuervorrichtung den Wasserpegel des Reaktors dadurch steuert oder regelt, daß ein geeignetes Ausmaß der Öffnung des Flußrateneinstellventils berechnet wird, und ein Ventilöffnungssignal an das Flußrateneinstellventil ausgegeben wird. Diese Überwachung und Steuerung bzw. Regelung des Wasserpegels des Kernreaktors ermöglicht es, den Wasserpegel im Kern im wesentlichen konstant zu halten. Alternativ hierzu kann die Flußratensteuervorrichtung auf die Flußrate des Wassers steuern oder regeln, welches dem Reaktor zugeführt wird, nämlich durch Berechnung einer geeigneten Speisewasserflußrate und Ausgabe eines Drehfrequenzsignals an die Speisewasserpumpe.

Der Kernreaktor gemäß einer dreizehnten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung weist weiterhin eine Strahlpumpenantriebsdüse auf, die in einem oberen Abschnitt eines Fallrohrabschnitts vorgesehen ist, der die Abdeckung umgibt; eine trompetenförmige Öffnung, die sich zum Fallrohrabschnitt hin öffnet, nahe an der Strahlpumpenantriebsdüse; ein gerades Rohr, dessen eines Ende an die Vorderkante der trompetenförmigen Öffnung angeschlossen ist, und dessen anderes Ende mit der Einlaßseite der Strahlpumpe verbunden ist; sowie eine Strahlpumpe, die unterhalb der Strahlpumpenantriebsdüse angeordnet ist; wobei das Kühlmittel, welches sich in dem oberen Abdeckungskopf angesammelt hat, ohne durch den Diffusor hindurchgegangen zu sein, durch die trompetenförmige Öffnung hindurchgegangen ist, und durch das gerade Rohr über die Strahlpumpenantriebsdüse, zur Strahlpumpe geleitet wird. Diese Anordnung sorgt für eine Umwälzantriebskraft des Kühlmittels, welches durch den Fallrohrabschnitt fließt.

Eine vierzehnte Zielrichtung der vorliegenden Erfindung betrifft einen ABWR, der sich dadurch auszeichnet, daß der Abdeckungskopf als Doppelanordnung ausgebildet ist, wobei ein oberer Abdeckungskopf und ein unterer Abdeckungskopf vorgesehen sind, der unterhalb des oberen Abdeckungskopfes angeordnet ist, so daß ein Raum zwischen dem oberen und dem unteren Abdeckungskopf ausgebildet wird; und der ABWR weiterhin aufweist: ein Fallrohr, welches einen oberen Endabschnitt aufweist, der sich nach oben in einer oberen Oberfläche des oberen Abdeckungskopfes öffnet, um eine flüssige Phase des Kühlmittels nach unten zu führen, welches sich auf der oberen Oberfläche des oberen Abdeckungskopfes angesammelt hat, ohne von der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung eingefangen worden zu sein; einen Impeller, der in einem unteren Abschnitt des Fallrohrs vorgesehen ist, und sich auf solche Weise dreht, daß Kühlmittel, welches innerhalb des Fallrohrs nach unten fließt, zu einem unteren Abschnitt der Abdeckung hin ausgestoßen wird; sowie eine interne Pumpe zum Antrieb des Impellers; wobei die Auslaßseite des Diffusors mit einem Raum in Verbindung steht, der zwischen dem oberen und dem unteren Abdeckungskopf vorhanden ist, und Kühlmittel, welches von der Auslaßseite des Diffusors ausgestoßen wird, nach unten durch den zwischen dem oberen und unteren Abdeckungskopf ausgebildeten Raum fließt, und in einen Fallrohrabschnitt an der Außenseite des Fallrohrs hinein, und dann zu einem unteren Abschnitt der Abdeckung ausgestoßen wird.

Der Kernreaktor gemäß einer fünfzehnten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung weist weiterhin eine Umwälzflußratensteuervorrichtung oder -regelvorrichtung auf, welche zumindest entweder das Ausgangssignal eines Stromgenerators verwendet, ein Hauptdampfflußratensignal, ein Neutronenflußausgangssignal, und/oder ein Kernhalterungsplattendruckdifferenzsignal, und zwar als Eingangssignal, eine geeignete Umwälzflußrate und eine geeignete Drehfrequenz des Impellers hieraus berechnet, und ein geeignetes Drehfrequenzsignal in Bezug auf die interne Pumpe ausgibt. Diese Anordnung stellt die Umwälzflußrate in dem Kern dadurch ein, daß die Drehfrequenz der Pumpe auf geeignete Weise eingestellt bzw. geregelt wird, entsprechend der elektrischen Ausgangsleistung, die von dem Kernreaktor gefordert wird.

Die Umwälzflußratensteuervorrichtung oder -regelvorrichtung steuert bzw. regelt die Drehfrequenz der internen Pumpe dadurch, daß sie Berechnungen entsprechend einer Gesamt- Proportional-Integral-Differential-Regelung (PID-Regelung) in Bezug auf eine Differenz gegenüber einem vorbestimmten Wasserpegel durchführt, auf der Grundlage eines Eingangsreaktorkernwasserpegelsignals. Dies ermöglicht es, die Drehfrequenz der internen Pumpe so zu steuern oder zu regeln, daß der Wasserpegel im Kern im wesentlichen konstant bleibt.

Der Kernreaktor gemäß einer sechzehnten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß sowohl ein Abdeckungsgehäuse, welches einen Seitenabschnitt der Abdeckung bildet, als auch eine Kernhalterungsplatte, welche einen unteren Abschnitt der Abdeckung bildet, als Doppelanordnung ausgebildet ist; und das Kraftwerk weiterhin einen ersten Kühlmittelumwälzpfad aufweist, der so ausgebildet ist, daß er miteinander den Raum zwischen den Abdeckungsköpfen, eine zwischen den doppelten Abdeckungsgehäusen vorgesehenen Raum, sowie einen Raum verbindet, der zwischen den doppelten Kernhalterungsplatten vorgesehen ist, durch welche Kühlmittel fließt, welches von dem Auslaßabschnitt des Diffusors ausgestoßen wird; daß eine Wasserstange im inneren der Brennstoffstabanordnungen vorgesehen ist, innerhalb derer Kühlmittel fließt; ein erstes Kühlmittelführungsrohr so ausgebildet ist, daß es den ersten Kühlmittelumwälzpfad mit einem Auslaßabschnitt am unteren Ende der Wasserstange verbindet, um Kühlmittel unter erhöhtem Druck zu führen, welches von der Auslaßseite des Diffusors ausgestoßen wurde, und welches durch den ersten Kühlmittelumwälzpfad fließt, zum Auslaßabschnitt am unteren Ende der Wasserstange hin; sowie ein Loch aufweist, welches in einer Seitenoberfläche der Wasserstange vorgesehen ist, um Kühlmittel auszustoßen, welches innerhalb der Wasserstange fließt, und zwar zur Außenseite der Wasserstange hin. Diese Anordnung ermöglicht es, eine Erhöhung der Flußrate der flüssigen Phase des zweiphasigen Flusses in dem Kern hervorzurufen, nämlich dadurch, daß das unter hohem Druck ausgestoßene Wasser von dem Dampfabscheider/Injektor in die Brennstoffstangenanordnungen fließen kann.

Bei dem Kernreaktor gemäß einer siebzehnten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ist der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials, welches das erste Kühlmittelführungsrohr bildet, und der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials, welches die Wasserstange bildet, unterschiedlich gewählt, in der Nähe eines Verbindungsabschnitts zwischen dem ersten Kühlmittelführungsrohr und der Wasserstange.

Bei dem Kernreaktor gemäß einer achtzehnten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung sind Labyrinthnuten oder Labyrinthausnehmungen in dem ersten Kühlmittelführungsrohr und der Wasserstange in der Nähe eines Verbindungsabschnitts zwischen dem ersten Kühlmittelführungsrohr und der Wasserstange vorgesehen. Dies verhindert ein Kühlmittelleck dadurch, daß der Widerstand des Flußweges austretenden Kühlmittels erhöht wird.

Der Kernreaktor gemäß einer neunzehnten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung weist weiterhin ein zweites Kühlmittelführungsrohr auf, welches innerhalb eines Steuerstangenrohrs vorgesehen ist, daß sich unterhalb der Brennstoffstangenanordnungen befindet, zum Führen von Kühlmittel, welches außerhalb der Abdeckung vorhanden ist, in eine untere Ankerplatte der Brennstoffstangenanordnungen; sowie eine Öffnung, die in einem zweiten Kühlmittelumwälzweg vorgesehen ist, der durch das zweite Kühlmittelführungsrohr gebildet wird, um lokal den Flußweg einzuschränken. Dies unterdrückt eine Erhöhung der Druckverluste in dem Fließweg des Kühlmittels.

Bei einem Kernreaktor gemäß einer zwanzigsten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung sind Löcher in einer Seitenoberfläche eines inneren Abdeckungsgehäuses der doppelt ausgeführten Abdeckungsgehäuse vorgesehen, und in einer Seitenoberfläche eines Kanalkastens der Brennstoffstangenanordnungen. Dies ermöglicht einen Ausgleich der Kühlmitteldichte innerhalb der Brennstoffstangenanordnungen.

Eine einundzwanzigste Zielrichtung der vorliegenden Erfindung betrifft einen Kernreaktor, der einen Siedewasserreaktor verwendet, wobei der Kernreaktor aufweist: einen Dampfgenerator, der ein unteres Gehäuse aufweist, welches einen Wärmetauscher umgibt, der aus Wärmetauscherohren besteht, die Einlässe und Auslässe für ein Primärkühlmittel aufweisen, sowie ein oberes Gehäuse, welches mit dem unteren Gehäuse verbunden ist, und einen Dampfauslaß zum Liefern von Dampf an eine Turbine aufweist; einen Reaktorbehälter, der mit dem Dampfgenerator in Verbindung steht, und das Primärkühlmittel und eine Brennstoffstangenanordnung umgibt; und einen Dampfabscheider/Injektor, der oberhalb des unteren Gehäuses vorgesehen ist; wobei der Dampfabscheider/Injektor eine Beschleunigerdüse für einen zweiphasigen Fluß aufweist, die mit einem Einlaßabschnitt versehen ist, der sich zum Inneren des unteren Gehäuses hin öffnet, und mit einem Auslaßabschnitt, der höher als der Einlaßabschnitt angeordnet ist, um eine Beschleunigung eines zweiphasigen Flusses des Primärkühlmittels hervorzurufen, welches in ihren inneren Abschnitt von dem Einlaßabschnitt aus fließt, und diesen Fluß aus dem Auslaßabschnitt auszustoßen, eine Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung, die an den Auslaßabschnitt der Beschleunigerdüse für den zweiphasigen Fluß angeschlossen ist, und eine Führungswand aufweist, die als Kurve in Form eines umgedrehten U ausgebildet ist, auf solche Weise, daß der zweiphasige Fluß, der von dem Auslaßabschnitt der Beschleunigerdüse für den zweiphasigen Fluß ausgestoßen wird, entlang einer Wandoberfläche der Führungswand geführt wird, sich jedoch auch hiervon abtrennen kann, wobei eine Differenz der Zentrifugalkräfte, die auf eine Dampfphasenkomponente und eine Flüssigkeitsphasenkomponente des zweiphasigen Flusses einwirken, während der zweiphasige Fluß entlang der Führungswand geführt wird, die Flüssigkeitsphasenkomponente dazu veranlaßt, entlang der Wandoberfläche der Führungswand geführt und eingefangen zu werden, wogegen sich die Dampfphasenkomponente von der Führungswand abtrennen kann; und einen Diffusor, in welchen die Flüssigkeitsphasenkomponente fließen kann, die von der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung eingefangen wurde, und welcher den Druck der Flüssigkeitsphasenkomponente erhöht, wenn diese durch ihn hindurchfließt, und welcher die Flüssigkeitsphasenkomponente aus seiner Auslaßseite ausstößt. In diesem Fall weist das Kernkraftwerk vorzugsweise ein Innengehäuse auf, welches den Wärmetauscher innerhalb des unteren Gehäuses umgibt; wobei ausgestoßenes Wasser, welches aus dem Diffusor ausgestoßen wurde, in den Wärmetauscher durch einen Raum geführt wird, der zwischen dem unteren Gehäuse und dem Innengehäuse vorgesehen ist. Dies ermöglicht es, die Wärmeübertragungseigenschaften dadurch zu verbessern, daß eine Zwangsumwälzung der Flüssigkeit auf der Sekundärseite in dem Dampfgenerator dieses Kernkraftwerks hervorgerufen wird.

Eine zweiundzwanzigste Zielrichtung der vorliegenden Erfindung betrifft eine Kesselvorrichtung, welche aufweist: einen Druckbehälter, der Wärmetauscherrohre umgibt, die einen Wärmetauscher bilden, und einen (zweistufigen) Vergasungsbrenner zur Erhitzung der Wärmetauscherrohre; eine Umwälzpumpe zum Umwälzen einer Flüssigkeit, die durch den Druckbehälter fließt; und einen Dampfabscheider/Injektor, der oberhalb der Wärmetauscherrohre vorgesehen ist; wobei der Dampfabscheider/Injektor eine Beschleunigerdüse für eigen zweiphasigen Fluß aufweist, die einen Einlaßabschnitt aufweist, der sich zum inneren des Druckbehälters hin öffnet, sowie einen Auslaßabschnitt, der höher als der Einlaßabschnitt angeordnet ist, um eine Beschleunigung eines zweiphasigen Flusses aus einer flüssigen Phase und einer Dampfphase zu bewirken, welcher in ihren inneren Abschnitt von dem Einlaßabschnitt aus fließt, und durch den Wärmetauscher fließt, und zu dessen Ausstoß aus dem Auslaßabschnitt; eine Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung, die an den Auslaßabschnitt der Beschleunigerdüse für den zweiphasigen Fluß angeschlossen ist, und eine Führungswand aufweist, welche die Form eines umgekehrten U aufweist, auf solche Weise, daß der zweiphasige Fluß, der von dem Auslaßabschnitt der Beschleunigerdüse für den zweiphasigen Fluß ausgestoßen wird, entlang einer Wandoberfläche der Führungswand geführt wird, sich jedoch auch von dieser trennen kann, wodurch eine Differenz an Zentrifugalkräften, die auf eine Dampfphasenkomponente und eine Flüssigkeitsphasenkomponente des zweiphasigen Flusses einwirken, während der zweiphasige Fluß entlang der Führungswand geführt wird, dazu führt, daß die Flüssigkeitsphasenkomponente entlang der Wandoberfläche der Führungswand geführt und eingefangen wird, wogegen sich die Dampfphasenkomponente von der Führungswand trennen kann; und einen Diffusor, in welchen die Flüssigkeitsphasenkomponente fließen kann, die von der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung eingefangen wurde, welcher den Druck der Flüssigkeitsphasenkomponente erhöht, während diese durch ihn fließt, und welcher die Flüssigkeitsphasenkomponente von seiner Auslaßseite aus ausstößt. Dies ermöglicht es, eine Verringerung der Flußrate der Umwälzpumpe dadurch zu erzeugen, daß eine Zwangsumwälzung der Flüssigkeit innerhalb des Kessels hervorgerufen wird.

Die Ausbildung der vorliegenden Erfindung führt zu folgenden vorteilhaften Auswirkungen. Anders ausgedrückt wird durch die vorliegende Erfindung ermöglicht, einen Dampfabscheider zu verwirklichen, der mit einem Dampfabscheider/Injektor versehen ist, bei welchem der Auslaßdruck höher als sein Einlaßdruck ist, zusätzlich zu den Eigenschaften, Dampf abscheiden zu können, wie beim Stand der Technik.

Die Anbringung des Dampfabscheiders/Injektors in einem Kernkraftwerk oder einer Kesseleinrichtung ermöglicht es, Dampf und Wasser aus einem zweiphasigen Fluß zu trennen, und eine Zwangsumwälzung in dem Kern zu erzielen, ohne daß ein derartig komplizierter Aufbau wie beim Stand der Technik erforderlich ist. Dies ermöglicht es, daß die Anzahl an Gegenständen bezüglich dynamischer Umwälzgeräte, die beim Stand der Technik erforderlich sind, beispielsweise Umwälzpumpen oder interne Pumpen, verringert werden kann, was zu einer wesentlichen Verringerung der Anzahl an Geräten und der konstruktiven Aufwendungen für die gesamte Einrichtung führt, zu einer Rationalisierung und Vereinfachung der Einrichtung, und auch zu einer Verringerung des Zeitaufwandes und des Kostenaufwandes, die bei der Konstruktion und der Wartung auftreten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt

Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Dampfabscheiders gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung des Flusses der gemischten Dampf- und Flüssigkeitsphasen in dem Dampfabscheider gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 3 ein Diagramm mit einer Darstellung von Ergebnissen von Wasser-Luftversuchen, die bei dem Dampfabscheider gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wurden;

Fig. 4a eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von Fig. 2, und

Fig. 4b eine radiale Querschnittsansicht durch die Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung des Dampfabscheiders/Injektors gemäß Fig. 1;

Fig. 5 eine Perspektivansicht mit einer Darstellung einer Verstärkungsplatte und eines Ausstoßknies in dem Dampfabscheider gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 6a eine Querschnittsansicht durch die Wandoberfläche, welche die Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung des in Fig. 1 gezeigten Dampfabscheiders/Injektors bildet, und die

Fig. 6b, 6c und 6d weitere Querschnittsansichten abgeänderter Ausführungsform der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung von Fig. 6a;

Fig. 7 eine Perspektivansicht eines Dampfabscheiders gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 eine Perspektivansicht eines Dampfabscheiders gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 eine schematische Querschnittsansicht wesentlicher Bauteile eines Kernkraftwerks gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 eine schematisch Querschnittsansicht wesentlicher Bauteile eines weiteren Kernkraftwerks gemäß der vierten Ausführungsform;

Fig. 11 eine schematische Querschnittsansicht wesentlicher Bauteile eines Kernkraftwerks gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 eine schematische Querschnittsansicht wesentlicher Bauteile eines weiteren Kernkraftwerks gemäß der fünften Ausführungsform;

Fig. 13 eine teilweise weggeschnittene Aufsicht auf einen oberen Abschnitt des Reaktordruckbehälters des Kernkraftwerks gemäß der fünften Ausführungsform;

Fig. 14 eine schematische Querschnittsansicht wesentlicher Bauteile eines Kernkraftwerks gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 15 eine schematische Querschnittsansicht wesentlicher Bauteile eines weiteren Kernkraftwerks gemäß der sechsten Ausführungsform;

Fig. 16 eine schematische Querschnittsansicht wesentlicher Bauteile eines Kernkraftwerks gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 17 eine schematische Querschnittsansicht wesentlicher Bauteile eines weiteren Kernkraftwerks gemäß der siebten Ausführungsform;

Fig. 18 eine schematische Querschnittsansicht wesentlicher Bauteile eines Kernkraftwerks gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 19 eine schematische Querschnittsansicht wesentlicher Bauteile eines weiteren Kernkraftwerks gemäß der achten Ausführungsform;

Fig. 20 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Brennstoffstangenanordnung des Kernkraftwerks gemäß der achten Ausführungsform;

Fig. 21a eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Abänderung des Abschnitts der Brennstoffstangenanordnung bei dem Kernkraftwerk gemäß der achten Ausführungsform, und

Fig. 21b eine weitere vergrößerte Ansicht des Abschnitts B von Fig. 21a;

Fig. 22 eine Querschnittsansicht einer weiteren abgeänderten Ausführungsform der Brennstoffstangenanordnung des Kernreaktors gemäß der achten Ausführungsform;

Fig. 23 eine schematische Querschnittsansicht wesentlicher Bauteile des Kernkraftwerks gemäß einer weiteren Variation der achten Ausführungsform;

Fig. 24 eine Querschnittsansicht durch wesentliche Bauteile des Kernkraftwerks gemäß der achten Ausführungsform, wobei Löcher in einem Brennstoffstangenanordnungskanalkasten vorgesehen sind;

Fig. 25 eine schematische Querschnittsansicht wesentlicher Bauteile eines Kernkraftwerks gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 26 eine schematische Querschnittsansicht wesentlicher Bauteile eines Kernkraftwerks gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 27 eine Querschnittsansicht durch die Rohre eines konventionellen BWR-Kernkraftwerks, wobei einige Abschnitte als Blöcke dargestellt sind;

Fig. 28 eine Querschnittsansicht des Aufbaus des Systems eines konventionellen ABWR; und

Fig. 29 eine Querschnittsansicht wesentlicher Bauteile, die in einem konventionellen Reaktordruckbehälter vorgesehen sind.

ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM

Nachstehend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, daß gleiche oder entsprechende Bauteile wie beim voranstehend geschilderten Stand der Technik mit gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet sind, und insoweit nicht unbedingt eine erneute Beschreibung erfolgt. Ein Dampfabscheider gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist so aufgebaut, daß er einen Dampfabscheider/Injektor aufweist, der eine Hochgeschwindigkeitsdüse aufweist, sowie einen Diffusor. Eine Perspektivansicht dieses Dampfabscheiders ist in Fig. 1 dargestellt. Dieser Dampfabscheider 1 steht auf Platten 10a und 10b, die eine Doppelplattenanordnung bilden, ein zweiphasiger Fluß aus Flüssigkeit und Dampf wird unterhalb der oberen Platte 10b der Doppelwand eingezogen, drinnen werden der Dampf und die Flüssigkeit durch Maßnahmen getrennt, die nachstehend noch genauer erläutert werden, und allein die Flüssigkeitsphase wird durch einen Raum zwischen den Doppelplatten 10a und 10b ausgestoßen.

Der ansteigende, zweiphasige Fluß geht durch ein Stehrohr 57 hindurch, welches zwischen den beiden Platten 10a und 10b vorgesehen ist, und wird dann in eine Beschleunigerdüse 2 für einen zweiphasigen Fluß eingeführt, welche direkt oberhalb des Stehrohrs 57 angeordnet ist. Die Beschleunigerdüse 2 für zweiphasigen Fluß ist so aufgebaut, daß ihre Durchleitungsfläche sich verringert, wenn der zweiphasige Fluß von einem Flußeinlaß 2a aus ansteigt, so daß ein beschleunigter, zweiphasiger Fluß aus ihrem Ausstoßauslaß 2b an ihrem oberen Ende ausgestoßen wird.

Ein Diffusor 3 ist nahe an der Beschleunigerdüse 2 für den zweiphasigen Fluß vorgesehen. Der Diffusor 3 ist so aufgebaut, daß eine Flüssigkeitsphasenkomponente in ihn von einem Flußeinlaß 3a hineinfließt, der an seinem oberen Rand vorgesehen ist, daß sich seine Leitungsfläche von dort aus nach unten vergrößert, und die Flüssigkeitsphasenkomponente von einem Ausstoßauslaß 3b an seinem unteren Rand ausgestoßen wird, nachdem sie verzögert und unter höheren Druck gesetzt wurde.

Eine rechteckige Platte 4, die so ausgebildet ist, daß sie die Form einer gekrümmten Wand mit glatter Innenwandoberfläche aufweist, verbindet die Seite der Ausstoßöffnung 2b der Beschleunigerdüse 2 für den zweiphasigen Fluß und die Seite des Flußeinlasses 3a des Diffusors 3, um die flüssige Phase des zweiphasigen Flusses einzufangen. Diese rechteckige Platte ist bogenförmig an den beiden Enden der Beschleunigerdüse 2 für den zweiphasigen Fluß und des Diffusors 3 angeordnet, und der Ausstoßauslaß der Beschleunigerdüse 2 für den zweiphasigen Fluß und der Flußeinlaß des Diffusors 3 werden außen durch sie verbunden. Anders ausgedrückt sind der Ausstoßauslaß 2b der Beschleunigerdüse 2 für den zweiphasigen Fluß und der Flußeinlaß 3a des Diffusors 3 in der Nähe der einen Seite der Platte 4 angeordnet. Hierdurch wird sichergestellt, daß die nähere Umgebung der Innenwandoberfläche der bogenförmigen Platte 4 als Flußweg für den zweiphasigen Fluß dient, der aus der Beschleunigerdüse 2 für den zweiphasigen Fluß ausgestoßen und in den Diffusor 3 eingesogen wird. Die Platte 4 dient als Vorrichtung zum Einfangen der flüssigen Phase aus dem zweiphasigen Fluß aus Flüssigkeit und Dampf, wie nachstehend noch genauer erläutert wird.

Seitenplatten 4a sind entlang den beiden Seitenrandabschnitten der Platte 4 vorgesehen, um die Randoberflächen der Platte 4 abzudecken, damit die eingefangene flüssige Phase verläßlich dem Diffusor 3 zugeführt wird. Anders ausgedrückt sind die Randabschnitte der Platte 4 gekrümmt in die Flußwegseite dem zweiphasigen Flusses ausgebildet, und verhindern diese gekrümmten Abschnitte 4a, daß die flüssige Phase des zweiphasigen Flusses nach außen ausgestoßen wird.

Der Dampfabscheider/Injektor 1 zeichnet sich dadurch aus, daß die unteren Abschnitte der Beschleunigerdüse 2 für den zweiphasigen Fluß und des Diffusors 3, also anders ausgedrückt die Seite des Flußeinlasses 2a der Beschleunigerdüse 2 für den zweiphasigen Fluß und die Seite des Ausstoßauslasses 3b des Diffusors 3, im wesentlichen kreisförmig ausgebildet sind. Darüber hinaus sind der Flußeinlaß 2a der Beschleunigerdüse für den zweiphasigen Fluß und das Stehrohr 57 einstückig ausgebildet. Der Ausstoßauslaß 3b des Diffusors 3 öffnet sich zur oberen Platte 10a hin und ist mit dieser verbunden.

Eine weitere Eigenschaft besteht darin, daß die Innenwand der Platte 4 als glatte Kurve ausgebildet ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß es keine plötzliche Änderung des Winkels der flüssigen Phase gibt, wenn sie entlang dieser Innenwandoberfläche fließt.

In Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht gezeigt, welche den Fluß der Mischung aus Dampf- und Flüssigkeitsphase innerhalb des Dampfabscheiders/Injektors 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Unter Bezugnahme auf diese Figur wird nunmehr der Betriebsablauf bei der Dampfabscheidung erläutert, der sich bei der vorliegenden Ausführungsform ergibt. Es wird darauf hingewiesen, daß die Platte 4, die bogenförmig ausgebildet ist, im Querschnitt so ausgebildet ist, daß es sich um den Bogen eines Kreises handelt.

Der mit P in dieser Figur bezeichnete Punkt stellt das Zentrum des Bogens des Abschnitts der rechteckigen Platte 4 dar, der bogenförmig ausgebildet ist, und e bezeichnet den Winkel, der durch eine Linie, die den Punkt P mit dem Ausstoßauslaß 2b am Auslaßende der Beschleunigerdüse 2 für den Zweiphasenfluß verbindet, und eine Linie aufgespannt wird, die den Punkt P mit einem Vorderkantenabschnitt des Flußeinlasses 3a des Diffusors 3 verbindet, wobei dieser Abschnitt als scharfe Kante ausgebildet ist. Der Winkel θ liegt idealerweise innerhalb des Bereichs von 90 bis 180°, jedoch zeigt die Figur einen Winkel von 135°, der als besonders geeignet angesehen wird. Die Seitenplatte 4a der Platte 4, welche die Beschleunigerdüse 2 für den Zweiphasenfluß und den Diffusor 3 verbindet, ist in dieser Figur durch eine gestrichelte Linie angedeutet.

Der Zweiphasenfluß, der innerhalb des Standrohrs 57 ansteigt, wird auf einige 10 m/s beschleunigt, während er in den Einlaßabschnitt der Beschleunigerdüse 2 für Zweiphasenfluß ansteigt. Die Dampfkomponente mit niedriger Dichte des Zweiphasenflusses wird im Zentrum in Axialrichtung der Beschleunigerdüse 2 für den Zweiphasenfluß angeordnet, wie durch 50a in der Figur bezeichnet, und die Flüssigkeit mit hoher Dichte bildet eine Flüssigkeitsschicht 48a entlang der Innenwandoberfläche der Beschleunigerdüse 2 für den Zweiphasenfluß, und beide beginnen anzusteigen. Es gibt jeweils einen kleinen Anteil an Luftblasen 50b innerhalb der Flüssigkeitsschicht 48a bzw. an Wassertröpfchen 49a innerhalb des Dampfes 50a.

Der Zweiphasenfluß, der von dem Ausstoßauslaß 2b der Beschleunigerdüse 2 für Zweiphasenfluß ausgestoßen wird, wird in die nähe der Innenwandoberfläche der Platte 4 eingelassen, die so angeordnet ist, daß sie von diesem Ausstoßauslaß 2b ausgeht. Die Flüssigkeitsphasenkomponente des Zweiphasenflusses, die durch die Beschleunigerdüse 2 für den Zweiphasenfluß hindurchgegangen ist, fließt entlang der Innenwandoberfläche der Platte 4, die als Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung dient, während eine Flüssigkeitsschicht 48b entlang der Platte 4 ausgebildet wird, wie in der Figur durch einen durchgezogenen Pfeil angedeutet, und fließt dann in den Diffusor 3. Hierbei stellt der scharfkantige Flußeinlaß 3a des Diffusors 3 sicher, daß die Flüssigkeit, welche die Flüssigkeitsschicht 48b bildet, verläßlich in den Diffusor 3 fließt. Die Luftblasen 50b innerhalb der Flüssigkeitsschicht 48a fallen während des Durchgangs entlang der Innenwandoberfläche der Platte 4 nach unten, wie durch gestrichelten Pfeile in der Figur angedeutet ist, entweichen unter den Seitenplatten 4a an den Randabschnitten der Platte 4, und bewegen sich nach oberhalb des Dampfabscheiders/Injektors 1. Die Querschnittsoberfläche der Platte 4 verläuft entlang einer glatten Kurve, so daß der Flußweg der Flüssigkeitsphase, die in der Nähe der Innenwandoberfläche der Platte 4 fließt, und sich über einen bestimmten Winkel erstreckt, keine abrupten Änderungen erfährt, und daher gelangt im wesentlichen die gesamte Flüssigkeit in den Diffusor 3 hinein. Beim Durchgang entlang der Platte 4 wird der Zweiphasenfluß einer starken Zentrifugalkraft ausgesetzt, und wird daher zu einem sich drehenden Fluß.

Die Platte 4 stellt sicher, daß nur die Flüssigkeitsphase des Zweiphasenflusses in den Diffusor 3 eingegeben wird, wenn dieser über die Innenwandoberfläche der Platte 4 fließt, und daß die Dampfphase daran gehindert wird, in den Diffusor 3 zu fließen, so daß allein die Flüssigkeitsphase eingefangen wird.

Da die Flüssigkeitsschicht 48b in Berührung mit dem scharfen Vorderkantenabschnitt des Flußeinlasses 3a des Diffusors 3 gebracht wird, wird der Hauptanteil an Wassertropfen 49b in dem Fluß aus dem Diffusor 3 als reflektierte Wassertropfen ausgestoßen.

Es wird beispielsweise angenommen, daß der Einlaßdruck des zweiphasigen Flusses 7 Mpa beträgt, was dem Nenndruck eines Siedewasserreaktors entspricht. Die Dichte ρ_W von Wasser beträgt 740 kg/m³, und die Dichte ρ_G von Dampf beträgt 35,7 kg/m³, und wenn man annimmt, daß das Leerraumverhältnis (volumetrisches Flußverhältnis) ρ_AV 70% beträgt, so ergibt sich die mittlere Dichte des zweiphasigen Flüssigkeitsdampfflusses folgendermaßen:

ρ_AV = (1 - β) ρ_W + β ρ_G
= 0,3.740 + 0,7.35,7 = 247 [kg/m³].

Wenn der Zweiphasenfluß durch eine Druckdifferenz ΔP_AN = 0,2 Mpa an der Beschleunigerdüse 2 für den Zweiphasenfluß beschleunigt wird, bei welcher 2 Mpa herrschen, ergibt sich folgende Beziehung zur Geschwindigkeit:

ΔP_AN = ρ_AV.U_AN ³/2.

Daher ergibt sich:

Anders ausgedrückt wird der Fluß auf eine Geschwindigkeit von annähernd 40 m/s beschleunigt.

Bei dem Zweiphasenfluß, der auf diese Weise durch die Beschleunigerdüse 2 für den Zweiphasenfluß beschleunigt und ausgestoßen wird, wird die Wasserkomponente, die eine hohe Dichte aufweist, gegen die Innenwandoberfläche entlang dem bogenförmigen Flußweg gedrückt, der durch die Platte 4 gebildet wird, so daß eine Flüssigkeitsschicht entsteht, die eine freie Flüssigkeitsoberfläche aufweist, und die mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit in dem Flußweg und in den Diffusor 3 fließt.

Es wird angenommen, daß nur die flüssige Phase des Zweiphasenflusses, der von der Beschleunigerdüse 2 für Zweiphasenfluß mit annähernd 40 m/s ausgestoßen wird, nachdem die Trennung von Dampf und Flüssigkeit aufgetreten ist, entlang der Platte 4 fließt, welche die Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung bildet, wobei die Geschwindigkeit der flüssigen Phase unverändert bleibt, und in den Diffusor 3 eintritt. Wenn die Diffusorverluste ζ_D zu 0,15 angenommen werden, ergibt sich der Druckanstieg ΔP_D infolge des Diffusors 3 folgendermaßen:

ΔP_D = (1 - ζ_D) ρ_W U_W ²/2
= (1 - 0,15) × 740 × 40²/2
= 0,5 [Mpa].

Gleichzeitig ergibt sich, da der Druckverlust, der bei der Beschleunigung des Zweiphasenflusses auftritt, ΔP_AN = 0,2 Mpa beträgt:

ΔP_D - ΔP_AN = 0,3 Mpa.

Anders ausgedrückt wird deutlich, daß eine Kernumwälzantriebskraft entsprechend einer Wassersäule von annähernd 30 m durch den Dampfabscheider/Injektor 1 erzielt wird.

Ein Diagramm der Versuche von Wasser-Lufttests, die in dem Dampfabscheider/Injektor 1 durchgeführt wurden, ist in Fig. 3 als Beleg für die voranstehenden Ausführungen gezeigt. Der Einlaßdruck, wenn die Einlaßflußrate am Fluß eines Einlasses 2a der Beschleunigerdüse für den Zweiphasenfluß des Dampfabscheiders/Injektors auf verschiedene Art und Weisen variiert wurde, und die sich ergebende Auslaßflußrate und der sich ergebende Auslaßdruck am Ausstoßauslaß 3b des Diffusors 3 wurden in vier Fällen gemessen, in welchen das volumetrische Flußverhältnis zwischen 0,5 und 0,8 lag. Das Druckverhältnis (Ausgangsdruck, geteilt durch den Einlaßdruck) zwischen dem Einlaß und Auslaß des Dampfabscheiders/Injektors ist auf der Horizontalachse aufgetragen, und das Flußratenverhältnis (Auslaßflußrate, dividiert durch die Einlaßflußrate) ist entlang der Vertikalachse aufgetragen.

Diese Ergebnisse zeigen, daß bei einem Flußratenverhältnis von 0,6 oder weniger in sämtlichen Fällen das Druckverhältnis den Wert von 1,0 überschritt. Anders ausgedrückt ist der Auslaßdruck größer als der Dampfdruck am Einlaß. Darüber hinaus beträgt, wenn die Flußrate zwischen 0,2 und etwa 0,5 liegt, das Druckverhältnis etwa 1,2 bis 1,6, was zeigt, daß ein hoher Ausstoßdruck sichergestellt werden kann.

Es wird darauf hingewiesen, daß der Aufbau der vorliegenden Ausführungsform so ist, daß der Zweiphasenfluß von unterhalb der unteren Platte 10b der Doppelplattenanordnung aus,ansteigt, und die flüssige Phase, die von der Dampfphase abgetrennt wurde, in den Raum zwischen den doppelten Platten 10a und 10b hineinfließt, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Allerdings ist die Anordnung nicht auf jene beschränkt, die in Fig. 1 dargestellt ist, vorausgesetzt, daß der Aufbau so ist, daß der Zweiphasenfluß, der in dem Dampfabscheider/Injektor 1 hineinfließt, und die flüssige Phase, die aus diesem herausfließt, vollständig in zwei Flußwege aufgetrennt sind, ohne gegenseitige Störung.

Darüber hinaus kann die vorliegende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so aufgebaut sein, daß Rippennuten 2h, 3h und 4h parallel zur Flußrichtung auf der Beschleunigerdüse 2 für Zweiphasenfluß, dem Diffusor 3 und der Innenwandoberfläche der Platte 4 vorgesehen sind, welche zusammen den Dampfabscheider/Injektor 1 bilden. Eine Querschnittsansicht des Dampfabscheiders/Injektors 1 entlang der Linie A-A in Fig. 2 ist in Fig. 4a dargestellt. Eine entsprechende Querschnittsansicht, in Radialrichtung der Fluidphaseneinfangvorrichtung (der Platte 4) ist in Fig. 4b gezeigt.

Die Breite und Tiefe der Rippennuten im vorliegenden Fall werden durch die Reynold's Zahl festgelegt, welche eine physikalische Größe darstellt, die für den Fluß eines Fluids spezifisch ist. Die optimale Breite der Rippennuten ist jene, welche den Effekt der Verringerung des Reibungswiderstandes maximiert; genauer gesagt beträgt sie vorzugsweise annähernd 150 µm.

Die Bereitstellung dieser schmalen Rippennuten im wesentlichen parallel zur Flußrichtung des Fluids ermöglicht es, den Fluß innerhalb der turbulenten Basisschicht durch geregelte Wirbel einzustellen. Dies wiederum ermöglicht es, Reibungsverluste infolge von Wirbeln zu verringern, die statistisch verteilt bezüglich der Richtung in der Nähe von Wandoberflächen bei der Einrichtung nach dem Stand der Technik erzeugt werden.

Die vorliegende Ausführungsform kann auch mit einer Platte 29 zur Verstärkung des Dampfabscheiders/Injektors 1 in Richtung zur Seite versehen sein, sowie mit einem zylindrischen Auslaßknie 30, welches zwischen den beiden Platten 10a und 10b angeordnet ist, wie in der Perspektivansicht von Fig. 5 gezeigt.

Der Dampfabscheider/Injektor 37 gemäß Fig. 5 ist so aufgebaut, daß Belastungen, die durch Fluidschwingungen in dem Zweiphasenfluß auf die Rohre der Beschleunigerdüse 2 für den Zweiphasenfluß und des Diffusors 3 einwirken, und ebenso auf die Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung (die Platte 4), welche diese verbindet, durch die Bereitstellung der Verstärkungsplatte 29 verringert werden, welche quer über die Beschleunigerdüse 2 für den Zweiphasenfluß und den Diffusor 3 verläuft. Die Bereitstellung des Auslaßknies 30 führt zu einem Ausgleich des Flusses von Ausstoßwasser in dem Raum zwischen den beiden Platten 10a und 10b, was eine Verringerung der Druckverluste in dem Auslaßwasser ermöglicht.

Eine vergrößerte Querschnittsansicht durch die Wandoberfläche, welche die Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung (die Platte 4) des Dampfabscheiders/Injektors 1 von Fig. 1 bildet, ist in Fig. 6a dargestellt. In diesem Fall sind die Seitenplatten 4a durch gestrichelte Linien dargestellt. Der Schnitt durch die rechteckige Platte 4, die hier gezeigt ist, bildet eine glatte Kurve, welche die Form eines umgekehrten U aufweist. Die Form des Schnittes durch die rechteckige Platte 4 ist jedoch nicht auf die Form eines umgekehrten U beschränkt; es lassen sich andere Formen denken, beispielsweise die Form eines Kreisbogens 31, eine rechteckige Form 32, oder die Form eines elliptischen Bogens 33, wie in den Fig. 6b, 6c und 6d gezeigt. Unabhängig davon, welche dieser Formen verwendet wird, ist es möglich, die Flüssigkeitsphase des Zweiphasenflusses einzufangen, der durch die Beschleunigerdüse 2 für den Zweiphasenfluß beschleunigt wurde, und sie dem Diffusor 3 zuzuführen. Wenn zumindest ein Teil der Querschnittsform der Platte 4 einen Kreis- oder Ellipsenbogen bildet, erfährt der Flußweg der Flüssigkeitsphase des Zweiphasenflusses, der über einen bestimmten Winkel verläuft wie in den Fig. 6a, 6b und 6d gezeigt keine abrupte Änderung, so daß keine Fluidverluste auftreten, und es ebenfalls möglich ist, einen vergleichsweise stabilen Fluß der Flüssigkeitsphase in Reaktion auf Vibrationen des Fluids im Betrieb zu erzielen.

ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM

Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Dampfabscheider gemäß der vorliegende Ausführungsform stellt eine Abänderung des Dampfabscheiders 1 der voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform dar, bei welcher der Dampfabscheider/Injektor mit einem kreisförmigen, zylindrischen Abschnitt versehen ist, der eine Doppelwandanordnung im unteren Abschnitt bildet eine Perspektivansicht dieses Dampfabscheiders 15 ist in Fig. 7 dargestellt.

Ein Stehrohr 57 ist so angeordnet, daß es die beiden Platten 10a und 10b durchdringt. Eine Beschleunigerdüse 16 für Zweiphasenfluß, welche dem Zweiphasenfluß eine Beschleunigung gibt, ist direkt oberhalb eines oberen Öffnungsabschnitts dieses Standrohrs 57 angeordnet, wobei die Anordnung so ist, daß Dampf des Zweiphasenflusses, der von dem oberen Öffnungsabschnitt des Stehrohrs 57 dort hineinfließt, in die Beschleunigerdüse 2 für den Zweiphasenfluß hineinfließt. Ein äußerer Zylinder 12 ist zwischen der Beschleunigerdüse 16 für den Zweiphasenfluß und der oberen Platte 10a so angeordnet, daß er das Stehrohr 57 umgibt, so daß eine Doppelrohranordnung gebildet wird.

Ein Einführungseinlaß 16a für den Zweiphasenfluß (schraffiert in der Figur dargestellt) der Beschleunigerdüse 16 für den Zweiphasenfluß ist an eine Öffnung am oberen Ende des Stehrohrs 57 angeschlossen, und Dampf und Flüssigkeit, die innerhalb des Stehrohrs 57 ansteigen, fließen in die Beschleunigerdüse 16 für den Zweiphasenfluß durch den Einführungseinlaß 16a für den Zweiphasenfluß.

Ein Verbindungsabschnitt 17b öffnet sich in einen Raumabschnitt hinein, der eine Verbindung zwischen dem Stehrohr 57 und dem Außenzylinder 12 und einem unteren Ende eines Diffusors 17 zur Verfügung stellt. Ein Ende an der Spitze des Stehrohrs 57 ist an Abschnitten mit Ausnahme der Abschnitte 16a und 17b vollständig abgedichtet.

Ein unteres Ende des äußeren Zylinders 12 öffnet sich in die obere Platte 10a hinein, und ein Raumabschnitt, der auf der Außenseiten des Stehrohrs 57 und der Innenseite des äußeren Zylinders 12 ausgebildet wird, ist mit einem Raumabschnitt verbunden, der durch die beiden Platten 10a und 10b gebildet wird.

Bei diesem Aufbau gibt es keine direkte Verbindung zwischen dem Innenraum des Stehrohrs 57 (durch welches der Zweiphasenfluß ansteigt und in die Beschleunigerdüse 16 für den Zweiphasenfluß fließt) und dem Raumabschnitt, der auf der Außenseite des Stehrohrs 57 und der Innenseite des äußeren Zylinders 12 ausgebildet wird (durch welchen das ausgestoßene Wasser von dem Diffusor 17 nach der Trennung von Flüssigkeit und Dampf nach unten fließt). Diese Konstruktion dient dazu, sicherzustellen, daß der Dampf und die Flüssigkeit des Zweiphasenflusses verläßlich durch den Dampfabscheider 16 getrennt werden, auf ähnliche Weise wie in Fig. 1 gezeigt.

Im Vergleich zu dem Dampfabscheider 1 von Fig. 1 erfordert der Dampfabscheider gemäß der vorliegenden Ausführungsform nur eine kleine Vergrößerung der körperlichen Bauteile bei der Konstruktion, was durch die Bereitstellung der Doppelwandanordnung nötig wird, wodurch es jedoch ermöglicht wird, im wesentlichen dieselben Effekte im Betrieb zu erhalten, welche die Trennung von Flüssigkeit und Dampf und den Auslaßdruck betreffen, 58284 00070 552 001000280000000200012000285915817300040 0002019754119 00004 58165wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1.

DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM

Die Beschreibung wendet sich nunmehr einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu. Eine Perspektivansicht eines Dampfabscheiders gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in Fig. 8 gezeigt. Es wird darauf hingewiesen, daß gleiche oder ähnliche Bauteile wie bei der ersten Ausführungsform mit gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet sind, und in dieser Hinsicht nicht unbedingt hier eine erneute Beschreibung erfolgt.

Dieser Dampfabscheider besteht aus einem Dampfabscheider/Injektor 18, der konzentrische, kreisförmige Zylinder 19 und 20 aufweist, eine Beschleunigerdüse 21 für Zweiphasenfluß, sowie einen Diffusor 22. Der Flußweg des Zweiphasenflusses verläuft helixförmig innerhalb der kreisförmigen Zylinder.

Anders ausgedrückt ist ein innerer Zylinder 19 direkt oberhalb eines Stehrohrs 57 vorgesehen, und ist ein äußerer Zylinder 20 um dessen Außenseite herum angeordnet. Die Beschleunigerdüse 21 für den Zweiphasenfluß, welche dem Zweiphasenfluß eine Beschleunigung verleiht, ist direkt oberhalb eines Einführungseinlasses 21a am oberen Ende des Stehrohrs 57 angeordnet, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der von dem oberen Öffnungsabschnitt des Stehrohrs 57 aus dort hineinfließende Fluß von zwei Phasen in die Beschleunigerdüse 21 für zwei Phasen hineinfließt. Ein oberer Abschnitt der Beschleunigerdüse 21 für den Zweiphasenfluß verengt sich, und ist helixförmig ausgebildet, und ein Ausstoßauslaß 21b am oberen Ende der Beschleunigerdüse 21 für Zweiphasenfluß ist in der Nähe einer Innenwand des inneren Zylinders 19 angeordnet. Es wird darauf hingewiesen, daß der Innenaufbau des inneren Zylinders und des äußeren Zylinders 20 in dieser Figur als Perspektivansicht dargestellt sind, und daß der Einführungseinlaß 21a und der Ausstoßauslaß 21b der Beschleunigerdüse 21 für den Zweiphasenfluß, und ebenso ein Einführungseinlaß 21a und ein Ausstoßauslaß 22b des Diffusors 22, schraffiert dargestellt sind.

Der Diffusor 22 ist oberhalb der Beschleunigerdüse 21 für den Zweiphasenfluß vorgesehen, ist helixförmig ausgebildet, und steht in Berührung mit der Innenwand des inneren Zylinders 19. Der Einführungseinlaß 22a am unteren Ende des Diffusors 22 liegt in der Nähe der Innenwand des inneren Zylinders 19, und stellt eine Verlängerung eines Abschnitts (durch gestrichelte Linien 23 in dieser Figur angedeutet) dar, der einen Flußweg hauptsächlich für die flüssige Phase des Zweiphasenflusses bildet, der von der Beschleunigerdüse 21 für Zweiphasenfluß ausgestoßen wird, so daß eine Anordnung gebildet wird, die den Hauptanteil der flüssigen Phase einfängt, die entlang dieser Leitung 23 fließt. Anders ausgedrückt entspricht die Innenwand des inneren Zylinders 19, welche diese helixförmige Leitung 23 bildet, der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung, die bei der voranstehend geschilderten ersten Ausführungsform durch die Platte 4 gebildet wird.

Der Ausstoßauslaß 22b am oberen Ende des Diffusors 22 steht in Berührung mit dem inneren Zylinder 19, und öffnet sich in den inneren Zylinder 19 hinein. Anders ausgedrückt ist der Ausstoßauslaß 22b des Diffusors 22 mit dem Raum verbunden, der zwischen dem inneren Zylinder 19 und dem äußeren Zylinder 20 vorhanden ist, und wird das Wasser in dem Diffusor 22 durch den Ausstoßauslaß 22b in diesen Raum zwischen den beiden Zylindern 19 und 20 ausgestoßen.

Als nächstes wird der Betriebsablauf dieses Dampfabscheiders/Injektors 18 beschrieben, der eine helixförmige Leitung aufweist. Der Zweiphasenfluß des Kühlmittels, welches von dem Stehrohr 57 aus einfließt, tritt in die Beschleunigerdüse 21 für den Zweiphasenfluß oberhalb des Stehrohrs 57 ein, und wird auf einige 10 m/s beschleunigt. Der Zweiphasenfluß, der von der Beschleunigerdüse 21 für den Zweiphasenfluß ausgestoßen wird, wird beschleunigt, und fließt vom Auslaß der Beschleunigerdüse 21 für den Zweiphasenfluß in die Nähe der Innenwandoberfläche des inneren Zylinders 19. Der helixförmige Aufbau der Beschleunigerdüse 21 für den Zweiphasenfluß stellt sicher, daß auf den Zweiphasenfluß eine starke Zentrifugalkraft innerhalb der Rohrleitung einwirkt, so daß er zu einem sich drehenden Fluß wird.

Hierbei wird der Wasseranteil, der eine hohe Dichte aufweist, des Zweiphasenflusses gegen die Innenwandoberfläche entlang der Rohrleitung in der Nähe der Innenwand des inneren Zylinders 19 angedrückt, so daß eine Flüssigkeitsschicht entsteht, die eine freie Flüssigkeitsoberfläche aufweist, und im wesentlichen mit konstanter Geschwindigkeit innerhalb der Rohrleitung fließt, wie durch gestrichelte Linien 23 in dieser Figur angedeutet ist. Der Fluß gelangt dann in den Einführungseinlaß 22a des Diffusors 22. Das Wasser, das dann verzögert wird, und dessen Druck erhöht wird, durch den Diffusor 22, wird aus dem Ausstoßauslaß 22b des Diffusors 22 nach unten über einen Raum ausgestoßen, der zwischen dem Außenzylinder 20 und dem Stehrohr 57 gebildet wird.

Wie voranstehend in Bezug auf die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschildert wurde, kann der Auslaßdruck des Diffusors 22 über den Einlaßdruck des helixförmigen Dampfabscheiders/Injektors 18 hinaus erhöht werden. Die vorliegende Ausführungsform kann daher ähnliche Trenneffekte für Flüssigkeit/Dampf wie der in Fig. 1 gezeigte Dampfabscheider/Injektor 1 erzielen.

VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM

Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das Kernkraftwerk, welches mit der vorliegenden Ausführungsform zu tun hat, ist ein Siedewasserreaktor, der in Fig. 1 gezeigte Dampfabscheider/Injektor 1 ist dort als Dampfabscheider vorgesehen, und entsprechend wird eine Anzahl an Änderungen bei dem Kernkraftwerk vorgesehen. Die wesentlichen Bauteile des Kernkraftwerks gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind schematisch in Fig. 9 gezeigt. Es wird darauf hingewiesen, daß die Steuerstabführungsrohre 53, der Steuerstabantriebsmechanismus 59, die obere Gitterplatte 62 und der Stützrand 63 gemäß Fig. 28 in Fig. 9 weggelassen wurden, um diese Zeichnung zu vereinfachen.

Ein Abdeckungskopf, der oberhalb des Kerns angeordnet ist, ist doppelwandig ausgebildet, mehrere Stehrohre 57 sind in diesen Doppelabschirmköpfen 10a und 10b vorgesehen, und oberhalb davon ist der voranstehend geschilderte Dampfabscheider/Injektor 1 angeordnet. Ein unterer Öffnungsabschnitt des Diffusors 3 des Dampfabscheiders/Injektors öffnet sich in einen Raum, der zwischen der Doppelanordnung der Abdeckungsköpfe 10a und 10b ausgebildet wird.

Anders ausgedrückt fließt der Zweiphasenfluß des Kühlmittels, der von unterhalb des unteren Abdeckungskopfes 10b aus ansteigt, in jede Beschleunigerdüse 2 für den Zweiphasenfluß durch das entsprechende Stehrohr 57. Der beschleunigte Zweiphasenfluß wird zu einem Drehfluß, und gelangt in die Nähe der Wandoberfläche der Platte 4, die als Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung dient, und dann fließt die abgetrennte flüssige Phase des Kühlmittels in den Diffusor 3 hinein. Das von dem Diffusor 3 ausgestoßene Wasser fließt in den Raum zwischen den beiden Abdeckungsköpfen 10a und 10b hinein.

Der Abschnitt des Raums zwischen den beiden Abdeckungsköpfen 10a und 10b ist durch eine Strahlpumpenantriebsdüse 13 mit dem Inneren einer Strahlpumpe 14 verbunden, die unterhalb eines Fallrohrabschnitts 6 angeordnet ist, so daß das von dem Dampfabscheider/Injektor 1 ausgestoßene Wasser der Strahlpumpe 14 zugeführt wird.

Ein Umwälzflußratensteuer- oder -regelventil 7 ist entweder im Einlaß oder dem Auslaß der Strahlpumpe 14 vorgesehen. Das Umwälzflußratensteuerventil 7 ist an ein Betätigungsglied 8 angeschlossen, welches entweder mit elektrischem Strom oder Gas betrieben wird. Das Betätigungsglied 8 ist darüber hinaus an eine Umwälzflußratensteuer- oder -regelvorrichtung 9a angeschlossen, und das Ausmaß der Öffnung des Umwälzflußratensteuer- oder -regelventils 7 wird je nach Erfordernis eingestellt, entsprechend der Eingabe eines Ventilöffnungssteuer- oder -regelsignals von der Umwälzflußratensteuer- oder -regelvorrichtung 9a.

Ein elektrisches Ausgangssignal 11a von einem Turbinengenerator 130, der an eine Turbine 107 angeschlossen ist, ein Hauptdampfflußratensignal 11b von einem Hauptdampfflußmeßgerät 131, welches in einem Hauptdampfrohr 108 angeordnet ist, ein Neutronenflußausgangssignal 11c von einem Neutronendetektor 132, der in dem Kern 52 vorgesehen ist, und ein Strahlpumpendruckdifferenzsignal 11d von einem Strahlpumpendruckdifferenzmeßgerät 133 (welches die Drucke an der Einlaß- und Auslaßseite der Strahlpumpe 14 feststellt, und die Differenz dazwischen ermittelt) werden in die Umwälzflußratensteuervorrichtung 7a eingegeben. Wenn die Umwälzflußratensteuervorrichtung 9a diese elektrischen Signale 11a, 11b, 11c und 11d empfängt, berechnet sie eine entsprechende geeignete Flußrate, schickt ein Ventilöffnungssignal 11e an das Betätigungsglied 8, welches zum Regeln der Flußrate geeignet ist, und stellt so das Ausmaß der Öffnung des Umwälzflußratensteuerventils 7 ein, um die Umwälzflußrate zu kontrollieren.

Anders ausgedrückt stellen die Berechnungen und die Steuerung bzw. Regelung, die von der Umwälzflußratensteuervorrichtung 9a vorgenommen werden, sicher, daß die Umwälzflußrate auf der Grundlage der Differenz zwischen einer vorbestimmten elektrischen Ausgangsleistung, die aus dem elektrischen Ausgangssignal 11a berechnet wird, und der momentanen elektrischen Ausgangsleistung berechnet wird. Darüber hinaus wird die Kernflußrate, die durch Berechnungen auf der Grundlage des Strahlpumpendruckdifferenzsignals 11d erhalten wird, gesteuert oder geregelt, während Änderungen der Hauptdampfflußrate durch das Hauptdampfflußratensignal 11b überwacht werden. Das Neutronenflußausgangssignal 11c wird dazu verwendet, das Ausmaß der Öffnung des Umwälzflußratensteuer- oder -regelventils 7 zu verringern, wenn eine vorbestimmte Einstellung überschritten wird, wodurch die Flußrate begrenzt wird.

Ein kreisringförmiger Dampftrockner 24 ist oberhalb des Dampfabscheiders/Injektors 1 angeordnet. Als dieser Dampftrockner 24 kann beispielsweise der kreisringförmige Trockner verwendet werden, der in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 232272/1993 beschrieben ist. Dieser ringförmige Dampftrockner 24 weist Trocknerelemente 24a auf, die vertikal perforierte Tafeln ausgebildet sind, die um die Innenwand eines Reaktordruckbehälters 5 herum angeordnet sind, und ein Behälter 24b mit einem Ablaß zur Abgabe von Wasser sowie ein Ablaßrohr 24c sind unterhalb der Trocknerelemente 24a angeordnet.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird das Wasser, welches verzögert wurde, und dessen Druck erhöht wurde, durch jeden Diffusor 3, nach der Abtrennung von der Dampfphase durch die Platte 4, welche die Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung des Dampfabscheiders/Injektors 1 bildet, durch einen Öffnungsabschnitt unterhalb des Diffusors 3 entfernt, fließt hinaus in den Raum zwischen den beiden Abdeckungsköpfen 10a und 10b, und bewegt sich dann zur Strahlpumpe 14 von der Strahlpumpenantriebsdüse 13 aus, die in dem Fallrohrabschnitt 6 vorgesehen ist. Die Flußrate des Umwälzausstoßwassers, die bei diesem Dampfabscheider/Injektor 1 erhalten wird, wird auf geeignete Weise durch das Umwälzflußratensteuer- oder -regelventil 7 eingestellt, welches in dem Fallrohrabschnitt 6 angeordnet ist.

Hierbei ist der Auslaßdruck des Diffusors 3 höher als der Einlaßdruck des Dampfabscheiders/Injektors 1, so daß der Druck des Kühlmittels in dem Fallrohrabschnitt 6 und am Eingang des Kerns erhöht ist, so daß eine Zwangsumwälzung innerhalb des Kerns ermöglicht wird.

Der Dampf mit niedriger Dichte aus dem Zweiphasenfluß wird abgetrennt, und in den offenen Zentrumsabschnitt abgegeben, der durch die Wandoberfläche der Platte 4 gebildet wird, die als Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung dient. Er entweicht von der Unterseite des Flußweges in der Nähe der Wandoberfläche der Platte 4 und steigt an, und fließt daraufhin in den Dampftrockner 24, der oberhalb des Dampfabscheiders/Injektors 1 angeordnet ist.

Das Kernkraftwerksystem, welches wie voranstehend geschildert ausgebildet ist, ermöglicht eine Steuerung oder Regelung der Umwälzflußrate auf verläßliche und geeignete Weise, wobei im wesentlichen dieselben Auswirkungen erzielt werden wie bei dem Dampfabscheider nach dem Stand der Technik. Darüber hinaus wird es ermöglicht, daß ein einfacherer Aufbau eingesetzt werden kann, da die Umwälzpumpen des Kernkraftwerksystems nach dem Stand der Technik weggelassen oder zumindest in ihrer Anzahl reduziert werden können, entsprechend der Druckerhöhung des ausgestoßenen Wassers.

Es wird darauf hingewiesen, daß der Dampfabscheider/Injektor 37 von Fig. 5 statt des Dampfabscheiders/Injektors 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eingesetzt werden könnte. In diesem Fall kann der Fluß des unter hohem Druck stehenden ausgestoßenen Wassers in dem Raum zwischen der Doppelanordnung der Abdeckungsköpfe 10a und 10b geglättet werden, und können Druckverluste dadurch verringert werden, daß jedes Auslaßknie 30 von Fig. 5 in Richtung des Fallrohrabschnitts 6 eingestellt wird.

Alternativ hierzu kann der Dampfabscheider/Injektor 15 von Fig. 7 statt des Dampfabscheiders/Injektors 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eingesetzt werden. Die wesentlichen Bauteile des Kernreaktors, der einen Reaktor aufweist, bei welchem der Dampfabscheider/Injektor 15. vorgesehen ist, sind schematisch in Fig. 10 dargestellt. Auch im vorliegenden Fall können ähnliche Auswirkungen wie bei der Verwendung des Dampfabscheiders/Injektors 1 erzielt werden.

Entsprechend kann auch der Dampfabscheider/Injektor 18 mit der helixförmigen Rohrleitung gemäß Fig. 8 eingesetzt werden. In diesem Fall ist die Anordnung so, daß der Zweiphasenfluß, der von unterhalb des unteren Abdeckungskopfes 10a aus ansteigt, in jede Beschleunigerdüse 21 für Zweiphasenfluß über das entsprechende Standrohr 57 eingegeben wird, und das von dem Diffusor 22 ausgestoßene Wasser durch den Raum ausgestoßen wird, der zwischen dem Außenzylinder 20 und dem Stehrohr 57 gebildet wird, und zwar in den Raum zwischen der Doppelanordnung aus den Abdeckungsköpfen 10a und 10b. Auch im vorliegenden Fall können ähnliche Auswirkungen erzielt werden wie bei der Verwendung des Dampfabscheiders/Injektors 1.

FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM

Als nächstes wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, daß gleiche oder entsprechende Bauteile wie bei der vierten Ausführungsform mit gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet sind, und insoweit nicht unbedingt eine erneute Beschreibung erfolgt. Die wesentlichen Bauteile des Kernkraftwerks gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind schematisch in den Fig. 11 und 12 dg. Das in Fig. 11 gezeigte System verwendet den Dampfabscheider/Injektor 1 gemäß Fig. 1, und das in Fig. 12 gezeigte System verwendet den in Fig. 7 dargestellten Dampfabscheider/Injektor 15.

Die vorliegende Ausführungsform betrifft einen ABWR, wobei einige Abänderungen bei den Geräten vorgenommen werden, die in dem Reaktordruckbehälter 5 und dem Fallrohrabschnitt 6 angeordnet sind, sowie bei den Geräten, welche die Umwälzflußratensteuerung oder -regelung der in den Fig. 9 und 10 gezeigten Kernkraftwerke betreffen. Mit anderen Worten ist ein Fallrohr 25 so ausgebildet, daß es sich in den oberen Abdeckungskopf 10a hin öffnet, statt der Strahlpumpenantriebsdüse 13 und der Strahlpumpe 14 von Fig. 9, und ist ein Impeller 26, der mit einer internen Pumpe 27 verbunden ist, in einem unteren Abschnitt dieses Fallrohrs 25 vorgesehen.

Die interne Pumpe 27 ist an ein Stromversorgungsgerät 28 mit variabler Frequenz angeschlossen, und die Umwälzflußrate kann dadurch sichergestellt und gesteuert oder geregelt werden, daß die Umdrehungsgeschwindigkeit der internen Pumpe 27 oder genauer gesagt des Impellers 26 kontrolliert wird, je nach Erfordernis, wie nachstehend noch genauer erläutert wird. Das Stromversorgungsgerät 28 mit variabler Frequenz ist an eine Umwälzflußratensteuer- oder -regelvorrichtung 9b angeschlossen.

Eine teilweise weggeschnittene Aufsicht auf einen oberen Abschnitt des Reaktordruckbehälters des Kernkraftwerks gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in Fig. 13 dargestellt. Diese Figur entspricht dem in Fig. 12 gezeigten System, jedoch betrifft die nachstehende Beschreibung auch das System gemäß Fig. 11. Hierbei sind die Peripheriegeräte des Dampfabscheiders/Injektors 15 aus der Figur weggelassen, um sich auf den Weg des Flusses mit zwei Phasen zu konzentrieren.

Das Bezugszeichen 140 in dieser Figur bezeichnet Bolzenlöcher des Reaktordruckbehälters 5, das Bezugszeichen 141a bezeichnet Halterungsteile, die in dem Raum zwischen jedem Stehrohr 57 und dem entsprechenden äußeren Zylinder 12 angeordnet sind, das Bezugszeichen 141b bezeichnet Führungsplatten, die zwischen der Doppelanordnung aus den Abdeckungsköpfen 10a und 10b vorgesehen sind, das Bezugszeichen 38 bezeichnet Luftblasen in dem Zweiphasenfluß, und das Bezugszeichen 39 bezeichnet eine Wasseroberfläche. Die durchgezogenen Pfeile in der Figur geben den Zweiphasenfluß in den Dampfabscheider/Injektor 15 hinein an, den Fluß des ausgestoßenen Wassers von dem Dampfabscheider/Injektor 15, sowie den Fluß des Wassers, der aus der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung übergelaufen ist (nämlich der Platte 4), oder von dem Dampf durch den kreisringförmigen Dampftrockner 24 abgetrennt wurde. Die gestrichelten Pfeile geben den Fluß des Dampfes von dem Zweiphasenfluß aus an.

Wasser, welches von dem Dampfabscheider/Injektor 15 aus überläuft, oder Wasser von dem ringförmigen Dampftrockner 24 erreicht den Impeller 26 über das Fallrohr 25, welches so angeordnet ist, daß es eine Verbindung zum Raum oberhalb des oberen Abdeckungskopfes 10a zur Verfügung stellt. Hierdurch wird Kühlmittel in den Kern zurück im Umlauf geschickt.

Das von dem Dampfabscheider/Injektor 15 ausgestoßene Wasser bewegt sich in den Fallrohrabschnitt 6 über den Raum zwischen der Doppelanordnung aus den Abdeckungsköpfen 10a und 10b. Wie voranstehend geschildert weist, da das ausgestoßene Wasser auf der Auslaßseite des Dampfabscheiders/Injektors 15 ausreichend angehoben wird, dieses eine Umwälzantriebskraft auf, welche nicht die Einwirkung der internen Pumpe 27 erfordert.

Ein elektrisches Ausgangssignal von dem Turbinengenerator 130, der an die Turbine 107 angeschlossen ist, ein Hauptdampfflußratensignal 11b von dem Hauptdampfflußmeßgerät 131, welches in einem Hauptdampfrohr 108 vorgesehen ist, ein Neutronenflußausgangssignal 11c von dem Neutronendetektor 132, der in dem Kern 52 vorgesehen ist, ein Kernhalterungsplattendruckdifferenzsignal 11f von einem Meßgerät 134 für die Kernhalterungsplattendruckdifferenz (welches die Drucke oberhalb und unterhalb der Kernhalterungsplatte 61 feststellt, und die Differenz dazwischen ermittelt), und ein Reaktorwasserpegelsignal 11g von einem Reaktorwasserpegelmeßgerät 135 in dem Reaktordruckbehälter 5 werden in die Umwälzflußratensteuer- oder -regelvorrichtung 9b eingegeben. Wenn die Umwälzflußratensteuervorrichtung 9b die elektrischen Signale 11a, 11b, 11c, 11f und 11g empfängt, so berechnet sie eine geeignete Flußrate, und schickt ein Frequenzsignal 11h, welches zum Regeln der Flußrate geeignet ist, an das Stromversorgungsgerät 28 mit variabler Frequenz, wodurch die Umwälzflußrate dadurch kontrolliert wird, daß die Umdrehungsgeschwindigkeit der internen Pumpe 27 oder genauer gesagt des Impellerst 26 eingestellt wird.

Anders ausgedrückt stellen die Berechnungen und die Steuerung oder Regelung, die von der Umwälzflußratensteuervorrichtung 9b durchgeführt werden sicher, daß die Umwälzflußrate auf der Grundlage der Differenz zwischen einer vorbestimmten elektrischen Ausgangsleistung, die aus dem elektrischen Ausgangssignal 11a berechnet wird, und der momentane elektrischen Ausgangsleistung eingestellt wird. Darüber hinaus wird die Kernflußrate, die durch Berechnungen auf der Grundlage des Strahlpumpendruckdifferenzsignals 11d erhalten wird, gesteuert oder geregelt, während Änderungen der Kernhalterungsplattendruckdifferenz durch das Kernhalterungsplattendruckdifferenzsignal 11f überwacht werden. Das Neutronenflußausgangssignal 11c wird dazu verwendet, das Ausmaß des Umwälzflußratensteuerventils 7 zu verringern, wenn eine vorbestimmte Einstellung überschritten wird, wodurch die Flußrate gesteuert wird.

Entsprechend wird der Kernwasserpegel je nach Erfordernis dadurch kontrolliert, daß ständig die Differenz zwischen dem Kernwasserpegel entsprechend dem Reaktorwasserpegelsignal 11g und einem vorbestimmten Sollwasserpegel beobachtet wird. Dieses Verfahren verwendet eine Proportional-Integral-Differential-Regelung (PID-Regelung), welche proportionale, integrale und differentielle Regelverfahren kombiniert. Eine Proportionalregelung verwendet eine Rückkopplung, die proportional zur Größe eines Fehlers ist. Eine Integralregelung verwendet eine Rückkopplung entsprechend dem Integral des Fehlers, in vorbestimmten Zeitabständen bestimmt, und eine Differentialregelung verwendet eine Rückkopplung entsprechend der Größe des zeitlichen Differentials von Änderungen des Fehlers. PID-Regelung ist ein Gesamtregelungsverfahren, bei welchem jeder der voranstehend geschilderten drei Arten der, Rückkopplung ein vorbestimmtes Gewicht zugeordnet wird. Dies ermöglicht es, den Kernwasserpegel durch Einstellung der Umdrehungsgeschwindigkeit jeder internen Pumpe je nach Erfordernis zu kontrollieren.

Die Verwendung des Kernkraftwerks mit dem voranstehend geschilderten Aufbau ermöglicht eine Trennung des Dampfes und der Flüssigkeit auf wirksamere Weise in dem Dampfabscheider/Injektor, und stellt darüber hinaus sicher, daß die Umwälzflußrate garantiert und auf geeignete Art und Weise geregelt wird. Darüber hinaus ermöglicht die vorliegende Ausführungsform die Verringerung der Kennkapazität jeder internen Pumpe um annähernd 10%, wodurch es wiederum ermöglicht wird, die kraftwerksinternen Energieanforderurigen entsprechend zu verringern, was zu einer Vereinfachung des Kraftwerkaufbaus führt.

SECHSTE AUSFÜHRUNGSFORM

Als nächstes wird eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, daß gleiche oder entsprechende Bauteile wie bei der fünften Ausführungsform mit gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet sind, und insoweit nachstehend nicht unbedingt eine erneute Beschreibung erfolgt. Die wesentlichen Bauteile des Kernkraftwerks gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind schematisch in den Fig. 14 und 15 gezeigt. Das in Fig. 14 dargestellte System verwendet den Dampfabscheider/Injektor 1 gemäß Fig. 1, und das in Fig. 15 dargestellte System verwendet den Dampfabscheider/Injektor 15 gemäß Fig. 7.

Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die interne Pumpe 27, der Impeller 26, und das Fallrohr 25, die in dem Reaktordruckbehälter 5 des in Fig. 11 oder 12 dargestellten Kernkraftwerks vorgesehen sind, weggelassen. Statt dessen ist der Reaktordruckbehälter 5 mit einem Saugrohr 35a versehen, welches aus dem Reaktordruckbehälter 5 irgendwelches überlaufendes Wasser ausstößt, welches durch den Dampfabscheider/Injektor 1 (oder 15) zurückgewonnen wurde, der oberhalb des oberen Abdeckungskopfes 10a angeordnet ist, mit einer Überlaufabflußrückgewinnungspumpe 34, die an die Saugleitung 35a angeschlossen ist, um den Druck des Überlaufwassers zu erhöhen, welches durch die Saugleitung 35a entfernt wird, sowie ein Auslaßrohr 35b, welches an die Überlaufabflußrückgewinnungspumpe 34 angeschlossen ist, um das einen erhöhten Druck aufweisende Überlaufwasser zum Fallrohrabschnitt 6 in dem Reaktordruckbehälter 5 zurückzuschicken. Ein Rückschlagventil 36 ist in diesem Auslaßrohr 35b zu dem Zweck vorgesehen, einen Fluß des überlaufenden Wassers in Rückwärtsrichtung zu verhindern.

Die Überlaufabflußrückgewinnungspumpe 34 ist außerhalb des Reaktordruckbehälters 5 angeordnet, und an das mit variabler Frequenz arbeitende Stromversorgungsgerät 28 angeschlossen, um die Umwälzflußrate durch dasselbe Verfahren wie bei der voranstehend geschilderten fünften Ausführungsform sicherzustellen und zu steuern bzw. zu regeln.

Das überlaufende Wasser wird durch die Saugleitung 35a zur Überlaufabflußrückgewinnungspumpe 34 entfernt, und sein Druck wird durch die Pumpe 34 erhöht. Dann wird es mit der flüssigen Phase des Zweiphasenflusses vereinigt, der von dem Dampfabscheider/Injektor 1 oder 15 ausgestoßen wurde, und in den Fallrohrabschnitt 6 eingeleitet. Da die Menge an diesem überlaufenden Wasser geringer ist als die Menge des Wassers, welches in den Fallrohrabschnitt 6 durch den Raum zwischen der Doppelanordnung der Abdeckungsköpfe 10a und 10b hineinfließt, kann die Überlaufabflußrückgewinnungspumpe 34 selbst kleiner ausgebildet werden als die Strahlpumpe des BWR nach dem Stand der Technik.

Die vorliegende Ausführungsform erlaubt es, daß im wesentlichen dieselben betrieblichen Auswirkungen wie bei der fünften Ausführungsform erzielt werden. Darüber hinaus unterstützt die Verwendung einer kleinen Pumpe 34, die außerhalb des Reaktordruckbehälters angeordnet ist, statt einer internen Pumpe, die Verkleinerung und Vereinfachung der Anordnung, insbesondere bei einem Kraftwerk mit vergleichsweise geringer Ausgangsleistung.

Es ist möglich, die Verwendung dieses Überlaufwasserumlaufsystems zusammen mit internen Pumpen in Erwägung zu ziehen. In diesem Fall kann die Anzahl an internen Pumpen verringert werden, verglichen mit der Anzahl, die bei der fünften Ausführungsform erforderlich ist.

SIEBTE AUSFÜHRUNGSFORM

Als nächstes wird eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, daß gleiche oder ähnliche Bauteile wie bei der fünften Ausführungsform mit gleichen oder entsprechenden Bauteilen bezeichnet werden, und insoweit nicht unbedingt eine erneute Beschreibung erfolgt. Die wesentlichen Bauteile des Kernkraftwerks gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind schematisch in Fig. 16 dargestellt.

Die vorliegende Ausführungsform steuert oder regelt die Reaktorspeisewasserflußrate in Kombination mit der Umwälzflußrate infolge der Umwälzflußratensteuer- oder -regelvorrichtung 9b gemäß der fünften Ausführungsform, die in Fig. 11 gezeigt ist. Die vorliegende Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß ein Teil des Speisewassersystems sich in ein Wasserpegelregelsystem verzweigt, und daß der Wasserpegel in dem Reaktor dadurch gesteuert oder geregelt wird, daß Wasser dem Reaktor über ein Flußrateneinstellventil zugeführt wird.

Eine Baffle-Platte 145 ist so vorgesehen, daß sie mit einem Außenumfangsrand des oberen Abdeckungskopfes 10a auf der Seiten des Fallrohrs 6 verbunden ist, zum Fallrohrabschnitt 6 hin gerichtet. Dies führt das ausgestoßene Wasser von dem Dampfabscheider/Injektor 1 verläßlich in den Fallrohrabschnitt 6 über die Doppelanordnung aus den Abdeckungsköpfen 10a und 10b. Weiterhin ist eine Strahlpumpenantriebsdüse 86 auf der Seite dieser Baffle-Platte 145 angeordnet, um Wasser von der Speisewasserpumpe 111 in Richtung auf den Fallrohrabschnitt 6 zu liefern. Es wird darauf hingewiesen, daß das Bezugszeichen 39 in dieser Figur den Reaktorwasserpegel bezeichnet.

Die vorliegende Ausführungsform ist weiterhin mit einem Wasserpegelregelrohr 65a versehen, welches ein Wasserpegelregelventil 142 aufweist, und die Speisewasserpumpe 111 mit dem Reaktordruckbehälter 5 verbindet, sowie mit einem Düsenversorgungsrohr 65b, welches die Speisewasserpumpe 111 mit der Strahlpumpenantriebsdüse 66 verbindet. Das Wasserpegelregelrohr 65a und das Düsenversorgungsrohr 65b sind beide so ausgebildet, daß sie von dem Speisewassersystem abzweigen.

Die Umwälzflußratensteuer- oder -regelvorrichtung 9b berechnet eine geeignete Flußrate entsprechend dem Eingangssignal, nämlich dem elektrischen Ausgangssignal 11a, dem Hauptdampfflußratensignal 11b, dem Neutronenflußausgangssignal 11c, dem Kernhalterungsplattendruckdifferenzsignal 11f und dem Reaktorwasserpegelsignal 11g, und schickt ein Frequenzsignal 11h, welches zum Regeln der Flußrate geeignet ist, an das Stromversorgungsgerät 28 mit variabler Frequenz. Dies führt dazu, daß ein Speisewasserflußratensignal 11j von dem Stromversorgungsgerät 28 mit variabler Frequenz der Speisewasserpumpe 111 zugeführt wird, wodurch die Speisewasserflußrate gesteuert oder geregelt wird, und zwar durch Steuerung bzw. Regelung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Speisewasserpumpe 111. Ein Wasserpegelregelsystemsteuersignal 11a wird darüber hinaus dem Wasserpegelregelsignal 142 zugeführt, um das Ausmaß der Öffnung des Wasserpegelregelsignals 142 einzustellen, und daher die Flußrate in das Wasserpegelregelsystem zu steuern bzw. zu regeln, also den Reaktorwasserpegel.

Eine vergrößerte Ansicht der Umgebung der Strahlpumpenantriebsdüse 66 des Kernreaktors gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist schematisch in Fig. 17 dargestellt. Eine trompetenförmige Öffnung 143a ist in einem Randabschnitt des oberen Abdeckungskopfes 10a vorgesehen, der einen der beiden Abschirmköpfe darstellt, und zwar auf solche Art und Weise, daß sie zum Ort des Öffnungsabschnitts der Strahlpumpenantriebsdüse 66 hin ausgerichtet ist, und sich zum Fallrohrabschnitt 6 hin öffnet, und ein gerades Rohr 143b ist an einem unteren Rand dieser trompetenförmigen Öffnung 143a angeordnet. Eine Speisewasserantriebsstrahlpumpe 67, die im wesentlichen aus einem Diffusor besteht, der zum Fallrohrabschnitt 6 hin geöffnet ist, ist an dieses gerade Rohr 143b angeschlossen vorgesehen. Anders ausgedrückt sind das gerade Rohr 143b und die Strahlpumpe 67 auf der stromabwärtigen Seite der Strahlpumpenantriebsdüse 66 angeordnet. Es wird darauf hingewiesen, daß in dieser Figur das Bezugszeichen 180 ein Speisewasserflußratenmeßgerät bezeichnet.

Der Flüssigkeitsdruck innerhalb des Fallrohrabschnitts 6, des unteren Sammelbehälters des Reaktors, des Kerns 52, des oberen Sammelbehälters des Reaktors, der Beschleunigerdüse 2 für den Zweiphasenfluß, und des Diffusors 3 wird in dieser Reihenfolge dadurch erhöht, daß die Flußrate erhöht wird, und der Auslaßdruck des Wassers, welches von der Speisewasserpumpe 111 über die Strahlpumpenantriebsdüse 66 der Strahlpumpe 67 zugeführt wird. Dies führt dazu, daß die Kernumwälzflußrate erhöht wird, was eine Steuerung bzw. Regelung der thermischen Ausgangsleistung des Reaktors gestattet.

Wenn das Kernkraftwerk in Betrieb gesetzt wird, wird angenommen, daß von Pumpen anderer Systeme ausgestoßenes Wasser, beispielsweise aus einem Restwärmeentfernungssystem (RHR-System) oder einem Reaktorwasserreinigungssystem (CUW-System), mit dem Fluß des voranstehend geschilderten Speisewassersystems vereinigt wird. Fig. 17 zeigt jenen Fall, in welchem eine RHR-Systempumpe 146 an Wasser angeschlossen ist, welches der Strahlpumpe 67 von der Speisewasserpumpe 111 zugeführt wird, wodurch ausgestoßenes Wasser von der RHR-Systempumpe 146 zur Strahlpumpenantriebsdüse 66 nur dann fließt, wenn die Anlage in Betrieb genommen wird. Diese Anordnung ermöglicht es, eine natürliche Umwälzkraft als Antriebswasser für die Strahlpumpe zu fördern, was es ermöglicht, das Kernkraftwerk auf einfache Weise in Betrieb zu setzen, ohne eine große Umwälzpumpe zu verwenden.

ACHTE AUSFÜHRUNGSFORM

Als nächstes wird eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, daß gleiche oder entsprechende Bauteile wie bei der siebten Ausführungsform mit gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet sind, und insoweit nachstehend nicht unbedingt eine erneute Beschreibung erfolgt. Die wesentlichen Bauteile des Kernkraftwerks gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind schematisch in Fig. 18 dargestellt, und eine entsprechende, teilweise vergrößerte Querschnittsansicht ist in Fig. 19 gezeigt. Die vorliegende Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß das Abdeckungsgehäuse und die Kernhalterungsplatte jeweils doppelwandig ausgebildet sind, und daß das von dem Dampfabscheider/Injektor 1 ausgestoßene Wasser in Wasserstangen der Brennstoffstabanordnungen über einen Einführungsweg eingeführt wird.

Anders ausgedrückt ist ein Doppelabdeckgehäuse, welches aus einem äußeren Abdeckgehäuse 54a und einem inneren Abdeckgehäuse 54b besteht, um die Seiten der Abdeckung herum angeordnet, und ist der Raum zwischen den beiden Abdeckungsköpfen 10a und 10b mit dem Raum zwischen der Doppelanordnung aus den Abdeckungsgehäusen 54a und 54b verbunden. Entsprechend weist die Kernhalterungsplatte in der unteren Sammelkammer eine Doppelwandanordnung auf, die aus einer unteren Kernhalterungsplatte 61a und einer oberen Kernhalterungsplatte 61b besteht, und ist der Raum, der sich zwischen den Kernhalterungsplatten 61a und 61b ergibt, mit dem Raum zwischen der Doppelanordnung aus den Abdeckungsgehäusen 54a und 54b verbunden. Es wird darauf hingewiesen, daß zahlreiche Verstärkungsrippen 148 zwischen der unteren Kernhalterungsplatte 61a und der oberen Kernhalterungsplatte 61b vorgesehen sind, um die konstruktive Unversehrtheit der Kernhalterung sicherzustellen.

Ein Wasserstab 68, in dem mehrere Löcher 68a ausgerichtet entlang seiner Längsrichtung vorgesehen sind, ist für jede Brennstoffstabanordnung 144 vorgesehen, welche den Kern bildet. Es wird darauf hingewiesen, daß mit dem Bezugszeichen 155 in Fig. 19 eine untere Ankerplatte bezeichnet ist, und mit dem Bezugszeichen 156 eine Brennstoffhalterungsstütze.

Ein Kühlmittelführungsrohr 149a ist innerhalb eines Steuerstabführungsrohrs 42 vorgesehen, und geht durch den Fallrohrabschnitt 6 und die untere Ankerplatte 155 der entsprechenden Brennstoffstabanordnung 144 hindurch, damit Kühlmittel von dem Fallrohrabschnitt 6 zum Kern 52 fließen kann. Es wird darauf hingewiesen, daß ein Kühlmitteleinlaß des Kühlmittelführungsrohrs 149a mit einer Öffnung 150 versehen ist, welche den Fließweg für das Kühlmittel lokal einschränkt. Der Ort für die Öffnung 150 ist hierauf nicht beschränkt; diese könnte ebenso in der Brennstoffhalterungsstütze 156 vorgesehen sein.

Die Oberfläche der Öffnung 150 ist so ausgebildet, daß sie glatt gekrümmt ist, wodurch die Auswirkung erzielt wird, daß der Druckverlustkoeffizient des Kühlmittels verringert wird, welches durch das Führungsrohr 149a fließt. Eine Verringerung des Druckverlustkoeffizienten führt zu einer Verringerung der Erhöhung der Druckverluste infolge einer erhöhten Fluidflußrate.

Infolge dieser Anordnung wird der Umwälzfluß, der durch die Strahlpumpenantriebsdüse 66 bewirkt wird, in die untere Ankerplatte 155 durch das mit der Öffnung 150 versehene Kühlmittelführungsrohr 149a eingebracht. Die Bereitstellung der Öffnung 150 zur Verringerung des Druckverlustkoeffizienten ermöglicht es, eine Erhöhung der Kernflußrate hervorzurufen, wenn die Kernausgangsleistung zunimmt, und die Wärmeausgangsleistung weiter zu erhöhen, ohne daß eine Beeinträchtigung infolge von Druckverlusten hervorgerufen wird.

Ein weiteres Kühlmittelführungsrohr 149b, welches durch den Raum ragt, der zwischen den Kernhalterungsplatten 61a und 61b vorhanden ist, ist so vorgesehen, daß es an das untere Ende des Wasserstabes 68 angeschlossen ist, der mit den Löchern 68a versehen ist. Dieses Kühlmittelführungsrohr 149b stellt sicher, daß das unter hohem Druck von dem Dampfabscheider/Injektor 1 abgegebene Wasser durch jeden der Räume hindurchgelangt, die zwischen der Doppelanordnung der Abdeckungsköpfe 10a und 10b, die Doppelanordnung der Abdeckungsgehäuse 54a und 54b, und die Kernhalterungsplatten 61a und 61b gebildet werden, so daß ein Teil des Wassers jeder Brennstoffstabanordnung 144 durch die Löcher 68a zugeführt wird.

Diese Verteilung von Wasser in die Brennstoffstabanordnungen 144 durch die Löcher 68a ermöglicht es, die Flüssigkeitsfilmflußrate des Zweiphasenflusses des km 144 durch die Löcher 68a ermöglicht es, die Flüssigkeitsfilmflußrate des Zweiphasenflusses des Kühlmittels zu erhöhen, was es wiederum ermöglicht, die maximale Wärmeleistung des Kerns zu verbessern.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 20 der Aufbau eines Verbindungsabschnitts zwischen dem Kühlmittelführungsrohr 149b und einem unteren Endabschnitt 155a des Wasserstabes beschrieben, der unterhalb des Wasserstabes 68 liegt und mit der unteren Ankerplatte 155 verbunden ist. Diese Figur stellt eine vergrößerte Querschnittsansicht in der Nähe der unteren Ankerplatte 155 der Brennstoffstabanordnung 144 dar.

Der Verbindungsabschnitt zwischen diesen beiden Bauteilen ist so aufgebaut, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient des Metallmaterials des Kühlmittelführungsrohrs 149b kleiner ist als jener des Metallmaterials des unteren Endabschnitts 155a des Wasserstabes, der innerhalb des Kühlmittelführungsrohrs 149b angeordnet ist. Anders ausgedrückt wird ein kleiner Raum zwischen den beiden Bauteilen erzeugt, wenn der Reaktor gestoppt wird, so daß eine kleine Menge an Kühlmittel aus dem Kühlmittelführungsrohr 149b nach unten herausleckt. Wenn der Reaktor normal arbeitet, stellt die Differenz zwischen den thermischen Wärmeausdehnungskoeffizienten sicher, daß das Kühlmittelführungsrohr 149b und der untere Endabschnitt 155a des Wasserstabes in enger Berührung stehen, so daß die Menge an herausleckendem Kühlmittel wesentlich verringert wird. Dies ermöglicht es, die Abdichtung zwischen dem Kühlmittelführungsrohr und dem Wasserstab zu verbessern, oder anders ausgedrückt die entsprechende Leckverhinderungsfähigkeit.

Es wird darauf hingewiesen, daß dann, wenn der untere Endabschnitt 155a der Wasserstange auf der Außenseite des Kühlmittelführungsrohrs 149b liegen soll, wie in Fig. 21a gezeigt ist, der thermische Wärmeausdehnungskoeffizient des Metallmaterials des Kühlmittelführungsrohrs 149b größer sein sollte als jener des Metallmaterials des unteren Endabschnitts 155a des Wasserstabes.

Statt der in Fig. 20 dargestellten Anordnung könnte die Leckverringerungsfähigkeit dadurch erhöht werden, daß der Widerstand des Flußweges erhöht wird, entlang welchem das Kühlmittel herausleckt. Der Aufbau des Verbindungsabschnitts zwischen dem unteren Endabschnitt 155a des Wasserstabes und dem Kühlmittelführungsrohr 149b in einem derartigen Fall wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 21 beschrieben. Fig. 21a ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Umgebung der unteren Ankerplatte 155 der Brennstoffstabanordnung 144, und Fig. 21b stellt eine weitere Vergrößerung des Abschnitts B in Fig. 21a dar.

Labyrinthnuten sind mit im wesentlichen derselben Höhe sowohl im unteren Endabschnitt 155a des Wasserstabes und des Kühlmittelführungsrohrs 149b vorgesehen. Diese Nuten verengen bzw. erweitern den Flußweg des herausleckenden Kühlmittels im großen Ausmaß an bestimmten Orten. Daher kann die Kühlmittelleckverringerungsfähigkeit verbessert werden, wenn der Reaktor bei hohen Temperaturen arbeitet.

Als nächstes werden die Positionen der Löcher 68a beschrieben, die in dem Wasserstab 68 gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorhanden sind. Fachleuten auf diesem Gebiet wird sofort auffallen, daß die Löcher 68a im wesentlichen in gleichen Entfernungen in Axialrichtung des Wasserstabes 68 angeordnet sein könnten, oder daß die Positionen der Löcher 68a ungleiche Abstände aufweisen könnten.

Eine nicht gleiche Abstände aufweisende Anordnung der Löcher 68a, die man sich überlegen könnte, besteht in einer lokalen Ansammlung zahlreicher Löcher 68a, die an einem Ort in der Nähe des obersten Abstandsstückes 170 von mehreren Abstandsstücken angeordnet sind, die beispielsweise für die Brennstoffstangenanordnung 144 vorhanden sind. Eine Querschnittsansicht durch die Oberseite der Brennstoffstabanordnung in einem derartigen Fall ist in Fig. 22 gezeigt. Das Bezugszeichen 171 in dieser Figur bezeichnet einen Brennstoffstab, und das Bezugszeichen 172 eine obere Ankerplatte. Diese Anordnung beruht auf der Überlegung, daß die Kühlmitteldichte um die Brennstoffstabanordnung 144 herum entsprechend der Höhe abnimmt, wodurch es einfach wird, daß ein Siedeübergang auftritt, so daß die Zufuhr einer großen Menge des unter hohem Druck stehenden Kühlmittels, welches von dem Dampfabscheider/Injektor 1 ausgestoßen wird, lokal in die Nähe des obersten Abstandsstücks hinein, eine Vergleichmäßigung der Kühlmitteldichte in Axialrichtung der Brennstoffstabanordnung gestattet, was wiederum dazu beiträgt, daß die Ausgangsverteilung gleichmäßiger ist. Aus dem gleichen Grund sollte eine große Anzahl an Löchern 68a entsprechend in der Nähe der Abstandsstücke vorgesehen sein, die das zweite und dritte Abstandsstück von der Oberseite aus bilden.

Als nächstes wird der Einsatz der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei einem ABWR geschildert. Eine Querschnittsansicht durch wesentliche Bauteile der Kernkraftwerks in einem derartigen Fall ist in Fig. 23 dargestellt. Bei dieser Anordnung ist ein Impeller 26, der mit einer internen Pumpe 27 verbunden ist, in dem Fallrohrabschnitt 6 angeordnet, statt der in Fig. 19 gezeigten Speisewasserantriebsstrahlpumpe 67, oder zusätzlich zu dieser. Fig. 23 zeigt den Einsatz sowohl der internen Pumpe 27 als auch der Strahlpumpe 67.

In diesem Fall ermöglicht es die Antriebskraft der internen Pumpe 27, eine stabilere Ausgangsleistungsregelung sicherzustellen, wenn die Kernausgangsleistung erhöht wurde. Darüber hinaus kann auch der Druck des von dem Dampfabscheider/Injektor 1 abgegebenen Wassers erhöht werden, so daß dieselbe Ausgangsleistung wie bei einem ABWR nach dem Stand der Technik durch ein Kernkraftwerk erhalten werden kann, welches nur die Hälfte der Anzahl an internen Pumpen aufweist, und daher kostengünstiger ist.

Als nächstes wird eine Anordnung beschrieben, bei welcher Kanalkastenlöcher für die Brennstoffstabanordnung 144 gemäß der vorliegenden Erfindung zu dem Zweck vorgesehen sind, Kühlmittelflußwege auszubilden. Eine Querschnittsansicht durch wesentliche Bauteile des Kernkraftwerks in einem derartigen Fall ist in Fig. 24 dargestellt. Ein Loch 158 ist in dem Gehäuse 54b für die innere Abdeckung so vorgesehen, daß ein Teil des unter hohem Druck stehenden, von dem Dampfabscheider/Injektor 1 abgegebenen Wassers von dem Innenabdeckungsgehäuse aus dem Kern 52 zugeführt wird. Löcher 144a sind in einem Brennstoffstabzusammenbaukanalkasten 144 vorgesehen, durch welchen ein Teil des Kühlmittels, welches dem Kern 52 zugeführt wurde, in den Kanalkasten 154 eingegeben wird. Ein oberer Deckel 157 ist in einem Abschnitt in der Nähe der oberen Form in einem Teil des Bereichs nahe an der Brennstoffstabanordnung 144 vorgesehen (beispielsweise oberhalb des Orts zum Einführen des Steuerstabs), um zu verhindern, daß das Kühlmittel, welches in den Kanalkasten 144 eingebracht wird, in diesen Bereich in der Nähe der Brennstoffstabanordnung freigegeben wird.

Diese Anordnung ermöglicht es, daß ein Teil des von dem Dampfabscheider/Injektor 1 ausgestoßenen Wassers von dem Außenumfang des Kanalkastens 144 in das Innere über die Kühlmitteleinführungslöcher 158 und 144a eingeführt werden kann. Hierdurch kann Kühlmittel von der Außenseite selbst in Brennstoffstäbe an Orten weit entfernt von dem Wasserstab 68 eingeführt werden, so daß die Kühlmitteldichte in Radialrichtung innerhalb der Brennstoffstabanordnung 144 vergleichmäßigt werden kann, was wiederum die Ausgangsleistungsverteilung vergleichtmäßigt.

NEUNTE AUSFÜHRUNGSFORM

Als nächstes wird eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die voranstehend geschilderten vierten bis achten Ausführungsformen betrafen die Verwendung von Dampfabscheider/Injektoren in Siedewasserreaktoren, jedoch läßt sich der getrennte Dampfabscheider/Injektor gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch bei einem Druckwasserreaktor (PWR) oder einem schnellen Brüterreaktor einsetzen. Die vorliegenden Ausführungsform betrifft ein Dampfabscheider/Injektor in einem PWR. Die wesentlichen Bauteile des Kernkraftwerks gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind schematisch in Fig. 25 dargestellt.

Die vorliegende Ausführungsform zeichnet sich in der Hinsicht aus, daß sie die natürlichen Umwälzkräfte verstärkt, innerhalb eines Dampfgenerators eines Druckwasserreaktors, welcher den Dampfabscheider/Injektor 1 verwendet. Der Aufbau des Dampfabscheiders/Injektors selbst ist im wesentlichen ebenso, wie dies voranstehend bei den Kernkraftwerken gemäß der vierten bis achten Ausführungsform beschrieben wurde, so daß hier insoweit nicht unbedingt eine erneute Beschreibung erfolgt.

Die Bezugszeichen 159, 160 und 161 in dieser Figur bezeichnen ein unteres Gehäuse, oberen Gehäuse bzw. inneres Gehäuse des Dampfgenerators, das Bezugszeichen 163 bezeichnet eine Rohrplatte 163, und das Bezugszeichen 165 eine Trennplatte. Ein Wärmetauscher, der U-förmige Rohre 162 aus Inconel als Wärmeübertragungsrohre verwendet, ist innerhalb des Innengehäuses 161 des Dampfgenerators angeordnet. Primärkühlmittel fließt in den Dampfgenerator von einer Einlaßdüse 166 aus, die in dem unteren Gehäuse 159 vorgesehen ist, der Dampf und die Flüssigkeit des Kühlmittels werden getrennt, und die flüssige Phase des Kühlmittels wird dann von einer primären Kühlmittelauslaßdüse 167 ausgestoßen, die in dem unteren Gehäuse 159 vorgesehen ist. Hierbei wird Dampf, dessen Feuchtigkeit durch den Dampfabscheider/Injektor 1 und den ringförmigen Trockner 24 entfernt wurde, von einer Dampfauslaßdüse 168 abgegeben, die in dem oberen Gehäuse 160 vorhanden ist. Die Speisewasserdüse 166 und die Auslaßdüse 167 sind mit einem Reaktorbehälter (in dieser Figur nicht gezeigt) verbunden, welcher den Kern umgibt.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß sowohl das von dem Dampfabscheider/Injektor 1 ausgestoßene Wasser als auch das von der Speisewasserstrahlpumpe 67 ausgestoßene Wasser, welches über eine Speisewasserdüse 164 geliefert wird, dadurch zugeführt werden, daß der Raum, der zwischen dem Innengehäuse 161 und dem unteren Gehäuse 159 des Dampfgenerators vorhanden ist, als Flußweg für den Fluß nach unten benutzt wird.

Da diese Anordnung, den Sekundärfluß innerhalb des Dampfgenerators als Zwangsumwälzsystem verwendet, statt des mit natürlicher Umwälzung arbeitenden Systems nach dem Stand der Technik, können die Wärmeübertragungseigenschaften verbessert werden, und daher kann der Dampfgenerator kleiner als beim Stand der Technik ausgebildet werden.

Diese Verringerung der Abmessungen führt zu einer Verkürzung der Wärmetauscherrohre, was es ermöglicht, die Halterungsanordnung der Wärmetauscherrohre zu vereinfachen, selbst wenn es wahrscheinlich ist, daß die Wärmetauscherrohre Vibrationen infolge von Luftblasen in dem Zweiphasenfluß ausgesetzt sind, und es daher ermöglicht, die Stabilität der Anordnung weiter zu verbessern.

ZEHNTE AUSFÜHRUNGSFORM

Als nächstes wird eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie voranstehend geschildert ermöglicht es die Verwendung von Dampfabscheidern/Injektoren in einem Kernkraftwerk, einen Wärmetauscher, der einen bestimmten Siedebereich aufweist, von einem mit natürlicher Umwälzung arbeitenden System in ein Zwangsumwälzsystem umzuwandeln. Der Einsatzbereich dieser Vorgehensweise ist extrem breit und nicht auf Kernkraftwerke beschränkt; diese Vorgehensweise läßt sich auch bei anderen Systemen einsetzen, beispielsweise bei kleinen Kesseln für allgemeine Zwecke. Ein Beispiel für den Einsatz der vorliegenden Erfindung bei einem Kessel ist nachstehend geschildert. Ein Kessel, bei welchem diese Ausführungsform verwendet wird, ist schematisch in Fig. 26 dargestellt.

Dieser Kessel ist mit einem Druckbehälter 200 versehen, der ein Innengehäuse 206 aufweist, die einen Wärmetauscher umgibt, sowie eine Verbrennungskammer oder Brennkammer 207, welche Wärmetauscherrohre 201 erwärmt, welche den Wärmetauscher bilden; mit einer Speisewasserpumpe 203, welche Wasser über eine Speisewasserdüse 202 liefert, die in einem Raum zwischen dem Druckbehälter 200 und dem Innengehäuse 206 vorgesehen ist; mit einer Umwälzpumpe 205, welche das Fluid umwälzt, das durch den Druckbehälter 200 fließt; und mit einem Gebläse 208 und, einem Auslaßrohr 209, die an den Druckbehälter 200 angeschlossen sind.

Der Dampfabscheider/Injektor 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist oberhalb der Wärmetauscherrohre 201 angeordnet, und darüber ist ein kreisringförmiger Trockner 24 angebracht. Eine Dampfauslaßdüse 210 zum Entfernen von Dampf, von welchem die Feuchtigkeit entfernt wurde, ist oberhalb des ringförmigen Trockners 24 angeordnet. Der Auslaß des Diffusors 3 jedes Dampfabscheiders/Injektors 1 ist mit einem Raum verbunden, der zwischen dem oberen Teil des Innengehäuses 206 und einem Speisewasserkopf 204 vorhanden ist, der oberhalb des Innengehäuses 206 angeordnet ist.

Durch diese Anordnung werden Flüssigkeit und Dampf durch den Dampfabscheider/Injektor 1 von einem Zweiphasenfluß abgetrennt, der Dampfblasen enthält, die während der Erhitzung der Wärmetauscherrohre 201 durch die Brennkammer 207 erzeugt werden, welche einen Brennstoff wie beispielsweise Kerosin öder Erdgas verbrennt. Das von dem Dampfabscheider/Injektor 1 ausgestoßene Wasser befindet sich auf hohem Druck, und diese Tatsache kann dazu genutzt werden, eine Zwangsumwälzung innerhalb des Druckbehälters 200 zur Verfügung zu stellen.

Darüber hinaus wird die kleine Menge an Wasser, welches von dem Dampfabscheider/Injektor 1 nicht zurückgewonnen wurde, sowie die Feuchtigkeit von dem Trockner 24 durch die kleine Umwälzpumpe 205 zurückgewonnen, die außerhalb des Druckbehälters 200 vorgesehen ist, und dann werden dieses Wasser und die Feuchtigkeit zurück in die Wärmetauscherrohre 201 geschickt. Die Flußrate in diesem Fall ist nicht größer als jene des Wassers, welches nicht von dem Dampfabscheider/Injektor 1 zurückgewonnen wurde, so daß die Flußrate der Umwälzpumpe 205 auf einen Wert von weniger als 40% im Vergleich zum Stand der Technik verringert werden kann.

Es lassen sich auch andere Arten eines Kessels als der voranstehend geschilderte Allzweckkessel vorstellen, und auch in diesem Fall ermöglicht es eine Anordnung ähnlich jener von Fig. 26, die Flüssigkeit und den Dampf von einem Zweiphasenfluß abzutrennen, deren Drucke zu erhöhen, und hieraus eine Antriebskraft zu erhalten.

Claims

1. Dampfabscheider, der mit einem Dampfabscheider/Injektor versehen ist, wobei der Dampfabscheider/Injektor aufweist:
eine Beschleunigerdüse für Zweiphasenfluß, welche einen Einlaßabschnitt aufweist, der sich in Richtung auf eine Quelle eines zweiphasigen Flüssigkeits-Dampfflusses hin öffnet, und einen Auslaßabschnitt, der höher als der Einlaßabschnitt angeordnet ist, um eine Beschleunigung des zweiphasigen Flüssigkeits-Dampfflusses hervorzurufen, der in den inneren Abschnitt der Düse von dem Einlaßabschnitt ausfließt, und den Fluß aus dem Auslaßabschnitt auszustoßen;
eine Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung, die an den Auslaßabschnitt der Beschleunigerdüse für Zweiphasenfluß angeschlossen ist, und eine Führungswand aufweist, welche die Form einer Kurve in Form eines umgekehrten U aufweist, auf solche Weise, daß oder zweiphasige Flüssigkeits-Dampffluß, der von dem Auslaßabschnitt der Beschleunigerdüse für den Zweiphasenfluß ausgestoßen wird, entlang einer Wandoberfläche der Führungswand geführt wird, sich jedoch auch davon trennen kann, wodurch eine Differenz der Zentrifugalkräfte, die auf eine Dampfphasenkomponente und eine Flüssigkeitsphasenkomponente des Zweiphasenflusses einwirken, während der Zweiphasenfluß entlang der Führungswand geführt wird, dazu führt, daß die Flüssigkeitsphasenkomponente entlang der Wandoberfläche der Führungswand geführt und eingefangen wird, wogegen sich die Dampfphasenkomponente von der Führungswand abtrennen kann; und
einen Diffusor, in welchen die von der Flüssigkeitsphaseneinfangsvorrichtung eingefangene Flüssigkeitsphasenkomponente fließen kann, welcher den Druck der Flüssigkeitsphasenkomponente erhöht, wenn die Flüssigkeitsphasenkomponente durch ihn hindurchfließt, und welcher die Flüssigkeitsphasenkomponente von seiner Auslaßseite aus ausstößt.

2. Dampfabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Unterbauabschnitt vorgesehen ist, so daß der Dampfabscheider/Injektor auf dem Unterbauabschnitt aufgebaut ist, wobei der Unterbauabschnitt aufweist:
eine obere Platte; und
eine unterhalb der oberen Platte angeordnete untere Platte, so daß zwischen den Platten ein Raum ausgebildet wird;
wobei der Aufbau so ist, daß der Einlaßabschnitt der Beschleunigerdüse für Zweiphasenfluß mit einem Raum in Verbindung steht, der unter der unteren Platte liegt; und
die Auslaßseite des Diffusors mit dem zwischen der oberen und unteren Platte vorhandenen Raum in Verbindung steht.

3. Dampfabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandoberfläche der Führungswand der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung die Form einer bogenförmigen Kurve aufweist, die nach oben gerichtet ist, und daß zumindest ein Abschnitt der Wandoberfläche die Form eines Kreis- oder Ellipsenbogens aufweist.

4. Dampfabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Seitenrandabschnitt der Führungswand der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung so in einer Richtung gebogen ist, daß der Zweiphasenfluß innerhalb einer Querschnittsoberfläche eingeschlossen wird, welche einen Flußweg für den Zweiphasenfluß festlegt.

5. Dampfabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Nuten in der Flußrichtung des Zweiphasenflusses oder des Flusses der flüssigen Phase entlang zumindest einem Abschnitt einer Innenwandoberfläche der Beschleunigerdüse für den Zweiphasenfluß vorgesehen sind, und/oder an der Wandoberfläche der Führungswand der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung, und/oder an einer Innenwandoberfläche des Diffusors.

6. Dampfabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Außenrohr vorgesehen ist, dessen Achse in Vertikalrichtung verläuft, wobei der Dampfabscheider/Injektor innerhalb des Außenrohres angeordnet ist, und daß ein Innenrohr vorhanden ist, dessen Achse in Vertikalrichtung verläuft und welches innerhalb des Außenrohrs angeordnet ist; wobei:
die Wandoberfläche der Führungswand der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung durch einen Teil einer Innenwandoberfläche des Innenrohrs gebildet wird;
der Diffusor so ausgebildet ist, daß er in Berührung mit einer Innenwand des Innenrohrs steht; und
ein Raum zwischen einer Innenwand des Außenrohrs und einer Außenwand des Innenrohrs so ausgebildet ist, daß die Flüssigkeitsphasenkomponente, die von der Auslaßseite des Diffusors ausgestoßen wird, durch diesen Raum fließen kann.

7. Dampfabscheider nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der untere Abschnitt der Beschleunigerdüse für den Zweiphasenfluß entlang der Achse des Innenrohres verläuft;
der Auslaßabschnitt der Beschleunigerdüse für den Zweiphasenfluß in der Nähe der Innenwand des Innenrohrs angeordnet ist; und
der Diffusor helixförmig in Bezug auf die Achse des Innenrohrs ausgebildet ist.

8. Kernreaktor mit einem Siedewasserreaktor, wobei der Kernreaktor aufweist:
ein Reaktordruckgefäß;
mehrere Brennstoffstabanordnungen, die innerhalb des Reaktordruckgefäßes angeordnet sind, und durch welche ein Kühlmittel fließt;
eine Abdeckung, welche die mehreren Brennstoffstangenanordnungen umgibt, innerhalb derer ein Flüssigkeits-Dampffluß aus zwei Phasen vorhanden ist, der erzeugt wird, wenn das Kühlmittel in den mehreren Brennstoffstabanordnungen fließt, und welche durch einen Abdeckungskopf an ihrem oberen Ende abgedichtet ist; und
einen Dampfabscheider/Injektor, der oberhalb des Abdeckungskopfes vorgesehen ist; wobei
der Dampfabscheider/Injektor aufweist:
eine Beschleunigerdüse für Zweiphasenfluß, die einen Einlaßabschnitt aufweist, der sich zum Inneren der Abdeckung hin öffnet, und einen Auslaßabschnitt, der höher als der Einlaßabschnitt angeordnet ist, so daß eine Beschleunigung des zweiphasigen Flüssigkeits-Dampfflusses hervorgerufen wird, der in der Abdeckung erzeugt wird, und in einen inneren Abschnitt der Düse von dem Einlaßabschnitt fließt, und zum Ausstoßen des Flusses aus dem Auslaßabschnitt;
eine Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung, die an den Auslaßabschnitt der Beschleunigerdüse für Zweiphasenfluß angeschlossen ist, und eine Führungswand aufweist, welche die Form einer Kurve in Form eines umgekehrten U aufweist, auf solche Weise, daß der zweiphasige Flüssigkeits-Dampffluß, der von dem Auslaßabschnitt der Beschleunigerdüse für den Zweiphasenfluß ausgestoßen wird, entlang einer Wandoberfläche der Führungswand geführt wird, sich jedoch von dieser trennen kann, wodurch eine Differenz der Zentrifugalkräfte, die auf eine Dampfphasenkomponente und eine Flüssigkeitsphasenkomponente des zweiphasigen Flusses einwirken, während der zweiphasige Fluß entlang der Führungswand geführt wird, dazu führt, daß die Flüssigkeitsphasenkomponente entlang der Wandoberfläche der Führungswand geführt und eingefangen wird, wogegen sich die Dampfphasenkomponente von der Führungswand abtrennen kann; und
einen Diffusor, in welchen die Flüssigkeitsphasenkomponente fließen kann, die von der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung eingefangen wurde, welcher den Druck der Flüssigkeitsphasenkomponente bei deren Durchfluß durch den Diffusor erhöht, und welcher die Flüssigkeitsphasenkomponente aus seiner Auslaßseite ausstößt.

9. Kernreaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umwälzflußweg vorgesehen ist, um zum Inneren der Abdeckung das Kühlmittel auf erhöhtem Druck zurückzubringen, welches aus der Auslaßseite des Diffusors hinausfließt.

10. Kernreaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandoberfläche der Führungswand der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung eine glatte Kurve bildet.

11. Kernreaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeckungskopf als Doppelanordnung ausgebildet ist, die einen oberen Abdeckungskopf und einen unteren Abdeckungskopf aufweist, der unterhalb des oberen Abdeckungskopfes liegt, so daß ein Raum zwischen dem oberen und unteren Abdeckungskopf ausgebildet wird;
der Einlaßabschnitt der Beschleunigerdüse für Zweiphasenfluß mit einem Raum innerhalb der Abdeckung in Verbindung steht, der sich unterhalb des unteren Abdeckungskopfes befindet; und
der Auslaßabschnitt des Diffusors mit dem Raum in Verbindung steht, der zwischen dem oberen und unteren Abdeckungskopf liegt.

12. Kernreaktor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Strahlpumpenantriebsdüse in einem oberen Abschnitt eines Fallrohrabschnitts vorgesehen ist, welche die Abdeckung umgibt; und
eine Strahlpumpe unterhalb der Strahlpumpenantriebsdüse vorgesehen ist; wobei
nach dem Durchgang des von dem Diffusor ausgestoßenen Kühlmittels durch den Raum, der zwischen dem oberen und unteren Abdeckungskopf vorhanden ist, das Kühlmittel durch die Strahlpumpenantriebsdüse in die Strahlpumpe geführt wird.

13. Kernreaktor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Speisewasserpumpe zum Liefern von Wasser an den Reaktordruckbehälter vorgesehen ist;
eine Speisewasserleitung, welche das Reaktordruckgefäß mit der Speisewasserpumpe verbindet; und
eine Abzweigleitung, welche von der Speisewasserleitung abzweigt und mit der Strahlpumpenantriebsdüse in Verbindung steht, wobei:
die Speisewasserpumpe Wasser der Strahlpumpe über die Abzweigleitung und die Strahlpumpenantriebsdüse zuführt.

14. Kernreaktor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck erhöht wird, um die Umwälzflußrate zu steuern, und zwar nacheinander vom Inneren des Fallrohrabschnitts aus, dem Inneren der Abdeckung, dem Einlaßabschnitt des Dampfabscheiders/Injektors, bis zum Auslaßabschnitt des Dampfabscheiders/Injektors, durch Steuern der Flußrate und des Auslaßdrucks des Wassers, welches von der Speisewasserpumpe der Strahlpumpe zugeführt wird, wodurch die thermische Ausgangsleistung geregelt wird, die in dem Reaktordruckbehälter erzeugt wird.

15. Kernkraftwerk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpe beim Ingangsetzen des Kraftwerks dadurch angetrieben wird, daß ein Fluß an Speisewasser, der von zumindest entweder einer Pumpe in einem Restwärmeabführsystem oder einer Pumpe in einem Reaktorwasserreinigungssystem geliefert wird, mit einem Fluß an Speisewasser gemischt wird, der von der Speisewasserpumpe der Strahlpumpe zugeführt wird.

16. Kernkraftwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Umwälzflußratenregelventil in dem Auslaßabschnitt oder dem Einlaßabschnitt der Strahlpumpe vorgesehen ist; und
eine Flußratenregelvorrichtung vorgesehen ist, welche zumindest eines der folgenden Signale verwendet: ein Stromgeneratorausgangssignal, ein Hauptdampflußratensignal, ein Neutronenflußausgangssignal, und ein Strahlpumpendruckdifferenzsignal, und zwar als Eingangssignal, eine geeignete Umwälzflußrate und das entsprechende Ausmaß der Öffnung des Umwälzflußratenregelventils hieraus berechnet, und ein Ventilöffnungssignal ausgibt.

17. Kernkraftwerk nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Speisewasserpumpe zum Liefern von Wasser an den Reaktordruckbehälter vorgesehen ist;
eine Speisewasserleitung vorgesehen ist, welche den Reaktordruckbehälter mit der Speisewasserpumpe verbindet;
ein Flußrateneinstellventil in der Speisewasserleitung vorgesehen ist; und
eine Abzweigleitung vorgesehen ist, welche von der Speisewasserleitung abzweigt und mit der Strahlpumpenantriebsdüse in Verbindung steht, wobei:
die Flußratenregelvorrichtung den Wasserpegel des Reaktors dadurch regelt, daß ein geeignetes Ausmaß der Öffnung des Flußrateneinstellventils berechnet wird, und ein Ventilöffnungssignal an das Flußrateneinstellventil ausgegeben wird.

18. Kernkraftwerk nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin vorgesehen sind:
eine Speisewasserpumpe zum Liefern von Wasser an den Reaktordruckbehälter;
eine Speisewasserleitung, welche den Reaktordruckbehälter mit der Speisewasserpumpe verbindet;
ein Flußrateneinstellventil, welches in der Speisewasserleitung vorgesehen ist; und
eine Abzweigleitung, die von der Speisewasserleitung abzweigt und mit der Strahlpumpenantriebsdüse in Verbindung steht, wobei:
die Flußratenregelvorrichtung die Flußrate des Speisewassers des Reaktors dadurch regelt, daß eine geeignete Speisewasserflußrate berechnet wird, und ein Drehfrequenzsignal an die Speisewasserpumpe ausgegeben wird.

19. Kernkraftwerk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin vorgesehen sind:
eine Strahlpumpenantriebsdüse, die in einem oberen Abschnitt eines Fallrohrabschnitts angeordnet ist, welcher die Abdeckung umgibt;
eine trompetenförmige Öffnung, die sich zum Fallrohrabschnitt hin öffnet, nahe an der Strahlpumpenantriebsdüse;
eine gerade Leitung, deren eines Ende an eine Vorderkante der trompetenförmigen Öffnung angeschlossen ist, und deren anderes Ende an die Einlaßseite der Strahlpumpe angeschlossen ist; und
eine unterhalb der Strahlpumpenantriebsdüse angeordnete Strahlpumpe; wobei:
das Kühlmittel der Strahlpumpe zugeführt wird, nachdem das Kühlmittel, welches sich in dem oberen Abdeckungskopf angesammelt hat, ohne durch den Diffusor hindurchgegangen zu sein, durch die trompetenförmige Öffnung hindurch gelangt ist, und durch die gerade Leitung, über die Strahlpumpenantriebsdüse.

20. Kernkraftwerk nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
der Abdeckungskopf als Doppelanordnung ausgebildet ist, die einen oberen Abdeckungskopf und einen unteren Abdeckungskopf aufweist, der unterhalb des oberen Abdeckungskopfes liegt, so daß ein Raum zwischen dem oberen und unteren Abdeckungskopf vorhanden ist;
das Kraftwerk weiterhin aufweist:
ein Fallrohr, welches einen oberen Endabschnitt aufweist, der sich nach oben in einer oberen Oberfläche des oberen Abdeckungskopfes öffnet, um eine flüssige Phase des Kühlmittels nach unten zu führen, die sich auf der oberen Oberfläche des oberen Abdeckungskopfes angesammelt hat, ohne von der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung eingefangen worden zu sein;
eine Impeller, der in einem unteren Abschnitt der Fallrohrleitung vorgesehen ist, um sich auf solche Weise zu drehen, daß innerhalb der Fallrohrleitung herunterfließendes Kühlmittel zu einem unteren Abschnitt der Abdeckung hin ausgestoßen wird; und
eine interne Pumpe zum Antrieb des Impellers;
wobei die Auslaßseite des Diffusors mit einem Raum in Verbindung steht, der zwischen dem oberen und unteren Abdeckungskopf vorhanden ist, und Kühlmittel, welches von der Auslaßseite des Diffusors ausgestoßen wird, durch den Raum herunterfließt, der zwischen dem oberen und unteren Abdeckungskopf vorhanden ist, und dann in einen Fallrohrabschnitt an der Außenseite der Fallrohrleitung, und dann zu einem unteren Abschnitt der Abdeckung hin ausgestoßen wird.

21. Kernkraftwerk nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umwälzflußratenregelvorrichtung vorgesehen ist, welche zumindest eines der folgenden Signale verwendet: ein Stromgeneratorausgangssignal, ein Hauptdampfflußratensignal, ein Neutronenflußausgangssignal, und ein Kernhalterungsplattendruckdifferenzsignal, und zwar als Eingangssignal, eine geeignete Umwälzflußrate und eine geeignete Drehfrequenz des Impellers aus dem Eingangssignal berechnet, und ein geeignetes Drehfrequenzsignal für die interne Pumpe ausgibt.

22. Kernkraftwerk nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehfrequenz der internen Pumpe dadurch geregelt wird, daß Berechnungen auf der Grundlage einer Gesamt-Pro portional-Integral-Differential-Regelung (PID-Regelung) in Bezug auf eine Differenz gegenüber einem vorbestimmten Wasserpegel durchgeführt werden, auf der Grundlage eines Reaktorkernwasserpegel-Eingangssignals.

23. Kernreaktor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl ein Abdeckungsgehäuse, welches einen Seitenabschnitt der Abdeckung bildet, als auch eine Kernhalterungsplatte, die einen unteren Abschnitt der Abdeckung bildet, als Doppelanordnung ausgebildet ist;
und das Kraftwerk weiterhin aufweist:
einen ersten Kühlmittelumwälzweg, der so ausgebildet ist, daß miteinander der Raum zwischen den Abdeckungsköpfen, ein zwischen den doppelt ausgeführten Abdeckungsgehäusen, und ein Raum verbunden werden, der zwischen den doppelt ausgeführten Kernhalterungsplatten vorhanden ist, durch welchen Kühlmittel fließt, welches von dem Auslaßabschnitt des Diffusors ausgestoßen wird;
einen Wasserstab, der im Inneren der Brennstoffstabanordnung vorgesehen ist, und durch welchen Kühlmittel fließt;
eine erste Kühlmittelführungsleitung, die so ausgebildet ist, daß sie den ersten Kühlmittelumwälzweg mit einem Auslaßabschnitt an einem unteren Ende des Wasserstabes verbindet, um Kühlmittel unter erhöhtem Druck, welches von der Auslaßseite des Diffusors ausgestoßen wurde, und welches durch den ersten Kühlmittelumwälzweg fließt, dem Auslaßabschnitt am unteren Ende des Wasserstabes zuzuführen; und
ein Loch, welches in einer Seitenoberflächen des Wasserstabes vorgesehen ist, um Kühlmittel, welches innerhalb des Wasserstabes fließt, nach außerhalb des Wasserstabes auszuspritzen.

24. Kernkraftwerk nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient eines Materials, aus welchem die erste Kühlmittelführungsleitung besteht, und der thermische Ausdehnungskoeffizient eines Materials, aus welchem der Wasserstab besteht, in der Nähe eines Verbindungsabschnitts zwischen dem ersten Kühlmittelführungsrohr und dem Wasserstab unterschiedlich gewählt sind.

25. Kernkraftwerk nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß Labyrinthnuten in dem ersten Kühlmittelführungsrohr und dem Wasserstab in der Nähe eines Verbindungsabschnitts zwischen dem ersten Kühlmittelführungsrohr und dem Wasserstab vorgesehen sind.

26. Kernkraftwerk nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin vorgesehen sind:
eine zweite Kühlmittelführungsleitung, die innerhalb eines Steuerstabrohres vorgesehen ist, welches unterhalb der Brennstoffstabanordnungen angeordnet ist, um Kühlmittel, welches außerhalb der Abdeckung vorhanden ist, in eine untere Ankerplatte der Brennstoffstabanordnungen zu führen; und
eine Öffnung, die in einem zweiten Kühlmittelumwälzweg vorhanden ist, der durch die zweite Kühlmittelführungsleitung gebildet wird, um dort den Flußweg lokal einzuschränken.

27. Kernkraftwerk nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß Löcher in einer Seitenoberfläche eines inneren Abdeckungsgehäuses der Doppelanordnung der Abdeckungsgehäuse vorgesehen sind, und in einer Seitenoberfläche eines Kanalkastens der Brennstoffstabanordnungen.

28. Kernkraftwerk mit einem Siedewasserreaktor, welches aufweist:
einen Dampfgenerator, der ein unteres Gehäuse aufweist, welches einen Wärmetauscher umgibt, der aus Wärmetauscherrohren besteht, die Einlässe und Auslässe für ein Primärkühlmittel aufweisen, sowie ein oberes Gehäuse, welches mit dem unteren Gehäuse verbunden ist, und einen Dampfauslaß zum Liefern von Dampf an eine Turbine aufweist;
einen Reaktorbehälter, der mit dem Dampfgenerator in Verbindung steht, und das Primärkühlmittel und eine Brennstoffstabanordnung umgibt; und
einen Dampfabscheider/Injektor, der oberhalb des unteren Gehäuses vorgesehen ist; wobei der Dampfabscheider/Injektor aufweist:
eine Beschleunigerdüse für einen Zweiphasenfluß, die einen Einlaßabschnitt aufweist, der sich zum Inneren des unteren Gehäuses hin öffnet, sowie einen höher als der Einlaßabschnitt angeordneten Auslaßabschnitt, um eine Beschleunigung eines zweiphasigen Flusses des Primärkühlmittels hervorzurufen, welches in einen inneren Abschnitt der Düse fließt, von dem Einlaßabschnitt aus, und zum Ausstoßen des Flusses aus dem Auslaßabschnitt;
eine Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung, die an den Auslaßabschnitt der Beschleunigerdüse für den zweiphasigen Fluß angeschlossen ist, und eine Führungswand aufweist, welche die Form einer Kurve in Form eines umgekehrten U aufweist, auf solche Weise, daß der Zweiphasenfluß, der von dem Auslaßabschnitt der Beschleunigerdüse für den Zweiphasenfluß ausgestoßen wird, entlang einer Wandoberfläche der Führungswand geführt wird, sich jedoch auch davon abtrennen kann, wodurch eine Differenz der Zentrifugalkräfte, die auf eine Dampfphasenkomponente und eine Flüssigkeitsphasenkomponente des zweiphasigen Flusses einwirken, während der Zweiphasenfluß entlang der Führungswand geführt wird, dazu führt, daß die Flüssigkeitsphasenkomponente entlang der Wandoberfläche der Führungswand geführt und eingefangen wird, wogegen sich die Dampfphasenkomponente von der Führungswand ablösen kann; und
einen Diffusor, in welchen die von der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung eingefangene Flüssigkeitsphasenkomponente fließen kann, welcher den Druck der Flüssigkeitsphasenkomponente bei deren Durchfluß durch den Diffusor erhöht, und welcher die Flüssigkeitsphasenkomponente von seiner Auslaßseite aus ausstößt.

29. Kernkraftwerk nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch:
ein Innengehäuse, welches den Wärmetauscher innerhalb des unteren Gehäuses umgibt;
wobei von dem Diffusor abgegebenes, ausgestoßenes Wasser in den Wärmetauscher durch einen Raum geführt wird, der zwischen dem unteren Gehäuse und dem Innengehäuse vorhanden ist.

30. Kesseleinrichtung, welche aufweist:
einen Druckbehälter, der Wärmetauscherrohre umgibt, die einen Wärmetauscher bilden, sowie einen Brenner zum Erhitzen der Wärmetauscherrohre;
eine Umwälzpumpe zum Umwälzen eines Fluids, welchem durch den Druckbehälter fließt; und
einen Dampfabscheider/Injektor, der oberhalb der Wärmetauscherrohre vorgesehen ist;
wobei der Dampfabscheider/Injektor aufweist:
eine Beschleunigerdüse für Zweiphasenfluß, die einen Einlaßabschnitt aufweist, der sich zum Inneren des Druckbehälters hin öffnet, sowie einen höher als der Einlaßabschnitt angeordneten Auslaßabschnitt, um eine Beschleunigung eines zweiphasigen Flüssigkeits-Dampfflusses hervorzurufen, der in einen inneren Abschnitt der Düse von dem Einlaßabschnitt aus fließt, und durch den Wärmetauscher fließt, und zum Ausstoßen des Flusses aus dem Auslaßabschnitt;
eine Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung, die an den Auslaßabschnitt der Beschleunigerdüse für den Zweiphasenfluß angeschlossen ist, und eine Führungswand aufweist, welche die Form einer Kurve in Form eines umgekehrten U aufweist, auf solche Weise, daß der Zweiphasenfluß, der von dem Auslaßabschnitt der Beschleunigerdüse für den Zweiphasenfluß ausgestoßen wird, entlang einer Wandoberfläche der Führungswand geführt wird, sich jedoch auch von dort abtrennen kann, wodurch eine Differenz der Zentrifugalkräfte, die auf eine Dampfphasenkomponente und eine Flüssigkeitsphasenkomponente des zweiphasigen Flusses einwirken, während der zweiphasige Fluß entlang der Flüssigkeitsphasenkomponente entlang der Wandoberfläche der Führungswand geführt und eingefangen wird, wogegen sich die Dampfphasenkomponente von der Führungswand abtrennen kann; und
einen Diffusor, in welchen die Flüssigkeitsphasenkomponente fließen kann, die von der Flüssigkeitsphaseneinfangvorrichtung eingefangen wurde, welcher den Druck der Flüssigkeitsphasenkomponente bei deren Durchfluß durch den Diffusor erhöht, und welcher die Flüssigkeitsphasenkomponente von seiner Auslaßseite aus ausstößt.

31. Kesseleinrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Innengehäuse vorgesehen ist, welches den Wärmetauscher innerhalb des Druckbehälters umgibt;
wobei Wasser, welches von dem Diffusor abgegeben und ausgestoßen wird, in den Wärmetauscher durch einen Raum geführt wird, der zwischen dem Druckbehälter und dem Innengehäuse vorhanden ist.