DE2209046A1

DE2209046A1 - Kernreaktor

Info

Publication number: DE2209046A1
Application number: DE19722209046
Authority: DE
Inventors: Anthreas Nicholas Lutter worth Leicestershire Charcharos (Großbritannien)
Original assignee: British Nuclear Design of Construction Ltd
Current assignee: British Nuclear Design of Construction Ltd
Priority date: 1971-02-25
Filing date: 1972-02-25
Publication date: 1972-09-21
Also published as: GB1382423A; IT949203B; FR2126424B1; US3775248A; FR2126424A1

Description

Patentanwälte

Br.-Ing. Wilüelm Roichel
Dipl-Jng. V/oUacng RcicM

6 Frankfurt a. M. 1
Parksiiaße 13

6993

BRITISH NUCLEAR DESIGN & CONSTRUCTION LIMITED, Whetstone,

■ England

Kernreaktor

Die Erfindung befaßt sich mit einem Kernreaktor mit einem Reaktorspaltraum, mit mindestens einer Wärmeaustaiischer-vorrichtung, die einen Verdampfungsteil mit einen Wassereinlaß und einem Dampfauslaß aufweist, mit einer Umwälzvorriehtung, die das Reaktorkühlmittel nach unten durch die Spaltzone strömen läßt, wobei die Y/ärmeaustauschervor-richtiing so verbunden ist, daß sie an ihrem unteren Ends das Reaktorkühlmittel, das den Spaltraum verläßt, aufnimmt mid dieses Kühlmittel wieder der Umwälzvorrichtung zuführt.

Erfindungsgemäß ist dieser Kernreaktor- dadurch gekennzeichnet, daß der Wassereinlaß und der DaspianslaS as imteren bs*J.

am oberen Ende des Verdampfungsteils angeordnet sind und daß die Wärmeaustauschervorrichtung FührviigEsi&riGhtesigen aufweist, die das Kühlmittel_r das i?ie vssi des Reakt aufnehmen, durch den Verdampfiingstsii nacii untea

Eine bevorzugte AusfUhriuigsfo^iß dsr Irfiiidisg bildet, daß der Verdampfungrfcsil ^iiigfSi/^ig ist vmü

Wärmeaustauschervorrichtung auch einen ringförmigen Vorwärmerteil aufweist, der unter dem Verdampfungsteil angeordnet ist und dessen oberes Ende mit dem Wassereinlaß des Verdampfungsteils verbunden ist, daß ein ringförmiger Überhitzungsteil über dem Verdampfungsteil angeordnet ist, dessen unteres Ende mit dem Dampfauslaß des Verdampfungsteils verbunden ist, daß ein Auslaßrohr für das Kühlmittel des Reaktors nach unten durch den Uberhitsungsteil, den Verdampfungsteil und den Vorwärmerteil verläuft und sich an seinem unteren Ende zu dem unteren Ende des Vorwärmteils öffnet, daß ein nach oben ragendes erstes Gehäuse den Überhitzungsteil, den Verdampfungsteil und den Vorwärmteil umgibt und an seinem unteren Ende mit dem Auslaßrohr abgedichtet verbunden ist, daß ein äußeres Gehäuse an seinem oberen Ende mit dem Auslaßrohr abgedichtet verbunden ist und daß es das erste Gehäuse umgibt und mit diesem eine ringförmige Führungseinrichtung bildet, die an ihrem oberen Ende mit dem oberen Ende des Uberhitzungsteils verbunden ist, und daß das äußere Gehäuse an seinem unteren Ende zur Aufnahme des Reaktorkühlmittels, welches den Spaltraum verläßt, geöffnet ist.

Die Wärmeaustauscherteile können von Klammern gehaltert werden, die an einem vertikalen zylindrischen Stab befestigt sind, der durch einige oder alle Teile hindurchgeht.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben.

Die Zeichnung zeigt einen Teilschnitt durch eine Wärmeaustauschervorrichtung sowie einen Teil des Kernreaktors, in den sie eingebaut ist.

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Nach der Zeichnung enthält der Reaktor einen Spaltraum 10, der in einem Druckgefäß 12 aus Beton vorgesehen ist. Innerhalb der Wand des Druckgefäßes 12 befinden sich mehrere zylindrische Hohlräume oder Ausnehmungen 14 (von denen nur einer dargestellt ist), von denen jeder eine Wärmeaustauschervorrichtung gemäß der Erfindung aufweist.

Jede Wärmeaustauschervorrichtung enthält einen Wärmeaustauscher 16 und einen Wiedererwärmer 18. Der Wärmeaustauscher weist einen Vorwärmerteil 16A, einen Verdampfungsteil 16B und einen Uberhitzungsteil 16C auf. Der Verdampfungsteil 16B hat an seinem unteren Ende einen Wassereinlaß i6D,der mit dem oberen Ende des Vorwärmteils 16A verbunden ist,und der Verdampfungsteil 16b weist an seinem oberen Ende einen Dampfauslaß 16E auf, der mit dem oberen Ende des Überhitzungsteils 16C verbunden ist. Sowohl die Wärmeaustauscherteile 16A, 16B und 16C als auch der Wiedererwärmer sind ringförmig ausgebildet, und es ragt ein vertikaler zylindrischer Stab 20 durch den Wiedererwärmer 18 vom Boden des Hohlraums 14 nach oben. Zwei Sätze Klammern 22 ragen radial von dsm Stab 20 weg, wobei der obere Satz der Klammern 22 den Wärmeaustauscher 16 isisl der untere Satz den Wiedererwärmer 18 haltert.

Der Wärmeaustauscher 16 ist von einem zylindrischen Gehäuse 24 umgeben; das Wärmeaustauschergehäuse 24 ist an seinem oberen Ende offen, jedoch an seinem unteren Ende abgedichtet mit dem oberen Ende des Stabs 20 durch ein kegelstumpfförmiges Gehäuse 26 verbunden. In dem Wärmeaustauscher 16 befindet sich ein Gasauslaßrohr 28, welches an seinem oberen Ende durch eine Dichtung 30 mit dem Einlaßraum eines Gasumwälzers 34 verbunden ist. Das Auslaßrohr 28 ist mit einer Abdeckplatte 36 verschweißt und wird von dieser genaltert. Die Abdeckplatte 36 wird von dem äußeren Wärmeaustauschergehäuse 38 gehaltert, welches nach unten sowohl um den Wärmeaustauscher 16 als auch um den Wiedererwärmer 18

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herumragt und dessen Gewicht über den unteren Satz der Klammern 22 auf den Stab 20 übertragen wird.

Durch den Boden des Hohlraums 14 ragen eine Hauptwasserzufuhrleitung 40, vier Uberhitzerauslässe 42 (nur einer dargestellt), zwei Wiedererwärmereinlässe 44 (nur einer dargestellt) und zwei Wiedererwärmerauslässe (keiner dargestellt). Die Zufuhrleitung 40 ist mit dem Wärmeaustauschereinlaß (d.h. dem unteren Ende des Vorwärmteils 16A) durch ein Rohr (nicht dargestellt) verbunden, welches in dem Stab 20 verläuft. Rohre (ebenfalls nicht dargestellt) verlaufen von dem oberen Ende des Uberhitzungsteils 16C durch ein ringförmiges Rohr, welches zwischen dem Wärmeaustauschergehäuse 24 und dem äußeren Wärmeaustauschergehäuse 38 gebildet ist, zu den Uberhitzungsauslässen 42. Weitere Rohre (nicht dargestellt), die außerhalb des Stabs 20 angeordnet sind, verbinden den Wiedererwärmer 18 mit den Wiedererwärmereinlässen 44 und den Wiedererwärmerauslässen.

Bei Betrieb des Reaktors wird Gas durch den Gasumwälzer 34 aus dem Einlaßraum 32 gesogen und dann nach unten durch den Spaltraum 10 geleitet', von wo es zu dem Boden des Hohlraums 14 fließt. Wie es durch die Pfeile in der Zeichnung dargestellt ist, fließt das Gas nach oben durch den Wiedererwärmer 18, und es fließt dann an dem Wärmeaustauscher 16 vorbei, wobei ea weiterhin nach oben durch den ringförmigen Raum strömt, welcher zwischen dem Wärmeaystauschergehäuse 24 und dem äußeren Wärmeaustauschergehäuse 38 gebildet ist. Wenn das Gas durch den ringförmigen Raum strömt, dann überträgt es Wärme an die Uberhitzer-Auslaßrohre, die darin angeordnet sind. Die Richtung des GasStroms wird durch die Abdeckplatte 36 umgekehrt, und das Gas strömt dann der Reihe nach durch das Uberhitzungsteil, das Verdampfungsteil und das Vorerwärmungsteil des Wärmeaustauschers. Das Gas wird dann vom Boden des Wärmeaustauschers durch das kegelstumpfförmige Gehäuse 26 in die Leitung 28 abgeleitet, durch die es in den Einlaßraum 32 zurückkehrt.

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Man erkennt, daß durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Wärmeaustauschervorrichtung es möglich ist, einen Wasserstrom durch die Teile der Wärmeaustauschervorrichtung, in denen sich Wasser in der flüssigen Phase befindet, nach oben zu erreichen. Dadurch können die Schwierigkeiten der Instabilität und des thermischen Schocks, die bei einem Wasserstrom, der nach unten gerichtet ist, insbesondere bei geringen Strömungsmengen, ausgeschaltet werden. Außerdem läßt sich nach der erfindungsgemäßen Lehre ein Wasserstrom nach oben verwirklichen, ohne daß der Strom des Reaktorkühlmittels durch die Wärmeaustauschervorrichtung unmäßig kompli-

ziert wird.

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Claims

Patentansprüche

1,) Kernreaktor mit einem Reaktorspaltraum, mit mindestens einer Wärmeaustauschervorrichtung, die einen Verdampfungsteil mit einem Wassereinlaß und einem Dampfauslaß aufweist, Bit einer Umwälzvorrichtung, die das Reaktorkühlmittel nach unten durch die Spaltzone strömen läßt, wobei die Wärmeaustauschervorrichtung so verbunden ist, daß sie an ihrem unteren Ende das Reaktorkühlmittel, das den Spaltraum verläßt, aufnimmt und dieses Kühlmittel wieder der Umwälzvorrichtung zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassereinlaß (16D) und der Dampfauslaß (16E) am unteren bzw. am oberen Ende des Verdampfungsteils (16B) angeordnet sind und daß die Wärmeaustauschervorrichtung Führungseinrichtungen (24; 38; 28) aufweist, die das Kühlmittel, das sie von dem Reaktorspaltraum (10) aufnehmen, durch den Verdampfungsteil (16B) nach unten leiten.
2. Kernreaktor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfungsteil (i6ß) ringförmig ausgebildet ist und ein Auslaßrohr (28) aufweist, welches durch den Verdaapfungsteil nach unten ragt, daß das Auslaßrohr (28) an seinem oberen Ende mit der Umwälzvorrichtung (32, 34) verbunden ist und sich an seinem unteren Ende zu dem unteren Ende des Verdampfungsteils (16B) hin öffnet, daß der Verdampfungsteil (16B) von einem ersten Gehäuse (24) umgeben ist und daß die Wärmeaustauschervorrichtung ein äußeres Gehäuse (38) aufweist, welches so aufgebaut ist, daß es an seinem unteren Ende das Reaktorkühlmittel, welches den Reaktorspaltraum verläßt, aufnimmt und daß es an seinem oberen Ende mit dem ersten Gehäuse eine ringförmige Leitung bildet, die mit dem oberen Ende des Verdampfungsteils verbunden ist.

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3. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschervorrichtung auch einen ringförmigen Überhitzungsteil (16C) aufweist, der in dem ersten Gehäuse (24) um das Auslaßrohr (28) über dem Verdampfungsteil (16B) angeordnet, iftt und mit deeeon Unmpfaunlue (Ϊ6Ε) verbunden ist, und daß die ringförmige Führungseinrichtung (24, 38) mit dem oberen Ende des Verdampfungsteils (16B) durch das Überhitzungsteil (16C) verbunden ist.
4. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschervorrichtung einen ringförmigen Vorwärmerteil (16A) aufweist, der in dem ersten Gehäuse (24) um das Auslaßrohr (28) unter dem Verdampfungsteil (16B) angeordnet ist und mit dem Wassereinlaß (16D) verbunden ist und daß das Auslaßrohr (£8) sich an seinem unteren Ende zu dem unteren Ende des Vorwärmteils (16A) öffnet und dieses bis zu dem unteren Ende des Verdampfungsteils (16B) durchsetzt.
5. Kernreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschervorrichtung einen Dampfwiedererwärmerteil (18) aufweist, der in dem äußeren Gehäuse (38) über seinem unteren Ende angeordnet ist, bei dem das Kühlmittel des Reaktors unterhalb des ersten Gehäuses (24) aufgenommen wird.
6. Kernreaktor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfungsteil (16B) ringförmig ist und daß die Wärmeaustauschervorrichtung auch einen ringförmigen Vorwärmerteil (16A) aufweist, der unter dem Verdampfungsteil (16B) angeordnet ist und dessen oberes Ende mit dem Wassereinlaß (16D) des Verdampfungsteils (16B) verbunden ist, daß ein ringförmiger Überhitzungsteil (16C) Über dem Verdampfungsteil (16B) angeordnet ist, dessen unteres Ende mit dem Dampf auslad (16E) des Ver-

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dampfungsteils verbunden ist, daß ein Auslaßrohr (28) für das Kühlmittel des Reaktors nach unten durch den Uberhitzungsteil, den Verdampfungsteil und den Vorwärmerteil verläuft und sich an seinem unteren Ende zu dem unteren Ende des Vorwärmteils (16A) öffnet, daß ein nach oben ragendes erstes Gehäuse (24) den Uberhitzungsteil, den Verdampfungsteil und den Vorwärmteil umgibt und an seinem unteren Ende mit dem Auslaßrohr (28) abgedichtet verbunden ist, daß ein äußeres Gehäuse (38) an seinem oberen Ende mit dem Auslaßrohr (28) abgedichtet verbunden ist und daß es das erste Gehäuse (24) umgibt und mit diesem eine ringförmige Führungseinrichtung bildet, die an ihrem oberen Ende mit dem oberen Ende des Uberhitzungsteils (16C) verbunden ist, und daß das äußere Gehäuse (38) an seinem unteren Ende zur Aufnahme des Reaktorkühlmittels, welches den Spaltraum verläßt, geöffnet ist.
7. Kernreaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauschervorrichtung auch einen Dampfwiedererwärmer (18) aufweist, der in dem äußeren Gehäuse (38) Über dessen unterem Ende, bei dem das Kühlmittel der Reaktorspaltzone aufgenommen wird, Jedoch unter dem ersten Gehäuse (24) angeordnet ist.
8. Kernreaktor nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckgefäß (12) vorgesehen ist, in dem sich der Reaktorspaltraum (10) befindet, daß das Druckgefäß eine Wand aufweist, in der sich ein vertikal verlaufender Hohlraum (14) befindet und daß die Wärmeaustauschervorrichtung und die Umwälz vorrichtung (34) in dem Hohlraum angeordnet sind, wobei die Umwälzvorrichtung mit dem oberen Ende des Auslaßrohrs (28) verbunden ist, und daß ferner eine erste Durchführung vorgesehen ist, die auch mit der Umwälzvorrichtung verbunden ist, und die von dem Hohlraum durch die Seitenwand in das Innere des Druckgefäßes ragt und daß ferner eine zweite Durchführung vorgesehen ist, die mit dem unteren Ende des äußeren Gehäuses verbunden ist und auch von dem Hohlraum durch die Wand in das Innere des Druckgefäßes verläuft.

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