DE2231236C3 - Dampferzeuger - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger für Kernreaktoren, insbesondere für Druckwasserreaktoren, mit einem in einem vertikalen Druckgefäß angeordneten U-Rohrbündel, in dessen Rohren das Heizmedium strömt, mit einer im Bereich des kalten Schenkels des U-Rohrbündels angeordneten Vorwärmkammer für das zu verdampfende Arbeitsmedium, in die das kalte Arbeitsmedium eingespeist wird, und über dem U-Rohrbündel angeordneten Flüssigkeitsabscheider für das Arbeitsmedium.

Bei dem aus der US-Patentschrift 34 83 848 bekannten Dampferzeuger der obengenannten Art kann man die Vorwärmung nicht, wie an sich erwünscht, so weit treiben, daß im NormalbeUieb bei voller Leistung Siedetemperatur erreicht wird, weil bei einer solchen Auslegung für den Fall verringerter Leistung, z. B. bei halber Last, die Gefahr besteht, daß im Vorwärmer vorzeitiges Sieden auftritt. Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Auslegung des Vorwärmers zu schaffen, mit der auch bei Teillast kein Verdampfen des eingespeisten Arbeitsmediums im Vorwärmer erfolgt und dennoch andererseits sichergestellt wird, daß bei Vollast eine ausreichende Vorwärmung des Arbeitsmediums erfolgt.

Zur Lösung der Aufgabe ist gemäß der Erfindung eine Leitung vorgesehen, durch die mindestens ein Teil des vorgewärmten Arbeitsmediums von der Vorwärmkammer in den Bereich des Flüssigkeitsaustrittes der Flüssigkeitsabscheider geführt wird. Hierbpi braucht im Vorwärmer nur so viel Wärme übertragen zu werden, daß das Primärmedium in günstiger Weise ausgenutzt wird. Erst durch die anschließende Vermischung mit dem aus den Flüssigkeitsabscheidern strömenden Wasser mit Siedetemperatur wird eine weitere Vorwärmung vorgenommen. Gleichzeitig wird dadurch der Flüssigkeitsumlauf im Dampferzeuger verbessert, weil mitgerissene Dampfblasen kondensiert werden, so daß sich ein dampfblasenfreier, für die Regelung vorteilhafter Wasserhaushalt einstellt. Bei dem neuen Dampferzeuger kann also die Temperatur im Vorwärmer bei Normalbetrieb etwas niedriger sein, weil später noch eine Temperaturerhöhung stattfindet. Dadurch wird vermieden, daß bei Teillast ein vorzeitiges Sieden erfolgt. Andererseits ist bei Teillast im Siederaum eine höhere Dampfrate zu erwarten. Mithin fällt weniger Flüssigkeit in den Flüssigkeitsabscheidern an, die zur weiteren Aufwärmung führt. Deshalb ist bei der Erfindung eine weitgehend gleichbleibende Vorwärmerendtemperatur zu erwarten.

Der neue Dampferzeuger kann noch durch eine zusätzliche Einspeisung des Sekundärmediums verbessert werden, die zur Aufrecbterhaltung eines bestimmten Sekundärmittelspiegels geregelt wird. Diese zusätzliche Leitung ist nich durch die Strömungswiderstände des Vorwärmers tind der daran angeschlossenen Leitung belastet, so daß ein gut regelbares Verhalten zu erwarten ist.

Für den Fall, daß nicht das gesamte Sekundärmedium aus den Vorwärmern in den Bereich der Flüssigkeitsabscheider geführt wird, sollte man aus dem Vorwärmbereich unmittelbar austretendes Sekundärmedium über einen größeren Querschnitt verteilen, danv« die Belastung des Siederaums möglichst gleichmäßig bleibt.

Zur Verwirklichung der Erfindung braucht nicht das gesamte vorgewärmte Sekundärmedium in den Bereich des Abscheiders geführt zu werden. Unter Umständen kann es für eine optimale Beaufschlagung des Dampferzeugers durch Kondensation des aus dem Abscheider mitgerissener Dampfes ausreichen, wenn etwa nur '/3 des in den Vorwärmer eingespeisten Sekundärmediums zum Abscheider geführt wird. Das aus dem Vorwärmbereich unmittelbar in den Dampferzeuger austretende Sekundärmedium, beim Beispiel also die restlichen zwei Drittel, kann durch öffnungen der oberen Wand des Vorwärmers austreten, die eine gleichmäßige Verteilung oberhalb des Vorwärmers ermöglichen.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung einige Ausführungsbeispiele beschrieben, in der in jeweils einem Längsschnitt Dampferzeuger für Druckwasserleistungsreaktoren dargestellt sind, für deren übereinstimmende Teile gleiche Bezugszeichen verwendet werden.

Der Dampferzeuger besitzt ein längliches Gehäuse 1 mit vertikaler Achse, das ein U-Rohrbündel 2 zur Führung des Primärmediums enthält. Die Rohre sind im einzelnen nicht dargestellt. Sie sind am unteren Ende des U-Rohrbündels 2, dessen Schenkel 2a und 2b ebenfalls vertikal verlaufen, und dessen Rohrbogen 2c am oberen Ende des Rohrbündels liegt, in einer Rohrplatte 3 gefaßt, die mit einem Kugelboden 3a zusammen zwei durch eine Wand 3b voneinander getrennte Räume bildet. An die beiden Räume ist der Einlaß 4 für das Primärmedium einerseits und der Auslaß 5 für das Pritnärmedium andererseits angeschlossen, das das Rohrbündel 2 im linken Schenkel 2a aufsteigend und im rechten Schenkel 2b absteigend durchströmt. Primärmedium ist bei einem Druckwasserreaktor als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung leichtes Wasser, das unter einem Druck von beispielsweise 150 Atmosphären

Steht und Temperaturen von etwa 300°C aufweist.

Das U-Rohrbündel 2 ist von einem Führungsmantel 6 umschlossen, der einen Flüssigkeitsabscheider 7 trägt und den sogenannten Fallraum 8 von dem Bereich des U-Rohrbündels 2 trennt, in dem das ils Sekundärmeditim vorhandene leichte Wasser verdampft wird. Durch den Flüssigkeitsabscheider 7 gelangt Dampf in den Dampfdom 10, aus dem er aus dem Auslaß 11 entweichen kann.

Bei der durch die Pfeile angedeuteten Strömung des Primärmediums vom Einlaß 4 zum Auslaß 5 ist der dem Auslaß zugeordnete Bereich des U-Rohrbündels als Vorwärmer 13 ausgenutzt. Zu diesem Zweck ist durch Wände 13a ein abgegrenzter Bereich geschaffen, in dem Strömungskanäle 14 durch Leitwände 15 eine hin- und hergehende Querströmung durch das U-Rohrbündel veranlassen. Das Sekundärmedium wird bei 18 unten in den Vorwärmer 13 eingespeist.

Das vorgewärmte SekundärmedLm gelangt durch eine Leitung 21 in den Raum 22 unterhalb des Abscheiders 7, in dem das abgeschiedene Siedewasser unter dem Flüssigkeitsspiegel 19 des Sekundärmediums austritt. Mit diesem auch als Carryunder bezeichneten Siederwasser vermischt sich das vorgewärmte Sekundärmedium, wodurch Dampfreste kondensiert werden. Dann gelangt das Gemisch in den Fallraum 8 zwischen dem Rohr 6 und der Gehäusewand des Dampferzeugers. In diesem sinkt die Flüssigkeit durch Naturumlauf nach unten. Sie tritt bei 9 in den zum Verdampfen dienenden Raum 12 im Bereich des U-Rohrbünu'els 2 und wird dort beim Aufsteigen erneut verdampft.

Beim Ausführungsbeispiel sind den Wänden 13a des Vorwärmers 13 Klappen 27 zugeordnet. Diese gestatten ein Eindringen von Flüssigkeit oder Dampf in den Vorwärmer für den Fall, daß bei einem Leck der Speisewasserleitung ein«, hohe Druckdifferenz zwischen Vorwärmer 13 und Siederaum 12 bzw. Faliraum 8 entsteht, die sonst die relativ dünnen Trennwände 13a des Vorwärmers beschädigen würde.

S Beim Ausführungsbeisp'el nach F i g. 1 ist im oberen Teil des Dampferzeugers eine Leitung 17 vorgesehen, durch die nicht vorgewärmtes Sekundärmedium in den Fallraum 8 gelangt. Die Menge dieses Sekundärmediums ist jedoch gering. Sie dieni lediglich zur Regelung

ίο des Spiegels 19 des Sekundärmediums.

Etwa im oberen Drittel des U-Rohrbündels 2 ist eine Trennwand 24 mit Öffnungen 25 dargestellt. Die Trennwand 24 bewirkt eine Vergleichmäßigung der Strömung.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 gelangt im Unterschied gegenüber der F i g. 1 das Sekundärmedium aus dem Vorwärmer 13 nicht nur über die Leitung 21 in den Bereich 22 unterhalb des Abscheiders, sondern auch unmittelbar durch einen Auslaß 130 in den Siederaum J2 des Dampferzeugers. Der Auslaß kann auch ganz oder zum Teil als durchbrochene Trennwand 25 ausgebildet werden, um eine bestimmte Verteilung des Sekundärmediums zu erhalten.

Die Menge des in der Leitung 21 zum Abscheider 7 geführten Sekundärmediums wird nur so groß gewählt, daß mit dem Siedewasser mitgerissener Dampf ausreichend kondensiert wird. Das hierfür nicht benötigte Sekundärmedium gelangt unmittelbar in den Siederaum 12. Es kann z. B. das ein- bis vierfache des in der Leitung 21 zum Abscheider geführten Sekundärmediums sein. Demgegenüber ist die Menge des bei 17 ohne Vorwärmung zugeführten und zur Regelung des Flüssigkeitsspiegels 19 dienenden Sekundärmediums sehr viel kleinen Sie beträgt z. B. ¹Ao des verdampften Sekundärmittels.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Dampferzeuger für Kernreaktoren, insbesondere für Druckwasserreaktoren, mit einem in einem vertikalen Druckgefäß angeordneten U-Rohrbündel, in dessen Rohren das Heizmedium strömt, mit einer im Bereich des kalten Schenkels des U-Rohrbündels angeordneten Vorwärmkammer für das zu verdampfende Arbeitsmedium, in die das kalte Ar- to beitsmedium eingespeist wird, und über dem U-Rohrbündel angeordneten Flüssigkeitsabscheider für das Arbeitsmedium, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (21) vorgesehen ist, durch die mindestens ein Teil des vorgewärmten Arbeitsmediums von der Vorwärmkammer (13) in den Bereich des Fiüssigkeitsaustrittes der Flüssigkeitsabsciieider (7) geführt wird.

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (21) im inneren des Dampferzeugers (1) verläuft

3. Dampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Einspeisung des Sekundärmediums (Leitung 17), die zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Sekundärmittelspiegeis (19) geregelt wird.

4. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nicht durch die Leitung (21) abgeführtes Sekundärmedium durch über einen größeren Querschnitt verteilte öffnungen (25) aus dem Vorwärmbereich (13) austritt.