DE2234573B2 - STEAM GENERATOR BUILT IN THE PRESSURE TANK OF A NUCLEAR POWER GENERATION PLANT - Google Patents

STEAM GENERATOR BUILT IN THE PRESSURE TANK OF A NUCLEAR POWER GENERATION PLANT

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DE2234573B2 DE19722234573 DE2234573A DE2234573B2 DE 2234573 B2 DE2234573 B2 DE 2234573B2 DE 19722234573 DE19722234573 DE 19722234573 DE 2234573 A DE2234573 A DE 2234573A DE 2234573 B2 DE2234573 B2 DE 2234573B2
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Description

Die Erfindung betrifft einen in den Druckbehälter Kernenergieerzeugungsanlage eingebauten Dampferzeuger, der aus mehreren nebeneinanderlie- 3s genden Dampferzeugerelementen besteht, die jeweils an eine Zuführung für das zu verdampfende Sekundärmittel und eine Abführung für das verdampfte Sekundärmittel Ober Wärmedehnungen ermöglichende Rohrleitungen angeschlossen sind, wobei jedes Dampferzeugerelement auf parallel zur Strömungsrichtung des primären Heizmintels angeordnete, vom Sekundärmittel durchflossene Rohre aufweist, deren im Querschnitt eingezogene Rohrenden von einem Verteiler ausgehen und in einen Sammler münden, und wobei die 4s Sekundärmittelzuführleitung zu dem Verteiler jedes Dampferzeugerelementes innerhalb des Dampferzeugerelementes parallel zu den Rohren des Dampferzeugerelementes angeordnet istThe invention relates to a nuclear power generation plant built into the pressure vessel Steam generator consisting of several 3s lowing steam generator elements, each to a feed for the secondary medium to be evaporated and a discharge for the evaporated Secondary means are connected via pipes that allow thermal expansion, each steam generator element arranged parallel to the direction of flow of the primary heating medium, from the secondary medium has flowed-through pipes, the pipe ends of which are drawn in in cross section from a manifold go out and flow into a collector, and where the 4s Secondary medium supply line to the distributor of each steam generator element within the steam generator element is arranged parallel to the tubes of the steam generator element

Bei den bekannten nuklearen Kernenergieerzeugungisanlagen müssen, um die Betriebsfähigkeit, lange Lebensdauer und Sicherheit sicherzustellen, notwendigerweise sehr viele einzelne und getrennte Hilfssysteme angewendet werden, von denen jedes aufgrund der jeweiligen Größe und Form einen beträchtlichen Raumbedarf aufweist. Letzten Endes führt eine solche Anordnung zu großen, schwerfälligen und verhältnismäßig unwirksamen Anlagen im Vergleich zur Größe der für die Aufstellung, die Wartung und die Benutzung erforderlichen Baustelle.In the known nuclear power generation plants must in order to ensure operability, long service life and safety very many individual and separate auxiliary systems are used, each of which due to the respective size and shape has a considerable space requirement. Ultimately, this leads to it Arrangement to be large, cumbersome and relatively ineffective plants compared to the size of the construction site required for installation, maintenance and use.

Es sind bereits Kernenergie-Erzeugungsanlagen bekannt (DT-OS 15 51 037) bei denen im Reaktordruckgefäß mehrere Dampferzeugerelemente angeordnet sind, ledes Dampferzeugerelement weist dabei einen oben liegenden Sammler und einen unten liegenden Verteiler auf, die über eine Vielzahl parallelgeschalteter Vendampferrohre miteinander verbunden sind. Die Einspeiseleitung ist hierbei durch den oben liegenden Sammler geführt und mündet in den Verteiler, wo das zugeführte zu verdampfende Sekundärmedium auf die einzelnen Verdampferrohre verteilt wird. Der Sammler weist zur Abführung des erzeugten Dampfes eine Dampfaustrittsleitung auf, die mit dem Dampfverbrauchw bzw. mit weiteren Sammlern, an denen mehrere Dampferzeugerelemente angeschlossen sind, verbunden istNuclear power generation systems are already known (DT-OS 15 51 037) for those in the reactor pressure vessel several steam generator elements are arranged, each steam generator element has one collector located above and a distributor located below, which have a large number of parallel-connected Vendampferrohre are connected to each other. The feed line is through the one above Collector out and opens into the distributor, where the supplied secondary medium to be evaporated on the individual evaporator tubes is distributed. The collector has to discharge the generated steam Steam outlet line with the steam consumption or with other collectors where several Steam generator elements are connected, is connected

Bei dieser bekannten Anordnung werden die Dampferzeugerelemente vom Primärmedium quer durchströmt Hierdurch werden Eintrittsräume und Austrittsräume neben den Dampferzeugerelementen notwendig, wodurch das Bauvolumen vergrößert wird. Auch werden einzelne Rohre, da sich Toträume bilden können, nur teilweise vom Primärmedium umströmtIn this known arrangement, the steam generator elements are transverse to the primary medium There is flow through entry spaces and exit spaces next to the steam generator elements necessary, whereby the construction volume is increased. There are also individual pipes, as dead spaces are formed can, only partially surrounded by the primary medium

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, bei der die Dampferzeugerelemente leicht zugänglich und leicht ein- und ausbaubar sind. Dabei soll ein geringer Strömungswiderstand für das Primärmedium trotz eng nebeneinanderliegender Dampferzeugerelemente unter Vermeidung von großen Ein- und Austrittsräumen erreicht werdea Auch soll verhindert werden, daß sich an den Dampferzeugerelementen Strömungstoträume bilden können.The invention is based on the object of a To create an arrangement in which the steam generator elements are easily accessible and easy to install and remove are. There should be a low flow resistance for the primary medium despite the fact that the steam generator elements are close together, avoiding large ones Entry and exit spaces are also to be prevented from getting on the steam generator elements Can form flow dead spaces.

Diese Aufgabe wird bei einem in den Druckbehälter einer Kemeaergieerzeugungsanlage eingebauten Dampferzeuger dadurch gelöst, daß die benachbarten nebeneinanderliegenden Dampferzeugerelemente abwechselnd vertikal versetzt zueinander angeordnet sind und daß sowohl die verteilerseitig liegenden Einziehungen des Querschnittes der Rohre als auch die sammlerseitig liegenden Einziehungen des Querschnittes der Rohre der nebeneinanderliegenden Dampferzeugerelementeauf jeweils der gleichen Höhe liegen.This task is built into the pressure vessel of a nuclear power plant Steam generator solved in that the adjacent adjacent steam generator elements alternately are arranged vertically offset from one another and that both the feeder-side recesses the cross-section of the pipes as well as the recesses of the cross-section located on the collector side of the pipes of the adjacent steam generator elements are each at the same height.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below described. It shows:

F i g. 1 einen Querschnitt durch den Reaktor,F i g. 1 shows a cross section through the reactor,

Fig.2 einen Teilschnitt zur Darstellung einer Gesamtgruppe aus einer Anzahl einzelner Reaktor-Dampferzeugerelemente und2 shows a partial section to show a Entire group consisting of a number of individual reactor steam generator elements and

F i g. 3 einen Querschnitt durch ein Dampferzeuger-Element nach F i g. 2.F i g. 3 shows a cross section through a steam generator element according to FIG. 2.

Gemäß der Darstellung in F i g. 1 ist die Ktrnenergieerzeugungsanlage ti in einem Druckbehälter 26 eingebaut, die einen konventionellen Kern 27 besitzt, der vorwiegend aus Brennelementen besteht, die auf einem Gitter gelagert sind, welches die Kühlmittelströmungskanäle innerhalb des Kerns 27 festlegen. Ein Dampferzeuger mit den Dampferzeugerelementen 28 steht in dem Behälter 26 strömungsmäßig mit dem Primärkühlmittel in Verbindung und ist mit Vorrichtungen 29 ausgestattet um das Primärkühlmittel durch die Dainpferzeugerelemente 28 und den Druckbehälter 26 über Kanäle strömen zu lassen. Der Behälter ist mit der Speisewasserzuführung 31 und Dampfabführung 32 versehen, wobei diese mit einem Kreislaufsystem gekoppelt sind.According to the illustration in FIG. 1 is the power generation plant ti installed in a pressure vessel 26, which has a conventional core 27, which consists primarily of fuel assemblies, which are mounted on a grid, which the coolant flow channels set within the core 27. A steam generator with the steam generator elements 28 is in fluid communication with the primary coolant in container 26 and is associated with devices 29 equipped with the primary coolant through the steam generator elements 28 and the pressure vessel 26 to flow through canals. The container is equipped with the feed water supply 31 and steam discharge 32 provided, these being coupled to a circulatory system.

Der Strömungsweg des Primärkühlmittels ist durch die Pfeile 35, 36, 37, 38 und 39 in Fi g. 1 angedeutet. Jedes Dampferzeugerelement ruht auf einer Tragplatte 41 und lehnt sich an einer Stützwand 42 an, die in Längsrichtung entlang der Innenseite des Dampferzeugerelementes 28 verläuftThe flow path of the primary coolant is indicated by arrows 35, 36, 37, 38 and 39 in Fi g. 1 indicated. Each steam generator element rests on a support plate 41 and leans against a support wall 42, which is shown in FIG The longitudinal direction runs along the inside of the steam generator element 28

Während früher ferritische Stähle wegen der Korrosionsgefahr nicht eingesetzt werden konnten, ermöglicht es die Erfindung aufgrund der größeren Wärmeleitfähigkeit dieses Werkstoffes die Dampfer-While ferritic steels could not be used in the past due to the risk of corrosion, allows the invention due to the greater thermal conductivity of this material, the steam

zeuger in kleineren und billigeren Einheiten zu fertigen ohne den Gesamtwärmeübergang zu gefärden. ErfindungsgemäB tritt bei dem Dampferzeuger eüi verhältnismäßig geringer Strömungswiderstand im Primärsystem auf, und es kann sogar ein Naturumlauf s aufrechterhalten werden, wenn die Pumpe 29 ausfälltto manufacture generators in smaller and cheaper units without endangering the overall heat transfer. According to the invention occurs with the steam generator eüi relatively low flow resistance in the primary system on, and it can even be a natural cycle s be maintained if the pump 29 fails

Wie es aus der Darstellung in F i g. 2 zu entnehmen ist, werden die einzelnen Dampferzeugerelemente 28 in Gruppen abwechselnd vertikal versetzt zueinander angeordnet, wobei die verteilerseitig liegenden Einziehungen des Querschnitts der Rohre und die sammlerseitig liegenden Einziehungen des Querschnitts der Rohre der nebeneinanderliegenden Dampferzeugerelemente auf jeweils der gleichen Höhe liegen.As can be seen from the illustration in FIG. 2 can be seen, the individual steam generator elements 28 are alternately vertically offset to one another in groups arranged, with the feeder-side recesses the cross-section of the pipes and the recesses of the cross-section of the pipes located on the collector side of the adjacent steam generator elements are each at the same height.

Dadurch strömt das Primärmedium im wesentlichen unbehiiidert sowohl in den, durch den, als auch aus dem Dampferzeuger, wie es durch die Strömungslbien 43 in F i g. 2 dargestellt ist Wie bereits darauf hingewiesen wurde, sind die erweiterten Stücke eines jeden einzelnen Rohres 47 nebeneinander in der Mitte der Dampferzeugerelemente 28 angeordnet, selbst wenn jedes der Dampferzeugerelemente der Gruppe auf einer anderen Höhe liegt. Die gesamte Gruppe der Dampferzeugerelemente 28 bildet eine Anzahl von in Längsrichtung verlaufenden Strömungskanälen für das Primärmedium. Obwohl die Dampferzeugerelemente 28 auf verschiedenen Höhen liegen, liegt der mittlere nicht eingezogene Teil der einzelnen Rohrstücke immer auf der gleichen Höhe. Diese Anordnung hält die Wirksamkeit der Wärmeaustauschfläche aufrecht, weil dadurch die Neigung vermieden wird, daß irgendein einzelnes Rohr vom Primärmedium umgangen wird. Jedes einzelne Dampferzeugerelement 28 ist im wesentlichen ein geschlossenes Paket von Längsrohren 47, die genau angeordnet sind und zueinander gehalten werden, wobei eine sinnvolle Freiheit zwischen denselben besteht, damit sie sich mit der Temperaturänderung dehnen können. Das aus Längsrohren bestehende Bündel wird in bekannter Weise zwischen zwei Rohrboden gehalten, von denen jeder in Verbindung mit anderen Teilen die Basis für den Eintritts- und Austrittssammler des geschlossenen Systems bildet und die das Bündel gegen Rattern und Schwingungen festhalten, wenn die Einheit einem erwärmten, in Wirbelströmung fließenden Primärmedium ausgesetzt wird. Im allgemeinen wird die Einheit seitlich in Abständen auf ihrer Länge durch einen Rost stabilisiertAs a result, the primary medium flows essentially unhindered into, through and out of the Steam generator, as indicated by the flow lines 43 in FIG. 2 is shown as already pointed out the enlarged pieces of each individual tube 47 are side by side in the middle of the Steam generator elements 28 are arranged even if each of the steam generator elements of the group is on is at a different height. The entire group of steam generator elements 28 forms a number of in Longitudinal flow channels for the primary medium. Although the steam generator elements 28 are at different heights, the middle, not drawn in part of the individual pipe sections is always on the same height. This arrangement maintains the effectiveness of the heat exchange surface, because thereby the tendency is avoided that any single tube is bypassed by the primary medium. Each individual steam generator element 28 is essentially a closed package of longitudinal tubes 47, which exactly are arranged and held to one another, with a meaningful freedom between the same exists so that they can expand with the change in temperature. The one consisting of longitudinal tubes The bundle is held in a known manner between two tube sheets, each of which is in connection with other parts forms the basis for the inlet and outlet manifold of the closed system and which hold the bundle against rattle and vibrations when the unit warms you in Eddy currents are exposed to flowing primary medium. In general, the unit is laterally inserted in Distances stabilized along their length by a grate

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist in der verbesserten Zugangsmöglichkeit zum Dampferzeuger 28 im Reaktor zu sehen, weil der gesamte Einbau, der oberhalb des Kerns 27 angeordnet ist, als eine Einheit ausgebaut werden kann. Die letztgenannte Einheit besteht aus den Stützwänden 42, die den Dampferzeugerelementen 28 eine innere Unterstützung verleihen und in Längsrichtung durch Versteifungsrippen verstärkt werden, die ihrerseits vertikal verlaufen und von den Platten 44 bis 46 getragen werden. Nachdem der beschriebene Einbau entfernt ist, ist ein leichter Zugang zu den einzelnen Gruppen der Dampferzeugerelemente 28 möglich. Auf diese Weise können diese leicht ersetzt oder sogar an Ort und Stelle repariert werden. Auch ist gegenüber dem bekannten Stand der Technik weniger Zeit erforderlich, um jede Einheit auszubauen und zu ersetzen. Auch können undichte Stellen in den einzelnen Rohren leicht abgesperrt werden bei einer verhältnismäßig geringen Leistungseinbuße. A particular advantage of the invention is the improved access to the steam generator 28 can be seen in the reactor because the entire installation, which is arranged above the core 27, as a unit can be expanded. The latter unit consists of the support walls 42 which support the steam generator elements 28 give an inner support and in the longitudinal direction by stiffening ribs which in turn run vertically and are supported by the plates 44-46. After this the installation described is removed, there is easy access to the individual groups of the steam generator elements 28 possible. This way, these can easily be replaced or even repaired on the spot will. Also, compared to the known prior art, less time is required to complete each unit to expand and replace. Leaks in the individual pipes can also be easily blocked off with a relatively small decrease in performance.

Die einzelnen Verteiler und Sammler 52,53, die in den Fig.2 und 3 dargestellt sind, werden entweder geschmiedet oder gegossen. Diese einzelnen Stücke werden an den Rohrboden angeschweißt, wie es in F i g. 3 dargestellt ist Jeder der Sammler ist mit einem Rand 54 versehen, der auf den Rohrboden angesetzt wird. Das Innere des Hauptkörpers eines jeden der Sammler wird gegen den Außendruck des Primärmediums durch eine Anzahl von gleichmäßig verteilten Stützen 55 unterstützt die an dem Rohrboden anliegen, wenn die Kante angeschweißt ist. Da der Innendruck beträchtlich geringer als der Außendruck ist ist es nicht erforderlich, jede dieser Stützen an der Kontaktfläche des Rohrbodens anzuschweißen.The individual distributors and collectors 52,53, which are shown in FIGS. 2 and 3, are either forged or cast. These individual pieces are welded to the tubesheet as shown in F i g. 3 is shown. Each of the headers is provided with a rim 54 which is attached to the tube sheet will. The interior of the main body of each of the collectors is exposed to the external pressure of the primary medium supported by a number of evenly distributed supports 55 which rest on the tube sheet, when the edge is welded on. Since the internal pressure is considerably less than the external pressure, it is not required to weld each of these supports to the contact surface of the tube sheet.

Vorzugsweise werden die Dampferzeuger-Elemente 28 in Gruppen von neun und zehn eingeteilt und. wie zuvor dargestellt in wenigstens drei vertikalen Lagen zueinander angeordnet, um eine unbeschränkte Strömung des Primärmediums zu erlauben. Auch kann sich jedes Dampferzeugerelement frei in vertikaler Richtung bei betrieblichen Übergangszuständen aufgrund der Elastizität in der Verteilleitung dehnen oder zusammenziehen. Weiterhin sind die Behälterdurchführungen für die Speisewassereintritte und Dampfaustritte im allgemeinen in jedem Viertelkreis des Behälters symmetrisch. Preferably, the steam generator elements 28 are divided into groups of nine and ten and. how previously shown arranged in at least three vertical positions to one another to allow unrestricted flow of the primary medium. Each steam generator element can also move freely in the vertical direction expand or contract in operational transitional states due to the elasticity in the distribution line. Furthermore, the container bushings are generally used for the feed water inlets and steam outlets symmetrical in each quarter circle of the container.

Im Betrieb strömt Primärkühlmedium in Längsrichtung nach unten über die Dampferzeugerrohre min etsvu der gleichen Geschwindigkeit wie sie im Kern herrscht. Speisewasser wird durch den Eintritt in das Speisewasserrohr 31 aufgegeben. Das Speisewasser strömi nach unten zu dem unteren Verteiler und wird dort gleichmäßig auf jedes Kesselrohr aufgeteilt; wenn es vertikal durch die Rohre 47 aufwärts strömt, wird es verdampft und überhitzt. Der erzeugte Dampf wird über die Dampfaustrittsrohre 60 abgeleitet.During operation, the primary cooling medium flows longitudinally downwards over the steam generator pipes min etsvu the same speed as it is at the core. Feed water is fed into the feed water pipe 31 abandoned. The feed water flows down to the lower distributor and is there evenly distributed on each boiler tube; when it flows vertically upward through tubes 47 it will evaporated and overheated. The generated steam is discharged via the steam outlet pipes 60.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: In den Druckbehälter einer Kernenergieerzeugungsanlage eingebauter Dampferzeuger, der aus mehreren nebeneinanderliegenden Dampferzeuger- S elementen besteht, die jeweils an eine Zuführung für das zu verdampfende Sekundärmittel und eine Abführung für das verdampfte Sekundärmittel über Wärmedehnungen ermöglichende Rohrleitungen angeschlossen sind, wobei jedes Dampferzeugerelement aus parallel zur Strömungsrichtung des primären Heizmittels angeordnete, vom Sekundärmittel durchflossene Rohre aufweist, deren im Querschnitt eingezogene Rohrenden von einem Verteiler ausgehen und in einen Sammler münden, und wobei die Sekundärmittelzuführkitung zu dem Verteiler jedes Dampferzeugerelementes innerhalb des Dampferzeugerelementes parallel zu den Rohren des Dampferzeugerelementes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbart nebeneinanderliegenden Dampferzeugerelemente (28) abwechselnd vertikal versetzt zueinander angeordnet sind und daß sowohl die verteilerseitig liegenden Einziehungen des Querschnittes der Rohre als auch die sammlerseitig liegenden Einziehungen des Querschnitts der Rohre der nebeneinanderliegenden Dampferzeugerelemente auf jeweils dergleichen Höhe liegen.Steam generator built into the pressure vessel of a nuclear power plant, which consists of several adjacent steam generator S elements, each connected to a feed for the secondary medium to be evaporated and a discharge for the evaporated secondary medium Pipes permitting thermal expansion are connected, each steam generator element from arranged parallel to the flow direction of the primary heating medium, from the secondary medium has flowed through pipes, the retracted in cross section pipe ends of a Manifold go out and open into a collector, and the secondary medium supply kit to the Distributor of each steam generator element within the steam generator element parallel to the pipes of the steam generator element is arranged, characterized in that the adjacent adjacent steam generator elements (28) alternately vertically offset from one another are arranged and that both the distributor-side recesses of the cross-section of the Pipes as well as the collector-side indentations of the cross-section of the pipes of the adjacent ones Steam generator elements are each at the same height.
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