DE2327759C3 - Wärmebewegliche Abstützung eines Dampferzeugers für Kernreaktoren, insbesondere Druckwasserreaktoren - Google Patents

Description

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Zur wärmebeweglichen Abstützung eines Dampferzeugers, der mit einem Druckbehälter eines Kernreaktors über eine weitgehend horizontale und geradlinige Rohrleitung verbunden ist, ist es bekannt, den Dampferzeuger über Wälzkörper auf einer Grundplatte abzustützen (DT-AS 12 32 164). Hierbei ist die Wälzlagerabstützung zweckmäßig, da sie reibungsmindernd wirkt, wenn auch grundsätzlich eine Gleitlagerung den Zweck erfüllen würde. Bei der bekannten Abstützung versucht man, dem Problem der unterschiedlichen Wärmedehnungen der heißen und der kalten Kühlmittelleitungen zwischen Reaktordruckbehälter und Wärmetauscher bzw. Dampferzeuger dadurch beizukommen, daß man die Verbindungsleitung starr ausführt und die Achsen der starren Verbindungsleitungen in die Auflagerebene des Druckbehälters und der Wärmetauscher legt sowie für die Hin- und Rückleitung des Kühlmittels eine äußere starre und eine innere konzentrisch dazu angeordnete zweite Verbindungsleitung vorsieht. Hierbei liegen, wie gesagt, die Auflagerebenen des Reaktordruckbehälters und des Wärmetauschers in einer Ebene; das bedeutet in konstruktiver Hinsicht eine Einschränkung, die die Erfindung zu vermeiden trachtet.

Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, die durch verhindernde Wärmedehnungen entstehenden mechanischen Spannungen auch dann zu vermeiden bzw. so klein wie möglich zu halten, wenn die durch weitgehend horizontale und geradlinige Rohrleitungen verbundenen Reaktordruckbehälter und Dampferzeuger an nicht höhengleichen Auflagerebenen abgestützt lind.

Die Erfindung ist insbesondere für Druckwasserreaktoren vorgesehen, kommt aber auch für andere Kernreaktoren in Frage, bei denen hohe Betriebstemperaturen vorliegen.

Gegenstand der Erfindung ist nunmehr eine wärmebewegliche Abstützung eines Dampferzeugers, der mit einem Druckbehälter eines Kernreaktors, insbesondere Druckwasserreaktor, über eine weitgehend horizontale und geradlinige Rohrleitung verbunden ist, wobei der Dampferzeuger zweckmäßigerweise über Wälzkörper auf einer Grundplatte abgestützt ist. Die Erfindung besteht hierbei darin, daß die Abstützung des Dampferzeugers über eine schiefe Ebene erfolgt, deren Neigungswinkel ex. durch das Verhältnis des Höhenunterschiedes zwischen einer das Gewicht des Reaktordruckbehälters aufnehmenden Abstützung und der Ab Stützung des Dampferzeugers zur Länge der Rohrleitung bestimmt ist.

Die Abstützung von Reaktionsbehältern an einer schiefen Ebene, die mit einem Wälzlager versehen ist, ist an sich bekannt (US-PS 34 13 960, insbesondere F i g. 3). Hier geht es jedoch nicht um das der Erfindung zugrunde liegende spezifische Problem, durch die wärmebewegliche Abstützung den unterschiedlichen Niveaus der Auflager Rechnung zu tragen. Durch die erfindungsgemäße Abstützung des Dampferzeugers können Wärmedehr.ungen, die normalerweise zu Versetzungen oder Verbiegungen der Rohrleitung führen, ausgeglichen werden. Wärmebedingte Horizontal- und Vertikalbewegungen des mit dem Dampferzeuger verbundenen Reaktordruckbehälters führen deshalb nicht mehr zu unerwünschten Reaktionskräften; vielmehr kaiwi durch Anheben des Dampferzeugers mit Hilfe der schiefen Ebene eine den Innendruck vorteilhaft kompensierende Gegenkraft hervorgerufen werden, wie später noch näher erläutert wird.

D^:e schiefe Ebene kann im einfachsten Fall mit Hilfe von zwei keilförmigen Stützkörpern gebildet sein, die an Stelle der Abstützung über Wälzkörper als Gleitlager aufeinander verschiebbar sein können; günstiger ist es jedoch, wenn sie Teil eines Rollenlagers ist, dessen Rollen sich auf der schiefen Ebene bewegen. Im Prinzip können auf der schiefen Ebene auch Kugeln zur Übertragung der Kräfte laufen, jedoch ergeben Rollen kleinere Flächenpressungen.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden an Hand der schematisch vereinfachten Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 im Aufriß einen Reaktordruckbehälter mit beiciseits angeordneten Dampferzeugern,

Fig. 2 die Einzelheit der Dampferzeuger-Abstützung mittels schiefer Ebene und Rollenlager vergrößert im Ausschnitt und

F i g. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit exzentrisch angeordneter Dampferzeuger-Abstützung.

Der aus Stahl bestehende, im wesentlichen zylindrische Reaktordruckbehälter 1 eines Druckwasserleistungsreaktors für 1000 MWe ist mit einem nur angedeuteten Stützring 2 in bekannter Weise in einem nicht gezeichneten Reaktorgebäude abgestützt. Seine strichpunktiert dargestellte Längsachse 3 verläuft vertikal. Die Ebene der Abstützung liegt dagegen horizontal, und zwar am unteren Ende des Reaktordruckbehälters 1.

Der Reaktordruckbehälter 1 ist über zwei horizontale Doppelleitungen 5 und 6 mit zwei Dampferzeugern 7 und 8 verbunden, deren Längsachsen durch die strichpunktierten Linien 9 und 10 angedeutet sind. Die Doppelleitungen 5, 6 sind baulich vereinigte Rohrleitungen für die Hin- und Rückleitung des Primärkühlwassers. Sie können z. B. aus zwei konzentrischen Rohren oder aus einem durch eine annähernd geradlinige Wand unterteilten Rohr bestehen.

Die Achsen der Dampferzeuger 7 und 8 sind von der Achse 3 des Reaktordruckbehälters um die Strecke L entfernt. Die strichpunktiert angedeuteten Achsen 12 und 13 der Rohrleitungen 5 und 6 liegen um die Strecke a über der das Gewicht aufnehmenden Abstützung 2

des Reaktordruckbehälters. Außerdem liegen die Achsen 12, 13 um die Strecke b über Abstützungen 15 und 16, die das Gewicht der Dampferzeuger 7 und 8 aufzunehmen haben.

Die Abstützungen !5 t ^d 16 sind, wie insbesondere Fig.2 zeigt, als Rollenlager ausgeführt. Die zylindrischen Rollen 18 laufen zwischen den einander zugekehrten zwei schiefen Ebenen 13 und 20 von zwei keilförmigen Stützkörpern 22 und 23, deren Neigungswinkel <x gleich ist. Der Neigungswinkel α ist durch das Verhältnis der Wärmedehnungen in Längsrichtung der Achsen 3, 9 und 10 und quer dazu, also in Richtung der Achsen 12 und 13 gegeben. Die Quer- oder Horizontaldehnung Δ 1 ist dabei gleich dem Produkt aus dem Abstand L und dem spezifischen Wärmeausdehnungskoeffizienien des für die Rohrleitungen 5, 6 sowie den Reaktordruckbehälter 1 und die Dampferzeuger 7, 8 verwendeten Materials sowie der Temperaturdifferenz Δ T. Die rechtwinklig dazu verlaufende Wärmedehnung in vertikaler Richtung ist durch die Differenz zwifchen der Wärmedehnung über die Strecke a und der Wärmedehnung über die Strecke b gegeben, die sich beide als Produkt aus den Strecken a bzw. b und den Temperaturausdehungskoeffizienten sowie den Temperaturdifferenzen ergeben. Vereinfacht, d. h. unter der Annahme gleicher Temperaturausdehnungskoeffizienten und gleicher Temperaturen ist der Neigungswinkel <x durch das Verhältnis des Höhenunterschiedes (a-b) zwischen den Abstützungen 2 und 15 bzw. 16 zur Länge Rohrleitungen 5,6 bestimmt, die im wesentlichen gleich dqm Abstand L ist. Bei den üblichen Abmessungen des Kühlmittelkreises gegenwärtiger Druckwasserreaktor-Kernkraftwerke für ein 700 MWe ist der Neigungswin kela = 21°.

iviit der erfindungsgemäßen schiefen Ebene werden die Dampferzeuger 7 und 8 beim Aufheizen der Kernreaktoranlage von zum Beispiel Zimmertemperatur (20°C) auf Betriebstemperatur (300 bis 350°C) nicht nur radial vom Druckbehälter 1 weggeschoben, sondern gleichzeitig angehoben. Durch das Anheben wird vermieden, daß die sich dehnenden Rohrleitungen 5, 6 verbogen werden. Die in den Rohrleitungen 5, 6 zum Bewegen der Dampferzeuger erforderliche Kraft ergibt zugleich eine Entlastung, da sie der Zugbeanspruchung entgegenwirkt, die durch den Innendruck im System hervorgerufen wird.

Die zum Anheben der Dampferzeuger notwendige Kraft und gegebenenfalls die Kraft zum Überwinden der Reibung erzeugt am Dampferzeuger 7, 8 ein Kipp moment, da die Achsen 12, 13 der Rohrleitungen 5, 6 um das Maß b über den Abstützungen 15, 16 liegen. Zum Ausgleich kann man die Abstützungen 15, 16 außermittig in bezug auf die Dampferzeugerachsen 9. 10 anordnen, wie in F i g. 3 für den Dampferzeuger 7 vereinfacht angedeutet ist. Das durch den Pfeil G gekennzeichnete Gewicht des Dampferzeugers ergibt dann mit dem Hebelarm e der Exzentrizität des Lagers 15 das ausgleichende Gegenmoment. Die Exzentrizität beträgt bei dem als Beispiel angeführten Druckwasserreaktor 0,89 m.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Wärmebewegliche Abstützung eines Dampferzeugers, der mit einem Druckbehälter eines Kerr.re- i aktors, insbesondere Druckwasserreaktor, über eine weitgehend horizontale und geradlinige Rohrleitung verbunden, ist, wobei der Dampferzeuger zweckmäßigerweise über Wälzkörper auf einer Grundplatte abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (15, 16) des Dampferzeugers (9,10) über eine schiefe Ebene (19, 20) erfolgt, deren Neigungswinkel « durch das Verhältnis des Höhenunterschiedes (a — b) zwischen einer das Gewicht des Reaktorciruckbehälters (1) aufnehmenden Abstützung (2) und der Abstützung (15,16) des Dampferzeugers zur Länge der Rohrleitung (5,6) bestimmt ist.

2. Wärmebewegliche Abstützung eines Dampferzeugers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schiefe Ebene (15, 16) den Dampferzeuger (7,8) außermittig abstützt (Fig. 3).