DE2439224C3 - Gasführungssystem für Gase hoher Temperatur und hohen Druckes - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gasführungssystem für Gase hoher Temperatur und hohen Druckes zur Verbindung mehrerer innerhalb eines Druckbehälters angeordneter Anlagenteile, vorzugsweise zur Verbindung der Hauptkreislaufkomponenten eines gasgekühlten Kernreaktors.

Bei derartigen Anlagen übernimmt das Gasführungssystem die Funktion, das aus dem Reaktorkern kommende erhitzte und unter hohem Druck stehende Gas einer Turbine oder wärmetauschenden Apparaten zuzuführen, das Gas auf die einzelnen Apparate zu verteilen, wieder zu sammeln und anschließend zum Reaktorkern zurückzuleiten. Da bereits geringe Schäden an einer Kernkraftwerksanlage eine radioaktive Verseuchung oder Bestrahlung der Umgebung herbeiführen können, werden an alle Bauteile große Anforderungen bezüglich ihrer Sicherheit gestellt. Es ist daher notwendig, die gesamte Anlage einschließlich des Gasführungssystems so auszubilden, daß kein radioaktiv verseuchtes Gas aus dem Druckbehälter austreten kann.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 20 28 736 ist

ein Kernkraftwerk mit geschlossenem Gaskühlkreislauf bekannt, das einen Hochtemperaturreaktor, einen Gasturbinensatz mit Kompressor, wärmetauschende

« Apparate sowie das Gas führende Leitungen zwischen den Maschinen, den wärmetauschenden Apparaten und dem Reaktorkern umfaßt. Dabei sind die Maschinen, wärmetauschenden Apparate und Leitungen in einem Maschinenblock aus vorgespanntem Beton untergebracht, der von dem Betondruckgefäß für den Hochtemperaturreaktor abgetrennt ist, und zwischen dem Maschinenblock und dem Betondruckgefäß besteht nur eine explosions- und strahlungssichere Gaszufuhr- und Gasabfuhrverbindungsleitung. Diese beiden Leitungen können aus einem doppelschaligen Gehäuse aus Stahl gebildet oder mit Betonteilen ummantelt sein. Die weiterer. Gasleitungen, die die innerhalb des Maschinenblocks untergebrachten Komponenten verbinden, sind so ausgeführt, daß sie als verlorene Schaltung dienen und am Aufstellungsort direkt mit Beton umgössen werden. Diese Ausbildung des Gasführungssystems hat den Nachteil, daß keine Inspektions- und Wartungsarbeiten an den Gasleitungen durchgeführt werden können; auch der Ersatz defekter Gasführungs-

*>■> teile ist nicht möglich. Zudem kann die Temperaturbelastung des Betons durch die bei einem Hochtemperaturreaktor auftretenden hohen Gastemperaturen nicht außer Betracht bleiben.

Die deutsche Auslegeschrift 16 14 610 zeigt ebenfalls ein Kernkraftwerk mit einem Betondruckgefäß und einer zugehörigen druckdichten Maschinenkammer, die die Turbine, den Kompressor und die wärmetauschenden Apparate enthält Die gesamte Anlage kann auch in einem einzigen Betongebilde untergebracht sein, das zwei geschlossene druckdichte Räume aufweist, die durch eine Trennwand voneinander getrennt sind. Diese Trennwand enthält Rohrdurchführungen für das Arbeitsgas, die direkt im Beton der Trennwand als isolierte Betonkanäle mit Stahldichthaut verlegt sind. Auch für diese Leitungen treffen die bereits erwähnten Nachteile zu: sie können nicht gewartet oder ausgewechselt werden, und der Beton ist insbesondere durch die das erhitzte Arbeitsgas führende Leitung hohen Temperaturbelastungen ausgesetzt

Ferner ist es aus der deutschen Auslegeschrift !5 64 054 bekannt, zwei Behälter, von denen der eine einen flüssigkeitsgekühlten Kernreaktor und der andere einen Wärmetauscher sowie eine Umwälzpumpe für die Kühlflüssigkeit enthält, durch eine konzentrische Doppelrohrleitung miteinander zu verbinden. Hierbei wird die erhitzte Kühlflüssigkeit durch das Innenrohr der Doppelleitung zu dem Wärmetauscher geführt, während die Rückführung der abgekühlten Flüssigkeit zu dem Kernreaktor durch den Ringraum zwischen Innen- und Außenrohr erfolgt Das Außenrohr ist — ebenso wie die beiden Behälter — von einer Wärmeisolierung umgeben, an die sich eine Strahlenabschirmung anschließt. Das Innenrohr weist keine Wärmeisolierung auf. Die Doppelrohrleitung verbindet keine Anlagcntei-Ie, die innerhalb eines Druckbehälters angeordnet sind; sie kann daher ohne besondere Probleme gewartet oder ausgebaut werden.

Eine weitere Leitung zur Verbindung eines Kernreaktors mit einem in einem gesonderten Gefäß untergebrachten Wärmetauscher wird in der deutschen Auslegeschrift 10 97 048 beschrieben.

Die Leitung ist von einem flüssigkeitsdichten Druckmantel umgeben, wobei zwischen der Leitung und dem Druckmantel ein ringförmiger Strömungsraum zur Hindurchleitung einer Kontrollflüssigkeit belassen ist. Der Druckmantel ist aus einzelnen Teilen zu einer durchgehenden Konstruktion zusammengeschweißt. Er ist direkt zugänglich, während die Leitungsabschnitte erst nach Entfernen eines Teils des Druckmantels inspiziert bzw. ausgewechselt werden können. Um den Aus- und Einbau eines Leitungsabschnittes zu erleichtern, besteht der Druckmantel aus zwei Arten von Teilstücken, die sich hinsichtlich ihres Durchmessers unterscheiden und nach dem Auftrennen von Schweißnähten teleskopartig übereinander geschoben werden können.

Von diesem Stand der Technik geht die vorliegende Erfindung aus, wobei ihr die Aufgabe zugrunoe liegt, ein innerhalb eines Druckbehälters angeordnetes Gasführungssystem für Gase hoher Temperatur und hohen Druckes anzugeben, das allen sicherheitstechnischen Anforderungen genügt und die Durchführung von Wartungs- und externen Reparaturarbeiten sowie den Austausch defekter Rohrleitungsteile zuläßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, daß in an sich bekannter Weise eine Anzahl aus mehreren Teilen zusammengefügter, jeweils aus einem Gasführungsmantel und einem den Gasführungsmantel mit fc5 Abstand umgebenden Druckmantel bestehender Rohrleitungen vorgesehen ist, daß in ebenfalls an sich bekannter Weise zwischen den Gasführungsmänteln und den Druckmänteln eine Wärmeisolierung vorgesehen ist, daß die Rohrleitungen ausbaubar innerhalb des Druckbehälters frei verlegt sind, daß die Druckmäntel in ebenfalls an sich bekannter Weise außen durch einen kalten Gasstrom gekühlt sind und daß der kalte Gasstrom in koaxial zu den Rohrleitungen verlaufenden, stahl- oder betonummantelten Kanälen geführt ist

Die Erfindung stellt eine Kombination von neuentwikkelten Techniken mit bereits im Leitungsbau angewandten Techniken dar. So ist es aus dem konventionellen Kraftwerksbau bekannt frei verlegte Leitungen für Abdampf, Gichtgas, Erdgas und dgl. zu verwenden. Ebenso ist es gebräuchlich, für heiße, unter Druck stehende Gase Doppelrohrleitungen einzusetzen, bei denen in dem Ringraum zwischen Innen- und Außenrohr wärmeisolierendes Material angeordnet ist Eine solche Doppelrohrleitung ist beispielsweise in der deutschen Auslegeschrift 12 67 499 dargestellt Die Erfindung nutzt die bekannten Techniken aus, um ein optimales Gasführungssystem zur Verbindung von innerhalb eines abgeschlossenen Behälters installierten Gaskreislaufkomponenten zu schaffen, und geht damit über das bekannte hinaus.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasführungssystems sind die Anlagenteile, die durch die Rohrleitungen verbunden werden sollen, in einem Spannbetondruckbehälter angeordnet, der den Kern eines Reaktors, beispielsweise eines Hochtemperaturreaktors umgibt. Die Anlagenteüe — die aus Turbine, Kompressor und wärmetauschenden Apparaten bestehenden Hauptkreislaufkomponenten des Reaktors — befinden sich teils in vertikalen, teils in horizontalen Bohrungen innerhalb der Wandung des Spannbetondruckbehälters, wie z. B. in der deutschen Offenlegungsschrift 22 41 426 beschrieben. Die gemäß der Erfindung koaxial zu den Rohrleitungen verlaufenden Kanäle sind ebenfalls als vertikale oder horizontale Bohrungen ausgebildet, die innerhalb der Wandung des Spannbetondruckbehälters verlaufen und mil einem Liner ausgekleidet sind. Das vom Reaktor kommende heiße Gas, das zur Turbine geführt wird, sowie das zum Reaktor zurückgeleitete Gas, das in den Rekuperatoren bereits wieder auf Temperaturen von ca. 450° C erwärmt wurde, wird innerhalb der Rohrleitungen geführt, während in den koaxialen Bohrungen im Beton der in den Rekuperatoren und Vorkühlern abgekühlte Gasstrom geleitet wird und eine unzulässige Erwärmung sowohl des Betons als auch des Druckmantels der Rohrleitungen verhindert. Auch das aus der Turbine austretende Abgas, das noch Temperaturen von ca. 500° C aufweist, wird in einem Gasführungssystem gemäß der Erfindung zu den Rekuperatoren geleitet, die es mantelseitig durchströmt. Durch die geradlinige Gasführung in horizontalen und vertikalen Bohrungen sind die Rohrleitungen für Inspektion und Wartung zugänglich, da die Bohrungen in der Druckbehälter-Wandung mit abnehmbaren Deckeln verschlossen sind. Schadhafte Teile der Rohrleitung können leicht demontiert werden. Ebenso ist eine Reparatur vor Ort möglich. Durch die Führung Her heißen und warmen Gasströme in den isolierten, frei verlegten Rohrleitungen aus Gasführungs- und Druckmänteln und die Leitung von kaltem Kreislaufgas außen an den Dnickmänteln entlang durch die im Beton verlaufenden Kanäle ergibt sich ein sehr wirtschaftlicher und sicherheitstechnisch günstiger Aufbau des Gasführungssystems einer Kernkraftanlage mit Spannbetondruckbehälter.

Eine solche Kernkraftanlage kann z. B. einen Hochtemperaturreaktor enthalten, der in direkter Schaltung mit einer Heliumturbine gekoppelt ist. Das erfindungsgemäße Gasführungssystem kann jedoch auch bei Kernkraftanlagen mit Zweikreisschaltung, bei Prozeßwärmeanliii'en oder in Verbindung mit »Schnellen Brütern« eing elzt werden. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Hauptkreislaufkomponenten voll oder nur teilweise im Druckbehälter integriert sind. Die Erfindung ist auch nicht auf Gasführungssysteme beschränkt, bei denen die zu verbindenden Anlagenteile in einem Spannbetondruckbehälter installiert sind; die Anlagenteile können vielmehr auch in einem vorgespannten Metalldruckbehälter untergebracht sein.

Die Rohrleitungen gemäß der Erfindung sind an mehreren rixpunkien in den koaxialen Kanälen verankert und mit diesen durch leicht lösbare Befestigungselemente verbunden. Defekte Rolirleitungsteile lassen sich daher — auch von außen mittels Manipulatoren — leicht ausbauen und durch neue Teile ersetzen oder reparieren.

Vorteilhaft sind die Fixpunkte jeweils an den Anschlußseiten von geraden Rohrleitungsteilen vorgesehen, z. B. bei einer Kernreaktoranlage am reaktorseitigen und am turbinenseitigen Anschluß. Die Rohrleitungen sind an diesen Stellen mit dem Liner der im Beton verlaufenden koaxialen Bohrung verbunden.

Als sehr zweckmäßig hat sich die Verwendung von mehrteiligen Klemmringen als Verbindungselemente zwischen den Rohrleitungen und den betreffenden Linern erwiesen. So ist z. B. die das heiße Gas führende Rohrleitung am reaktorseitigen Fixpunkt mit Hilfe eines mehrteiligen Klemmringes fest mit dem Liner verbunden.

Da infolge der Wärmeeinwirkung in den Heißgas führenden Rohrleitungen Rohrdehnungen und Bewegungen auftreten, sind in den Rohrleitungen zwischen den Fixpunkten Kompensationselemente vorgesehen. Mit ihrer Hilfe können größere radiale und axiale Verschiebungen ausgeglichen werden. Je nach dem zur Verfügung stehenden Raum und dem Einsatzort der betreffenden Rohrleitung werden als Kompensationselemente Schiebeverbindungen mit gefederten Segmentdichtleisten. Gelenkkompensatoren oder auch Axialkompensatoren verwendet.

Zur Verbindung der einzelnen Rohrleitungsabschnitte untereinander können ebenfalls mehrteilige Klemmringe %'orgesehen sein, die sich leicht lösen lassen und daher die Montage und Demontage des Fohrleitungssystems erleichtern.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit die Verbindungsstellen der einzelner. Rchrleitungsabsehnit te als Schiebeverbindungen mit gefederten Segmentdichtleisten auszubilden, da diese gleichzeitig die Aufgabe übernehmen, die infolge der Wärmedehnungen auftretenden Bewegungen auszugleichen.

Um die durch Schwingungen oder Erdbeben ausgelösten Kräfte und die Reaktionskräfte der Rohrleitungen aufzunehmen, sind an mehreren Stellen der Rohrleitungen — über ihre Länge gesehen — Dämpfungselemente angebracht die jeweils über den Umfang verteilt sind Als Dämpfungselemente werden z.B. Federstützele mente verwendet die für eine hinreichende Abstützung der Rohrleitungen sorgen.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Gasführungssystems schematisch dargestellt und zwar zeigt

F i g. 1 die Heißgasführung vom Kernreaktor zur

Turbine in einer Hochtemperaturreaktoranlagc mit Heliumturbine, im Längsschnitt gesehen,
Γ ig. 2 einen Schnitt nach der Linie H-Il der Fig. 1,
Fi g. 3 einen Schnitt nach der Linie IH-III der Fig I,
ι F i g. 4 die Warmgasführung vom Rekuperator zum Reaktor in der gleichen Kernreaktoranlage.

Die Fig. 1 läßt einen Ausschnitt aus einem zylindrischen Spannbetondruckbehälter I erkennen, der in einer Kaverne 2 einen Hochtemperaturreaktor enthält.

ίο Er ist als graphitmoderierter, heliumgekühlter Kugelhaufenreaktor ausgeführt, von dem nur ein Teil des Reflektormantels 3 sowie des Bodenreflektors 4 gezeigt ist, an den sich ein Heißgassammelraum S anschließt. Die übrigen Hauptkreislaufkomponenten — Turbine,

ii Kompressor und wärmetauschende Apparate — sind ebenfalls in mit Stahüinern ausgekleideter* Hohlräumen des Spannbetondruckbehälters I untergebracht, von denen in der F i g. 2 der die Turbine 14 und den Kompressor aufnehmende Hohlraum teilweise dargestellt ist, der als horizontaler Stollen 6 ausgebildet ist. Über vier radiale Austrittsstutzen 7 und sechs ebenfalls radiale Eintrittsstutzen 8 (siehe Fig.4) ist der Hochtemperaturreaktor mit dem übrigen Hauptkreislauf verbunden.

Die vier Austrittsstutzen 7 führen von dem Heißgassammelraum 5 je zu einer Heißgasleitung 9. Diese ist teilweise in einer vertikalen Bohrung (Pod) IO und teilweise in einer horizontalen Bohrung 11, die beide innerhalb der Wandung des Spannbetondruckbehälters 1 verlaufen, frei verlegt. Die Bohrungen 10 und 11 sind je mit einem Liner 12 bzw. 13 aus Stahl ausgekleidet. Jede der vier Heißgasleitungen 9 ist mit einem Turbineneintrittsstutzen 15 verbunden, wie aus F i g. 2 ersichtlich; es ist jedoch hier nur ein Kreislaufstrang dargestellt Die Heißgasleitungen 9 bestehen sämtlich aus einem Gasführungsmantel 22 sowie einem mit Abstand zu diesem angeordneten Druckmantel 21, wobei sich zwischen den beiden Mänteln eine Wärmeisolierung 20 befindet. Die Isolierung 20 ist als Faser- oder Metallfolienisolierung aus mehreren Lagen ausgeführt und schußweise am Druckmantel 21 befestigt Für eine schnelle Druckentlastung ist sie mit perforierten Blechen abgedeckt (nicht dargestellt), die an den Gasführungsmantel 22 anschließen. Dieser ist schußweise elastisch am Druckmantel 21 aufgehängt

Alle Heißgasleitungen 9 sind in diesem Ausführungsbeispiel aus vier Rohrleitungsteilen 16, 17, 18, 19 zusammengesetzt, deren Montage und Demontage in dem Spannbetondruckbehälter 1 keine großen Schwierigkeiten bietet Sie lassen sich daher bei Bedarf relativ leicht auswechseln. Durch die geradlinige Führung der Heißgasleitungen 9 is? die Zugänglichkeit der Leitungen für Inspektion und Wartung gegeben.

Jede Heißgasleitung 9 verfügt über drei Fixpunkte,

ss die jeweils an den Anschhißseiten von geraden Rohrleitungsteilen vorgesehen sind Der erste Fixpunkt 23 befindet sich am reaktorseitigen Anschluß des Rohrleitungsteils 16. Hier ist der erste Schuß der Heißgasleitung 9 — d h. der Rohrleitungsteil 16 — mit Hilfe eines dreiteiligen KJemmringes 24 fest mit dem Liner 12 der vertikalen Bohrung 10 verbunden. Der dreiteilige Klemmring 24 kann mittels Fernbedienung geöffnet und zusammengezogen werden. Da er auf Grund seiner speziellen Konstruktion schräge Flanken aufweist hat er die Möglichkeit, sich an den zu verbindenden Teilen (Rohrleitungsteil 16 — liner 12) zu zentrieren und eine Axialkraft zu erzeugen, die dichtend wirkt Die vollständige Abdichtung der Reaktorkaverne

2 gegen die vertikale Bohrung 10 gewährleistet eine Graphitdichtung 25, während eine gleitbar auf einem Dichtungsaufnahmer 27 angebrachte Segmentscheiben dichtung 26 für die Abdichtung der Reaktorkaverne 2 gegen die Wärmeisolierung 20 bzw. den Reaktor-Aus- *> tritt sorgt.

Der zweite Fixpunkt 28 der Heiügasleitung 9 befindet sich im Bereich des Turbinenstollens 6 am Ende des Rohrleitungsteils 19. der als Krümmer ausgebildet ist und die Verbindung der Heißgasleitung 9 mit dem Turbineneintrittsstutzen 15 der Turbine 14 herstellt (siehe Fig. 2). Über einen Flansch 29, der an dem Rohrleitungsteil 19 angesetzt ist, ist dieser Teil fest mit einer Stützkonstruktion 30 verschraubt, die ihrerseits mit dem Liner des Turbinenstollens 6 verschweißt ist. '* Diese Anordnung hat den Vorteil, daß auf die Gaszuführung zur Turbine 14 keine zusätzlichen Bewegungen (Kräfte) kommen. Die Turbinenanschlüsse der vier Heißgasleitungen 9 sind mittels Schiebeverbindung und einer Betätigungsmechanik von außen lösbar.

An den Rohrleitungsteil 19 schließt sich als Horizotal-Schuß der Rohrleitungsteil 18 an, wobei die Verbindung der beiden Teile durch eine Schiebeverbindung 31 mit gefederten Segmentdichtleisten bewerkstelligt wird, die eine gute Abdichtung gewährleistet. Durch eine solche » Verbindung können die infolge von Wärmedehnungen auftretenden Bewegungen der einzelnen Rohrleitungsteile kompensiert werden. Sie gestattet es, sowohl axiale als auch radiale Verschiebungen größeren Umfangs auszugleichen. Letztere werden durch die Lage des w zweiten Fixpunktes am turbinenseitigen Ende des Krümmers 19 sowie durch die unterschiedliche Stellung der Stutzen am Reaktoranschluß und am Anschluß des horizontalen Schusses verursacht.

Der dritte Fixpunkt 32 der Heißgasleitung 9 ist an dem unteren Ende des Rohrleitungsteils 17 vorgesehen. Er ist realisiert durch eine Anzahl von Keilplatten 33, die in den Rohrleitungsteil 17 eingeschoben sind und ihn dadurch fixieren. Die Verbindung der beiden vertikalen Rohrleitungsteile 16 und 17 ist wieder mittels einer «0 bereits beschriebenen Schiebeverbindung 31 bewerkstelligt, die gleichzeitig die auftretenden Wärmebewegungen kompensiert Zwischen dem Rohrleitungsteil 17 und dem horizontalen Rohrleitungsteil 18 ist als Verbindungselement ein dreiteiliger Klemmring 34 « vorgesehen. Horizontal- und Vertikalschuß lassen sich daher leicht trennen, wodurch sich Montage und Demontage der Heißgasleitung 9 wesentlich vereinfachen.

Im Bereich der Schiebeverbindung 31 nach dem Kolbenringprinzip sowie an weiteren Stellen der Heißgasleitung 9 sind über den Umfang der Leitung verteilt mehrere Dämpfungselemente 35 eingebaut, die die Aufgabe haben, Schwingungskräfte und die Reak tionskräfte der Heißgasleitung 9 aufzunehmen. Um die Heißgasleitung 9 seitlich abzustützen, sind — ebenfalls über den Umfang verteüt — an mehreren Stellen der Leitung je drei Führungslager 36 vorgesehen, die an den Linern 12 und 13 angebracht sind. Die Fig.3 läßt die Anordnung der Lager 36 gut erkennen. w

Als Sicherheitsmaßnahme ist in der vertikalen Bohrung 10 oberhalb des Rohrleitungsteils !6 ein Anschlag 37 angeordnet, der mit dem Liner 12 verschweißt ist Er hat die Aufgabe zu verhindern, daß bei einem Bruch des Reaktoranschhisses der vertikale Rohrleitungsteil 16 nach oben geschleudert wird. Eine Abstützung 38 nimmt die Reaktionskräfte der Rohrleitunesteile 16 und 17 auf.

Wie bereits beschrieben, wird das aus dem Reaktor kommende erhitzte Gas — beispielsweise Helium — über vier Austrittsstutzen 7 und vier Heißgasleitungen 9 zu den Turbineneintrittsstutzen 15 geführt. Das Gas tritt mit einer Temperatur von 850⁰C und einem Druck von 60 bar aus dem Heißgassammelraum 5 aus. Nachdem es in der Turbine 14 entspannt worden ist, durchläuft es die übrigen Kreislaufkomponenten, die sechs Rekuperatoren, sechs Vorkühler, einen zweistufigen Kompressor und zwei Zwischenkühler umfassen. Alle wärmetauschenden Apparate sind in senkrechten Bohrungen (Pods) installiert. Zunächst tritt das Gas in die Rekuperatoren ein, die es mantelseitig durchströmt, gelangt dann abgekühlt in die Vorkühler, in denen es auf die unterste Prozeßtemperatur heruntergekühlt wird, und wird schließlich den Kompressoren zugeleitet. Hier wird das Gas auf den maximalen Prozeßdruck von 64 bar angehoben und mit einer Temperatur von 125⁰C zu den Rekuperatoren zurückgeführt, wo es auf die Rohre der einzelnen Rohrbündel verteilt wird. Erfahrungsgemäß erfolgt die Rückleitung des kalten Gases zu den Rekuperatoren koaxial zu den Heißgasleitungen 9, wobei das kalte Gas im Gegenstrom zu dem vom Reaktor kommenden heißen Gas geführt wird. Es tritt bei den mit 39 bezeichneten Pfeilen in die horizontalen Bohrungen 11 ein und durchströmt dann die vertikalen Bohrungen (oder Pods) 10, wobei es die Heißgasleitungen 9 kühlt und die Liner 12 und 13 sowie den Beton vor unzulässiger Erwärmung schützt.

Die F i g. 4 zeigt als weiteres Beispiel des erfindungsgemäßen Gasführungssystems die Rückleitung des aus den Rekuperatoren austretenden, auf 456° C erwärmten Gases zum Reaktor. In der Wandung des Spannbetondruckbehälters 1 ist eine vertikale Bohrung (Pod) 41 zu erkennen, die mit einem Stahlliner 42 ausgekleidet ist Eine weitere vertikale Bohrung 43 ist nur angedeutet; in ihr ist einer der sechs Rekuperatoren installiert, von dem nur der Sammelkopf 44 gezeigt ist An den Sammelkopf 44 schließt sich in einer horizontalen Wanddurchbrechung 46 ein Stutzen 45 an. In einem zweiten Durchbruch 47 ist einer der sechs Reaktor-Eintrittsstutzen 8 installiert der mit einem Kaltgassammelraum 48 in. Verbindung steht.

Die Rückführung des aus dem Rekuperator austretenden Gases in den Raum 48 erfolgt durch eine Warmgasführung 49, die aus einem einzigen Teil besteht und — wie die Heißgasleitung 9 — mit einer Wärmeisolierung 20 ausgerüstet ist, die sich zwischen dem Druckmantel 21 und dem Gasführungsmantel 22 befindet

Die Warmgasführung 49 weist nur einen Fixpunkt 50 auf, der sich an der Verbindungsstelle zwischen der Warmgastührung 49 und dem Stutzen 45 befindet Mittels eines dreiteiligen Klemmringes 24 ist hier die Warmgasführung 49 fest mit dem Liner 42 verbunden. An dem Eintrittsstutzen 8 des Reaktors ist die Warmgasführung 49 mittels einer Kolbenringabdichtung 51 befestigt, die gleichzeitig als Kompensationselement dient Die Kolbenringe sind in einem Dichtungsträger 52 montiert und gleiten auf einem Dichtungsaufnehmer S3, der an dem Reaktor-Eintrittsstutzen 8 angeschraubt ist Sie nehmen die Wärmebewegungen der Warmgasführung 49 und des aus Graphit bestehenden Eintrittsstutzens 8 auf.

Im Bereich des dreiteiligen Klemmringes 24 sind über den Umfang verteilt mehrere Dämpfungselemente 35 vorgesehen, die teils in die Warmgasführung 49, teils in den Stutzen 45 eingebaut sind. Sie haben auch hier —

wie bei der Heißgasleitung 9 — die Aufgabe, die Rohrleitung abzustützen und die Reaktionskräfte der Leitung sowie Schwingungs- und Erdbebenkräfte aufzunehmen.

Wie bereits erwähnt, erfolgt die Rückleitung des kalten Gases von den Kompressoren zu den Rekuperatoren koaxial zu den Heißgasleitungen 9. Da die beschriebene Kernreaktoranlage nur vier Heißgasleitungen 9, aber sechs Rekuperatoren umfaßt, müssen zwei weitere Gasführungen vorgesehen sein, um alle Rekuperatoren mit kaltem Hochdruckgas zu versorgen. Diese Aufgabe erfüllen zwei vertikale Bohrungen (Pods), von denen die Bohrung 41 in der Fig.4 dargestellt ist. In diesen Bohrungen sowie auch in den vier Bohrungen 10 der F i g. 1 (im oberen, nicht gezeigten Teil der Bohrungen) sind die sechs Warmgas-

führungen 49 frei verlegt. Während innerhalb der Warmgasführungen 49 das in den Rekuperatoren auf 456°C erwärmte Gas zum Kaltgassammelraum 48 zurückgeführt wird, strömt das von den Kompressoren kommende Kaltgas mit 125°C koaxial zu den Warmgasführungen 49 und in entgegengesetzter Richtung wie das Warmgas durch die vertikalen Bohrungen 10 und 41, so daß die Warmgasführungen 49 von relativ kaltem Gas umspült sind. Das kalte Hochdruckgas wird dann durch Verteilerköpfe auf die Rohrbündel der Rekuperatoren verteilt, die es im Gegenstrom zu dem mantelseitig geführten heißen Niederdruckgas durchströmt. Das so erwärmte Gas wird zu den Sammelköpfen 44 zurückgeführt, aus denen es schließlich durch die Stutzen 45 in die Warmgasführungen 49 eintritt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Gasführungssystem für Gase hoher Temperatur und hohen Druckes zur Verbindung mehrerer innerhalb eines Druckbehälters angeordneter Aniagenteile, vorzugsweise zur Verbindung der Hauptkreislaufkomponenten eines gasgekühlten Kernreaktors, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine Anzahl aus mehreren Teilen (16,17,18,19) zusammengefügter, jeweils aus einem Gasführungsmantel (22) und einem den Gasführungsmantel mit Abstand umgebenden Druckmantel (21) bestehender Rohrleitungen (9,49) vorgesehen ist, daß in ebenfalls an sich bekannter Weise zwischen den Gasführungsmänteln (22) und den Druckmänteln (21) eine Wärmeisolierung (20) vorgesehen ist, daß die Rohrleitungen (9, 49) ausbaubar innerhalb des Druckbehälters (1) frei verlegt sind, daß die Druckmäntel (21) in ebenfalls an sich bekannter Weise außen durch einen kalten Gasstrom gekühlt sind und daß der kalte Gasstrom in koaxial zu den Rohrleitungen (9,49) verlaufenden, stahl- oder betonummantelten Kanälen (10, 11, 41) geführt ist

2. Gasführungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Anlagenteile in einem Spannbetondruckbehälter angeordnet sind, der den Kern eines Reaktors umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxial zu den Rohrleitungen (9, 49) verlaufenden Kanäle (10, U, 41) als vertikale oder horizontale, mit einem Liner (12,13,42) ausgekleidete Bohrungen ausgebildet sind, die innerhalb der Wandung des Spannbetondruckbehälters (1) vorgesehen sind.

3. Gasführungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungen (9, 49) an mehreren Fixpunkten (23, 28, 32, 50) in den Kanälen (10, U, 41) verankert und mit diesen durch leicht lösbare Befestigungselemente (24,33) verbunden sind.

4. Gasführungssystem nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixpunkte (23, 28, 32, 50) jeweils an den Anschlußseiten von geraden Rohrteilen (16, 17, 19) vorgesehen sind, wobei die Rohrleitungen (9,49) an diesen Stellen mit dem Liner (12, 42) der zugehörigen, in der Spannbetondruckbehälterwandung vorgesehenen Bohrung (10,41) verbunden sind.

5. Gasführungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungen (9,49) an den Fixpunkten (23, 50) durch mehrteilige Klemmringe (24) mit dem zugehörigen Liner (12, 42) verbunden sind.

6. Gasführungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation von infolge Wärmedehnung auftretender Bewegungen zwischen den Fixpunkten (23,28,32) Kompensationselemente in den Rohrleitungen (9,49) angeordnet sind.

7. Gasführungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Kompensationselemente Schiebeverbindungen mit gefederten Segmentdichtleisten (31,51) verwendet werden.

8. Gasführungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Kompensationselemente Gelenkkompensatoren verwendet werden.

9. Gasführungssystern nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Kompensationselemente wenigstens teilweise Axialkompensatoren verwendet werden.

10. Gasführungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der einzelnen Rohrleitungsabschnitte (17, 18) untereinander mittels leicht lösbarer mehrteiliger Klemmringe (34) bewerkstelligt ist

11. Gasführungssysteni nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen der einzelnen Rohrleitungsabschnitte (16,17,18,19) als Schiebeverbindungen mit gefederten Segmentdichtleisten (31) ausgebildet sind, die gleichzeitig zur Kompensation von Wärmebewegungen dienen.

12. Gasführungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstützung der Rohrleitungen (9, 49) an mehreren Stellen ihrer Länge Dämpfungselemente (35) vorgesehen sind, die jeweils über den Umfang verteilt angebracht sind.