DE2542967C2 - Heißgaskanalführung in Hochtemperaturreaktor - Google Patents

Description

rät oder aber umfangreiche Werkzeuge in den Kanal eingeführt werden müssen, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß jede Öffnung in der Wandung des Ringraumes durch zwei verschieden große, ineinandergesteckte Stopfen verschlossen ist Im ersten der obengenannten Fälle wird z. B. nur der kleine Stopfen entfernt, wodurch Arbeitszeit und Transportaufwand für diese Maßnahme verringert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargtJiellt, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Hochtemperaturreaktor und

Fig.2 im vergrößertem Maßstabe eine Einzelheit und zwar einen waagerechten Schnitt durch den Sammelraum unterhalb der abseits vom Reaktorkern angeordneten Anlagenteile.

In Fig. 1 bezeichnet die Ziffer 1 einen Reaktordnickbehälter, in dem eine Schüttung aus kugelförmigen Brennelementen 2 enthalten ist, die von oben nach unten von einem Arbeitsgas, im Beispiel Helium durchströmt wird, das dabei aufgeheizt wird und durch öffnungen 3 int Boden des Druckbehälters 1 in einen ersten Sammelraum 4 strömt und von dort über mehrere, sternförmig angeordnete Kanäle 5, von denen hier nur einer dargestellt ist, in ebenso viele um den Druckbehälter 1 herum gruppierte Nebenbehälter 6. Hier wird dem Gas zunächst ein Teil seiner Wärme in einem sogenannten Röhrenspaltofen 7 entzogen, in dem beispielsweise ein Prozeßgas, bestehend aus Wasserdampf und Methan in Wasserstoff und andere Reaktionsprodukte aufgespalten wird. Um den Röhrenspaltofen 7 herum sind, vor dem heißen Gas durch eine Trennwand 8 geschützt, weitere Wärmetauscher 9 angeordnet, in denen das Helium einen weiteren Teil seiner Wärme abgibt, sei es zur Erzeugung von Wasserdampf oder zum Beheizen eines sekundären Heliumkreislaufes. Danach strömt das Helium durch einen Rückführkana! 10 in den Reaktordruckbehälter 1 zurück, wo es erneut aufgeheizt wird. Der Kanal 5 endet unterhalb des Röhrenspaltofens 7 in einem Ringraum 11, der von einer Innenwand 12 und einer Außenwand 13 gebildet wird. Dabei weist die Innenwand 12 (siehe F i g. 2) Öffnungen 14 auf, durch die das aus dem Kanal 5 in den Ringraum 11 geströmte Gas in einen weiteren, von der Innenwand 12 umschlossenen Sammelraum 15 strömen kann, wo es, da sich die durch die öffnungen J4 austretenden Gasströme in der Mitte des Sammelraumes 15 treffen, kräftig aurchmischt wird. Das aus dem Sammelraum 15 zum Spaltrohrofen 7 aufsteigende Gas besitzt daher ein gleichmäßiges Temperaturprofil, so daß Schäden am Ofen durch örtliche Überhitzung vermieden wtrden. Die Öffnungen 14 sind azimutal gegenüber der Mündung des Kanals 5 in den Ringraum 1 i versetzt angeordnet, so daß vom Reak»or herrührende, durch den Kanal 5 gelangte Strahlung sicher vom Sammelraum 15 ferngehalten wird. Sollte die Dicke der Innenwand 12, die wie im Beispiel gezeigt, an der der Mündung des Kanals 5 gegenüberliegenden .Stelle erhöht sein kann nicht ausreichen, um den gewünschten Strahlenschutz zu erzielen, können in der Innenwand 12 strahlenabsorbierende Substanzen angeordnet werden, z. B. in Form von Borkarbidstäben 16. Um den Kanal 5 für Inspektions- und Reparaturarbeiten zugänglich zu machen, weisen Innenwand 12 und Außenwand 13 in Verlängerung desselben weitere öffnungen auf, die im Betrieb durch Stopfen 17 verschlossen sind. Von einer ebenfalls in Verlängerung des Kanals 5 aus gelegenen Inspektionsöffnung 19 (siehe F i g. 1) aus, können Stopfen 17 entfeiei werden und hier nicht dargestellte Betrachtungsgeräte, fernbediente Werkzeuge usw. in den Kanal 5 eingebracht werden. Braucht, wie beim Einsatz eines Betrachtungsgerätes, der vclie Quer ■ schnitt des Kanals 5 nicht zur Verfügung zu stehen, werden nur kleine, innerhalb der Stopfen 17 angeordnete weitere Stopfen 18 entfernt, die eine entsprechend geringere Öffnung freigeben. Die Inspektionsöffnung 19 ist im Betrieb durch einen weiteren Stopfen 20 verschlossen. Innenwand 12 und Außenwand 13 des Ringraumes 11 sind zweckmäßigerweise aus Blöcken aus Graphit aufgebaut, der ein bei gasgekühlten Kernreaktoren seit längerem verwendeter Werkstoff ist Die Innenwand 12 wird dabei zweckmäßigerweise wie im Beispiel so kräftig ausgeführt, daß sie in der Lage ist, das Gewicht der auf ihr lastenden Trennwand 8 zu tragen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Kernre- Patentansprüche: aktor, bei dem der Schutz der getrennt angeordneten und über Rohrleitungen mit dem Reaktor verbundenen

1. Gasgekühlter Kernreaktor mit getrennt davon Anlageteüe gegen die Strahlung des Reaktors erreicht angeordneten, über einen verbindenden Kanal mit 5 wird, und die eine gute Durchmischung des Gases vor erhitztem Gas beschickten Wärmetauschern, da- seiner Einführung in die Wärmetauscher gewährleistet durch gekennzeichnet, daß der Kanal(5) in ohne daß dadurch ein größerer Druckverlust entstehen einen Ringraum (f 1) mündet dessen Innenwand (12) würde. Darüber hinaus soil die Zugänglichkeit des Heiß-Öffnungen (14) aufweist die in einen Gassammei- gaskanales für Wartungsarbeiten verbessert werden,
raum (15) am unteren Ende der Wärmetauscher (7) io Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß führen und daß die Öffnungen (14) in der Innenwand der Kanal in einem Ringraum mündet dessen Innen-(12) azimutal gegenüber der Mündung des Kanals (5) wand Öffnungen aufweist die in einem Gassammeiraum versetzt sind. am unteren Ende der Wärmetauscher führen und daß

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekenn- die Öffnungen in der Innenwand des Ringraumes azimuzeichnet daß in der Innenwand (12) des Ringraumes 15 tal gegenüber der Mündung des das heiße Gas führen-(11) strahlenabsorbierende Substanzen (16) eingela- den Kanals versetzt sind. Indem das Gas mit höherer gert sind. Geschwindigkeit aus mehreren Richtungen zugleich in

3. Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- diesen Sammelraum strömt ergibt sich durch Impulskennzeichnet daß Innen- (12) und Außenwand (13) austausch eine gründliche Durchmischung. Anzahl, des Ringrauiiies (11) in Verlängerung des Kanals (5) 20 Form und Querschnitt der Öffnungen und deren Ausmit öffnungen versehen sind, die während des Reak- richtung, z. B. ob radial oder mehr tangential, werden je torbetriebes durch herausnehmbare Stopfen (17,18) nach den vorliegenden Verhältnissea z. B. je nach Gasverschlossen sind. geschwindigkeit und Gasdichte verschieden sein, doch

4. Reaktor nach Anspruchs dadurch gekenn- bereitet dem in der Strömungstechnik bewanderten zeichnet daß jede Öffnung durch zwei verschieden 25 Fachmann die Ausgestaltung in jedem einzelnen Fall große, ineinandergesteckte Stopfen (17, 18) ver- keine Schwierigkeit?¹?, insbesondere wenn darauf geschlossen ist achtet wird, daß der Ringraum und die Öffnungen so

ausgelegt werden, daß keine zu hohen oder zu niedrigen Gasgeschwindigkeiten entstehen. Erstere könnten zu ei-

30 ner Erosion der Struktur des Ringraumes führen, die der ''-

hohen Temperatur wegen vorzugsweise aus Graphit-

Die vorliegende Erfindung bet'ift einen gasgekühl- blöcken aufgebaut ist, während letztere zu einer unge-

ten Kernreaktor mit getrennt davon angeordneten, nügenden Durchmischung der einzelnen Gassträhnen

über einen verbindenden Kanal mi^; orhitztem Gas be- im Gassammeiraum führt Darüber hinaus wird erreicht

schickten Wärmetauschern. In derartigen, als Hochtem- 35 daß der Gassammeiraum und etwaige Einbauten auch „

peraturreaktoren bezeichneten Kernreaktoren, wird ein bei Verwendung eines geraden Kanals gegen die direk- |

Arbeitsgas, beispielsweise Helium, auf typischerweise te Einwirkung der Reaktorstrahlung geschützt sind

1200 K erhitzt In einem Spaltrohrofen wird ihm ein Teil Die abschirmende Wirkung der Innenwand des Ring-

der Wärme zur Durchführung chemischer Prozesse raumes kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfin-

wieder entzogen, wonach es noch weitere Wärmetau- 40 dung dadurch verbessert werden, daS in ihr strahlenab-

scher durchströmt in denen ein Mittel zum Betrieb von sorbierende Substanzen eingelagert sind, z. B. in Form

Arbeitsmaschinen erhitzt wird. Unter anderem aus von Stäben aus einer Borverbindung. Die Stäbe können

Gründen der Zugänglichkeit für Reparaturen werden hinsichtlich ihrer Größe und Beschaffenheit so ausge-

solche Spaltrohröfen und weiteren Wärmetauscher, wo- legt werden, daß sie während der vorauszusehenden

bei z. B. letztere konzentrisch um erstere angeordnet 45 Lebensdauer des Kernreaktos nicht ersetzt zu werden

sind, abseits vom eigentlichen Reaktor aufgestellt und brauchen. Es hat sich im übrigen gezeigt daß die Anord-

zwar üblicherweise mehrere für einen Reaktor. Man ist nung der Stäbe in nur einer Reihe an der Außenseite der

dabei bestrebt, die Wärmetauscher vor der direkten Innenwand ungünsti3 ist Eine verbesserte Wirksamkeit

Einwirkung der Reaktorstrahlung zu schützen, weshalb bei gleichbleibender Anzahl der Stäbe wird erreicht

der das heiße Gas führende Kanal in bekannt geworde- 50 wenn diese gegeneinander versetzt in mehreren Reihen

nen Vorschlägen z. S. mehrfach abgeknickt geführt hintereinander angeordnet werden,

wurde (vgl. DE-B-12 77 456). Dies führt jedoch zu einem in weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorge-

unerwünscht hohen Druckverlust der nach einem in schlagen, daß Innen- und Außenwand des Ringraumes

VGB Kraftwerkstechnik 54, H. 7, (1974), S. 440, veröf- in Verlängerung des das heiße Gas führenden Kanals

fentlichten Vorschlag dadurch vermieden wurde, daß 55 mit öffnungen versehen sind, die während des Reaktor-

das Rohr gerade in einen Sammelraum unter dem Spalt- betriebes durch herausnehmbare Stopfen verschlossen

rohrofen geführt wurde und daß dort das Gas durch sind. Bei abgeschaltetem Reaktor können diese Stopfen

eine schräg gestellte Lochplatte strömen mußte, durch entfernt werden und bieten so, wenn sie aufeinander

die die notwendige Abschirmwirkung erzielt werden gegenüberliegenden Seiten der Ringraumwandung an-

und gleichzeitig eine Durchmischung des Gases erfol· 60 geordnet sind die Möglichkeit, in den Kanal Instrurnen·

igen sollte, um das Auftreten von Strähnen mit unter- ,te zur Inspektion oder Werkzeuge zur Reparatur einzu-

schiedlicher Temperatur im Gasstrom zu vermeiden, führen. Die Wände des Ringraumes selbst bieten dabei

was zu örtlichen Überhitzungen und damit Beschädi- die Möglichkeit, die eingeführten Geräte auf einem Teil

gungen in den Wärmetauschern führen könnte. Diese ihrer Länge abzustützen.

schräggestellte Lochplatte erfüllt jedoch die ihr züge- 65 Da die erforderliche Größe der öffnungen in den

dachten Aufgaben nur unvollkommen und behindert zu- Wandungen des Ringraumes je nach Zweck ganz unter-

dem den eventuell zu Inspektionszwecken notwendigen schiedlich sein kann, z, B. je nachdem, ob nur ein verhält-

Zugang zum Kanal. nismäßig wenig Platz einnehmendes Beobachtungsge-