DE2819388A1

DE2819388A1 - Druckgefaess, insbesondere fuer einen kernreaktor

Info

Publication number: DE2819388A1
Application number: DE19782819388
Authority: DE
Inventors: Johann Lindner
Original assignee: ASEA Atom AB
Current assignee: Westinghouse Electric Sweden AB
Priority date: 1977-05-16
Filing date: 1978-05-03
Publication date: 1978-11-23
Also published as: DE2819388B2; SE405651B; IT7868108A0; SE7705664L; FI781527A; JPS53141896A

Description

Druckgefäß, insbesondere für einen Kernreaktor
Die Erfindung betrifft ein Druckgefäß, insbesondere für einen Kernreaktor, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei einem solchen Druckgefäß nimmt die Wand des Druckgefäßes eine Temperatur an, die nahezu gleich der Temperatur der im Druckgefäß befindlichen Flüssigkeit ist. Die Temperatur des Einlaufstutzens dagegen liegt in der Nähe der Temperatur der durch die zuführende Speiseleitung strömenden Flüssigkeit.
Dies hat zur Folge, daß im Einlaufstutzen oder im Ubergangsbereich zwischen dem Einlaufstutzen und der Wand des Druckgefäßes unzulässig hohe mechanische Spannungen auftreten können, und zwar insbesondere dann, wenn der genannte Temperaturunterschied variiert, was kaum zu vermeiden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Druckgefäß der eingangs genannten Art das Auftreten der genannten temperaturbedingten hohen mechanischen Spannungen im Einlaufbereich des Stutzens zu vermeiden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Druckgefäß gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, das erfindungsgemäß die im'kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Axialschnitt durch einen zylindrischen Reaktorbehälter im Bereich des Einlaufstutzens, Fig. 2 einen Horizontalschnitt längs der Linie II-II gemäß Fig. 1, Fig. 3 in gleicher Darstellung wie Fig. 1 eine andere Ausführhngsform gemäß der Erfindung.
Die Figuren 1 und 2 zeigen die zylindrische Wand 1 eines Reaktorbehälters, der einen nicht dargestellten Reaktorkern enthält, welcher zu einem Siedereaktor gehört, in dem Wasser als Kühlmittel dient. Ein Speisewasserstutzen 2 mit kreisförmigem Querschnitt ist mit seinem radial inneren Ende an der Behälterwand 1 und mit seinem radial äußeren Ende an einem Speisewasserleitungsrohr 3 angeschweißt. Die Wassertemparatur im Reaktorbehälter liegt im Bereich von 270 - 2860C, während die Wassertemperatur in der Speisewasserleitung im Bereich von 100 - 2150C liegt. Das radial äußere Ende des Stutzens hat denselben inneren Durchmesser wie das Speisewasserleitungsrohr 3, während der radial innen liegende Teil einen größeren Durchmesser hat. In diesem Teil ist ein verhältnismäßig dUnnwandiges Einführrohr 4 in hydraulischer Verbindung mit dem Speisewasserrohr 3 angeordnet und am Stutzen 2 durch Dichtungsringe 5 und 6 abgedichtet, so daß ein Wasserkanal 7 mit ringförmigem Querschnitt zwischen dem Einführrohr 4 und dem Stutzen 2 entsteht. Das Einführrohr mündet innerhalb der Wand 1 des Reaktorbehälters, wo es mit einem perforierten Speisewasserverteiler 8 versehen ist. Das Einführrohr ist von einem festgeschweißten Schirm 9 umschlossen und begrenzt zusammen mit diesem und der Wand 1 des Reaktorbehälters einen Raum 10, der mit dem Wasserkanal 7 in Verbindung steht und durch eine nach oben oder nach unten gerichtete Öffnung mit den Inneren des Reaktorbehälters in Verbindung steht. Das Einführrohr 4 ist mit mehreren Distanzstücken 11 in Form von längs verlaufenden Rippen versehen. Der Speisewasserstutzen 2 ist mit einem Kanalstutzen 12 versehen, der mit dem Kanal 7 in Verbindung steht.
Wasser, das bedeutend wärmer ist als das durch das Speisewasserleitungsrohr 3 und das Einführrohr 4 strömende Speisewasser, wird dazu gebracht, durch den Kanal 7 zu strömen.
Dies kann in verschiedener Weise erreicht werden, wie beispielsweise mit Hilfe eines hydraulischen Kreises 13, der in Fig. 1 mit gestrichelten Linien angedeutet ist und der eine Zirkulationspumpe 14 enthält, deren Punprichtung aus dem Pumpensymbol hervorgeht. Entsprechend dieser Alternative ist der Kanalstutzen 12 nur an den Kreis 13 angeschlossen, wobei warmes Wasser mit Hilfe der Pumpe 14 vom Reaktorbehälter in den Kanal 7 gesaugt wird und anschließend über die Speisewasserleitung 3 zurückgepumpt wird.
Gemäß einer zweiten Alternative wird der Kreis 13 durch einen ähnlichen, in der Zeichnung nicht dargestellten Kreis zwischen dem Kanalstutzen 12 und einer für diesen Kreis vorgesehenen besonderen Öffnung in der Wand des Reaktorbehälters ersetzt.
Gemäß einer dritten Alternative wird das Wasser von einem an den Reaktorbehälter angeschlossenen Reinigungssystem vom Kanalstutzen 12 kommend durch den Kanal 7 gepumpt. Dabei wird Wasser aus dem Reaktorbehälter durch einen für das Reinigungssystem vorgesehenen Stutzen 15 mit Hilfe einer Pumpe 16 gesaugt, welches dann die Wårmeaustauscher 17 und 18 passiert, wobei das Wasser auf eine Temperatur abgekühlt wird, welche die höchstzulässige Temperatur für die Filteranordnung 19 nicht übersteigt. Das Wasser strömt dann durch die Filteranordnung 19 und passiert wieder den Wärmeaustauscher 17, wobei es diesesmal stark erwärmt wird. Schließlich strömt das Wasser über den Kanalstutzen 12 in den Kanal 7. Die zuletzt beschriebene Alternative hat den Vorteil, daß der Reaktorbehälter nicht mit einer besonderen Öffnung ftir das vom Reinigungssystem zuruckgeleitete Wasser versehen zu werden braucht.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsfors bezeichnet 1 einen Reaktorbehälter, 3 ein Speisewasserleitungsrohr und 8 einen Speisewasserverteiler, genau wie in Fig. 1. Ein Einlaufstutzen 2' umschließt ein Einführrohr 4' und begrenzt zusammen mit diesem einen Kanal 7', der an seinem radial äußeren Ende in hydraulischer Verbindung mit dem Speisewasserleitungsrohr steht. Der Kanal 7' steht mit dem warmen Wasser des Reaktorbehälters über einen Kanal 23 in Verbindung, der zwischen dem Einführrohr 4' und einer dieses Rohr umgebenden Hülse 22 gebildet wird. Die Hülse 22 hat eine Dichtungsfläche 24, die an einer entsprechenden Fläche im Einlaufstutzen 2' anliegt. Das Einfführrohr 4' hat einen im Reaktorbehälter liegenden Abschnitt 25, der wie ein Diffusor ausgeführt ist, d.h. mit kontinuierlich zunehmendem Durchmesser in Strömungsrichtung. Der statische Druck am radial inneren Ende des Diffusors 25 weicht nicht stark vom Druck im Reaktorbehälter ab, der Druck am radial äußeren Ende des Diffusors ist aber bedeutend niedriger. Der Druckunterschied hat zur Folge, daß warmes Wasser durch die Kanäle 23 und 7' hindurchströmt, wie es die Richtungspfeile andeuten. Man erzielt also dieselbe Wirkung wie bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform, Jedoch ohne eine äußere Pumpenanordnung.
Bei sehr geringer Wasserzufuhr besteht die Gefahr, daß die Pumpenwirkung des Diffusors nicht stark genug ist und daß Wasser durch die Kanäle 23 und 7' in entgegengesetzter Richtung, also entgegen der Pfeilrichtung, strömt. Die Hülse 22 hat die Aufgabe, in solchen Fällen zu verhindern, daß hineinströmendes kaltes Wasser mit dem radial inneren Abschnitt des Einlaufstutzens 2 in Kontakt kommt.
Die anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nur einige von weiteren möglichen. Z.B.
braucht das Druckgefäß nicht notwendigerweise ein Reaktorbehälter zu sein, in dem ein Reaktorkern eingeschlossen ist, sondern es kann ein anderes zu einer Kernreaktoranlage gehörendes Druckgefäß sein. Ferner ist die Erfindung nicht auf Speisewasserstutzen beschränkt, sondern kann auch im Zusammenhang mit anderen Stutzen verwendet werden, die dazu dienen, eine verhältnismäßig kalte Flüssigkeit in ein Druckgefäß zu leiten, das eine Flüssigkeit von verhältnismäßig hoher Temperatur enthält.
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Claims

Patentansprüche Druckgefäß, insbesondere für einen Kernreaktor, das eine Flüssigkeit von verhältnismäßig hoher Temperatur enthält und mit einem nach außen gerichteten Einlaufstutzen versehen ist, der an eine Speiseleitung für Flüssigkeit von verhältnismäßig niedriger Temperatur angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufstutzen (2) ein in das Druckgefäß mündendes, verhältnismäßig dünnwandiges Einführrohr (4) umschließt, das in hydraulischer Verbindung mit der Speiseleitung (3) steht und zusammen mit der inneren Wandfläche des Einlaufstutzens (2) mindestens einen mit dem Druckgefäß in Verbindung stehenden Kanal (7) begrenzt, welcher von einer Flüssigkeit durchströmt wird, deren Temperatur höher als die Temperatur der durch die Speisenleitung (3) strömenden Flüssigkeit ist.
2. Druckgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (7) über eine außerhalb des Druckgefäßes angeordnete Zirkulationspumpe (16) an eine Öffnung in der Wand des Druckgefäßes angeschlossen ist.
3. Druckgefäß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung ein Anschlußstutzen (15) für ein an das Druckgefäß angeschlossenes Reinigungssystem (17, 18, 19) ist.
4. Druckgefäß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (7) über eine aßerhalb des Druckgefäßes angeordnete Zirkulationspumpe (14) an die Speiseleitung (3) angeschlossen ist.
5, Druckgefäß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (7) über eine außerhalb des Druckgefäßes angeordnete Zirkulationspumpe (14) an die Speiseleitung (3) angeschlossen ist.
6. Druckgefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kaaal (7) über eine außerhalb des Druckgefäßes vorgesehene, die Temperatur erhöhende Anordnung (17) Flüssigkeit zugeführt wird.
7. Druckgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Kanal (7') an seinem radial äußersten Ende über eine hydraulische Verbindung an die Speiseleitung (3) angeschlossen ist und daß das genannte Einführrohr (4') einen im Reaktorbehälter liegenden Diffusor-Abschnitt (25) hat, wobei warmes Wasser vom dem Kanal (7') in das Einführrohr (4') über die genannte hydraulische Verbindung mit Hilfe des in dem Diffusor-Abschnitt (25) entstehenden Druckabfalles gesaugt wird.
8. Druckgefäß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (7) einen im wesentlichen ringförmigen Querschnitt hat.