DE2819388B2 - Druckgefäß, insbesondere für einen Kernreaktor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft «.in Druckgefäß, insbesondere für einen Kernreaktor, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solches Druckgefäß ist aus der DE-OS 26 16 766 bekannt.

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 Übergangsbereich zwischen dem Einluufstutzen 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.

Bei dem aus der DE-OS 26 16 766 bekannten Druckgefäß ist das innere Einführungsrohr ein integraler Bestandteil des Einlaufslutzens, und die Wandstärke

ι» des inneren Einführungsrohres ist etwa genau so stark. wie die äußere Wand des Einlaufstutzens, welche das innere Einführungsrohr umgibt. Der Spalt zwischen dem inneren Einführungsrohr und der äußeren Wand des Stutzens ist mit Isoliermaterial ausgefüllt. Auf diese

ι "· Weise soll der Wärmetransport in radialer Richtung des Stutzens herabgesetzt werden. Nachteilig bei der bekannten Anordnung ist es. daß trotz der verwendeten Isolierung zwischen den beiden Wänden des Einführungsstutzens die Temperatur des kalten Wassers

-i> dennoch im starken Maße auf die äußere Stutzenwanti übertragen wird. Zu dieser Übertragung trägt auch die relative Dicke des inneren Einführungsrohres und seine dickwandige integrale Verbindung mit dem übrigen Stutzen bei. Nachteilig bei dieser bekannten Anordnung

-'■> ist ferner, daß das Einführungsrohr nur mit dem gesamten Einlaufstutzen aus- und eingebaut werden kann.

Aus der FR-OS 21 73 276 ist ein Druckgefäß bekannt, bei dem der Anschlußstutzen für die Dampfabfuhr von

"ι einem Kernreaktor aus einer dickeren Außenwand und einer dünneren Innenwand besteht. Dabei Nlden Außen- und Innenwand integrale Teile des Stut/u ns, und der Stutzen macht eine Biegung von 90". Während die dickere äußere Wand des Stutzens an die Außenwand

π des Reaktors angeschlossen ist, ist die dünnere innere Wand an einen im Reaktorgefäß befindlichen zweiten Behälter angeschlossen. Durch die Ausbildung des dünnwandigen Innenrohres und der Biegung des Stutzens von 90" wird erreicht, daß das innere Rohr des

•<i Stutzens den Wärmedehnungen des inneren Reaktorbehälters in axialer und radialer Richtung folgen kann, ohne dal! dadurch zu starke Kräfte auf die Befestigung zwischen der Außenwand des Stutzens und der Reaktoraußenwand ausgeübt werden.

f> Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckgefäß der eingangs genannten Art in der Weise weiterzuentwickeln, daß die von der heißen Reaktoraußenwand bzw. dem daran angeschlossenen Einlaufstutzen möglichst wenig Wärme auf das mit der kalten

^r-ii Flüssigkeit in Verbindung stehende Einführungsrohr übertragen wird und damit die Wärmespannungen in sehr wirkungsvoller Weise abgebaut werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Druckgefäß nach dem Oberbegriff des Anspruches I erfindiingsgcmäß durch

>> die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen tier Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Dadurch, daß an der Außenseite des Einführungsroh-

in res ständig eine wärmere Flüssigkeit hinwegströmt, wird eine stärkere Abkühlung der Außenwand des Stutzens verhindert. Einerseits kommt die Außenwand des Stutzens nicht mit der kalten Flüssigkeit in Berührung und andererseits wird die an der Außenwand

ι-. des Einführungsrohres vorhandene sich abkühlende Flüssigkeit ständig abgeleitet.

Das Einführungsrohr kann als ein vom Stutzen unabhängiges selbständiges Bauteil ausgebildet werden.

und die Wandstärke des Einführungsrohres kann im Verhältsnis zur Wandstärke des Einlaufstutzens sehr dünn ausgebildet werden. Auf diese Weise kann das Einführungsrohr, an dem zugleich der Wasserverteiler angebaut sein kann, auf einfache Weise ausgewechselt werden, ohne daß der eigentliche Linführungsstutzen gelöst zu werden brauchL

Anhand der in den Figuren gezeigten Aiisführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Ks zeigt

F i g. 1 einen Ausschnitt aus einem Axialschnitt durch einen zylindrischen Reaktorbehälter im Hereich des Einlaufstutzens,

Fig.2 einen Morizontalschnitt längs der Linie H-Il gemäß Fig. 1,

F i g. J in gleicher Darstellung wie F i g. I eine andere Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Die Fi g. I und 2 zeigen die zylindrische Wand I 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 I und mit seinem radial äußeren Ende an einem Speisewas; erleitungsrohr 3 angeschweißt. Die Wassertempera.ur im Reaktorbehälter liegt im Bereich von 270—>8b'C. während die Wassertemperatur in der Speisevv. sserleitung im Bereich von 100—2I5"C 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 dünnwandiges 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 /wischen dem Einführrohr 4 und dem Stutzen 2 entsteht. Das Einführrohr mündet innerhalb der Wand 1 des Reaktorbehälters, wo es mit einem perforierten Speisewasscrverteiler 8 versehen ist. Das Einführrohr ist von einem festgeschweißlen Schirm 9 umschlossen und begrenzt zusammen mit diesem und der Wand I des Reaktorbehälters einen Raum 10, der mit dem Wasserkanal 7 in Verbindung steht und durch eine nach oben oder nach unten gerichtete Öffnung mit dem 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 L.inien angedeutet ist und der eine Zirkulationspumpe 14 enthält, deren Pumprichtung aus dem Punpensymbol hervorgeht. Entsprechend dieser Alternative ist der Kanalstutzen 12 nur an den Kreis 13 angeschlossen, wobei warmes Wasser mit Hilfe der Pumpe 14 vom Reaktorbchälter in den Kanal 7 gesaugt wird und anschließend über die Speisewasserleitung 3 zurückgepumpt wird.

Gemäß einer zweiten Alternative wird der Kreis I) 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 dritter Alternative wird das Wasser von einem an den Reaktorbehalter angeschlossenen Kenn gun^ssystem vom Kanalstulzen 12 kommend durch den Kanal 7 gepumpt. Dabei wird Wasser aus dem Reaktorbehälter durch einen für das Reinigungss> stein vorgesehenen Stutzen Ii mit Hilfe einer Pumpe IH gesaugt, welches dann die Wärmeaustauscher 17 und IK passiert, wobei das Wasser auf eine Temperatur abgekühlt wird, welche die hochstzulässige iciiiper.iiii! für die Filteranordnung 19 nicht übersteigt. Das Wasser strömt dann durch die Filtcranordnung 19 und pjssicit wieder den Wärmeaustauscher 17. wobei es diesmal stark erwärmt wird. Schließlich strömt das Wasser über den Kanalstutzen 12 in den Kanal 7. Die zuletzt beschriebene Alternative hat den Vorteil, dall der Reaktorbehälter nicht mit einer besonderen Öfliiung fur das vom Reinigungssystem zurückgeleitelc Wasser versehen zu werden braucht.

Bei der in Fig. J gezeigten Ausführungsform bezeichnet I einen Reaktorbehälter.3 ein Speisewasser leitungsrohr 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 ι inie in hydraulischer Verbindung mit dem Speisewasserlei tungsrohr steht. Der Kanal 7' steht mit dem warmen Wasser des Reaktorbehälters über einen Kanal 25 in Verbindung, der zwischen dem Einführrohr 4' und einer dieses Rohr umgebenden Hülse 22 gebildet wird. Die Hülse 22 hat eine Dichtiingslläche 24, die an einer entsprechenden Fläche im Einlaufstutzen 2' anliegt. Das Einführrohr 4' hat einen im Reaktorbehälter liegenden Abschnitt 25, der wie ein Diffusor ausgeführt ist, d. h. mit kontinuierlich zunehmendem Durchmesser in Stmmiingsrichtung. Der statische Druck am radial inneren Ende des Diffusors 25 weicht nicht stark vom Di-.iek im Reaktorbehälter ab, der Druck am radial äußeren Ende des Diffusors ist aber bedeutend niedriger. Der Druckunterschied hat /ur Folge, daß warmes Wasser dutch die Kanäle 23 und T hindurchsirömt, wie es die Richtungspfeile andeuten. Man erzielt also dieselbe Wirkung wie bei der in Fig. I und 2 gezeigien 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 Kanüle 23 und T in entgegengesetzter Richtung, also entgegen der Pl'eilrichtung, 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 /u 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 remperaiur enthält.

Hierzu 1 Blatt /.eichinmuen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Druckgefäß, insbesondere für einen Kernreaktor, das eine Flüssigkeit von hoher Temperatur enthält und mit einem nach außen gerichteten Einlaufsiutzen versehen ist, der an eine Speiseleitung für eine Flüssigkeit von niedriger Temperatur angeschlossen ist. wobei der Einlaufstutzen ein in das Druckgefäß mündendes inneres Einführungsrohr umschließt, das in hydraulischer Verbindung mit der Speiseleitung steht und zusammen mit der inneren Wandfläche des Einlaufstutzens mindestens einen mit dem Druckgefäß in Verbindung stehenden Kanal begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Kanal (7) von einer Flüssigkeit durchströmt wird, deren Temperatur höher als die Temperatur der durch die Speiseleitung (3) strömenden Flüssigkeit ist.

2. Druckgefäß nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß das Einführungsrohr im Verhältnis zur Wand des Einlaufstutzens dünnwandig ausgebildet ist.

3. Druckgefäß nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (7) über eine außerhalb des Druckgefäßes angeordnete Zirkulationspumpe (16) an eine Öffnung in der Wand des Druckgefäßes angeschlossen ist.

4. Druckgefäß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung ein Anschlußstutzen (15) für ein an das Druckgefäß angeschlossenes Reinigungssystem(17,18,19) ist.

5. Druckgefäß nach Anspruch 3, 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 Kanal (7) über eine außerhalb des Druckgefäßes vorgesehene, die Temperatur erhöhende Anordnung (17) F lüssigkeit zugeführt wird.

7. Druckgefäß nach Anspruch I, 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 Flilfe 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.