DE2819928A1

DE2819928A1 - Siedereaktor

Info

Publication number: DE2819928A1
Application number: DE19782819928
Authority: DE
Inventors: Johann Lindner; Olov Dipl Ing Nylund
Original assignee: ASEA Atom AB
Current assignee: Westinghouse Electric Sweden AB
Priority date: 1977-05-16
Filing date: 1978-05-06
Publication date: 1978-11-23
Also published as: JPS53141883A; IT7868106A0; SE7705666L; US4246068A; SE414683B

Description

Die Erfindung betrifft einen Siedereaktor gemäß dem Oberbegriff des Ansprüches, 1.

Aus der DE-OS 1 281 049 ist es bekannt, einen Kernreaktor, der nach, dem Gegenstromprinzip arbeitet, so auszubilden, daß ein erster Speisewasserfluß direkt am unteren Ende des Reaktorkerns zugeführt wird, während ein zweiter Speisewasserfluß zuerst etwas vorgewärmt wird, indem er durch den Kern ohne direkten Kontakt mit den Brennstäben nach unten strömt, bevor er mit dem genannten ersten Speisewasserfluß zusammentrifft. Der in der genannten DE-^OS beschriebene Reaktor ist ein Druckwasserreaktor spezieller Konstruktion, der mit Kühlwasser mit überkritischem Druck gespeist wird, wobei der zugeführte Kühlmittelfluß gleich dem abgeführten Kühlmittelfluß ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Siedereaktor der eingangs genannten Art zu entwickeln, der nach dem Gegenstromprinzip arbeitet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Siedereaktor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die

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im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Durch den Siedereaktor nach der Erfindung werden im Vergleich zu ' den bekannten Siedereaktoren wesentliche Vorteile erzielt. Die erfindungsgemäße Weise der Speisewasserzuführung bietet größere Möglichkeiten, .die Kerneinlauftemperatur, den mittleren Hohl— raumanteil und damit die Eeaktivität zu beeinflussen. Ferner wird eine gleichmäßigere axiale Enthalpie und ein gleichmäßigeres radiales Hohlraumprofil, eine verbesserte Notkühlfunktion und eine Verringerung der erforderlichen Kapazität der Dampfabscheider erreicht.

Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Pig. 1 schematisch einen partiellen Vertikalschnitt durch einen Reaktor gemäß der Erfindung;

Pig. 2 einen partiellen Horizontalschnitt längs der

Linie II-II in Figur 1 in etwas vergrößertem Maßstab. Dabei sind unter Abweichung von den üblichen Zeichnungsregeln die Brennelementkästen und die Brennstäbe der besseren Übersicht und leichteren Darstellbarkeit halber nicht gestrichelt, sondern voll ausgezogen dargestellt.

Fig. 3 in Draufsicht eine zum Einlauf teil 6 in Fig. 1 .gehörende Gitterplatte.

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In den Figuren bezeichnet 1 einen Reaktorbehälter, der einen von einem Moderatorbehälter 3 umgebenen Reaktorkern enthält, der aus mehreren Kernmoduln 4 zusammengesetzt ist. Jeder Kernmodul enthält sechsunddreißig achteckige Brennelementkästen 5 und einen Einlaufteil 6, über dem die Brennelementkästen auf einer Gitterplatte 6" ruhen, die mit durchgehenden Löchern 27 versehen ist, welche dazu dienen, das in den Einlaufteil 6 hineinströmende Wasser zu den betreffenden Brennelementkästen 5 zu leiten. Die Gitterplatte 6·· hat außerdem durchgehende Löcher 20, durch die Speisewasser tritt, das durch vertikale Kanäle 7 nach unten strömt, die zwischen den Brennelementkästen 5 gebildet werden. Das durch die Löcher 20 strömende Speisewasser vermischt sich im Einlaufteil 6 mit einem Wasserstrom, der von mehreren Hauptzirkulationspumpen 21 durch den Ringraum 22 getrieben wird, und strömt zusammen mit diesem Wasser strom durch die Löcher 27 nach oben und in die Brennelementkästen. Sämtliche Kernmoduln werden von einem am Moderatorbehälter befestigten perforierten Deck 6· getragen. Einige der zwischen den Brennelementen gebildeten vertikalen Kanäle 7 sind mit Steuerstableitrohren 8 (die in Pig. 2 nicht gezeigt sind) versehen, die den zugehörigen Steuerstabfinger 9 umsehließen. Die Steuer stable itr öhre 8 sind unten am Einlauft eil 6 befestigt. Zu ein und demselben Kernmodul gehörende Steuerstabfinger sind jeweils an ihrem in Gestalt einer Acht geformten Joch 10 befestigt, das am unteren Ende eines Steuer st ab schafte s 11 befestigt ist, der von einer im Deckel des Reaktorbehälters montierten Steuer Stabantriebsvorrichtung ausgeht. Die Mittellinie des Steuerstabschaftes fällt mit dem Mittelpunkt des quadratischen Einlaufteils 6 und mit dem Mittel-

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punkt des Joches 10 zusammen. Dieses hat ein Mittelteil, das die Form eines gleicharmigen Kreuzes hat, auf dem acht Steuerstabfinger angeordnet sind. Jeder Kernmodul 4 ist oben mit einem Abflußkasten 13 mit in den Figuren nicht gezeigten Durchführungsrohren für die Steuerstabfinger 9 sowie mit zwei Abflußstutzen 14 versehen, die mit ihrem zugehörigen Dampfrohr 15 verbunden sind. Die Dampfrohre 15 sind von einer zylindrischen Hülle 16 umgeben und münden in einen für sämtliche Kernmoduln 4 gemeinsamen Auffangkasten 17. Vom Auffangkasten 17 strömt eine Dampf-Wassermischung zu mehreren Dampfabscheidern 18. Die Horizontalprojektionen der an einen Kernmoduln angeschlossenen Dampfrohre 15 fallen jeweils in einen von zwei auf derselben Diagonale liegenden Quadranten des quadratischen Einlaufteils 6. Das Joch 10 des Steuerstabes eines Kernmoduls wird axial durch mechanischen Kontakt mit den beiden an den Kernmodul 4 angeschlossenen Dampf rohren 15 sowie mit Hilfe von vier Dampfrohren 15 geführt, die zu benachbarten Kernmoduln gehören. Jedes Dampfrohr 15 ist durch drei in Vertikalebenen liegende Abstützplatten 19 mechanisch mit drei anderen Dampf rohren 15 verbunden, die an denselben Kernmodul angeschlossen sind.

Das Speisewasser wird von einer Speisewasserpumpe 23 in zwei durch die Wand des Reaktorbehälters geführte Wassereinlaufleitungen 24 und 25 gepumpt, von denen jede mit einem Drosselventil 24* bzw. 25* versehen ist. Der von der Speisewasserpumpe 23 getriebene Wasserfluß beträgt höchstens 1/3 des von den Hauptzirkulationspumpen 21 durch den Ringraum 22 getriebenen Flusses.

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Die Leitung 24 mündet in den Ringraum 22, während die Leitung 25 im Inneren der zylindrischen Hülle 16 mundet. Das Ventil 25' ist auf geringere Drosselung eingestellt als das Ventil 24·, so daß der Druck in der Leitung 25 höher ist_; als in der Leitung Die Hülle 16 begrenzt zusammen mit äußeren Begrenzungsflächen der Dampfrohre 15, des Abflußkastens 13, des Auffangkastens 17 und des Moderatorbehälters 3 eine Verteilerkammer 16'. Das aus der Leitung

25 kommende Speisewasser, der Kanalfluß, strömt über die Verteilerkammer 16· durch.die in einigen der Kanäle 7 befindlichen Leitrohre 8 für die Steuerstabfinger 9 und durch ähnliche Rohre

26 in die übrigen Kanäle 7, wobei die Rohre 26 genau wie die Leitrohre 8 den Abflußkasten 13 unter Abdichtung gegen diesen durchlaufen und in dem Raum zwischen und um den Dampf rohren 15 münden. Der über die Leitung 25 zugeführte Wasserfluß wird in den Kanälen 7 erwärmt und verläßt diese anschließend durch die Löcher 20 in der Gitterplatte 6".

Durch Veränderung der Einstellung der Drosselventile 24' und 25* kann man den Anteil des verhältnismäßig warmen Kanalflusses am gesamten durch die Brennelement bündel strömenden Kühlfluß variieren und dadurch die Kerneinlauf temperatur beeinflussen. Beispielsweise hat eine Erhöhung des durch die Leitung 25 strömenden Flusses und eine entsprechende Verringerung des durch die Leitung 24 strömenden Flusses einen Temperaturanstieg des in die Brennelementbündel hineinströmenden Wassers zur Folge. Eine einstellbare Kerneinlauftemperatur bedeutet, daß der mittlere Hohlrauminhalt und damit die Reaktivität geregelt werden kann.

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Die Möglichkeit der Regelung der Reaktivität in der "beschriebenen Weise ist besonders bei Reaktoren von Bedeutung, bei denen die Steuerstäbe und die Steuerstabantriebsvorrichtungen über dem Reaktorkern angeordnet sind, da eine solche Anbringung eine Reduktion der Anwendbarkeit der Steuerstäbe als reaktivitätsregelndes Mittel bedeutet.

Der Kanalfluß bewirkt einen Wärmetransport vom oberen Teil des Kerns zum Kerneinlauf. Dies hat eine gleichmäßigere axiale Enthalpie und ein gleichmäßigeres axiales Hohlraumprofil zur Folge.

Ein Reaktor nach der Erfindung hat außerdem den Vorteil, daß der zwischen den Brennelementbündeln hindurchströmende Wasserfluß weiterhin eine gewisse Kühlung des Kerns bewirken kann, selbst wenn das normale Kühlsystem aus irgendeinem Grunde ausfallen sollte, was bedeutet, daß ein Reaktor gemäß der Erfindung .ein stets aktives Notkühlsystem hat·

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Claims

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Patentansprüche;

1.) Siedereaktor mit einem Reaktorbehälter und einem darin angeordneten Moderatorbehälter, in dem sich ein Reaktorkern mit mehreren vertikal angeordneten Brennelementkästen befindet und der einen unter dem Reaktorkern befindlichen Raum mit Einlauföffnungen für durch den Reaktorkern strömende Kühlwasser hat, welcher Raum in direkter hydraulischer Verbindung mit den unteren Enden der Brennelementkästen steht, mit einer Öffnung in der Wand des Reaktorbehälters für die Zufuhr eines ersten Speisewasserflusses zu dem am unteren Ende des Reaktorkerns hineinströmenden Kühlwasser, während "die oberen Enden der Brennelementkästen in hydraulischer Verbindung mit mehreren Dampfrohren stehen, mit deren Hilfe eine aus den Brennelementkästen herausströmende Dampf-Wassermischung zu mehreren Dampfabscheidern geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktorkern mehrere zwischen den Brennelementkästen (5) angeordnete vertikale Kanäle (7) hat, daß die oberen Enden dieser vertikalen Kanäle (7) an eine Verteilerkammer (16') hydraulisch angeschlossen sind und daß die Verteilerkammer mit einer durch die Wand des Reaktorbehälters ("1) hindurchgeführte Einlauf leitung (25) für einen zweiten Speisewasserfluß versehen ist.

2. Siedereaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfrohre (15) durch die Verteilerkammer (I6^f) laufen.

3· Siedereaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Brennelementkästen (5) durch einen gemeinsamen Abflußkasten (13) an wenigstens ein Dampfrohr (15) angeschlossen

^sind· 809847/0755 - 8 -

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4. Siedereaktor nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Verbindung zwischen den oberen Enden der vertikalen Kanäle (7) und der Verteilerkammer (16·) über mehrere den Abflußkasten (13) durchlaufende Rohre (26) erfolgt.

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