DE2841184C2 - Vorrichtung zur Durchmischung der Heißgassträhnen bei einem gasgekühlten Hochtemperaturreaktor - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet,

e) daß auf dem Boden (8) der Säulenhalle (9) vor jedem Heißgaskanal (11) ein Verdrängungskörper (12) angeordnet ist, der

el) V-förmig ist,der

e2) das aus der Säulenhallte (9) abströmende Heißgas nach oben lenkt,

e3) dessen Schenkel (J3,14) sich zu beiden Seiten der zu dem Heißgaskanal (U) führenden Öffnung (10) an den Seitenreflektor (3) anschließen.

2. Vorrichtung zur Durchmischung der Heißgassträhnen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (12) an der Oberkante seiner beiden Schenkel (13, 14) eine scharfe Abrißkante (15) aufweist.

3. Vorrichtung zur Durchmischung der Heißgassträhnen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt eines jeden Schenkels (13, 14) jedes Verdrängungskörpers (12) die Form eines rechtwinkligen Dreiecks besitzt und daß die Hypotenuse (16) dieses Dreiecks dem ankommenden Heißgasstrom zugekehrt ist.

4. Vorrichtung zur Durchmischung der Heißgassträhnen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (h) jedes Verdrängungskörpers (12) ca. ein Drittel der Höhe (H)der Säulenhalle (9) beträgt.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchmischung der Heißgassträhnen bei einem gasgekühlten Hochtemperaturreaktor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 19 56 226 ist ein gasgekühlter Kernreaktor bekannt, dessen Kern sich über Säulen aus feuerfestem Material auf dem Boden des Reaktor-Druckgefäßes abstützt. Die den Kern bildenden Graphitblökke weisen Kanäle auf, durch die das Kühlgas von oben

nach unten durch den Kern geführt wird. In den Säulen

aus feuerfestem Material sind den genannten Kanälen zugeordnete weitere Kanäle vorgesehen, durch die das heiße Kühlgas zu in den Säulen eingetonnten Hohlräumen gelangt, die untereinander in Verbindung stehen.

Das sich in den Hohlräumen sammelnde heiße Gas tritt sodann in einen Heißgaskanal ein, der sich seitlich an die Säulen aus feuerfestem Material anschließt

Stand der Technik ist auch ein in der DE-PS 23 54 540 beschriebener Kugelhaufenreaktor (THTR-300MWe) mit einem Tragboden für die Brennelementschüttung aus einer Vielzahl von hexagonaien Graphitblöcken, die zu frei beweglichen Säulen angeordnet sind. Jede dieser Säulen ist einzeln durch eine massive Rundsäule abgestützt und alle Rundsäulen sind in dem aus Graphitplatten bestehenden Boden des Kernreaktors eingebunden. In den Graphitblöcken befinden sich Durchlässe für das von oben nach unten durch die Brennelementschüttung strömende Kühlgas. Das aus dem Tragboden austretende heiße Kühlgas gelangt in die von den Rundsäulen gebildete Säulenhalle, die als Heißgassammelraum dient und an die sich mehrere radial verlaufende und zu Dampferzeugern führende Heißgaskanäle anschließen.

Aus der DE-PS 27 42 847 ist es ferner bekannt, bei einem derartigen Kugelhaufenreaktor die Rundsäulen als Hohlsäulen auszubilden und die Säuleninnenräumc mit den Kühlgasdurchlässen zu verbinden. Durch eine Anzahl radialer Bohrungen, die in mehreren Ebenen angeordnet sind, steht der Innenraum jeder Hohlsäule mit der Säulenhalle in Verbindung. Diese Ausgestaltung des Tragbodens bewirkt, daß das heiße Gas gleichmäßig in alle Ebenen der Säulenhalle abströmen kann, so daß die Herausbildung von Gasströmung weitgehend vermieden wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Hochtemperaturreaktor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine Durchmischung der Heißgassträhnen vor ihrem Austritt aus der Säulenhalle durch entsprechende Einbauten zu erreichen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Anlage durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch den Einbau der Verdrängungskörper in die Säulenhalle des Hochtemperaturreaktors werden die in diesem Bereich noch vorhandenen Temperaturunterschiede im Heißgas abgebaut, so daß das Heißgas die an erster Stelle im Heißgasstrom liegenden Komponenten des Primärkreislaufes (wärmetauschende Apparate wie Röhrenspaltöfen oder He/He-Wärmetauscher) mit sehr geringen Abweichungen von der mittleren Heißgastemperatur anströmt. Für die Lebensdauer diese Komponenten ist es von ausschlaggebender Bedeutung, wie groß die lokalen Temperaturunterschiede in dem Heißgas noch sind.

Es konnte experimentell nachgewiesen werden, daß — bei Inkaufnahme geringer zusätzlicher Druckverluste — mit Hilfe der Verdrängungskörper eine wesentlich bessere Durchmischung des aus der Säulenhalle austretenden Heißgases erreicht wird. Die Vcrdrängungskörper lassen sich ohne Schwierigkeiten herstellen und einbauen, da sie eine einfache geometrische Form besitzen.

Vorteilhafterweise ist jeder Verdrängungskörper so gestaltet, daß er an der Oberkante seiner beiden Schcn-

b5 kel eine scharfe Abrißkante aufweist. Dadurch wird eine Wirbelbildung hervorgerufen, die den Durchmischungseffekt noch verstärkt.

Zweckmäßigerweise kann der Querschnitt eines je-

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den Schenkels jedes Verdrängungskörpers die Form ei- verlaufender Heißgaskanal 11 anschließt. Vor jedem nes rechtwinkligen Dreiecks besitzen, bei dem die Hy- Heißgaskanal II ist ein V-förmiger Verdrängungskörpotenuse dem ankommenden Heißgasstrom zugekehrt per 12 angeordnet, der die Aufgabe hat, das den Heißist Jeder der beiden Schenkel stellt also ein dreikantiges gaskanälen 11 zuströmende heiße Kühlgas nach oben Prisma dar, durch das eine Einschnürung des freien 5 abzulenken und eine bessere Durchmischung der Gas-Querschnitts der Säulenhalle erfolgt und das am Boden strähnen unterschiedlicher Temperatur zu bewirken, der Säulenhalle strömende Heißgas gezwungen wird. In den F i g. 2 und 3 ist einer dieser Verdrängungskörnach oben zu strömen. per 12 genauer dargestellt. Er sitzt unmittelbar auf dem

Wie bereits erwähnt, wid durch die Anordnung von Boden 8 auf und schließt sich mit seinen beiden Schen-Verdrängungskörpern der Druckverlust der Kühlgas- io kein 13 und 14 zu beiden Seiten der öffnung 10 an den strömung in der Säulenhalle geringfügig erhöht. Dieser Seitenreflektor 3 an. De Querschnitt der Schenkel 13 zusätzliche Druckverlust wächst mit der Höhe der Ver- und 14 hat die Form eines rechtwinkligen Dreiecks, so drängungskörper. Es ist daher erforderlich, ein ausge- daß jeder Schenkel ein dreikantiges Prisma darstellt wogenes Verhältnis zwischen der gewünschten Vermi- Die obere Kante dieses Prismas ist als scharfe Abrißschungsgüte und dem zulässigen Druckverlust zu errei- 15 kante 15 ausgebildet.

chen. Dabei spielt auch die Form der Verdrängungskör- Die Hypotenuse 16 (Fig. 3) des Querschnitts-Drei-

per eine Rolle, d. h. das Verhältnis von Höhe zu Breite ecks ist dem Heißgasstrom zugekehrt, dessen Ströder die Schenkel eines Verdrängungskörpers bildenden mungsrichtung mit Pfeilen bezeichnet ist. Das in Nähe dreikantigen Prismen. Je nach dem Reaktortyp (bei- des Bodens 8 strömende Heißgas wird durch die beiden spielsweise für die Stromerzeugung oder zur Prozeß- 20 Schenkel 13 und 14 nach oben gelenkt und an der schargasgewinnung), bei dem die Erfindung zur Anwendung fen Abrißkante 15 verwirbelt, kommt, kann dieses Verhältnis variieren. Um eine möglichst gute Durchmischting des Heißga-

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Ver- ses zu erzielen, aber den durch die Verdrängungskörper drängungskörper beträgt die Höhe der Verdrängungs- 12 entstehenden zusätzlichen Druckverlust möglichst körper etwa ein Drittel der Höhe der Säulenhalle. Wie 25 gering zu halten, muß ein bestimmtes Verhältnis zwiexperimentelle Untersuchungen bei Reynoldszahlen sehen der Höhe A/der Säulenhalle 9 und der Höhender von 6,3 · 10⁴ bis 2,6 · 10⁵ zeigen, werden bei dieser Aus- Verdrängungskörper 12 eingehalten sein. Das optimale führungsform die Temperaturdifferenzen im Gasstrom Verhältnis läßt sich experimentell ermitteln. Im vorlieam Eintritt in die Heißgaskanäle auf die Hälfte vermin- genden Ausführungsbeispiel beträgt die Höhe h ein dert gegenüber den Werten, die sich einstellen würden, 30 Drittel der Höhe H.

wenn keine Verdrängungskörper in der Säulenhalle in-

stalliert sind. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der er-

findungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt.
Die Figuren zeigen im einzelnen 35

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den unteren Teil eines Hochlemperaturreaktors,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Säulenhalle dieses
Reaktors in der Draufsicht,

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie A-B der F i g. 2 in 40
vergrößertem Maßstab.

Wie aus der F i g. 1 ersichtlich, is der von einer Schütlung kugelförmiger Brennelemente 2 gebildete Kern 1
des gasgekühlten Hochtemperaturreaktors von einem
aus einer Vielzahl von Graphitsteinen aufgebauten ring- 45
förmigen Seitenreflektor 3 umgeben. Am Boden der
Kugelschüttung treten mehrere Kugelabzugsrohre 4
aus, die zu einer (nicht dargestellten) Beschickungsanlage führen. Für jedes Kugelabzugsrohr 4 ist ein konischer Kugeleinlauf 5 vorgesehen, der von einem Teil der 50
Tragkonstruktion 6 für die Kugelschüttung gebildet
wird.

Die Tragkonstruktion 6 besteht aus einem Gefüge
von in Stapeln angeordneten hexagonalen Graphitblökken, und jeder Stapel stützt sich über eine Rundsäule 7 55
auf dem aus Grauguß oder Graphit bestehenden Boden

8 des Hochtemperaturreaktors ab. Die Rundsäulen 7
sind in dem Boden 8 eingebunden und bilden eine Säulenhalle 9, die oben von der Tragkonstruktion 6 und
unten von dem Boden 8 begrenzt wird. Die Säulenhalle 60

9 dient als Heißgassammelraum für das Kühlgas, das die
Schüttung der Brennelementkugeln 2 von oben nach
unten durchströmt. Durch in der Tragkonstruktion 6
vorgsehene Durchlässe (nicht dargestellt) tritt das heiße
Kühlgas in den Heißgassammelraum, also in die Säulen- 65
halle 9. ein.

Im Bereich der Säulenhalle 9 besitzt der Seitenreflektor 3 mehrere öffnungen IC, an die sich je ein radial

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Durchmischung der Heißgassträhnen bei einem gasgekühlten Hochtemperaturreaktor, der

a) in einem zylindrischen Druckbehälter untergebracht ist,

b) vorzugsweise mit kugelförmigen Brennelementen beschickt ist,

c) von oben nach unten von einem Kühlgas durchströmt wird und

d) auf einer Tragkonstruktion aus Graphitblöcken ruht, die

dl) von sich auf dem Boden des Hochtemperaturreaktors abstützenden Rundsäulen getragen werden, wobei

dl.l)die Rundsäulen in einer als Heißgassammelraum dienenden Säulenhalle angeordnet sind,

dl.1.1)die von einem Seitenreflektor begrenzt wird und

d1.1.2)an die sich mehrere radialverlaufende Heißgaskanäle anschließen,