DE2903857A1 - Waermeaustauscheinrichtung fuer einen reaktor - Google Patents

Waermeaustauscheinrichtung fuer einen reaktor

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DE2903857A1
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exchange device
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Withdrawn
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DE19792903857
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English (en)
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Paul Robert Gertsch
Jun John Donley Mcdaniels
Glen Conrad Thurston
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General Atomics Corp
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General Atomics Corp
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    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
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Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke
Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
DR.ING.H.L1SKA 2903857
8000 MÜNCHEN 86, DEN
G-II26 POSTFACH 860 820
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22
GENERAL ATOMIC COMPANY
10955 John Jay Hopkins Drive, San Diego, California, V.St.A.
Wärmeaustauscheinrichtimg für einen Reaktor
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Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher, und zwar insbesondere eine Wärmeaustauscheinrichtung zum Übertragen von Wärme von einem Reaktorkühlmittel auf ein sekundäres Medium.
Um Wärme von einem gasgekühlten Kern eines Kernreaktors während Bereitschafts- und Notfallzuständen abzuführen, ist eine Wärmeaustauscheinrichtung vorgesehen. Während Notfallbedingungen wird das Kühlmittel durch die Wärmeaustauscheinrichtung umgewälzt, welche die Wärme von dem Reaktorkühlmittel auf ein sekundäres Medium überträgt. Eine solche Wärmeaustauscheinrichtung sollte so aufgebaut sein, daß sie ein Minimum an Schweißstellen aufweist, die dem Reaktorkühlmittel ausgesetzt sind, sowie außerdem so, daß ein parasitärer Wärmeverlust während des Normalbetriebs des Reaktors minimalisiert ist. Auch sollten die Schweißstellen und die Wärmeübertragungsrohre in der Wärmeaustauscheinrichtung leicht überwachbar sein.
Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Wärmeaustauscheinrichtung zum Übertragen von Wärme von einem Reaktorkühlungsmittel auf ein sekundäres Medium zur Verfügung gestellt werden. Weiterhin soll mit der Erfindung eine Wärmeaustauscheinrichtung, die in Verbindung mit einem Gaskühlmittel eines Reaktors verwendbar ist, zur Verfügung gestellt werden, welche einen oder mehrere der oben erwähnten, erwünschten Merkmale hat.
Das wird insbesondere mit einer Wärmeaustauscheinrichtung mit den Merkmalen, die im Anspruch 1 wiedergegeben sind, erreicht.
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Weitere Vorteile und Merlanale der Erfindung werden nachstehend anhand einiger, in den Fig. 1 bis 15 der Zeichnung im Prinzip dargestellter, besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine vertikale Querschnittsansicht einer Wärmeaustauscheinrichtung, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 2 eine vergrößerte Aufrißansicht der in Fig.1 gezeigten Wärmeaustauscheinrichtung, wobei Teile weggebrochen sind;
Fig. 3 eine vergrößerte, vertikale Querschnittsansicht des unteren Teils der Wärmeaustauscheinrichtung der Fig. 1;
Fig. 4 eine vergrößerte, vertikale Querschnittsansicht allgemein längs der Linie 4-4 der Fig. 2;
Fig. 5 eine vergrößerte, horizontale Querschnittsansicht eines Teils der sekundären Rohrplatte, und zwar allgemein längs der Linie 5-5 der Fig. 2, wobei die Bajonettrohranordnungen entfernt worden sind; . ·
Fig. 6 eine vergrößerte, vertikale Querschnittsansicht des unteren Endes einer der Bajonettrohranordnungen, und zwar allgemein längs der Linie 6-6 der Fig. 5;
Fig. 7 eine vergrößerte Aufsicht auf einen Teil der sphärischen Rohrplatte allgemein längs der Linie 7-7 der Fig. 2;
Fig. 8 eine vergrößerte, vertikale Querschnittsansicht der sphärischen Rohrplatte allgemein längs der Linie 8-8 der Fig. 7;
Fig. 9 eine horizontale Querschnittsansicht allgemein längs der Linie 9-9 der Fig. 1;
Fig.10 eine vergrößerte, vertikale QuerSchnittsansicht von einer der Bajonettrohranordnungen;
Fig.11 eine vergrößerte, vertikale Querschnittsansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Teils der Bajonettrohranordnung, die in Fig. 9 gezeigt ist;
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-r
Pig. 12 eine vergrößerte, horizontale Querschnittsansicht allgemein längs der Linie 12-12 der Fig. 10;
Fig. 13 eine vergrößerte, horizontale Querschnittsansicht allgemein längs der Linie 13-13 der Fig. 10;
Fig. 14 eine vergrößerte, horizontale Querschnittsansicht allgemein längs der Linie 14-14 der Fig. 2; und
Fig.' 15 eine vertikale Querschnitts ansicht allgemein längs der Linie 15-15 der Fig. 14.
Allgemein wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Wärmeaustauscheinrichtung zum Übertragen von Wärme von einem Gaskühlmittel eines Reaktors auf ein sekundäres Strömungsmittel zur Verfügung gestellt. Wie in den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt die Wärmeaustauscheinrichtung ein sich in einer Betonabschirmung 15 vertikal erstreckendes, langgestrecktes Loch 14. Innerhalb des Lochs 14 ist im Abstand von seiner Wand eine langgestreckte, sich vertikal erstreckende, rohrförmige Ummantelung 16 gehaltert, die einen Gaseintritt 17 an ihrem unteren Ende und einen Gasaustritt 18 an ihrem oberen Ende hat. Weiterhin ist eine Einrichtung 20 vorgesehen» durch welche der ringförmige Raum zwischen der Ummantelung 16 und der Wand des Lochs 14 in einen oberen Bereich 21 und einen unteren Bereich 22 aufgeteilt wird. In der Abschirmung 15 ist ein Einlaß 23 für Reaktorkühlmittel vorgesehen, der mit dem unteren Bereich 22 in Verbindung steht und in vertikaler Richtung so angeordnet ist, daß er sich im Abstand von dem Gaseintritt 17 in die Ummantelung 16 oberhalb dieses Gaseintritts befindet, so daß auf diese Weise die natürliche Konvektion während Nichtbetriebsbereitschaftszuständen der Einrichtung unterdrückt wird. Ein Auslaß 25 für das Reaktorkühlmittel, der in der Abschirmung 15 vorgesehen ist, steht in Verbindung mit dem oberen Bereich 21. Innerhalb der Ummantelung 16 ist eine Mehrzahl von sich vertikal erstreckenden, im Abstand voneinander angeordneten Bajonettrohranordnungen 26
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(Fig. 2) gehaltert, und es ist eine Einrichtung zum Hindurchleiten von sekundärem Strömungsmittel durch diese Rohranordnungen 26 vorgesehen. Weiterhin ist eine Umwälzeinrichtung 27 vorgesehen, welche bewirkt, daß das Reaktorkühlmittel während Notfallzuständen des Reaktors in folgender Weise strömt: durch den Einlaß 23 herein, in dem ringförmigen Raum 21 nach abwärts, durch den Gaseintritt 17 in die Ummantelung 16, durch die Ummantelung 16 nach aufwärts, am Ausgang 18 aus der Ummantelung heraus, in die Umwälzeinrichtung 27 und durch den Auslaß 25 heraus«
Insbesondere ist, wie die Fig» 1 zeigt, die Wärmeaustauscheinrichtung innerhalb des langgestreckten, sich vertikal erstreckenden, allgemein zylindrischen Lochs 14 in der Betonabsciiirmung 15 angeordnet. Das Loch 14 ist mit einer Wärmebarriere 28 ausgekleidet, die eine Isolierungshülle sein kann. Der Einlaß 23 für das Reaktorkühlmittel, das. z.B. Helium sein kann, wird von einem ausgekleideten, horizontalen Kanal gebildet, der in der Abschirmung oberhalb des Bodens des Lochs 14 vorgesehen ist. Der Auslaß 25 für das Reaktorkühlmittel wird von einem ausgekleideten, horizontalen Kanal gebildet, der in der Abschirmung in der Nähe des oberen Endes des Lochs 14 angeordnet ist.
Die Ummantelung 16, die eine langgestreckte, rolirförmige Platte aus geeignetem Metall ist, ist innerhalb des Lochs 14 konzentrisch zu diesem gehaltert und im Abstand von dessen Wänden angeordnet» Die Ummantelung 16 erstreckt sich bis unterhalb des Reaktorkühlmitteleinlasses 23 und wird in ihrer vertikalen Position von einer nach aufwärts gerichteten, allgemein halbkugelförmigen, oberen Rohrplatte 30 gehalten, die ihrerseits innerhalb des Lochs 14 gehaltert ist. Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, ist die obere Rohrplatte 30 an einen ringförmigen Halter 29 angeschweißt 9 der mittels eines Absatzes 31 in dem Loch 14 gehaltert ist. Dies® Anordnung er-
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gibt eine kontinuierliche Grenze für das primäre Kühlmittel bezüglich der Atmosphäre, welche nur eine Schweißstelle aufweist. Die obere Rohrplatte ist ortsfest angeordnet, und eine differentielle Ausdehnung der übrigen Teile des Wärmeaustauschers wird durch Gleitverbindungen aufgenommen.
Die Ummantelung 16 ist seitlich durch einen glocken- bzw. trichterförmigen Halter 20 gehaltert, der etwa in der Mitte zwischen den Enden der Ummantelung 16 an letzterer angebracht ist. Der glocken- bzw. trichterförmige Halter 20 stützt sich gegen geeignete, seismische Einspannungen 32 ab, die in der Umhüllung 28 zwischen zwei Abschnitten derselben vorgesehen sind. Der glocken- bzw. trichterförmige Halter 20 dient außerdem dazu, den ringförmigen Raum 21 zwischen der Ummantelung 16 und der Umhüllung 28 in einen oberen Bereich 21 und einen unteren Bereich 22 zu unterteilen.
Eine Mehrzahl von dreieckigen Löchern 17 ist in kreisringförmiger Anordnung in der Ummantelung 16 oberhalb der oberen Rohrplatte 30 vorgesehen, so daß das Reaktorkühlmittel durch diese Löcher in den unteren Teil der Ummantelung eintreten kann. Die Löcher 17 können auch andere Formen haben, z.B. rund sein. Indem man das Gas zwangsweise nach abwärts strömen läßt, bevor es in die Ummantelung 16 eintreten kann, wird die natürliche Konvektion während der Nichtbetriebsbereitschaftszustände der Wärmeaustauscheinrichtung unterdrückt. Dadurch werden die parasitären Wärmeverluste des Reaktors während des Normalbetriebs desselben in hohem Maße herabgesetzt. Eine bogenförmige Wärmeabschirmung ~5k ist auf der Ummantelung gehaltert, und zwar im Abstand von derselben und gegenüber bzw. entgegengesetzt zum Kühlmitteleinlaß 23, um die Ummantelung vor Wärme zu schützen, die durch den Kühlmitteleinlaß 23 übertragen wird. Mittels der Umwälzeinrichtung 27, die eine solche konventioneller Art sein kann, wird das Kühlgas durch den Wärmeaustauscher umgewälzt.
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Die Umwälzeinrichtung 27 ist innerhalb des Lochs 14 mittels eines Verschlusses 33 für das obere Ende des Lochs 14 gehaltert. Wie die Fig. 1 und 9 zeigen, zieht die Umwälzeinrichtung das Kühlgas vom Reaktor durch den Einlaßkanal 23, nach abwärts und dann durch die Löcher im unteren Ende der Ummantelung 16. Das Gas strömt dann durch die Ummantelung 16 nach aufwärts, durch die Umwälzeinrichtung 27 und schließlich durch den Auslaßkanal 25 hinaus.
Innerhalb der Ummantelung 16 ist eine Mehrzahl von im Abstand voneinander vorgesehenen, sich vertikal erstrekkenden Bajonettrohranordnungen 26 angeordnet. Die Bajonettrohranordnungen 26 erstrecken sich von etwa dem unteren Ende der Ummantelung 16 bis zum oberen Ende der Ummantelung 16. Wie die Fig. 3, 4 und 10 zeigen, umfaßt jede Bajonettrohranordnung 26 ein äußeres Rohr 35, das an seinem oberen Ende geschlossen ist und dadurch in seiner Vertikalposition gehalten wird, daß sein unteres Ende an der oberen Rohrplatte 30,z.B. durch Verschweißen, angebracht ist. An dieser Verbindung ist die obere Rohrplatte 30 für jede der Bajonettrohranordnungen 26 mit einem sich vertikal erstreckenden Durchgang 36 versehen, und das äußere Rohr ist in der Nähe des Durchgangs 36 an die obere Oberfläche der oberen Rohrplatte 30 angeschweißt. Die obere Oberfläche der oberen Rohrplatte 30 ist abgestuft, damit die äußeren Rohre 35 leicht daran angebracht werden können.
Wie die Fig. 10, 12 und 13 zeigen, umfaßt jede Bajonettrohranordnung 26 ein inneres Rohr 37, das durch einen Satz von vier Abstandsteilen 39 ini Abstand von dem äußeren Rohr 35 gehalten wird. Es können auch mehr oder weniger als vier Abstandsteile vorgesehen sein. Das innere Rohr 37 der Bajonettrohranordnung 26 erstreckt sich nach aufwärts bis ungefähr zum oberen Ende des äußeren Rohrs 35, und es wird an seinem unteren Ende durch eine untere Rohr-
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platte 38 gehalten bzw. abgestützt, die eine flache, kreisförmige Platte ist, welche mittels Schrauben 40 (Fig. 3) abnehmbar an der oberen Rohrplatte angebracht ist. Die kreisförmige Platte 38 kann auch konturiert sein. Vorzugsweise ist die Verbindung zwischen dem inneren Rohr 37 und der unteren Rohrplatte 38 so ausgebildet, daß die einzelnen, inneren Rohre 37 leicht von dem Wärmeaustauscher entfernt werden können, so daß ein Rohraustausch und/oder eine Überwachung der oberen oder unteren Verschweißung auf dem äußeren Rohr 35 und des äußeren Rohrs selbst während der Dauer der Stilllegung ermöglicht wird. Insbesondere ist, wie die Fig. 3» 4 und 6 zeigen, die untere Rohrplatte 38 mit einem Durchgang
41 für jedes innere Rohr 37 versehen, wobei der untere Teil jedes Durchgangs 41 vergrößert ist, so daß sich eine Schulter 42 ergibt. Das untere Ende des inneren Rohrs 37 ist mit einem rohrförmigen Formteil 43 versehen, das einen Flansch 44 besitzt, der in seiner Position in Anlage an der Schulter
42 gehalten wird, und zwar durch eine mit Gewinde versehene, rohrförmige Verlängerung 45 des inneren Rohrs 37.
Wie insbesondere aus Fig* 9 ersichtlich ist, ist das Kühlmittel in dem inneren Rohr 37 von dem Kühlmittel isoliert, welches in dem ringförmigen Raum zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr strömt, und zwar durch einen mit Kühlmittel gefüllten, ringförmigen Kanal 46, der von einem Rohr 47 gebildet wird, das konzentrisch um das innere Rohr 37 angeordnet ist. Das konzentrische Rohr 47 wird mittels einer Mehrzahl von in vertikaler Richtung voneinander im Abstand angeordneten Ringen 48, von denen jeder mit einem Schlitz 5Q versehen ist (siehe Fig. 12), im Abstand von dem inneren Rohr gehalten. Die Strömung des Kühlmittels durch den Kanal 46 wird dadurch begrenzt, so daß seine isolierende Wirkung verbessert wird. Das Kühlmittel tritt durch vier Löcher 51, die in der Nähe des unteren Endes des inneren Rohrs 37, jedoch oberhalb der unteren Rohrplatte 38, angeordnet sind, aus dem Kanal 46 aus.
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Das innere Rohr 37 kann auch ohne das isolierende Rohr 47 aufgebaut sein. Jedoch ist die gesamte Wärmeaustauscher-Rohranordnung bei diesem Aufbau aufgrund von regenerativen Wärmeverlusten länger ausgebildet, um diese "internen" WärmeVerluste auszugleichen.
In Fig. 11 ist ein alternativer Aufbau des inneren Rohrs 37 der Bajonettrohranordnung 26 gezeigt, wobei ähnliche bzw. gleichartige Teile mit den gleichen Bezugszeichen und der Hinzufügung "a" versehen sind. Bei diesem alternativen Aufbau ist das innere Rohr 37a aus zwei Teilen aufgebaut, die mittels einer mit Gewinde versehenen Fassung 52 bzw. mittels eines Gewindeverbindungsteils 52 miteinander verbunden sind. In dieser Verbindung ist das mit Außengewinde versehene Fassungsteil 52 am oberen Ende des unteren Teils des Rohrs 37a angebracht,, während das untere Ende des oberen Teils des inneren Rohrs 37a mit einem mit Innengewinde versehenen Fassungsteil 53 versehen ist. Die Fassungsteile werden werden zusammengeschraubt und in dieser Position mittels eines Stifts 55 gegeneinander verriegelt. Infolgedessen kann die innere Rohranordnung in zwei Teilen entfernt werden, wodurch die Größe bzw. Höhe des Ziehraums, der unterhalb des Wärmeaustauschers erforderlich ist, herabgesetzt wird.
Wie die Fig. 2 zeigt, werden die Bajonettrohre seitlich durch fünf vertikal im Abstand voneinander angeordnete Rohrhaltegitter 56 gehaltert. In gewissen Ausführungsbeispielen können mehr oder weniger als fünf Gitter verwendet werden» Wie insbesondere in den Fig. 14 und 15 gezeigt ist, sind die Rohrhaltegitter 56 an einem sich vertikal erstrekkenden Rohr 57 angebracht, das sich durch die Mitte der Ummantelung 16 erstreckt. Das Rohr 57 wird von der oberen Rohrplatte 36 getragen und ist an derselben angebracht. Jedes der Rohrhaltegitter 56 umfaßt eine Mehrzahl von allgemein
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rechteckigen Armen 53, die sich radial von dem mittigen-Rohr 57 zur Ummantelung 16 erstrecken. Das äußere Ende jedes .Arms 58 ist ausgenommen, so daß es den Schenkel eines T-förmigen Formteils 60 aufnehmen kann, der an der Ummantelung 16 angebracht ist und von dieser aus nach einwärts vorsteht. Dadurch wird eine radiale und vertikale Ausdehnung der Ummantelung 16 in Bezug auf die Haltegitter 56 ermöglicht, so daß auf diese Weise die Wärmeausdehnungsbelastungen minimalisiert werden. Die äußeren Enden der Arme 58 sind mittels bogenförmiger Segmente 61 eines Stabilisierungsrings miteinander verbunden. Die Bajonettrohre 26 werden durch eine Mehrzahl von radial im Abstand voneinander vorgesehenen, konzentrischen Gittern 62 im Abstand voneinander gehalten, wobei diese Gitter abwechselnd an den oberen und unteren Enden der Arme 58 angebracht sind (siehe Fig.15). Die Gitter 62 sind in Segmente unterteilt, und die Enden der Segmente sind in geeigneter Weise ausgenommen, so daß sich eine Überlappung ergibt, wo sie mit den Armen 58 verbunden sind, was z.B. mittels Schrauben 63 erfolgt, die in jeweilige Vorsprünge 65 auf den Armen 58 eingeschraubt sind. Jedes der Gitter umfaßt eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Ringen 66, von denen jeder ein Bajonettrohr 26 aufnimmt.
Das sekundäre Kühlmittel, wie z.B. Wasser, wird, wie in den Fig. 1 bis 3 veranschaulicht ist, mittels einer sich vertikal erstreckenden Leitung 67 am unteren Ende des Wärmeaustauschers in letzteren eingespeist, und dieses Rohr
67 ist an eine umgekehrte, allgemein halbkugelförmige Haube
68 angekoppelt. Die Haube ist mittels Schrauben 70 abnehmbar an der oberen Rohrplatte 30 angebracht. Das sekundäre Kühlströmungsmittel, das von einer Kühlmittelquelle (nicht dargestellt) kommt, tritt in die Kammer 71 ein, die durch die halbkugelförmige Haube 68 und die untere Rohrplatte 38 begrenzt ist, und dieses Kühlströmungsmittel strömt durch die inneren Rohre 37 der Bajonettrohranordnungen 26 nach
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aufwärts und dann nach abwärts in die ringförmigen Räume 46, die durch die inneren Rohre 47 und die äußeren Rohre 35 der Bajonettrohranordnungen 26 begrenzt werden. An den un*· teren Enden der Bajonettrohranordnungen 26 trittcks sekundäre Kühlströmungsmittel in eine Auslaßsammeikammer 72 ein, die von der oberen Rohrplatte 30 und der unteren Rohrplatte 38 begrenzt wird, dann tritt es durch eine sich vertikal erstreckende Leitung 43, welche sich durch die Einlaßsammelkammer 71 hindurch erstreckt, aus und strömt zu einem Abzugskanal (nicht dargestellt) für das Kühlmittel. Das Rohr 73 ist an der Haube 68 angebracht, und zwischen dem oberen Ende des Rohrs 73 und der unteren Rohrplatte 38 ist eine Gleitverbindung 75 vorgesehen, so daß die Haube 68 abgesenkt werden kann und so eine Überwachung bzw. Inspektion der Bajonettrohre 26 ermöglicht wird.
Zur Inspektion des Wärmeaustauschers während der Stillegungszeit der Anlage wird das sekundäre Kühlmittel aufgrund der Schwerkraft aus dem Wärmeaustauscher abgelassen, und die Haube 68 wird abgesenkt. Um die Haube 68 abzusenken, wird ein Rand 76, der zur Beschränkung des Stroms des primären Kühlmittels dient und abnehmbar an dem ringförmigen Träger 29 angebracht ist sowie an der inneren Oberfläche des letzteren anliegt, entfernt. Die Leitungen bzw. Rohre werden von der Haube 68 gelöst, und dann werden die Schrauben 70 entfernt. Die Haube 68 kann dann abgesenkt werden, so daß die unteren Enden der Bajonettrohre freigelegt werden. Einzelne, innere Rohre 37 können dann durch Abschrauben des Formteils 46 entfernt werden.
Alternativ können, um eine Inspektion der äußeren Rohre 35 zu ermöglichen, alle inneren Rohre gleichzeitig entfernt werden, indem man die Muttern auf den unteren Enden der Bolzen 40 abschraubt und die untere Rohrplatte 38 absenkt.
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Während der Stillegungszeit der Anlage können die Schweißstellen 77 zwischen der oberen Rohrplatte 30 und dem ringförmigen Träger bzw. Halter 29 leicht inspiziert v/erden.
Im Betrieb tritt Hochtemperatur-Reaktorkühlmittel von dem Kern bzw. der Kernsammeikammer des Reaktors über den Wärmezuführungskanal bzw. den Zuführungskanal 23 für das primäre Kühlmittel in den Wärmeaustauscher ein. Das Reaktorgas strömt dann an der Außenseite der Ummantelung 16 nach abwärts und tritt in die Ummantelung 16 ein, und zwar in den Raum innerhalb des Wärmeübertragungsbündelbereichs oder in den Raum, in dem sich die Bajonettrohranordnungen 26 befinden. Die Abwärtsströmung vor dem Eintritt in den Wärmeaustauscher kann insofern als heißer Verschluß bezeichnet werden, als während der Nichtbetriebs-Bereitschaftszustände eine natürliche Konvektion unterdrückt wird, so daß dadurch die parasitären Reaktorwärmeverluste herabgesetzt werden. Unter Normalbedingungen wird die Wärmeübertragung dadurch bewirkt, daß eine Strömung des Reaktorgases über die vertikalen Bajonettrohre 26 erfolgt, welche ein zirkulierendes Wärmeübertragungsströmungsmittel bei bzw. mit einer niedrigen Temperatur enthalten. Die Wärmeübertragung vom Reaktorkühlmittel zu einem sekundären Kühlmittel wird durch zwangsläufige Konvektion bewerkstelligt. Die Strömung des sekundären Kühlmittels in den Bajonettrohren 26 findet in der Weise statt, daß die eintretende Strömung nach aufwärts geht und über den Ringraum zurückkehrt. Das gekühlte Reaktorgas tritt aus dem Wärmeaustauscher aus, nachdem des vertikal längs der Rohrreihe geströmt ist. Die Strömung des Reaktorkühlmittels wird durch die Gasumwälzeinrichtung aufrechterhalten.
Ende der Beschreibung.
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Claims (6)

  1. Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke
    Dipl.-Ing. R A.Weickmann, DiPL Dr. Ing. H. Liska
    8000 MÜNCHEN 86, DEN
    POSTFACH 860820
    MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22
    Patentansprüche
    Wärmeaustauscheinrichtung zum Übertragen von Wärme von einem Reaktorkühlgas auf ein sekundäres Strömungsmittel, mit einem langgestreckten, sich vertikal erstreckenden Gehäuse, das einen Einlaß für das Reaktorkühlgas hat, der in Verbindung mit einem unteren Bereich des Gehäuses steht, und einen Auslaß für das Reaktorkühlgas, der mit einem oberen Bereich des Gehäuses in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet , daß eine langgestreckte, sich vertikal erstreckende, rohrförmige Ummantelung (16) innerhalb des Gehäuses (15) im Abstand von diesem gehaltert und mit ihrem unteren Ende unterhalb des Einlasses (23) vorgesehen ist, daß die Ummantelung (16) einen Gaseintritt (17) an ihrem unteren Ende und einen Gasaustritt (18) an ihrem oberen Ende hat, daß eine Wand (20) in dem ringförmigen Raum (21) zwischen der Ummantelung (16) und dem Gehäuse (15) vorgesehen ist, so daß eine Gasströmung zwischen dem oberen und dem unteren Bereich (21 bzw. 22) verhindert wird, daß eine Mehrzahl von sich vertikal erstreckenden, im Abstand voneinander angeordneten Bajonettrohranordnungen (26) innerhalb der Ummantelung (16) gehaltert ist, daß eine Einrichtung zum Hindurchführen des sekundären Strömungsmittels durch die Rohranordnungen (26) vorgesehen ist, und daß eine Einrichtung (27) vorgesehen ist, welche bewirkt, daß das Reaktorgas während Notfallzuständen des Reaktors in folgender Weise strömt: durch den Einlaß (23) herein, durch die Um-
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    mantelung (16) nach aufwärts, und durch den Auslaß (25) hinaus.
  2. 2. Wärmeaustauscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bajonettrohranordnungen (26) mittels eines Paars von vertikal im Abstand voneinander angeordneten Rohrplatten (30,38) vertikal gehaltert sind; daß beide Rohr-' platten unterhalb des Gaseintritts (17) in die Ummantelung (16) angeordnet sind; daß die obere (30) der Rohrplatten (30, 38) in gasdichter Beziehung mit dem Gehäuse (15) angeordnet ist und eine Mehrzahl von oberen Durchgängen (36) hat, die sich durch dieselbe hindurch erstrecken und jeweils unterhalb der Rohranordnungen (26) angeordnet sind; daß das äußere Rohr (35) jeder Bajonettrohranordnung (26) an seinem oberen Ende geschlossen ist und mit seinem unteren Ende an der oberen Rohrplatte (30) gasdicht bezüglich des zugeordneten, oberen Durchgangs (36) befestigt ist; daß die untere (38) der Rohrplatten (30,38) in strömungsmitteldichter Beziehung bezüglich der oberen Rohrplatte (30) vorgesehen bzw. strömungsmitteldicht mit letzterer verbunden ist, so daß eine obere Sammelkammer (72) zwischen den Rohrplatten (30,38) ausgebildet wird; daß die untere Rohrplatte eine Mehrzahl von unteren Durchgängen (41) hat, die sich durch dieselbe erstrecken und jeweils unterhalb jeder Rohranordnung (26) angeordnet sind;'daß sich jedes innere Rohr (37) durch den zugehörigen, oberen Durchgang (36) erstreckt und von diesem im Abstand angeordnet sowie mit seinem unteren Ende strömungsmitteldicht an dem zugeordneten, unteren Durchgang (41) befestigt ist; daß eine Einrichtung (68) zum Ausbilden einer unteren Sammelkammer (71) unterhalb der unteren Rohrplatte (38) vor-r gesehen ist; daß eine Einlaßeinrichtung (67) für sekundäres Strömungsmittel mit der unteren Sammelkammer (71) verbunden ist; und daß eine Auslaßeinrichtung (73) für sekundäres Strömungsmittel mit der oberen Sammelkammer (72) verbunden ist.
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  3. 3· Wärmeaustauscheinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Rohrplatte (30) eine nach aufwärts gerichtete, harbkugelförmige Platte und die untere Rohrplatte (38) eine allgemein horizontale Platte ist.
  4. 4. Wärmeaustauscheinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßeinrichtung (37) für das sekundäre Strömungsmittel eine Leitung bzw. ein Rohr ist, die "bzw. das mit der unteren Sammelkammer (71) verbunden ist, und daß die Auslaßeinrichtung (73) für das sekundäre Strömungsmittel eine vertikale Leitung bzw. ein vertikales Rohr ist, die bzw. das sich durch die untere Sammelkammer (71) erstreckt und strömungsmitteldicht mit einer Öffnung in der unteren Rohrplatte (38) verbunden ist.
  5. 5. Wärmeaustauscheinrichtung nach einem der Ansprüche bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine sich vertikal erstreckende Trägersäule (57) mittig durch die Ummantelung (16) erstreckt und an ihrem unteren Ende getragen bzw. gehaltert ist; und daß eine Mehrzahl von Rohrhalte-Gitteranordnungen (56) vertikal im Abstand längs der Säule (57) angeordnet ist, so daß dadurch die Bajonettrohre (26) zum Zwecke einer wirksamen Wärmeübertragung und zum Erzielen eines Lastweges für seitliche Kräfte fluchtend angeordnet werden; daß jede der Rohrträger-Gitteranordnungen (56) eine Mehrzahl von Armen (58) aufweist, von denen jeder an einem Ende an der Säule (57) angeordnet ist und sich über die Rohranordnungen (26) hinaus erstreckt; daß ein Stabilisierungsring (61) die Rohranordnungen (26) einschließt bzw. umfaßt und an den radialen Armen (58) angebracht ist; und daß eine Mehrzahl von Rohrgittern (62) zwischen benachbarten, radialen Armen (58) vorgesehen ist und von denselben getragen bzw. gehalten wird, wobei jedes dieser Gitter (62) eine Mehrzahl von im Abstand voneinander vorgesehenen Löchern hat, durch welche die jeweiligen Rohre (26) hindurchgehen.
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  6. 6. Wärmeaustauscheinrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß sich die radialen Arme (58) über den Stabilisierungsring (61) hinaus erstrecken; und daß eine allgemein T-förmige Fassung (60) gegenüber den ,jeweiligen Enden der radialen Arme (58) an der Ummantelung (16) angebracht ist und sich mit ihrem Schenkelteil von der Ummantelung (16) nach einwärts erstreckt; und daß eine Gleitverbindung zwischen dem Schenkelteil und dem äußeren Ende des zugeordneten Arms (58) vorgesehen ist, so daß sich die Ummantelung (16) radial und vertikal unabhängig von den Rohrträgeranordnungen (56) bewegen kann und so Wärmeausdehnungsbelastungen minimalisiert sind.
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