DE3012596A1 - Mit einem gasfoermigen primaermedium beheizter waermetauscher fuer eine kernreaktoranlage - Google Patents

Mit einem gasfoermigen primaermedium beheizter waermetauscher fuer eine kernreaktoranlage

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DE3012596A1
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    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F22B1/1823Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines for gas-cooled nuclear reactors

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Description

  • Mit einem gasförmigen Primärmedium
  • beheizter Wärmetauscher für eine Kernreaktoranlage Die Erfindung betrifft einen mit einem gasförmigen Primärmedium beheizten Wärmetauscher für eine Kernreaktoranlage, der in einer mit einem Deckel versehenen und mit einem Liner ausgekleideten Kaverne des Reaktordruckbehälters installiert ist, mit einem Helix-Rohrbündel ringförmigen Querschnitts, das von einem Außen- und einem Innenmantel umschlossen ist, mit einem in die Kaverne eintretenden horizontalen Gaskanal für die Zufuhr des heißen Primärmediums und einem aus der Kaverne austretenden weiteren horizontalen Gaskanal für die Abfuhr des abgekühlten Primärmediums sowie mit einer zentral angeordneten Abführungsleitung und einer Zuführungsleitung für ein Sekundärmedium.
  • Aus der Offenlegungsschrift 24 59 472 ist ein Dampferzeuger für eine Kernreaktoranlage bekannt, dessen von dem Kühlgas durchströmte Heizflächenelemente innerhalb einer Druckbehälterkaverne in einem zylindrischen Außenmantel. angeordnet sind und eine Vorwärmezone, eine Verdampferzone sowie eine Überhitzerzone umfassen. Der letzte Teil der Überhitzerzone (Endüberhitzer) ist als Geradrohrbündel ausgebildet und befindet sich im zentralen Bereich des Dampferzeugers, während die übrigen Heizflächenelemente aus einem kompakten Helix-Rohrbündel mit ringförmigem Querschnitt bestehen. Dieses ist konzentrisch um den Endüberhitzer angeordnet. Der bekannte Dampferzeuger weist noch einen als U-Rohrbündel ausgebildeten Zwischenüberhitzer auf, der unterhalb der übrigen Heizflächenelemente installiert ist. Das Heißgas wird unten seitlich in den Dampferzeuger eingeleitet; die Abfuhröffnung für das abgekühlte Gas befindet sich an der oberen Stirnseite des Dampferzeugers. Die Zufuhrleitungen für das zu verdampfende Medium und die Abfuhrleitungen für den Frischdampf sind an der unteren Stirnseite des Dampferzeugers vorgesehen.
  • In der Offenlegungsschrift 28 13 808 wird ein Dampferzeuger für eine Kernreaktoranlage beschrieben, dessen Heizflächenelemente aus einem kompakten Helix-Rohrbündel mit ringförmigem Querschnitt und einem zentral in dem Helix-Rohrbündel angeordneten Geradrohrbündel bestehen, das den Endüberhitzer bildet. Um den unteren Teil des Geradrohrbündels ist eine Einströmhaube vorgesehen, die an die seitlich unten in die Dampferzeuger-Kaverne eintretende Heißgaszufuhrleitung angeschlossen ist. Die Rohrbündel werden von' einem Tragrost getragen, der sich seinerseits über einen auf dem Boden der Dampferzeuger-Kaverne aufgestellten Stützmantel abstützt. In dem Stützmantel befinden sich mehrere öffnungen für den Austritt des abgekühlten Gases. Die Speisewasserleitungen und die zentral verlegte Frischdampfleitung werden nach unten aus dem Dampferzeuger herausgeführt.
  • Ein weiterer mit dem Kühlgas eines Kernreaktors beheizter Dampferzeuger ist in der -Offenlegungsschrift 28 13 809 dargestellt. Vorwärmer,- Verdampfer und mindestens eine erste Uberhitzerzone sind als Helix-Rohrbündel mit ringförmigem Querschnitt ausgebildet; dieses ist von einem inneren und einem äußeren Leitmantel umgeben. Eine zweite Uberhitzerzone (Endüberhitzer) wird von einem Geradrohrbündel gebildet, das unterhalb des Helix-Rohrbündels im Zentrum des Dampferzeugers installiert ist. Das Kühlgas wird seitlich unten in den Dampferzeuger eingeleitet und seitlich oben wieder aus diesem abgeführt. Ehe es in den Endüberhitzer eintritt, strömt es zunächst durch einen als Geradrohrbündel ausgebildeten Zwischenüberhitzer, der konzentrisch um den Endüberhitzer angeordnet ist. Die Speisewasserzuführung für das Helix-Rohrbündel und den Endüberhitzer erfolgt von oben durch eine Anzahl von durch den Deckel der Reaktorkaverne verlegten Rohrleitungen; der erzeugte Dampf wird unten aus dem Dampferzeuger herausgeführt, und zwar durch eine Vielzahl zentral verlegter Leitungen.
  • Bekannt ist ferner aus der Offenlegungsschrift 29 03 857 eine als Hilfswärmetauscher betriebene Wärmeaustauscheinrichtung für einen Kernreaktor, deren Heizflächenelemente von einer Vielzahl von Bajonettrohren gebildet wird. Verteiler und Sammler für das sekundäre Strömungsmittel sind unterhalb des Bajonettrohrbündels angeordnet. Das Reaktorkühlgas tritt seitlich unten in die Wärmeaustauscheinrichtung ein und wird oben durch einen horizontalen Gaskanal wieder abgeführt. Das Bajonettrohrbündel wird von einer Trägersäule gehalten, die sich zentral durch das gesamte Bündel erstreckt und mit ihrem unteren Ende auf der Rohrplatte für die äußeren Rohre der Bajonettrohre abstützt.
  • Stand der Technik ist auch ein Wärmeübertragersystem für gasgekühlte Hochtemperaturreaktoren, in dem hoch erhitztes Reaktorkühlgas Wärme an ein Arbeitsgas abgibt, wie in der Offenlegungsschrift 26 24 688 dargestellt. Das Kühlgas umströmt zunächst von unten nach oben in einem Bündel angeordnete Bajonettrohre und wird darauf von oben nach unten durch mehrere parallelgeschaltete und-konzentrisch um das Bündel. angeordnete Gegenstromwärmeübertrager geleitet. Das Arbeitsgas. tritt durch eine Zuführungsleitung oben in das System ein, wird zuerst durch Rohre nach unten und darauf in umgekehrter-Strömungsrichtung durch die Gegenstromwärmeübertrager geführt.
  • Sodann tritt es oben in die Bajonettrohre ein, in denen es zunächst durch die Ringspalte zwischen den Außenrohren und den Einsteckrohren strömt, dann umgelenkt und in den Einsteckrohren nach oben geleitet wird. Es verläßt-das Wärmeübertragersystem durch eine zentral. verlegte Austrittsleitung, die konzentrisch zu der Zuführungsleitung angeordnet ist.
  • Von diesem Stand der Technik wird bei der Erfindung ausgegangen, wobei ihr die Aufgabe zugrunde liegt, einen Wärmetauscher der eingangs beschriebenen Bauart so auszugestalten, daß unterschiedliche Wärmedehnungen von Bauteilen, die innerhalb des Reaktorkreislaufs die Barriere zwischen dem Primärmedium und dem Sekundärmedium bilden, weitgehend. vermieden werden.
  • Zudem soll- die Zu- und Abführung des Sekundärmediums auf möglichst einfache Weise erfolgen.
  • Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß der Innenmantel des Helix-Rohrbündels, an dem das Rohrbündel befestigt ist, mit seinem oberen Ende an dem Flansch eines Tragrohres angeschweißt ist, das seinerseits über einen weiteren Flansch an dem Deckel der Kaverne befestigt und aus der Kaverne herausgeführt ist, daß die Abführungsleitung des Sekundärmediums in zwei getrennten Teilstücken ausgeführt und ihr unterer, innerhalb des Innenmantels befindlicher Leitungsteil ebenfalls an dem erstgenannten Flansch angeschweißt ist, daß in das Tragrohr zwei an ihren unteren Enden durch ein Thermosleeve verbundene konzentrische Rohre eingesetzt sind, von denen das äußere Rohr mit dem Tragrohr einen nach oben und unten abgedichteten Ringraum begrenzt und das innere Rohr den oberen Leitungsteil der Abführungsleitung für das Sekundärmedium bildet, daß die Zuführungsleitung für das Sekundärmedium oberhalb des Kavernendeckels in den Ringraum eintritt und unterhalb des Kavernendeckels die oberen Enden der Bündelrohre radial an den Ringraum angeschlossen sind und daß die unteren Enden der Bündelrohre radial in den als Sammler dienenden unteren Leitungsteil der Abführungsleitung des Sekundärmediums eintreten.
  • Bei dem Wärmetauscher gemäß der Erfindung gelangt das in einem Kernreaktor erhitzte Kühlgas, das als Primärmedium dient, von unten in das Helix-Rohrbündel und strömt an den Bündelrohren entlang nach oben, wobei es seine Wärme an das in den Rohren strömende Sekundärmedium abgibt. Der Innenmantel des Rohrbündels nimmt dabei in etwa- die jeweilige Temperatur des Kühlgases an und dehnt sich einer mittleren Gastemperatur entsprechend von dem Flansch des Tragrohres aus, an dem er befestigt ist, nach unten. Der untere Leitungsteil der Abführungsleitung für das Sekundärmedium, der an dem gleichen Flansch angeschweißt ist, dehnt entsprechend der Temperatur des aufgeheizten Sekundärmediums ebenfalls nach unten.
  • Zwischen der Unterkante des Helix-Rohrbündels und dem genannten Leitungsteil treten somit nur sehr geringe Differenzdehzungen auf. Diese kleinen Relativbewegungen werden problemlos von den Bündelrohren ausgeglichen. Die im Bündelrohr selbst auftretenden Differenzdehnungen werden durch die Helixbauweise des Rohrbündels in sich kompensiert.
  • Im Bereich zwischen der Oberkante des Rohrbündels und dem Tragrohr treten praktisch keine Differenzdehnungen auf, da die Bündel-Oberkante und das untere Ende des Tragrohres etwa auf gleicher Höhe liegen. Hier dehnt der gesamte Wärmetauscher entsprechend der Temperatur des Sekundärmediums von dem einen Festpunkt darstellenden Flansch zwischen dem Tragrohr und dem Deckel der Kaverne nach unten.
  • Der obere, ausbaubare Leitungsteil der Abführungsleitung für das Sekundärmedium dehnt nach oben. Durch den Thermosleeve, der diesen Leitungsteil mit dem äußeren in das Tragrohr eingesetzten Rohr verbindet, wird die hohe Temperatur der Abführungsleitung in dem äußeren Rohr allmählich auf die niedrige Temperatur des zugeführten Sekundärmediums herabgesetzt.
  • Somit sind die bei einem gemäß der Erfindung ausgestalteten Wärmetauscher noch zu kompensierenden unterschiedlichen Wärmedehnungen sehr gering. Die Zu- und Abführung des Sekundärmediums ist ebenfalls auf einfache Weise gelöst, wobei in dem Deckel der -Kaverne nur eine Durchführung erforderlich ist.
  • Von großem Vorteil ist auch, daß der' -erfindungsgemäße Wärmetauscher samt den Einrichtungen für die Zuführung und.Verteilung des Sekundärmediums sowie für die Sammlung und Abführung des aufgeheizten Sekundärmediums relativ wenig Raum beansprucht und auch der Materialaufwand verhältnismäßig gering ist.
  • Zur Abdichtung des Ringraumes zwischen Tragrohr und äußerem Rohr, der den Verteiler für das Sekundärmedium bildet; kann oben vorteilhafterweise ein Flansch. vorgesehen sein, welcher an dem äußeren Rohr angeschweißt und mittels Schrauben. auf dem Tragrohr befestigt ist. Die Schraubenverbindung ist dabei mittels einer ringförmigen Dichtung abgedichtet..
  • Um eine absolute Dichtheit nach außen hin sicherzustellen, kann zusätzlich am Umfang des Flansches eine Schweißiippendichtung vorgesehen sein.
  • Für die Durchführung. von Wiederholungsprüfungen an. allen drucktragenden Bauteilen des Wärmetauschers wird die Schraubenverbindung an dem letztgenannten Flansch gelöst, worauf die beiden konzentrischen Rohre (von denen das innere den oberen Leitungsteil der Abführungsleitung für das Sekundärmedium.
  • bildet) mit dem sie verbindenden Thermosleeve als eine Einheit aus dem Wärmetauscher herausgezogen werden können. Ohne daß der Kühlgaskreislauf geöffnet zu werden braucht, ist dann ein guter Zugang zu den zu prüfenden Bauteilen gegeben.
  • Die Abdichtung des Ringraumes zwischen Tragrohr und äußerem Rohr nach unten, also zur Seite des abzuführenden Sekundärmediums hin, kann ebenfalls mittels eines Flansches und einer ringförmigen Dichtung bewirkt werden. Dieser Flansch ist vorteilhafterweise am unteren Ende des äußeren Rohres, und zwar unmittelbar oberhalb des Thermosleeve, derart angebracht, daß er an den Flansch des Tragrohres anschließt. Die ringförmige Dichtung befindet sich zwischen den beiden Flanschen. Die Zwischenschaltung des Thermosleeve zwischen den oberen Teil der Abführungsleitung des Sekundärmediums und das äußere Rohr bewirkt, daß die beiden Flansche sowie die zwischen ihnen angeordnete Dichtung im Bereich niedriger Temperaturen liegen.
  • Bei der Montage des Wärmetauschers wird der am unteren Teil des äußeren Rohres angebrachte Flansch durch die über den oben am äußeren Rohr befindlichen Flansch aufgebrachte Vorspannung gegen den an dem Tragrohr angeschweißten Flansch gedrückt, wodurch der als Verteiler für das zugeführte Sekundärmedium fungierende Ringraum abgedichtet wird. Die Dichtkraft der ringförmigen Dichtung wird noch durch die Druckdifferenz zwischen zugeführtem und abgeführtem Sekundärmedium verstärkt. Zusätzlich kann neben der ringförmigen Dichtung noch eine Labyrinthdichtung vorgesehen 3ein, die an dem äußeren Rohr angebracht ist. Somit gelangen keine oder nur sehr geringe Leckagemengen aus dem Verteiler in die Abführungsleitung des Sekundärmediums.
  • Die Befestigung der einzelnen Bündelrohre erfolgt zweckmäßigerweise mit Hilfe von vertikal angeordneten Rohrplatten, die ihrerseits an dem Innenmantel des Helix-Rohrbündels angebracht sind.
  • Zur Begrenzung der Wärmeverluste kann der Außenmantel des Rohrbündels innen mit einer thermischen Isolierung versehen sein.
  • Die Abstützung des Außenmantels wird vorteilhafterweise mittels an dem Außenmantel befestigter Pratzen vorgenommen, die sich ihrerseits an dem Liner der Kaverne abstützen.
  • Der Einströmraum für das Heiß gas befindet sich vorzugsweise unterhalb des Helix-Rohrbündels. Er ist von einem Mantel begrenzt. Mit diesem Mantel ist der Außenmantel' des' Rohrbündels zur Vermeidung von Wärmespannungen zweckmäßigerweise über eine Schiebestelle verbunden. An den Einströmraum schließt sich der horizontale HeißgaskanaL. an.
  • Eine weitere Schiebeverbindung ist zwischen dem Außenmantel des Rohrbündels und einem den Kaltgasausströmraum be-grenzenden Mantel vorgesehen. An den Kaltgasausströmraum, der sich vorzugsweise unterhalb des Kavernendeckels befindet, schließt sich der horizontale Kaltgaskanal. an.
  • Um den Wärmetransport. von dem oberen Leitungsteil der Abführungsleitung für das Sekundärmedium zu dem konzentrisch zu diesem angeordneten äußeren Rohr zu reduzieren, ist im Ringraum zwischen diesen beiden Bauteilen. vorteilhafterweise wärmeisolierendes Material. vorgesehen.
  • Die Zuführungsleitung für das Sekundärmedium, die oberhalb des Kavernendeckels in den Verteiler eintritt, ist vorteilhafterweise horizontal in das Tragrohr eingeschweißt. Die radial aus dem Verteiler austretenden Bündelrohre sind ebenfalls in das Tragrohr eingeschweißt.
  • Die nach oben gerichtete Wärmedehnung des ausbaubaren oberen Leitungsteils der Abführungsleitung für das Sekundärmedium kann dadurch kompensiert werden, daß in der weiterführenden Leitung, die sich außerhalb des Tragrohres an die Abführungsleitung anschließt, eine Rohrschleife vorgesehen ist. Die Verbindung des oberen Abführungsleitungsteils mit der weiterführenden Leitung kann mittels Schweißnaht oder auch mit Hilfe eines Flansches bewerkstelligt sein.
  • In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Wärmetauschers gemäß der Erfindung ein Dampferzeuger dargestellt. Die Figuren zeigen im einzelnen: Fig. 1 den gesamten Dampferzeuger in schematischer Darstellung und Fig. 2 den oberhalb des Rohrbündels befindlichen Teil des Dampferzeugers im Längsschnitt und in vergrößertem Maßstab.
  • Die Figur 1 läßt einen mit Helium beheizten Dampferzeuger erkennen, der in vertikaler Anordnung in einer Kaverne 1 eines Reaktordruckbehälters 2 untergebracht ist. Die Kaverne 1 ist mit einem Liner 3 ausgekleidet und mit einem Deckel 4 abgeschlossen. Die Wärmetauscherflächen, die einen Vorwärmer, einen Verdampfer und einen Überhitzer umfassen, bestehen aus einer Vielzahl von Rohren 6, die zu einem Helix-Rohrbündel 5 mit ringförmigem Querschnitt angeordnet. sind.
  • Das Rohrbündel 5 is4 von einem Innenmantel 7 und einem Außenmantel 8 umschlossen, der-mit einer Wärmeisolierung versehen sein kann. Die einzelnen Rohre 6 sind mittels vertikaler Rohrplatten an dem Innenmantel 7 befestigt (nicht dargestellt). Der Außenmantel 8 stützt sich durch Pratzen 9 an dem Liner 3 der Kaverne 1 ab.
  • Unterhalb des Dampferzeugers tritt ein horizontaler Heißgaskanal 10 in die Kaverne 1 ein, der an den Mantel 11 eines Heißgaseinströmraumes 12 angeschlossen ist. Mit dem Außenmantel 8 ist der Mantel 11 durch eine Schiebestelle 13 weitgehend gasdicht, jedoch nicht kraftschlüssig verbunden. Der Heißgaskanal 10 ist in einer horizontalen Durchdringung in dem Reaktordruckbehälter 2 angeordnet und bildet mit dem ihn umgebenden Ringraum 14 eine koaxiale Gasführung.
  • In einer weiteren Durchdringung in dem Reaktordruckbehälter befindet sich ein horizontaler Kaltgaskanal 15, der mit einem Ringraum 16 ebenfalls eine koaxiale Gasführung bildet. Der Kaltgaskanal 15, der oberhalb des Helix-Rohrbündels 5 in die Kaverne 1 eintritt, ist an den Mantel 18 eines Kaltgasausströmraumes 17 angeschlossen, der an dem Deckel 4 befestigt ist. Zwischen dem Außenmantel 8 und dem Mantel 18 ist eine weitere Schiebeverbindung 19 vorgesehen. Die Ringräume 14 und 16 stehen mit einem weiteren Ringraum 20 in Verbindung, der von dem Liner 3 und dem Außenmantel 8 begrenzt wird.
  • Das von einem Hochtemperaturreaktor kommende Helium gelangt durch den Heißgaskanal 10 und den Einströmraum 12 von unten her in den Dampferzeuger und strömt außen an den einzelnen Rohren 6 des Helix-Rohrbündels 5 entlang nach oben, wobei es den größten Teil seiner Wärme an das in den Rohren 5 fließende Medium abgibt. Es tritt sodann in den Kaltgasausströmraum 17 ein und verläßt den Dampferzeuger durch den Kaltgaskanal 15, in dem es zu einem Gebläse geführt wird. Nach seiner Verdichtung in diesem (nicht dargestellten) Gebläse wird das Helium durch den Ringraum 16 in die Kaverne 1 zurückgeleitet und strömt durch den Ringraum 20 zwischen Liner 3 und Außenmantel 8 nach unten, wo es die Kaverne 1 durch den Ringraum 14 wieder verläßt, um zum Reaktor zurückzukehren.
  • Die Zuführung des Speisewassers sowie die Abführung des erzeugten Dampfes erfolgt nach oben durch den Deckel 4 der Kaverne 1. Die Frischdampfleitung 21 ist zentral durch den Dekkel 4 und den Dampferzeuger verlegt, so daß ihr unterer Teil konzentrisch in dem Innenmantel 7 des Helix-Rohrbündels 5 angeordnet ist. Die einzelnen Bündelrohre 6 werden unten aus dem Rohrbündel 5 herausgeführt und derart umgelenkt, daß ihre unteren Enden 6a radial in die Frischdampfleitung 21 eintreten. Am oberen Ende des Rohrbündels-5, also im Speisewasserbereich, sind die Bündelrohre 6 mit ihren Enden 6b ebenfalls radial an einen Speisewasserverteiler angeschlossen, der in der Fig. 2 genauer dargestellt ist.
  • Die Frischdampfleitung 21 ist in zwei vollständig voneinander getrennten Teilstücken ausgeführt, von denen der untere Leitungsteil 21a ganz von dem Innenmantel 7 umschlossen ist und der obere Leitungsteil 21b nach oben ausgebaut werden kann.
  • Wie die Fig. 2 erkennen läßt, wird der Speisewasserverteiler von einem Ringraum 22 gebildet, der außen von einem Tragrohr 23 begrenzt wird. Über einen Flansch 24, der unten an dem Tragrohr 23 angeschweißt ist, schließt sich der Innenmantel 7 des Helix-Rohrbündels 5 an das Tragrohr 23 an, so daß das Rohrbündel 5 letzlich. an dem Flansch 23 aufgehängt ist. Das Tragrohr 23 ist seinerseits über einen weiteren Flansch 25 an dem Deckel 4 der Kaverne 1 befestigt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ragt ein Teil des Tragrohres 23 über den Deckel 4 hinaus.
  • In diesem Bereich tritt eine horizontal verlegte Speisewasserzuführung 26 in den Ringraum 22 ein, die in dem Tragrohr 23 eingeschweißt ist. Unterhalb des Kavernendeckels 4 sind die oberen Enden 6b der Bündelrohre 6 in dem Tragrohr eingeschweißt.
  • Der untere Leitungsteil 21a der Frischdampfleitung 21 ist mit seinem oberen Ende an dem Flansch 24 angeschweißt, hängt als ebenfalls-an dem Tragrohr 23.
  • In dem Tragrohr 23 sind zwei konzentrische Rohre angeordnet, von denen das äußere Rohr 27 den als Speisewasserverteiler dienende Ringraum 22 nach innen begrenzt und das innere Rohr den oberen Leitungsteil 21b der Frischdampfleitung 21 bildet. Das untere Ende des Leitungsteils 21b ist mit dem unteren Ende des äußeren Rohres 27 durch eine Thermosleeve 28 verbunden. Zwischen den beiden Rohren 27 und 21b befindet sich wärmeisolierendes Material 29, um den Wärmeübergang vom Frischdampf zum Speisewasser zu verhindern.
  • Am unteren Ende des äußeren Rohres 27 ist außen ein Flansch 30 angesetzt, an den sich das-Thermosleeve 28 anschließt. Unter Zwischenschaltung einer ringförmigen Dichtung 31 liegt der Flansch 30 auf dem an dem Tragrohr 23 angeschweißten Flansch 24 auf und dichtet den Ringraum 22 gegen die Frischdampf leitung 21 ab. Die Dichtwirkung kann noch durch eine Labyrinthdichtung 32 verbessert werden.
  • An seinem oberen Ende ist der Ringraum 22 durch einen weiteren Flansch 33 abgedichtet, der an dem äußeren Rohr 27 angeschweißt und mit dem Tragrohr 23 verschraubt ist. Zwischen dem Flansch 33 und dem Tragrohr 23 ist eine ringförmige Dichtung 34 eingelegt.
  • Durch ein zusätzliches, als Schweißlippendichtung 35 ausgeführtes Dichtelement wird absolute Dichtheit des Ringraumes 22 nach nach außen hin erreicht.
  • Über den Flansch 33 kann eine Vorspannung auf den unteren Flansch 30 an dem äußeren Rohr 27 aufgebracht und dessen Dichtkraft verstärkt werden. Zur Verbesserung der Dichtwirkung des Flansches 30 und der Dichtung 31 trägt auch noch die Druckdifferenz von ca. 20 bar zwischen dem Speisewasser in dem Ringraum 22 und dem in der Leitung 21 anstehenden Frischdampf bei.
  • Der ausbaubare obere Frischdampf-Leitungsteil 21b ist oberhalb des Flansches 33 mit einer weiterführenden Leitung verbunden, die eine Rohrschleife aufweist. Die Verbindung kann mittels eines Flansches oder durch Schweißnaht vorgenommen sein.
  • Bei dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Dampferzeuger strömt das aus der Zuführung 26 kommende Speisewasser mit ca-. 200 OC in dem Ringraum 22 nach unten und wird dann auf die einzelnen Bündelrohre 6b verteilt. Durch die Wärmezufuhr wird das' Wasser vorgewärmt, verdampft und bis auf 530 OC überhitzt. Der Frischdampf wird in dem unteren Leitungsteil 21 a gesammelt und durch den oberen Leitungsteil 21b aus dem Dampferzeuger herausgeführt.
  • Das Heißgas tritt mit einer Temperatur von 680 OC.unten in das Helix-Rohrbündel 5 ein und kühlt sich in diesem auf 270 OC ab.
  • Der Innenmantel 7 dehnt sich entsprechend der über die Rohrbündelhöhe gemittelten Heliumtemperatur von 475 °C von dem Flansch 24 aus nach unten. Der untere Frischdampf-Leitungsteil 21a dehnt von dem gleichen Flansch entsprechend der Frischdampftemperatur von 530 OC ebenfalls nach unten. Zwischen der Unterkante des Rohrbündels 5 und dem unteren Frischdampf-Leitungsteil 21a treten somit nur einer Temperaturdifferenz von 55 "C entsprechende Differenzdehnungen auf, die von den einzelnen Rohren 6 ausgeglichen werden. Die -im Rohrbündel selbst auftretenden Relativdehnungen zu den Rohrplatten werden durch die Helixbauweise in sich kompensiert.
  • Im Bereich der Oberkante des Rohrbündels 5 treten praktisch keine unterschiedlichen Dehnungen zwischen dem Bündel 5 und dem Tragrohr 23 auf, da hier der gesamte Dampferzeuger von dem Flansch 25, der einen Festpunkt bildet, entsprechend der Speisewassertemperatur. von ca. 200 OC nach unten dehnt. Der obere Frischdampf-Leitungsteil 21b dehnt von dem Flansch 24 aus nach oben; hier erfolgt der Ausgleich durch die erwähnte Rohrschleife in der weiterführenden Leitung.
  • Durch die Verbindung des oberen Frischdampf-Leitungsteils 21b mit dem äußeren Rohr 27 mittels des Thermosleeve 28 ist ein allmählicher Übergang von der Frischdampftemperatur zu der Speisewassertemperatur geschaffen. Die Flansche 24 und 30 sowie die Dichtung 31 liegen somit im kalten Bereich.
  • Für die Durchführung von Wiederholungsprüfungen an allen drucktragenden Bauteilen wird der obere Leitungsteil 21b der Frischdampfleitung 21 von der weiterführenden Leitung abgetrennt und darauf die Schraubenbefestigung des Flansches 33 am Tragrohr 23 gelöst. Sodann können das äußere Rohr 27 mit dem Flansch 30, der obere Frischdampf-Leitungsteil 21b sowie das Thermosleeve 28 als eine Einheit aus dem Tragrohr 23 herausgezogen werden. Das Tragrohr 23, die Bündelrohre. 6 und der -untere Frischdampf-Leitungsteil 21a sind nun zugänglich, ohne daß der Heliumkreislauf geöffnet werden muß. Die gesamte. Barriere zwischen dem Helium- oder Primärkreislauf und dem Sekundärkreislauf kann somit von innen besichtigt und mittels verschiedener Verfahren geprüft werden. Auch das Abblinden defekter Bündelrohre ist möglich.
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Claims (14)

  1. Ansprüche 1. Mit einem gasförmigen Primärmedium beheizter Wärmetauscher für eine Kernreaktoranlage, der in einer mit einem Deckel versehenen und mit einem Liner ausgekleideten Kaverne des Reaktordruckbehälters installiert ist, mit einem Helix-Rohrbündel ringförmigen Querschnitts, das von einem Außen- und einem Innenmantel umschlossen ist, mit einem in die Kaverne eintretenden horizontalen Gaskanal für die Zufuhr des heißen Primärmediums und einem aus der Kaverne austretenden weiteren horizontalen Gaskanal für die Abfuhr des abgekühlten Primärmediums sowie mit einer zentral angeordneten Abführungsleitung und einer Zuführungsleitung für ein Sekundärmedium, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenmantel (7) des Helix-Rohrbündels (5), an dem das Rohrbündel (5) befestigt ist, mit seinem oberen Ende an dem Flansch (24) eines Tragrohres (23) angeschweißt ist, das seinerseits über einen weiteren Flansch (25) an dem Deckel (4) der Kaverne (1) befestigt und aus der Kaverne (1) herausgeführt ist, daß die Abführungsleitung (21) des Sekundärmediums in zwei getrennten Teilstücken (21a, 21b) ausgeführt und ihr unterer innerhalb des Innenmantels (7) befindlicher Leitungsteil (21a) ebenfalls an dem erstgenannten Flansch (24) angeschweißt ist, daß in das Tragrohr (23) zwei an ihren unteren Enden durch ein Thermosleeve (28) verbundene konzentrische Rohre eingesetzt sind, von denen das äußere Rohr (27) mit dem Tragrohr (23) einen nach oben und unten abgedichteten Ringraum (22 begrenzt und das innere Rohr den oberen Leitungsteil (21b) der Abführungsleitung (2t) für das Sekundärmedium bildet,daß die Zuführungsleitung (26) für das Sekundärmedium oberhalb des Kavernendeckels (4) in den Ringraum (22) eintritt und unterhalb des Kavernendeckels (4) die oberen-Enden (6b) der Bündelrohre (6) radial an den Ringraum (22) angeschlossen sind und daß die unteren Enden (6a) der Bündelrohre (6) radial in den als Sammler dienenden unteren Leitungsteil (21a) der Abführungsleitung (21) des Sekundärmediums eintreten.
  2. 2 Gasbeheizter Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (22) zwischen Tragrohr (23) und äußerem Rohr (27) oben mittels eines Flansches (33) abgedichtet ist, der an dem äußeren Rohr (27) angeschweißt und mit dem Tragrohr (23) unter Zwischenschaltung einer ringförmigen Dichtung (34) durch Schrauben verbunden ist.
  3. 3. Gasbeheizter Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenverbindung zwischen dem Tragrohr (23) und dem Flansch (33) zusätzlich durch eine Schweißlippendichtung (35) abgedichtet ist.
  4. 4. Gasbeheizter-Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem äußeren Rohr (27) oberhalb des Thermosleeve (28) außen ein Flansch (30) angebracht ist, der unter Zwischenschaltung einer ringförmigen Dichtung (31) gegen den an dem Tragrohr (23) angeschweißten Flansch (24) gedrückt wird.
  5. 5. Gasbeheizter Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Abdichtung der Fuge zwischen Flansch (24) am Tragrohr (23) und dem Flansch (30) am äußeren Rohr (27) eine Labyrinthdichtung (32) an dem äußeren Rohr (27) vorgesehen ist.
  6. 6. Gasbeheizter Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Rohre (6) des Helix-Rohrbündels (5) mittels vertikaler Rohrplatten an dem Innenmantel (7) befestigt sind.
  7. 7. Gasbeheizter Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (8) des Helix-Rohrbündels (5) mit Hilfe von an dem Außenmantel (8) angebrachten Pratzen an dem Liner (3) der Kaverne (1) abgestützt ist.
  8. 8. Gasbeheizter Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (8) des Helix-Rohrbündels (5) über eine Schiebestelle (13) mit dem Mantel (11) eines Heißgaseinströmraums (12), an dem der Gaskanal (10) für die Heißgaszufuhr angeschlossen ist, weitgehend gasdicht verbunden ist.
  9. 9. Gasbeheizter Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Außenmantel (8) des Helix-Rohrbündels (5) und dem Mantel (18) eines Ausströmraumes (17), an dem der Gaskanal (15) für die Kaltgasabfuhr angeschlossen ist, eine weitere Schiebeverbindung (19) vorgesehen ist.
  10. 10. Gasbeheizter Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden in das Tragrohr (23) eingesetzten konzentrischen Rohren (21b, 27) wärmeisolierendes Material (29) angeordnet ist.
  11. 11. Gasbeheizter Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (26) für das Sekundärmedium horizontal in dem Tragrohr (23) eingeschweißt ist
  12. 12. Gasbeheizter Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Leitungsteil (21b) der Abführungsleitung (21) des Sekundärmediums außerhalb des Tragrohres (23) mit einer weiterführenden Leitung verbunden ist, die eine Rohrschleife aufweist.
  13. 13. Gasbeheizter Wärmetaucher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Leitungsteil (21b) der Abführungsleitung (21) für das Sekundärmedium mit der weiterführenden Leitung verschweißt ist.
  14. 14. Gasbeheizter Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem oberen Leitungsteil (21b) der Abführungsleitung (21) des Sekundärmediums und der weiterführenden Leitung eine Flanschverbindung vorgesehen ist.
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