DE3038239C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mit dem Kühlgas eines Kernreaktors beheizten Dampferzeuger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Dampferzeuger ist aus der DE-OS 28 54 499 bekannt. Dort ist das Rohrbündel aus einer Vielzahl von Einzelelementen zusammengesetzt, die jeweils mehrere Rohre sowie einen Speise­ wasserverteiler umfassen. Die Verteiler sind jeweils durch eine Kompensationsleitung mit einem Hauptverteiler verbunden. Wird bei den vom Frischdampfsammler aus erfolgenden Wiederholungs­ prüfungen ein Defekt angezeigt, so kann mit Sicherheit nicht ausgesagt werden, ob eines der 7 Rohre des Rohrbündelelements, der Verteiler des Rohrbündels oder die Kompensationsleitung de­ fekt ist. Im Falle eines solchen Defektes müssen möglicherweise alle 7 Rohre des Elementes abgeblindet werden, obwohl möglicher­ weise nur eines davon defekt ist. Neben dem erhöhten Prüf- und Reparaturaufwand geht noch Kapazität des Dampferzeugers verlo­ ren. Weiterhin liegen die als Dehnungsbögen ausgebildeten Kompen­ sationsleitungen im Strömungsbereich des Kühlgases und unterlie­ gen daher nicht unerheblichen mechanischen Beanspruchungen. Die dadurch erforderliche Überdimensionierung in diesem Bereich be­ einträchtigt möglicherweise den Wärmedehnungsausgleich.

Es stellt sich die Aufgabe, einen Dampferzeuger der eingangs ge­ nannten Bauart zu schaffen, bei dem eine mechanische Beanspru­ chung der Kompensationsleitungen vermieden sowie der Prüf- und Reparaturaufwand an den druckführenden Bauteilen des Dampfer­ zeugers reduziert wird.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe durch das Kenn­ zeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Dampferzeuger zeichnet sich durch einen klaren geometrischen Aufbau aus, seine Montage ist sehr einfach, und es braucht nur wenig Rohrbiegearbeit geleistet zu werden. Die Wärmetauschzonen (Vorwärmer, Verdampfer, Überhitzer) werden von einer Vielzahl von Einzelrohren gebildet, die jeweils unmit­ telbar in einen Dehnungsbogen übergehen, der der Kompensation von Wärmebewegungen dient. Diese als "Kompensationsleitungen" bezeichneten Dehnungsbögen befinden sich am kalten Ende der Ein­ zelrohre, d. h. am Speisewassereintritt, wodurch ihre Beanspru­ chung niedrig gehalten wird. Zudem sind sie in einem Raum ange­ ordnet, in dem keine Kühlgasströmung vorhanden ist; damit ist ausgeschlossen, daß sie in Vibration versetzt und zusätzlich mechanisch beansprucht werden.

Die Führung des Kühlgases erfolgt in einfacher Weise ohne unnötige Umlenkung. Das Heißgas tritt durch Schlitze in dem Dampferzeuger­ mantel seitlich in die Überhitzerzone ein und verläßt den Dampf­ erzeuger - ebenfalls durch Schlitze in seinem Mantel - am Ende der Vorwärmerzone, die von der Abschlußplatte abgeschlossen wird.

Da in dem gesamten Dampferzeuger nur durchgehende Rohre vorhan­ den sind, können an allen druckführenden Teilen ohne großen tech­ nischen Aufwand wiederkehrende Prüfungen vorgenommen werden. Auch ist es ohne Schwierigkeiten möglich, bei Undichtwerden eines Einzelrohres dieses abzublinden.

Bei Dampferzeugern mit enger Rohranordnung können vorteilhafter­ weise in dem strömungsfreien Bereich jeweils 2 Rohre zusammenge­ faßt sein. Dies geschieht in der Weise, daß in der Nähe der Ab­ schlußplatte die Rohre paarweise durch ein Gabelstück zu einer Kompensationsleitung zusammengeführt und die so gebildeten Kom­ pensationsleitungen in dem Rohrboden des Speisewasserverteilers eingesetzt sind, ohne daß eine Wiederaufzweigung der Leitungen stattfindet. Es werden also jeweils 2 Rohre mit einem Dehnbogen kompensiert.

Ebenso kann eine Zusammenfassung von 2 Einzelrohren mittels eines Gabelstücks vor dem Eintritt in den Rohrboden des Frischdampf­ sammlers erfolgen. Bei Undichtigkeiten wird dann jeweils ein sich in den Wärmeaustauschzonen zu einem Rohrpaar verzweigendes Ein­ zelrohr abgeblindet.

Nach der dem Rohrboden entgegengesetzten Seite hin ist der Frischdampfsamm­ ler vorteilhafterweise mit einem gewölbten Deckel ab­ geschlossen, der mit dem Rohrboden und dem Dampfer­ zeugermantel verschweißt ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des er­ findungsgemäßen Dampferzeugers schematisch dargestellt. Der in einem Längsschnitt gezeigte Dampferzeuger kann z. B. in einem Kernkraftwerk mit heliumgekühltem Hoch­ temperaturreaktor eingesetzt werden.

Wie die Figur erkennen läßt, weist der in stehender Anordnung (in der Kaverne des Reaktordruckbehälters) montierte Dampferzeuger ein Geradrohrbündel 1 mit ring­ förmigem Querschnitt auf, das außen von einem zylindri­ schen Mantel 2 umgeben ist. Die Geradrohre 3 sind innerhalb der wärmeaustauschenden Zonen, die einen Überhitzer 4, einen Verdampfer 5 und einen Vorwärmer 6 umfassen, in einer Kreisteilung angeordnet. Abstands­ halter 7 sorgen für eine stabile Halterung des Gerad­ rohrbündels 1.

In den oberen Bereich des Dampferzeugers tritt ein horizontaler Gaskanal 8 ein, aus dem heißes Helium durch Schlitze 9 in dem Mantel 2 in den Überhitzer 4 strömt. Das Helium wird nach unten geführt, wobei es seine Wärme an das ihm in den Geradrohren 3 entgegen­ strömende Sekundärmedium Wasser bzw. Dampf abgibt.

Durch Schlitze 11 in dem Mantel 2 verläßt das kalte Helium den Vorwärmer 6 und gelangt in einen horizon­ talen Gaskanal 10.

Der Vorwärmer 6 ist nach unten von einer Abschluß­ platte 12 dichtend abgeschlossen, die fest mit dem Mantel 2 verbunden ist. Durch diese Platte sind die unteren Enden der Geradrohre 3 hindurchgeführt; ihre oberen Enden sind in einen Rohrboden 13 eingesetzt. Der Rohr­ boden 13 ist fest mit dem Mantel 2 verbunden. Auf den Rohrboden 13 ist ein gewölbter Deckel 14 aufgesetzt, der mit dem Rohrboden 13 und dem Mantel 2 verschweißt ist. Rohrboden 13 und Deckel 14 schließen einen Frisch­ dampfsammler 15 ein. Der Frischdampf wird durch eine zentral durch den ganzen Dampferzeuger verlegte Frisch­ dampfleitung 16 nach unten abgeführt. Die Frischdampf­ leitung 16 ist in den Rohrboden 13 eingeschweißt.

Der Dampferzeuger ist unten von einem Boden 17 abge­ schlossen, durch den die Frischdampfleitung 16 hin­ durchgeführt ist. Die Durchführungsstelle ist mit Dichtelementen 18 abgedichtet. Der Boden 17 begrenzt zusammen mit einem Rohrboden 20, der eine Kreisteilung aufweist, einen Speisewasserverteiler 21. Mit dem Mantel 2 ist der Rohrboden 20 fest verbunden; zwischen Rohrboden 20 und Frischdampfleitung 16 hingegen ist zum Ausgleich unterschiedlicher Wärmedehnungen eine Schiebeverbindung 22 vorgesehen.

Drei Speisewasserleitungen 19, die um 120° versetzt auf einem Teilkreis um die Dampferzeuger-Längsachse angeordnet sind, treten unten in den Speisewasser­ verteiler 21 ein. Die Frischdampfleitung 16 und die Speisewasserleitungen 19 bilden je einen Fixpunkt für den Dampferzeuger.

Zwischen der Abschlußplatte 12, die auf ihrer Ober­ seite von dem abgekühlten Helium beaufschlagt wird, und dem Rohrboden 20 erstreckt sich ein Bereich 23, der frei von der Strömung des Heliums ist. Durch die­ sen strömungsfreien Bereich sind die das Sekundär­ medium führenden Rohre verlegt, die als Einzelrohre 25 durch den gesamten Dampferzeuger verlaufen. Dabei sind sie in den wärmeaustauschenden Zonen 4, 5 und 6 sowie beim Durchgang durch die Abschlußplatte 12 gerad­ linig ausgeführt und bilden die schon erwähnten Gerad­ rohre 3, während sie in dem strömungsfreien Bereich 23 als Kompensationsleitungen 24 ausgeführt sind. Die unteren Enden der Kompensationsleitungen 24 sind in den Rohrboden 20 eingesetzt. Bei dem hier dargestellten Beispiel be­ schreiben die Kompensationsleitungen 24 jeweils einen Helixbogen.

Jedes Einzelrohr 25 umfaßt somit ein geradliniges Teil­ stück 3 und einen Dehnbereich 24, der am "kalten Ende" des Dampferzeugers und überdies in einem strömungs­ freien Raum angeordnet ist, so daß die thermische und die mechanische Beanspruchung gering bleiben. Die durch den ganzen Dampferzeuger gehenden Einzelrohre 25 er­ möglichen außerdem die Vornahme von Wiederholungsprü­ fungen, ohne daß Demontagen erforderlich sind.

In der Figur sind der Strömungsverlauf des Heliums sowie der des Wassers bzw. Dampfes durch Pfeile angedeutet.

Claims (5)

1. Mit dem Kühlgas eines Kernreaktors beheizter und in einer Kaverne des Reaktordruckbehälters angeordneter Dampferzeu­ ger mit einem Geradrohrbündel (1) zylinderförmigen Quer­ schnitts, das außen von einem zylindrischen Mantel (2) um­ geben ist, mit zwei in den Dampferzeuger eintretenden ho­ rizontalen Kühlgaskanälen (8, 10) für die Zuführung des Heiß­ gases und Abführung des Kaltgases, mit einer zentral in dem Dampferzeuger angeordneten Frischdampfleitung (16) und meh­ reren Speisewasserleitungen (19), die in einen mit einem unteren Rohrboden (20) abgeschlossenen Speisewasservertei­ ler (21) eintreten, wobei die Speisewasserleitungen zum Ausgleich von Wärmedehnungsdifferenzen vom unteren Rohrbo­ den als Kompensationsleitungen (24) weg- und zu den Rohren (3) des Geradrohrbündels (1) hinführen und wobei die Rohre des Geradrohrbündels in einem einen Frischdampfsammler (15) begrenzenden oberen Rohrboden (13) eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsleitungen (24) zwi­ schen dem unteren Rohrboden (20) und dem durch eine Ab­ schlußplatte (12) gasdicht geführten Geradrohrbündel (1) in einem von der Kühlgasströmung freien Bereich (23) ver­ laufen, daß die Kompensationsleitungen (24) und die Rohre (3) des Geradrohrbündels (1) jeweils als durchgehende Ein­ zelrohre (25) ausgebildet sind und daß die dem Geradrohr­ bündel zugewandte Fläche der Abschlußplatte (12) vom ab­ strömenden Kaltgas beaufschlagt wird.

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei enger Rohranordnung je 2 Einzelrohre (25) von der Ab­ schlußplatte (12) ausgehend in dem strömungsfreien Bereich (23) durch ein Gabelstück zu einer Kompensationsleitung zusammengefaßt sind und daß alle so gebildeten Kompensa­ tionsleitungen ohne Wiederaufzweigung in dem unteren Rohr­ boden (20) des Speisewasserverteilers (21) eingesetzt sind.

3. Dampferzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Einzelrohre (25) vor Eintritt in den oberen Rohr­ boden (13) des Frischdampfsammlers (15) durch ein Gabel­ stück zu einem Rohr zusammengeführt sind.

4. Dampferzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kompensationsleitungen (24) in der Art von Helixbögen, Kreisbögen oder Etagenbögen durch den strö­ mungsfreien Bereich (23) geführt sind.

5. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frischdampfsammler (15) auf der dem oberen Rohrboden (13) gegenüberliegenden Seite durch einen gewölbten Deckel (14) abgeschlossen ist, der mit dem oberen Rohrboden (13) und dem Dampferzeugermantel (2) verschweißt ist.