DE3401766A1 - Kernreaktor - Google Patents

Description

• Kernreaktor
• Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor mit einem Reaktordruckbehälter, der einen Reaktorkern und einen Wärmetauscher enthält, der von einem Kühlmittel im Kreislauf über den Reaktorkern durchströmt wird.
• Bei dem aus dem DE-GM 1 881 622 bekannten Kernreaktor der oben genannten Art ist der Wärmetauscher ein Rohrbündel, das praktisch den gesamten Behälter oberhalb des Reaktorkerns ausfüllt. Dies erschwert den Brennelementwechsel und erfordert eine aufwendige Behälterkonstruktion, obwohl es keine Möglichkeit gibt, den Wärmeübergang im Wärmetauscher zu beeinflussen.
• Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, im Gegensatz zum Bekannten eine einfache bauliche Gestaltung zu finden, die bei den engen Raumverhältnissen im Reaktordruckbehälter dazu dienen kann, den Wärmeübergang in Grenzen zu verändern, so daß eine gewünschte gleichmäßige Beanspruchung des Reaktorkerns und des Reaktordruckbehälters mit dem darin enthaltenen Wärmetauscher möglich ist.
• Gemäß der Erfindung ist der eingangs genannte Kernreaktor so ausgebildet, daß mindestens zwei durch Gehäuse getrennte Wärmetauscher vorgesehen sind und daß der Kreislauf mindestens eines Wärmetauschers einen stellbaren Schieber zur Beeinflussung der Kühlmittelströmung enthält.
• Bei dem erfindungsgemäßen Kernreaktor werden die Wärmetauscher als selbständige Bauteile vorgefertigt und dann in den Reaktordruckbehälter so eingebaut, daß der Zugang zum Reaktorkern möglichst wenig behindert ist. Vorzugsweise sind sie um den Umfang des Reaktorkerns gruppiert. Dabei kann mit einem Schieber, der vorzugsweise am Eintrittsende des Wärmetauschers vorgesehen ist, die dem Wärmetauscher zugeführte Wärmemenge und damit die Durchgangsleistung eingestellt werden.
• Vorsorglich kann man allen Wärmetauschern einen solchen Schieber zuordnen, der dann dem Betriebsverhalten entsprechend einzustellen ist. Die Einstellung kann bei einem Kernreaktor, dessen Reaktordruckbehälter mit einem lösbaren Deckel verschlossen ist, so vorgenommen werden, daß der Schieber mit einem Kraftantrieb bei geschlossenem Reaktordruckbehälter verstellbar ist. Zu diesem Zweck kann ein Verbindungsglied durch den Reaktordruckbehälter zu einem äußeren Antrieb führen. Alternativ setzt man einen Antrieb in den Reaktordruckbehälter insbesondere in unmittelbare Verbindung mit dem Schieber, wobei die Steuerung und/ oder die Energiezufuhr durch die Reaktordruckbehälterwand zu leiten ist.
• Unabhängig von der Betätigung ist es vorteilhaft, wenn der Schieber eine Platte umfaßt, die parallel zu einer ein Rohrbündel einschließenden Wand des Wärmetauschers verstellbar ist. Man kann aber auch mehrere Schieber an einem Wärmetauscher vorsehen oder auch konventionelle Schieber mit einem besonderen Gehäuse einsetzen, das im Kreislauf des Reaktorkühlmittels liegt.
• Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt die Fig. 1 einen Kernreaktor nach der Erfindung in einer perspektivischen Darstellung. In Fig. 2 ist in einer ebenfalls perspektivischen Darstellung die Ausbildung der Erfindung in größerem Maßstab gezeichnet. In Fig. 3 ist in einer schematischen Darstellung die Wirkung der erfindungsgemäßen Einrichtung erläutert.
• Der erfindungsgemäße Kernreaktor sitzt in einem Reaktordruckbehälter 1, der mit seinem zylindrischen Mantel den im unteren Teil gelegenen Raktorkern 2 umschließt. Der Reaktorkern 2 besteht in bekannter Weise aus einzelnen Brennelementen, deren Neutronenfluß durch Steuerstäbe 4 auf den gewünschten Wert eingestellt wird. Deshalb wird die im Reaktorkern entwickelte Wärme in der gewünschten Menge an das im Reaktordruckbehälter 1 enthaltene Wasser (H20) abgegeben. Das erhitzte und gegebenenfalls zum Teil verdampfte Wasser strömt durch Kamine 5 nach oben in einen Führungskörper 6, der sich von einem Deckelflansch 7 nach unten erstreckt. Der Führungskörper 6 umgibt Antriebe 8 für die Steuerstäbe 4. Er ist nach oben durch den auf dem Flansch 7 sitzenden Deckel 10 festgelegt, mit dem der Reaktordruckbehälter 1 verschlossen ist.
• Oberhalb des Reaktorkerns 2 sind am Umfang des Reaktordruckbehälters acht Wårmetauscher 12 gleichmäßig verteilt so angeordnet, daß sie den Reaktorkern 2 umgeben. Die Wärmetauscher 12 umfassen, wie die Fig. 3 deutlicher zeigt, ein Rohrbündel 13, das sich von einem oberen Sammelraum 14 zu einem unteren Sammelraum 15 erstreckt. Die einzelnen Rohre 17 des Rohrbündels 13 sind durch Abstandshalter 18 festgelegt. In der Mitte des Rohrbündels verlaufen Fallrohre 20 von einem Verteiler 21 zum unteren Sammelraum 15. Der Verteiler 21 ist mit einem Einlaßrohr 24 verbunden, in dem die Kühlmittel strömung durch einen Pfeil 25 angedeutet ist. Der obere Sammelraum steht dagegen mit einem das Rohr 24 umgebenden Auslaßrohr 26 in Verbindung, aus dem das erwärmte Kühlmittel in Richtung des Pfeiles 28 austreten kann.
• Die Wärmetauscher 12 besitzen ein das Rohrbündel 13 umgebendes Gehäuse 30, das aus ebenen Wänden besteht. Die der Reaktorinnenseite zugekehrte Vorderwand 31 erstreckt sich dabei nur bis in die Höhe des von oben gesehen zweiten Abstandshalters 18. Dadurch entsteht eine Einlaßöffnung 32. Ihr Einlaßquerschnitt ist mit Hilfe einer Platte 34 einstellbar gemacht, die als Schieber längs der Vorderwand 31 in einer Führung 35 parallel zur Vorderwand verschiebbar angeordnet ist. Die Verstellung kann beim Ausführungsbeispiel mit einer Gewindespindel 37 vorgenommen werden, die über einen Vierkantkopf 38 zu verdrehen ist.
• Wie die Fig. 3 zeigt, kann der mit den Pfeilen 40 angedeutete Kreislauf des Reaktorkühlmittels über das Rohrbündel 13 Jedes Wärmetauschers 12 mit Hilfe des Schiebers 34 eingestellt werden. Die Fig. 3 zeigt dabei mit der ausgezogenen Linie die untere Endstellung des Schiebers 34, in der die mit den Teilen 40 dargestellte Kühlmittelströmung den größten Eintrittsquerschnitt findet. Die bei 34' dargestellte obere Endlage des Schiebers 34 verschließt diesen maximalen Eintrittsquerschnitt auf etwa 2/3. Der Strömungswiderstand ist damit in etwa dem gleichen Maß verringert. Damit läßt sich die Kühlmittelströmung im Kreis- lauf über die Wärmetauscher 12 so einregulieren, daß in allen Wärmetauschern 12 praktisch die gleiche Leistung, d.h. 1/8 der gesamten Reaktorleistung von 200 MW thermisch übertragen wird. Dabei kann aus dem im Reaktordruckbehälter 1 als Kühlmittel verwendeten Wasser, das unter einem Druck von 15 bar bei einer Temperatur von 1800C steht, Dampf erzeugt werden, der bei einer Speisewassereintrittstemperatur von 1100C die Wärmetauscher 12 mit 1600C verläßt.
• 5 Patentansprüche 3 Figuren - Leerseite -

Claims (5)

1. Pat entansrüche 0 Kernreaktor mit einem Reaktordruckbehälter, der einen Reaktorkern und einen Wärmetauscher enthält, der von einem Kühlmittel im Kreislauf über den Reaktorkern durchströmt wird, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß mindestens zwei durch Gehäuse (30) getrennte Wärmetauscher (12) vorgesehen sind und daß der Kreislauf mindestens eines Wärmetauschers (12) einen stellbaren Schieber (34) zur Beeinflussung der Kühlmittelströmung enthält.
2. 2. Kernreaktor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Reaktordruckbehälter (1) eine Vielzahl von Wärmetauschern (12) enthält, die oberhalb des Reaktorkerns (2) an seinem Umfang verteilt sind, und daß jeder dieser Wärmetauscher (12) einen Schieber (34) aufweist.
3. 3. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2 mit Wärmetauschern mit vertikaler Längsrichtung, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Schieber (34) am oberen Ende des Wärmetauschers (12) angebracht ist.
4. 4. Kernreaktor nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schieber eine Platte (34) umfaßt, die parallel zu einer ein Rohrbündel (13) einschließenden Wand (31) des Wärmetauschers (12) verstellbar ist.
5. 5. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dessen Reaktordruckbehälter mit einem lösbaren Deckel verschlossen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß der Schieber (34) mit einem Kraftantrieb bei geschlossenem Reaktordruckbehälter (1) verstellbar ist.