DE3445485A1 - Nuclear power station with closed coolant gas circuit for generating process heat - Google Patents
Nuclear power station with closed coolant gas circuit for generating process heatInfo
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Abstract
Description
Kernkraftwerk mit geschlossenem Kühlgaskreislauf Nuclear power plant with closed cooling gas circuit
zur Erzeugung von Prozeßwärme Die Erfindung betrifft ein Kernkraftwerk mit geschlossenem Kühlgaskreislauf zur Erzeugung von Prozeßwärme, die über wenigstens einen mit Helium betriebenen Sekundärkreislauf ausgekoppelt wird, mit einem heliumgekühlten Hochtemperaturreaktor, der in einer zentralen Kaverne eines Spannbetondruckbehälters untergebracht und allseitig von einem thermischen Schild umgeben ist, und mit He/He-Wärmetauschern, die auf einem Teilkreis um die Druckbehälterachse in dem Ring raum zwischen dem thermischen Seitenschild und der Kavernenwand installiert sind, wobei der Rühlgaskreislauf jPrimärkreislauf) in mehrere gleiche Stränge unterteilt ists die je in Hintereinanderschaltung einen He/He-Wärmetauscher und ein Gebläse aufweisen. for generating process heat The invention relates to a nuclear power plant with a closed cooling gas circuit for generating process heat, which is at least a helium-powered secondary circuit is decoupled, with a helium-cooled one High-temperature reactor in a central cavern of a prestressed concrete pressure vessel housed and surrounded on all sides by a thermal shield, and with He / He heat exchangers, on a pitch circle around the pressure vessel axis in the annulus between the thermal side shield and the cavern wall are installed, with the cooling gas circuit jPrimary circuit) is divided into several equal strands, each connected in series comprise a He / He heat exchanger and a fan.
Ein Kernkraftwerk dieses Bautyps ist in der DE-OS 33.37 415 bebeschrieben. Bei diesem Kernkraftwerk befinden sich die Enden der Wärmetauscherrohre im unmittelbaren Strahlungsbereich des Reaktorkerns, was zur Folge hat, daß die Erkennung und Abstöpselung schadhafter Wärmetauscherrohre nur äußerst schwierig durchzuführen ist und lange Zeit benötigt. Das in jedem Kreislaufstrang vorhandene Gebläse für das Primärhelium ist jeweils in einem oberhalb des zugehörigen Wärmetauschers vorgesehenen Durchbruch in der Spannbetondruckbehälterdecke installiert. Die Antriebsmotoren für die Gebläse befinden sich ebenfalls in den genannten Durchbrüchen. Um Arbeiten an den Wärmetauscherrohren vornehmen zu können, ist es daher errorderlich, das betreffende Gebläse mit dem Antriebsmotor auszubauen; d.h. für die Überprüfung und Abstöpselung schadhafter Wärmetauscherrohre muß der Primärkreis geöffnet werden. Ein weiterer Nachteil des bekannten Kernkraftwrks"ist darin zu erblicken, daß jeder He/He-Wärmetauscher aus zwei hintereinandergeschalteten Teilen, einem Hochtemperatur-und einem Niedertemperaturteil, besteht, die nebeneinander in dem Ringraum zwischen Kavernenwand und thermischem Seitenschild angeordnet sind und von denen nur der Hochtemperaturteil (nach Ausbau von Gebläse und Antriebsmotor und Durchführen von Strahlenschutzmaßnahmen) direkt zugänglich ist.A nuclear power plant of this type is described in DE-OS 33.37 415. In this nuclear power plant, the ends of the heat exchanger tubes are in the immediate vicinity Radiation area of the reactor core, which has the consequence that the detection and stopping Damaged heat exchanger tubes is extremely difficult to carry out and takes a long time Time needed. The fan for the primary helium in each circuit is in each case in an opening provided above the associated heat exchanger installed in the prestressed concrete pressure vessel ceiling. The drive motors for the fans are also located in the aforementioned openings. To work on To be able to make the heat exchanger tubes, it is therefore necessary to do the relevant Remove the fan with the drive motor; i.e. for checking and tapping The primary circuit must be opened if the heat exchanger pipes are damaged. Another The disadvantage of the known nuclear power plant is that every He / He heat exchanger from two parts connected in series, a high-temperature and a low-temperature part, exists side by side in the annulus between the cavern wall and the thermal Side shield are arranged and of which only the high-temperature part (after removal fan and drive motor and implementation of radiation protection measures) directly is accessible.
Aus der DE-PS 24 11 039 ist ein weiteres Kernkraftwerk zur Erzeugung von Prozeßwärme bekannt, bei dem der Kühlgaskreislauf ebenfalls in mehrere gleiche Stränge unterteilt ist, die je in Hintereinanderschaltung eine in einen Hochtemperaturteil und einen Niedertemperaturteil aufgeteilte He/He-Wärmetauschereinheit und ein Gebläse umfassen. Hier sind alle Komponenten in senkrechten Schächten installiert, die innerhalb der Wandung des Spannbetondruckbehälters vorgesehen sind. Dabei sind die Hochtemperatur- und Niedertemperaturteile aller Wärmetauschereinheiten je in einem gesonderten Schacht untergebracht, und die Gebläse befinden sich unterhalb der Niedertemperaturteile, so daß alle Wärmetauscherteile für sich ausgebaut werden können. Allerrings geht die Aufteilung der He/He-Wärmetauscher in zwei hintereinandergeschaltete Teile und die gesonderte Unterbringung der Teile in Schächten in der Druckbehälterwandung auf Kosten der Kompaktheit der gesamten Anlage. (Die Verwendung eines vorteilhaften Einkavernen-Reaktordruckbehälters ist nicht möglich).From DE-PS 24 11 039 is another nuclear power plant for generation known from process heat, in which the cooling gas circuit is also in several identical Strands is divided, each one in series in a high-temperature part and a low-temperature part divided He / He heat exchange unit and a fan include. Here all components are installed in vertical shafts that are inside the wall of the prestressed concrete pressure vessel are provided. The high temperature and low-temperature parts of all heat exchanger units each in a separate shaft housed, and the fans are located below the low temperature parts, so that all heat exchanger parts can be removed for themselves. Allerring goes the division of the He / He heat exchangers into two parts connected in series and the separate accommodation of the parts in shafts in the pressure vessel wall at the expense of the compactness of the entire system. (The use of an advantageous Single-cavity reactor pressure vessel is not possible).
Oberdies können Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten an den Wärmetauscherrohren nur bei geöffnetem Primärkreis vorgenommen werden.In addition, maintenance and repair work can be carried out on the heat exchanger pipes can only be carried out when the primary circuit is open.
Zum Stand der Technik wird noch die DE-OS 26 50 922 genannt, die ebenfalls einen He/Re-Wärmetauscher zur Auskopplung von in einem Hochtemperaturreaktor erzeugter Wärme zeigt. Hier ist der aus einem Stück bestehende Wärmetauscher ebenfalls in einem senkrechten Schacht in der Wandung eines Spannbetondruckbehälters installiert, und das zagehoxige Gebläse für das Primärhelium befindet sich in einem weiteren Schacht. Auch hier handelt es sich also nicht um eine Anlage mit nur einer Kaverne, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht. Zudem sind die Wärmetaus&herrohre, die zu einer Vielzahl von Geradrohrbtndeln zusammengefaßt sind, auch hier nur nach öffnen des Primärkreises zugänglich.To the prior art, DE-OS 26 50 922 is also mentioned, which is also an He / Re heat exchanger for the extraction of heat generated in a high-temperature reactor Shows warmth. Here the one-piece heat exchanger is also in a vertical shaft installed in the wall of a prestressed concrete pressure vessel, and the poisonous fan for the primary helium is in another Manhole. Here, too, it is not a matter of a system with only one cavern, to which the present invention relates. In addition, the heat exchangers & pipes, which are combined into a large number of straight tube bundles, also here only after opening of the primary circuit accessible.
Von dem genannten Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Kernkraftwerk gemäß Oberbegriff durch besondere Ausgestaltung der He/He-Wärmetauscher Abblindearbeiten an schadhaft gewordenen Wärmetauscherrohren ohne besondere Schutzmaßnahmen und großen Zeitaufwand durchführen zu können.The invention is based on the stated prior art the task is based on a nuclear power plant according to the generic term by special Design of the He / He heat exchangers Blanking work on damaged heat exchanger pipes to be able to carry out special protective measures and a great deal of time.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die folgenden Merkmale gelöst: a) jeder He/He-Wärmetauscher umfaßt ein U-Rohr-Bündel, das in zwei von einem äußeren Begrenzungszylinder, einem mittleren Trennzylinder und einem inneren Trennzylinder gebildeten Ringräumen angeordnet ist, durch welche heißes Primärhelium geführt wird; b) der innere Trennzylinder jedes He/He-Wärmetauschers umschließt einen rohrfreien, von unten nach oben von heißem Primärhelium durchströmten Zentralkanal; c) das U-Rohr-Bündel jedes He/He-Wärmetauschers geht von einem ringförmigen Eintrittssammler für das Sekundärhelium aus und mündet in der Stirnwand eines von dem Eintrittssammler umschlossenen rohrfdrmigen Austrittssammlers für das Sekundärhel ium; i) bei jedem He/He-Wärmetauscher sind der Eintrittssammler und der Austrittssammler für das Sekundärhelium innerhalb eines berstsicheren Stahl zylinders angeordnet, der auf den Spannbetondruckbehälter aufgesetzt und in diesem verankert ist; die Zu- bzw. Ableitungen der beiden Sammler treten übereinander angeordnet seitlich aus jedem Stahlzylinder aus, wobei sie in berstsicheren Dehnungsausgleichsbuchsen verlegt sind; f) oberhalb der Ableitung für den Austrittssammler ist in jedem Stahl zylinder das Gebläse für das Primärhelium mit dem zugehörigen Antriebsmotor installiert.According to the invention, this object is achieved by the following features solved: a) each He / He heat exchanger comprises a U-tube bundle, which in two of one outer boundary cylinder, a middle separating cylinder and an inner separating cylinder formed annulus is arranged, through which hot primary helium is passed; b) the inner separating cylinder of each He / He heat exchanger encloses a tube-free, central channel through which hot primary helium flows from bottom to top; c) the U-tube bundle each He / He heat exchanger starts from an annular inlet header for the Secondary helium and opens into the end wall of one of the inlet header enclosed tubular outlet header for the secondary helium; i) with everyone He / He heat exchangers are the inlet collector and the outlet collector for the secondary helium arranged within a burst-proof steel cylinder that is placed on the prestressed concrete pressure vessel is placed on and anchored in this; the inlets and outlets of the two collectors exit laterally from each steel cylinder, arranged one above the other, in burst-proof expansion compensation bushings are installed; f) above the derivative for the outlet collector, the fan for the primary helium is in each steel cylinder installed with the associated drive motor.
Bei dem erfindungsgemäßen Kernkraftwerk liegen die Ein- und Austrittssarnmler der He/He-Wärmetauscher für das Sekundärhelium in einem Gebiet sehr schwacher Strahlung und sind (bedingt) zugänglich, so daß es relativ einfach ist, schadhafte Wärmetauscherrohre zu erkennen und abzublinden. Ein Ausbau der Gebläse für das Primärhelium und ihrer Antriebsmotoren ist dazu nicht erforderlich; der Primärkreis braucht als nicht geöffnet zu werden.The inlet and outlet alarms are located in the nuclear power plant according to the invention the He / He heat exchanger for the secondary helium in an area with very weak radiation and are (to a limited extent) accessible, so that it is relatively easy to repair damaged heat exchanger tubes to be recognized and blinded. An expansion of the fans for the primary helium and theirs Drive motors are not required for this; the primary circuit needs to be not open to become.
Vorteilhaft ist auch die gute Zugänglichkeit der Gebläse und ihre leichte Ausbaubarkeit, da sie ebenfalls in einem Bereich nur geringer Strahlenbelastung angeordnet sind.The good accessibility of the fans and theirs is also advantageous Easily expandable, as they are also in an area with only low radiation exposure are arranged.
Weitere Vorteile bestehen darin, daß die U-Rohre an ihren heißesten Stellen keine Krümmer aufweisen und daß die ringförmigen Eintrittssammler und die rohrförmigen Austrittssammler von innen her zugänglich sind, wodurch das Abstöpseln lecker U-Rohre abermals erleichtert wird.Further advantages are that the U-tubes are at their hottest Make no bends and that the annular inlet headers and the tubular outlet headers are accessible from the inside, whereby the unplugging tasty U-tubes is made easier again.
Die Verwendung von He/He-W§rmetauschern in U-Rohr-Bauweise hat den Vorteil, daß ein geringerer Gesamtquerschnitt benötigt wird als bei Wärmetauschern in anderer Bauart, z.B. in Helix-Bauweise. Da die He/He-Wärmetauscher zudem einteilig ausgeführt sind, ist in der Kaverne zwischen den He/He-Wärmetauschern so viel Platz vorhanden, daß an diesen Stellen Wärmetauscher für die Abfuhr der Nachwärme angeordnet werden können, die im Primärkreislauf liegen. Hierdurch wird eine kleinere Nichtverfügbarkeit bei der Anforderung der Nachwärmeabfuhreinrichtungen erreicht im Vergleich zu der DE-OS 33 37 415, bei der infolge des Aufteilens der He/He-Wärmetauscher in Hochtemperatur- und Niedertemperaturteile kein Raum in der Kaverne für primärheliumseitige Nachwärmeabfuhreinrichtungen zur Verfügung steht. Bei dem bekannten Kernkraftwerk wird die Nachwärme über die betrieblichen SeXundärkreisläufe eines Teils der He/He-Wärmetauscher abgeführt, was eine höhere Nichtverfügbarkeit der Nachwärmeabfuhreinrichtungen zur Folge hat (die sich u.a. aus der Notwendigkeit ergibt, auch die Gebläse für das Sekundärhelium im Betrieb zu haben). Für die He/He-Wärmetauscher ergeben sich durch hohe Temperaturtransienten zusätzliche thermische Belastungen, die sich negativ auf die Lebensdauer dieser Wärmetauscher auswirken.The use of He / He heat exchangers in U-tube design has the Advantage that a smaller overall cross-section is required than with heat exchangers in a different design, e.g. in helix design. Because the He / He heat exchanger is also one-piece there is so much space in the cavern between the He / He heat exchangers present that arranged at these points heat exchangers for the removal of the residual heat that lie in the primary circuit. This causes a minor unavailability achieved in comparison to the requirement of the residual heat removal devices DE-OS 33 37 415, in which as a result of dividing the He / He heat exchanger into high-temperature and low-temperature parts no space in the cavern for primary helium-side residual heat removal devices is available. In the known nuclear power plant, the residual heat is via the operational secondary circuits of part of the He / He heat exchangers, which results in a higher unavailability of the residual heat removal devices (which results from the necessity, among other things, of the fans for the secondary helium to have in the company). For the He / He heat exchangers, there are high temperature transients additional thermal loads that adversely affect the service life of this Affect the heat exchanger.
Es sei auch noch erwähnt, daß die He/He-Wärmetauscher des erz in dungsgemäßen Kernkraftwerks in einfacher Weise mittels eines Krans ein- und ausgebaut werden können; bei dem bekannten Kernkraftwerk müssen die Niedertemperaturteile der He/He-Wärmetauscher zur Montage und Demontage in der Kaverne querverschoben werden, wozu besondere Einrichtungen erforderlich sind.It should also be mentioned that the He / He heat exchangers of the ore in accordance with the invention Nuclear power plant can be installed and removed in a simple manner by means of a crane can; In the known nuclear power plant, the low-temperature parts of the He / He heat exchangers must be moved transversely for assembly and disassembly in the cavern, including special facilities required are.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung eines Ausfffhrungsbeispiels im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen zu entnehmen. Die Figuren zeigen im einzelnen: Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Kernkraftwerk gemäß der Erfindung, in dem nur ein Kreislaufstrang dargestellt ist, Figur 2 den in der Figur 1 gezeigten He/He-Wärmetauscher in größerem Maßstab, ebenfalls im Längsschnitt.Advantageous further developments of the invention are set out in the subclaims and the following description of an exemplary embodiment in connection with refer to the schematic drawings. The figures show in detail: figure 1 shows a longitudinal section through a nuclear power plant according to the invention, in which only one Circuit line is shown, Figure 2 shows the He / He heat exchanger shown in Figure 1 on a larger scale, also in longitudinal section.
Die Figur L läßt einen berstsicheren zylindrischen Spannbetondruckbehälter 1 erkennen, der in einer zentralen Kaverne 2 einen haliumgeknhlten Hochtemperaturreaktor 3 mit kugelförmigen Brennelementen und einen Graphitreflektor enthält. Der seitliche Teil 4 des Graphitreflektors ist unter Bildung eines Ringraumes 9 von einem thermischen Seitenschild 5 umgeben. Unterhalb des Reaktorkerns ist ein HeiBgassammelraum 6 vorgesehen, an den sich mehrere zunächst horizontal verlaufende Heißgaskanäle 8 anschließen.The figure L leaves a burst-proof cylindrical prestressed concrete pressure vessel 1, the high-temperature reactor in a central cavern 2 is a halium-cooled high-temperature reactor 3 with spherical fuel assemblies and a graphite reflector contains. The one on the side Part 4 of the graphite reflector is forming an annular space 9 of a thermal Surrounding side plate 5. A hot gas collecting space 6 is provided below the reactor core, to which a plurality of initially horizontally running hot gas ducts 8 are connected.
Das erhitzte Helium tritt durch Bohrungen in dem Bodenteil 10 des Graphitreflektors in den Heißgassammelraum 6 ein. Über dem Reaktorkern befindet sich ein Kaltgassammelraum 7, der mit dem Ringraum 9 in Verbindung steht. Zwischen dem thermischen Seitenschild 5 und der Wand der Kaverne 2 ist ein weiterer Ringraum 11 zur Aufnahme von He/He-Wärmetauschern 12 vorgesehen, wie noch beschrieben wird.The heated helium passes through holes in the bottom part 10 of the Graphite reflector in the hot gas collecting space 6. Located above the reactor core a cold gas collecting space 7, which is in communication with the annular space 9. Between the thermal side plate 5 and the wall of the cavern 2 is another annular space 11 provided for receiving He / He heat exchangers 12, as will be described below.
Der Kthlgas- oder Primärkreislauf ist in mehrere gleiche Stränge unterteilt, die über den Hochtemperaturreaktor 3 gekoppelt sind.The cooling gas or primary circuit is divided into several equal strands, which are coupled via the high-temperature reactor 3.
Jeder Strang enthält in Hintereinanderschaltung einen He/He-Wärmetauscher 12 sowie ein GeblAse i3, das von einem Motor 14 angetrieben wird. Die He/He-Wärmetauscher 12 sind auf einem Teilkreis um die Druckbehälterachse angeordnet, wobei sie sich durch den Ringraum 11 sowie jeweils durch einen Durchbruch 15 in der Decke la des Spannbetondruckbehälters 1 und in eine Ausnehmnung 16 in dem Kavernenboden erstrecken.Each line contains an He / He heat exchanger connected in series 12 and a blower i3 which is driven by a motor 14. The He / He heat exchangers 12 are arranged on a pitch circle around the pressure vessel axis, whereby they are through the annular space 11 and each through an opening 15 in the ceiling la des Prestressed concrete pressure vessel 1 and extend into a recess 16 in the cavern floor.
Die Fortführung der He/He-Wärmetauscher 12 bis unter den Kavernenboden, die speziell in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, ermöglicht die Unterbringung zusätzlicher Wärmetauscherfläche. Falls eine weitere Vergrößerung der Wärmetauscherfläche erforderlich sein sollte, können sich die He/He-Wärmetauscher sogar durch den gesamten Boden des Spannbetondruckbehälters 1 und darüber hinaus erstrecken. In diesem Fall sind die Wärmetauscherteile, die über die äußere Begrenzungsfläche des Bodens hinausgeführt sind, jeweils in einem berstsicheren Stahl zylinder angeordnet. Wie ein solcher Stahl zylinder ausgebildet sein kann, wird später im Zusammenhang mit dem Sammlersystem der He/He-Wärmetauscher 12 beschrieben.The continuation of the He / He heat exchangers 12 to below the cavern floor, which is specifically provided in this embodiment enables the accommodation additional heat exchanger surface. If there is a further increase in the heat exchanger surface Should it be necessary, the He / He heat exchangers can even run through the entire area Extend the bottom of the prestressed concrete pressure vessel 1 and beyond. In this case are the heat exchanger parts that extend beyond the outer boundary surface of the floor are each arranged in a burst-proof steel cylinder. Like one Steel cylinder can be formed later in connection with the collector system the He / He heat exchanger 12 is described.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel werden je zwei benachbarte He/He-Wärmetauscher 12 über einen der Heißgaskanäle 8 mit heißem Helium versorgt. Die Heißgaskanäle 8 treten jeweils zwischen zwei He/He-Wärmetauscher 12 aus dem Heißgassammelraum 6 aus und verlaufen zunächst horizontal, dann vertikal nach unten, wobei sie innerhalb des Kavernenbodens in einer weiteren Ausnehmung angeordnet sind; auf dem Niveau der Wärmetauscher-Enden verzweigen sie sich, und jedes Teilstück ist an einen von zwei benachbarten He/He-Wärmetauschern 12 angeschlossen (nicht dargestellt).In the embodiment shown here, two adjacent He / He heat exchanger 12 is supplied with hot helium via one of the hot gas channels 8. The hot gas channels 8 each emerge between two He / He heat exchangers 12 from the Hot gas collection chamber 6 and run first horizontally, then vertically downwards, they are arranged within the cavern floor in a further recess; they branch out at the level of the heat exchanger ends, and so do each section is connected to one of two neighboring He / He heat exchangers 12 (not shown).
In dem Ringraum 11 ist hinreichend Platz zwischen den He/He-Wärmetauschern 12 vorhanden, und dieser Platz wird für die Installation einer aus mehreren Hilfswärmetauschern 17 mit Gebläsen 18 bestehenden Nachwärmeabfuhreinrichtung ausgenutzt. Die Gebläse 18 mit ihren Antriebsmotoren befinden sich jeweils in einer horizontalen Ausnehmung 19 in der Wand der Kaverne 2. Die AnschlAsse der Hilfswärmetauscher 17 an den Hochtemperatürreaktor 3 sind nicht gezeigt.In the annular space 11 there is sufficient space between the He / He heat exchangers 12 is available, and this space is used for the installation of one of several auxiliary heat exchangers 17 with fans 18 existing residual heat removal device exploited. The blowers 18 with their drive motors are each located in a horizontal recess 19 in the wall of the cavern 2. The connections of the auxiliary heat exchanger 17 to the high-temperature reactor 3 are not shown.
Jeder He/He-W§rmetauscher 12 ist unter Bildung eines Ringkanals 20 von einem Führungszylinder 21 umschlossen, der sich durch die Decke la des Spannbetondruckbehälters 1 bis in die Ausnehmung 16 erstreckt, also den Wärmetauscher auch in dem Ringraum 11 umgibt. Die Ringkanäle 20 dienen der Rückführung des kalten Primärheliums zu den Böden der He/He-WErmetauscher 12, wo das kalte Gas jeweils einem Ringkanal 22 zugeleitet wird, der je einen Heißgaskanal 8 koaxial umgibt. Die Ringkanäle 22 sind an den Ringraum 9 zwischen dem thermischen Seitenschild 5 und dem seitlichen Graphitreflektor 4 angeschlossen.Each He / He heat exchanger 12 is formed with an annular channel 20 enclosed by a guide cylinder 21 which extends through the ceiling la of the prestressed concrete pressure vessel 1 extends into the recess 16, so the heat exchanger also in the annular space 11 surrounds. The ring channels 20 are used to return the cold primary helium the bottoms of the He / He heat exchangers 12, where the cold gas is in each case an annular channel 22 is fed, each surrounding a hot gas channel 8 coaxially. The ring channels 22 are to the annular space 9 between the thermal side plate 5 and the lateral graphite reflector 4 connected.
Im folgenden wird einer der He/He-Wärmetauscher 12 detailliert beschrieben.One of the He / He heat exchangers 12 will now be described in detail.
Wie die Figur 2 erkennen läßt, besteht die Wärmetauscherfläche des He/He-WSrmetauschers 12 aus einem U-Rohr-Bündel 23, das in zwei koaxialen Ringräumen angeordnet ist. Die beiden Schenkel eines U-Rohres 24 liegen nicht in einer Meridianebene, sondern sind in Umfangsrichtung des He/He-W8rmetauschers 12 gegeneinander versetzt positioniert (nicht dargestellt). Der innere Ringraum 25 wird von einem inneren Trennzylinder 27 und einem mittleren Trennzylinder 28 gebildet; der kußere Ringraum 26 hat. als Begrenzung den mittleren Trennzylinder 28 und einen äußeren Begrenzungszylinder 29. Um den Begrenzungszylinder 29 ist der Ringkanal 20 vorgesehen. Alle drei Zylinder sind innen mit einer thermischen Isolierung 30 versehen. Nach unten hin sind die beiden Ringräume 25, 26 mit einer Bodenplatte 31 abgeschlossen, die ebenfalls innenisoliert iSt.As can be seen in FIG. 2, there is the heat exchanger surface of the He / He-W heat exchanger 12 from a U-tube bundle 23, which is in two coaxial annular spaces is arranged. The two legs of a U-tube 24 do not lie in a meridian plane, but are offset from one another in the circumferential direction of the He / He heat exchanger 12 positioned (not shown). The inner annular space 25 is from an inner Separating cylinder 27 and a central separating cylinder 28 formed; the kisser annulus 26 has. as a limit the middle separating cylinder 28 and an outer limiting cylinder 29. The annular channel 20 is provided around the limiting cylinder 29. All three cylinders are provided with thermal insulation 30 on the inside. Downwards are those two annular spaces 25, 26 closed with a base plate 31, which is also internally insulated is.
Der innere Trennzylinder 27 umschließt einen rohrfreien Zentralkanal 32, in den von unten über eine Mischvorrichtung 33 heißes Primärhelium einströmt. Das heiße Primärhelium, das aus einem der Heißgaskanäle 8 kommt, wird am oberen Ende des U-Rohr-BUndes 23 durch eine Leitvorrichtung 34 um 1800 umgelenkt und tritt oben in den inneren Ringraum 25 ein. Darauf durchströmt es erst .den inneren Ringraum 25 und danach den äußeren Ringraum 26. Die Leitvorrichtung 34 ist mittels Rippen 35 an dem inneren Trennzylinder 27 angebracht. An dem mittleren Trennzylinder 28 sind gestufte Abstandshalter 36 befestigt; sie sind sowohl in dem inneren Ringraum 25 als auch in dem äußeren Ringraum 26 vorgesehen. Die Befestigung der Abstandshalter 36 nur an dem mittleren Trennzylinder 28 ermöglicht das Einfädeln der U-Rohre 24 bei der Montage des Wärmetauschers (es erfolgt bei noch fehlenden Zylindern 27 und 29 und noch fehlender Bodenplatte 31).The inner separating cylinder 27 encloses a tube-free central channel 32, into which hot primary helium flows in from below via a mixing device 33. The hot primary helium that comes from one of the hot gas channels 8 is at the top The end of the U-tube band 23 is deflected by a guide device 34 by 1800 and occurs above into the inner annular space 25. Only then does it flow through the inner annular space 25 and then the outer annular space 26. The guide device 34 is by means of ribs 35 attached to the inner separating cylinder 27. On the middle separating cylinder 28 stepped spacers 36 are attached; they are both in the inner annulus 25 as well as in the outer annular space 26. Fixing the spacers 36 allows the U-tubes 24 to be threaded in only on the central separating cylinder 28 during the assembly of the heat exchanger (if the cylinders 27 and 29 and still missing base plate 31).
Das U-Rohr-Bündel 23 geht von einem ringförmigen Eintrittssammler 37 für das Sekundärhelium aus, der einen elliptischen Querschnitt besitzt; es mündet in einem rohrförmigen Austrittssammler 38, der von dem Eintrittssammler 37 umschlossen ist. Der rohrförmige Austrittssammler 38 ist an seinem unteren Ende im Durchmesser erweitert und weist in der bombierten Stirnfläche der Erweiterung 39 eine nach oben gezogene konische Aushalsung 41 auf. Die U-Rohre 24 treten nur in die noch verbleibende ringförmige Stirnwand 40, nicht aber in die Aushalsung 41 ein. Krümmer sind hier in den U-Rohren 24 nicht vorhanden. Mittels der konischen Aushalsung 41 erreicht die ringförmige Stirnwand 40 eine genügend hohe Thermoelastizität, wie sie vor allem bei stärkeren Temperaturtransienten des Sekundärheliums notwendig ist (die relativ dünnen Wände der konischen Aushalsung 41 passen sich rasch geänderten Heliumtemperaturen an, wodurch übermäßige zusätzliche Thermospannungen vermieden werden).The U-tube bundle 23 goes from an annular inlet header 37 for the secondary helium, which has an elliptical cross section; it flows out in a tubular outlet header 38, which is enclosed by the inlet header 37 is. The tubular outlet header 38 is at its lower end in diameter expanded and has in the cambered end face of the extension 39 an upward drawn conical neck 41. The U-tubes 24 only enter the remaining one annular end wall 40, but not into the neck 41. Elbows are here not present in the U-tubes 24. Reached by means of the conical neck 41 the annular end wall 40 has a sufficiently high thermal elasticity, as above all is necessary for stronger temperature transients of the secondary helium (the relative thin walls of the conical neck 41 adapt quickly to changed helium temperatures which avoids excessive additional thermal voltages).
Der äußere Begrenzunqszylinder 29 wie auch der mittlere Trennzylinder 28 sind an dem ringförmigen Eintrittssammler 37 befestigt.The outer limiting cylinder 29 as well as the middle separating cylinder 28 are attached to the annular inlet header 37.
Dadurch ergibt sich eine gute Stabilität des He/He-Wärmetauschers 12. Der mittlere Trennzylinder 28 besitzt in seinem obersten Bereich Perforationen 42 für den Durchtritt des kalten Primärheliums, das seine Warme in den Ringräumen 25 und 26 an das SekundArhelium abgegeben hat. Es gelangt nun in einen ringförm-gen Verbindungskanal 43, der zum Teil zwischen dem Eintrittssammler 37 und dem Austri;ttssammler 38 verläuft und in dem das kalte Primärhelium zu dem Gebläse 13 transportiert wird. Im Bereich des Verbindungskanals 43 sind der Eintrittssammler 37 und der Austrittssammler 38 durch Rippen 44 miteinander verbunden, die in radialer Richtung eine gewisse Elastizität aufweisen. Dadurch werden übermäßige thermische Spannungen zwischen den beiden Sammlern 37, 38 in dieser Richtung vermieden, und in axialer Richtung wird eine ausreichende Stabilität erreicht, Der Austrittssammler 38 weist zwei thermische Isolierungen auf, die sich in axialer Richtung überlappen. Die eine - eine Außenisolierung 45 - ist an der Erweiterung 39 sowie an der konischen Aushalsung 41 vorgesehen; die andere - eine Innenisolierung 46 -befindet sich an dem nach oben an die Erweiterung 39 anschließenden rohrförmigen Teil des Austrittssammlers 38. Durch die beiden Isolierungen 45 und 46 wird ein allmählicher Abbau der Wandtemperatur von der Temperatur des heißen Sekundärheliums (900 oC) auf die Temperatur des kalten Primärheliums (ca. 300 OC) in dem konischen bzw. zylindrischen Wandbereich des Austrittssammlers 38 ermöglicht.This results in a good stability of the He / He heat exchanger 12. The middle separating cylinder 28 has perforations in its uppermost area 42 for the passage of the cold primary helium, its warmth in the annulus 25 and 26 to the secondary arhelium. It arrives now in an annular connecting channel 43, which is partly between the inlet header 37 and the outlet collector 38 and in which the cold primary helium goes to the Fan 13 is transported. The inlet collector is in the area of the connecting channel 43 37 and the outlet header 38 are connected to one another by ribs 44 which are arranged in a radial direction Direction have a certain elasticity. This will cause excessive thermal Tensions between the two collectors 37, 38 avoided in this direction, and Sufficient stability is achieved in the axial direction, the outlet header 38 has two thermal insulations which overlap in the axial direction. One - an outer insulation 45 - is on the extension 39 as well as on the conical Neck 41 provided; the other - an inner insulation 46 - is on the tubular part of the outlet collector adjoining the extension 39 at the top 38. The two insulations 45 and 46 gradually reduce the wall temperature from the temperature of the hot secondary helium (900 oC) to the temperature of the cold Primary helium (approx. 300 OC) in the conical or cylindrical wall area of the outlet collector 38 allows.
Das kalte PrimErhelium tritt nach seiner Verdichtung in dem Gebläse 13 in den Ringkanal 20 ein, in dem es - wie bereits beschrieben - nach unten strömt und in dem Ringkanal 22 zu dem Hochtemperaturreaktor 3 zurückgeführt wird (vgl. Figur 1).The cold primary helium enters the fan after it has been compressed 13 into the annular channel 20, in which it - as already described - flows downwards and is returned in the annular channel 22 to the high-temperature reactor 3 (cf. Figure 1).
Wie die Figur 1 erkennen läßt, befinden sich der Eintrittssammler 37, der Austrittssammler 38 sowie das Gebläse 13 und der zugehörige Antriebsmotor 14 außerhalb des Spannbetondruckbehälters 1 in einem berstsicheren Stahlzylinder 47, der auf die Decke 1a des Behälters 1 aufgesetzt ist. Die Zuleitung 48 zu dem Eintrittssammler 37 bzw.. die Ableitung 49 des Austrittssammlers 38 treten seitlich aus dem Stahl zylinder 47 aus, wobei sie übereinander angeordnet sind. Gebläse 13 und Antriebsmotor 1& sind oberhalb der beiden Zu- bzw. Ableitungen 48, 49 installiert.As can be seen in FIG. 1, the inlet collector is located 37, the outlet collector 38 and the fan 13 and the associated drive motor 14 outside the prestressed concrete pressure vessel 1 in a burst-proof steel cylinder 47, which is on the ceiling 1a of the container 1 is placed. The supply line 48 to the inlet collector 37 or. The discharge 49 of the outlet collector 38 occur laterally from the steel cylinder 47, wherein they are arranged one above the other. Fan 13 and drive motor 1 & are above the two inlets and outlets 48, 49 installed.
Die Zuleitung 48 weist mindestens einen lichten Durchmesser von 600 mm auf, um den Eintrittssammler 37 begehbar zu machen.The supply line 48 has at least a clear diameter of 600 mm to make the inlet collector 37 accessible.
Der Stahl zylinder 47 ist durch periphere Spannkabel 50 und Längsspannkabel 51 gesichert, wobei die Längsspannkabei 51 in der Decke la des Spannbetondruckbehälters 1 verankert sind. Dadurch wird trotz Verwendung eines Stahl zylinders das Konzept voller Berstsicherheit der Anlage beibehalten. Den Abschluß des Stahlzylinders 47 nach oben bildet ein Doppeldeckel 52; es ist also auch hier Berstsicherheit gegeben. Gegebenenfalls kann der Stahlzylinder 47 auch durch einen mittels Spannkabeln gesicherten Dekkel abgeschlossen sein. Zusätzlich ist der Stahl zylinder 47 noch durch weitere Spannkabel 53, die in dem Spannbetondruckbehälter 1 verankert sind, gegen die Auswirkungen von Erdbeben gesichert.The steel cylinder 47 is through peripheral tension cables 50 and longitudinal tension cables 51 secured, the longitudinal tensioning cable 51 in the ceiling la of the prestressed concrete pressure vessel 1 are anchored. This makes the concept even though a steel cylinder is used Maintain full burst safety of the system. The end of the steel cylinder 47 at the top forms a double cover 52; So there is also burst protection here. If necessary, the steel cylinder 47 can also be secured by means of tension cables Cover to be completed. In addition, the steel cylinder 47 is still further Tensioning cables 53, which are anchored in the prestressed concrete pressure vessel 1, against the effects secured by earthquakes.
Auch bei den Zu- bzw. Ableitungen 48, 49 der beiden Sammler 37, 38 ist Berstsicherheit gewährleistet, da sie in berstsicheren Dehnungsausgleichsbuchsen 54 verlegt sind. Die Dehnungsausgleichsbuchsen 54 tragen ebenfalls periphere Spannkabel 55, und auf ihren äußeren Enden ist je ein Spannring 56 aufgesetzt, der mittels horizontaler Spannkabel, die den Stahlzylinder 47 umschlingen, verspannt ist (nicht dargestellt).Also in the inlet and outlet lines 48, 49 of the two collectors 37, 38 Burst security is guaranteed, as it is in burst-proof expansion compensation bushes 54 are relocated. The expansion compensation bushings 54 also carry peripheral tension cables 55, and a clamping ring 56 is placed on each of their outer ends, which means horizontal tensioning cable looping around the steel cylinder 47 is tensioned (not shown).
Das aufzuheizende Sekundärhelium strömt durch die Zuleitung 48 in den Eintrittssammler 37 und wird hier auf die einzelnen U-Rohre 24 des U-Rohr-Bündels 23 verteilt. Während das Sekundärhelium das U-Rohr-Bündel durchströmt, wird es von dem ihm in den beiden Ringräumen 25 und 26 entgegenströmenden Primärhelium aufgeheizt und gelangt dann in den Austrittssammler 38. Durch die Ableitung 49 wird es schließlich aus dem Kernkraftwerk herausgeführt.The secondary helium to be heated flows through the feed line 48 in the inlet collector 37 and is here on the individual U-tubes 24 of the U-tube bundle 23 distributed. As the secondary helium flows through the U-tube bundle, it is released from to him in primary helium flowing in the opposite direction to the two annular spaces 25 and 26 heated and then reaches the outlet collector 38. Through the discharge line 49 is it eventually led out of the nuclear power plant.
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Claims (22)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843445485 DE3445485A1 (en) | 1984-12-13 | 1984-12-13 | Nuclear power station with closed coolant gas circuit for generating process heat |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843445485 DE3445485A1 (en) | 1984-12-13 | 1984-12-13 | Nuclear power station with closed coolant gas circuit for generating process heat |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3445485A1 true DE3445485A1 (en) | 1986-06-19 |
Family
ID=6252681
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19843445485 Withdrawn DE3445485A1 (en) | 1984-12-13 | 1984-12-13 | Nuclear power station with closed coolant gas circuit for generating process heat |
Country Status (1)
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DE (1) | DE3445485A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115240886A (en) * | 2022-07-28 | 2022-10-25 | 中国核动力研究设计院 | Dismounting device for components of high-temperature gas cooled reactor primary helium fan |
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1984
- 1984-12-13 DE DE19843445485 patent/DE3445485A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115240886A (en) * | 2022-07-28 | 2022-10-25 | 中国核动力研究设计院 | Dismounting device for components of high-temperature gas cooled reactor primary helium fan |
CN115240886B (en) * | 2022-07-28 | 2023-09-19 | 中国核动力研究设计院 | High-temperature gas cooled reactor main helium fan component dismounting device |
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Legal Events
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---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |