DE8802565U1 - Siedewasserkernreaktor - Google Patents

Description

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Qj 1 Siemens Aktiengesellschaft

Siedewassetkernreaktor
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Die Neuerung betrifft einen Siedewasserkernreaktor nach dem Gattungsbegriff des Schutzanspruches 1.

Ein prismatischer Körper ist von zwei in parallelen Ebenen liegenden, kongruenten Vielecken als Grundflächen und von Parallelogrammen als Seitenflächen begrenzt. Von besonderer Bedeutung für dieses Kernreaktorbrennelement ist ein prismatisch ausgeführtes Wasserrohr, dessen Grundflächen regelmäßige \^ Vielecke, z.B. Quadrate, und dessen Seitenflächen alle Rechtecke sind.

Ein Kernreaktorbrennelement ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 35 AO 466 bekannt. Dieses bekannte Kernreaktorbrennelement ist für einen Siedewasserkernreaktor bestimmt. Innerhalb des Brennelementkastens bilden die Zwischenräume zwischen dem Wasserrohr und den ihm benachbarten Brennstäben sowie zwischen untereinander benachbarten Brennstäben Strömungsunterkanäle die im Siedewasserkernreaktor von einem Wasser-Dampf-Gemisch durchströmt werden. Der durch gerade Linien gebildete Umriß des Querschnittes des prismatisch ausgeführten Wasser-/ rohres erlaubt, den Querschnitt von Strömungsunterkanälen, an deren Bildung das Wasserrohr beteiligt ist, so zu dimensionieren, daß eine weitgehend verbesserte Kühlung insbesondere der dem Wasserrohr benachbarten Brennstäbe im Kernreaktorbrennelement auch dann erzielt wird, wenn der Querschnitt des Wasserrohres erheblich größer ist als des Querschnitt der Brennstäbe. Ferner bewirkt die prismatische Ausführung des Wasserrohres eine besonders vergleichmäßigte Verteilung von Moderatorsubstanz darstellendem Wasser und Kernbrennstoff und damit eine

Reaktivitätssteigerung im Siedewasserkernreaktor.

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Wl 2 Gr / 23.02.1988

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Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Kernreaktorbrennelement weiterzubilden und die Kühlung der dem Wasserrohr benachbarten Brennstäbe im Kernreaktorbrennelement weiter %vi verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe hat ein Siedewasserkernreaktor der eingangs erwähnten Art neuerungsgemäß die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Schutzanspruches 1.

Die Strömungsleitbleche leiten das in einem Siedewasserkernreaktor außen am Wasserrohr entlangströmende Kühlmittel von der Außenwand des Wasserrohres weg in die Strömungsunterkanäle, die von den Brennstäben gebildet werden. Da das Wasserrohr durchweg von Flüssigwasser mit praktisch Kühlmitteleintrittstemperatur durchströmt wird, hat das an der Außenseite seiner Wand befindliche Kühlmittel eine verhältnismäßig niedrige Temperatur, so daß die dem Wasserrohr benachbarten Brennstäbe noch besser gekühlt werden.

Die Schutzansprüche 2 bis 7 sind auf günstige Ausführungsformen des Kernreaktorbrennelementes nach dem Schutzanspruch 1 gerichtet.

Die Neuerung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert:

FIG 1 zeigt in perspektivischer Ansicht und teilweiser Explosionsdarstellung das Skelett eines Kernreaktorbrennelementes für einen neuerungsgemäßen Siedewasserkernreaktor, FIG la in Vergrößerung einen Ausschnitt aus FIG 1.

FlG 2 zeigt einen Querschnitt des Brennelementkastens in FIG

FIG 3 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil des Skeletts nach FIG 1.

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/ _] 1 FIG 4 zeigt im Längsschnitt eine Abwandlung am Skelett nach FIG 1.

FlG 5 feigt schematisch einen Siedewasserkernfeaktor, 5

Das Kernreaktorbfennelement nach FIG 1 und la weist einen Brennelementkopf 2 und einen Brennelementfuß 3 jeweils mit quadratischem Querschnitt, ein langgestrecktes prismatisches Wasserrohr 4 mit quadratischem Querschnitt und rechteckigen Seitenflächen und einen langgestreckten Brennelementkasten 5 ebenfalls mit quadratischem Querschnitt und rechteckigen Seitenflächen auf. Das Wasserrohr 4 ist mittig in gitterförmigen Abstandhaltern 6 aus Zirkoniumlegierung angeordnet, die in ( ) Längsrichtung des Wasserrohres 4 gesehen Abstand voneinander haben. Durch jede Masche dieser Abstandhalter 6 greift ein Brennstab 7, der Kernbrennstoff in einem an beiden Enden verschlossenen Hüllrohr aus einer Zirkoniumlegierung enthält. Beispielsweise sind acht dieser Brennstäbe 7 sogenannte Tragestäbe, die an beiden Enden Gewindebolzen haben, mit denen sie am Brennelementkopf 2 bzw. am Brennelementfuß 3 festgeschraubt sind. Die anderen Brennstäbe 7 greifen lose mit an ihren beiden Enden befindlichen Bolzen in Durchführungen im Brennelementkopf 2 und Brennelementfuß 3. Sie sind jeweils mit einer nicht dargestellten auf Druck vorgespannten Schraubenfeder fixiert, die auf den in die Durchführungen im Brennelementkopf 2 greifenden

Bolzen auf der Innenseite des Brennelementkopfes 2 sitzen und ^ sich an dieser Innenseite und am betreffenden Brennelementstab abstützen.

Während Brennelementkopf 2 und Brennelementfuß 3 aus rostfreiem Stähl bestehen, ist der langgestreckte Brennelementkasten 5 aus einer Zirkoniumlegierung gefertigt. Er ist an beiden Enden offen und umfaßt den Brennelementkopf 2 und den Brennelementfuß 3. Am Oberende «eist er innen an den Ecken nicht dargestellte Blechstreifen auf, die am Oberende von Stehbolzen 9 an der Oberseite des Brennelementkopfes 2 festgeschraubt sind.

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/~\ 1 An seinem Oberende ist das Wasserrohr 4 offen, während es an seinem Unterende ein nicht näher dargestelltes Bodenteil aus stahl mit ein««i Ge> 'ridsboUen aufweist, mit dem es durch Um Durchführung in einem gitterförmigen Rost auf der Oberseite des Brennelementfußes 3 greift und an dem es mit einer ebenfalls nicht erkennbaren Mutter an diesem Brennelementfuß 3 festgeschraubt ist.

Das Bodenteil bildet ferner am Unterende des ebenfalls aus einer Zirkoniumlegierung gefertigten Wasserrohres 4 an den

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für Flüssigwasser, das in einem Siedewssserkernreaktor das Wasserrohr 4 vom BrennelementfuQ 3 in Richtung zum Brennelementkopf 2 durchfließt, im Wasserrohr 4 nicht verdampft und dieses Wasserrohr 4 am Oberende wieder verläßt.

Die Brennstäbe ? sind in den einzelnen Haschen der Abstandhalter 6 durch an den Abstandhaltern 6 befindliche, nicht erkennbare Federn und Noppen kraftschlüssig gehaltert. Wie FIG 2 zeigt, sind die Brennstäbe 7 auf diese Weise in einem durch die gestrichelten Linien 10 und 11 in einem Querschnitt des Brennelementkastens 5 symbolisierten Gitter positioniert. Die Linien 10 und 11 sind zueinander rechtwinklig und bilden gleich große quadratische und an der Innenseite des Brennelementkastens 5 rechtwinklige Maschen 12 des in dem Quer-. schnitt des Brennelementkastens 5 gedachten Gitters. Alle ^ ' zueinander parallelen Linien 10 sind zu dem einen Seitenpaar des Querschnittes des Brennelementkastens parallel und alle zueinander parallele, Linien 11 sind zu dem anderen Seitenpaar dieses Querschnittes parallel. An jedex Seite dieses Querschnittes hat das durch die Linien 10 und 11 gebildete Gitter neun Maschen 12, d.h. insgesamt besitzt dies gedachte Gitter 9x9 Maschen.

Das Wasserrohr 4 mit quadratischem Querschnitt ist ze.'it ~m gedachten Gitter mit den Linien 10 und 11 angeordnet. Seine

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Querschnittsseiten sind parallel zur jeweils benachbarten Querschnittsseite des Brennelementkastens 5. Alle Querschnittsseiten aes Wasserrohres 4 haben von der jeweils benachbarten Querschnittsseite des Brennelementkastens 5 gleichen Abstand.

Der Querschnitt des Wasserrohres 4 deckt 3x3 Maschen des gedachten Gitters im Zentrum dieses Gitters ab. Auf allen Außenseiten des Wasserrohres 4 befinden sich zwischen Wasserrohr 4 und Brennelementkasten 5 insgesamt 72 Maschen des gedachten Gitters, in denen jeweils ein Kernbrennstoff enthaltender Brennstab 7 angeordnet ist. Benachbarte Brennstäbe haben voneinander gleichen Abstand.

C Außen am Wasserrohr 4 sind Querstreifen 25 und 26 aus einem Blech aus Zirkoniumlegierung mit Abstand voneinander in Längsrichtung des Wasserrohres 4 festgeschweißt. An der dem Brennelementkopf 2 zugewandten Abströmkante haben diese Querstreifen 25 und 26 Strömungsleitbleche 27, die an ihren dem Brennelementkopf 2 und damit dem Kühlmittel-Austrittsende des Brennelementkastens 5 zugewandten Abströmenden vom Wasserrohr 4 abstehen und die sich zu diesen Abströmenden hin verjüngen. Sie leiten dadurch das aus einem wasser-Dampf-Gemisch bestehende Kühlmittel, das das Kernreaktorbrennelement zwischen wasserrohr 4 und Brennelementkasten 5 In einem Siedewasserkernreaktor vom Brennelementfuß 3 zum Brennelementkopf 2 durchströmt, vom Brennelementkasten 5 weg Insbesondere in die Strömungsunterkanlle in Längsrichtung des Kernreaktorbrennelementes, die vom Wasserrohr 4 und den diesem wasserrohr 4 benachbarten Brennstäben 7 gebildet werden. Dadurch wird die Kühlung der Brennstäbe 7 im Siedewasserkernreaktor noch mehr vergleichmäßigt.

Nach FlG 3, treffen zwei Querstreifen 25 außen am Wasserrohr an einer zu dessen Längsrichtung parallelen Außenkante und die an dieser Stelle an den beiden Querstreifen 23 sitzenden Strömungsleitbleche 27 In einer 45*-Gehrung 28 zusammen.

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Die Querstreifen 26 sind im Skelett nach FIG 1 zugleich Anschlag für einen gitterförmigen Abstandhalter 6, der sich zwischen dem betreffenden Querstreifen 26 und dent Brennelementfuß 3 befindet.
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Wie FIG 4 zeigt, brauchen die Querstreifen 25 mit ihren Strömungsleitblechen 27 nicht außen am Wasserrohr 4 befestigt zu sein, sondern sie können auch als Bestandteil eines gitterförmigen Abstandhalters 6 am Wasserrohr 4 angeordnet sein.

Der Siedewasserkernreaktor nach FIG 5 hat einen Druckbehälter 31, in dem sich ein Reaktorkern aus vertikal angeordneten Kernreaktorbrennelementen 32 entsprechend den Figuren 1 bis 4 C befindet. Ein Austritt 33 für Wasserdampf am Druckbehälter 31 ist an einer Dampfturbine 34 angeschlossen, die einen elektrischen Generator 35 antreibt. Ein der Dampfturbine 34 zugeordneter Kondensator 36 ist Ober eine Speisewasserpumpe 37 an einem Speisewassereintritt des Druckbehälters 31 angeschlossen. Diese Speisewasserpumpe 37 pumpt kondensierten Dampf der Dampfturbine 34 als Speisewasser zurück in den Druckbehälter 31.

Der Druckbehälter 31 weist ferner einen Kühlmittelaustritt 39 seitlich zum Reaktorkern mit den Kernreaktorbrennelementen 32 und einen Kühlmitteleintritt 41 unterhalb dieses Reaktorkerns / auf. Eine an Kühlmittelaustritt 39 und Kühlmitteleintritt 41 angeschlossene Kühlmittelpumpe 40 pumpt ständig Flüssigwasser über den Kühlmittelaustritt 39 aus dem Druckbehälter 31 heraus und über den Kühlmitteleintritt 41 wieder in den Druckbehälter 31 hinein, so daß eine ständige Kühlmittelströmung durch den Reaktorkern und damit in Längsrichtung durch die Kernreaktorbrennelemente 32 ausgehend vom Boden des Druckbehälters 31 gewährleistet ist.

7 Schutzansprüche
5 Figuren

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Claims (7)

&ngr;». 88 83 O 61 OE Schutzansprüche

1. Siedewasserkernreaktor mit einem Druckbehälter und einer

an dem Druckbehälter angeschlossenen Dampfturbine sowie mit einem in einem Reaktorkern im Druckbehälter befindlichen Kernreaktorbrennelement, das einen langgestreckten Brennelementkasten mit einem Kuhlmittel-Eintritts- und einem Kühlmittel-Austrittsende und im Brennelementkasten mit Abstand voneinander und parallel zueinander und zur Längsrichtung des Brennelementkastens ein insbesondere prismatisch ausgeführtes Wasserrohr und Kernbrennstoff enthaltende Brennstäbe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß außen am Wasserrohr (4) Strömungsleitbleche (27) ange-( ) bracht sind, die ein Kühlmittel vom Wasserrohr (4) wegleiten, das den Brennelementkasten (5) vom Kühlmittel-Eintritts- zum Kühlmittel-Austrittsende durchströmt.

2. Sieduxasserkernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Strömungsie\tbleche (27) an ihren dem Kühlmittel-Austrittsende des Brennelementkastens (5) zugewandten Abströmenden vom Wasserrohr (4) abstehen.

3. Siedewasserkernreaktor nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, /■ . daß die Strömungsleitbleche (27) an einer dem Kühlmittel-Aus- * trittsende des Brennelementkastens (5) zugewandten Abströmkante eines Querstreifens (25, 26) aus Blech sitzen, das sich außen am Wasserrohr (4) befindet.
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4. Siedewasserkernreaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Querstreifen (25, 26) aus Blech und ein an ihm sitzendes Strömungsleitblech (27) außen an der einen Seitenwand eines Wasserrohres (4) mit quadratischem Querschnitt an einer zu dessen Längsrichtung parallelen Außenkante dieses Wasser-

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rohres (4) in einer 45*-Gehrung (28) mit einem weiteren Querstreifen (25, 26) aus Blech und einem an diesem weiteren Querstreifen (25, 26) sitzenden Strömungsleitblech (27) außen an der anderen Seitenwand des Wasserrohres (4) zusammentrifft.

5. Siedewasserkernreaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querstreifen (25, 26) aus Blech am Wasserrohr (4) befestigt und Anschlag für einen gitterförmigen Abstandhslter (6) ist mit Maschen, durch die jeweils das Wasserrohr

(4) ein Brennstab (7) oder ein anderes Wasserrohr geführt ist.

6. Siedewasserkernreaktor nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß der Querstreifen (25) integrierter Bestandteil eines gitterförmigen Abstandhalters (6) ist mit Maschen, duich die jeweils das Wasserrohr (4), ein Brennstab (7) oder ein anderes Wasserrohr geführt ist.

7. Siedewasserkernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß sich die Strömungsleitbleche (27) zu ihrem Abströmende hin verjüngen. 25

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