EP0045034A1 - Einrichtung zur Vermeidung von Rissbildungen an den Innenflächen von in Druckbehälter mündenden Speisewasserleitungsstutzen - Google Patents

Einrichtung zur Vermeidung von Rissbildungen an den Innenflächen von in Druckbehälter mündenden Speisewasserleitungsstutzen Download PDF

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EP0045034A1
EP0045034A1 EP81105706A EP81105706A EP0045034A1 EP 0045034 A1 EP0045034 A1 EP 0045034A1 EP 81105706 A EP81105706 A EP 81105706A EP 81105706 A EP81105706 A EP 81105706A EP 0045034 A1 EP0045034 A1 EP 0045034A1
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steam
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/22—Drums; Headers; Accessories therefor
    • F22B37/228—Headers for distributing feedwater into steam generator vessels; Accessories therefor

Definitions

  • the invention relates to a device for avoiding the formation of cracks on the inner surfaces of feed water line nozzles opening into pressure vessels, in particular nuclear reactor pressure vessels or steam generators.
  • cooler medium is replenished in a system (container, pipeline) that is filled with an elevated temperature medium, i.e. a feed water pipe socket
  • the horizontal connecting piece will be stratified by colder and warmer medium if the Feeding with 'in relation to the size of the connection cross-section low volume throughput, ie low flow rates, takes place.
  • the stratification occurs because the lighter (warmer) medium can flow back into the upper part of the flow cross-section of the nozzle due to its buoyancy against the colder water to be fed.
  • the respective temperature differences between the two media lead to thermal stresses in the connecting piece or in the connecting line, which as a rule are already highly stressed by the internal pressure of the system, so that material fatigue and thus cracking occur when the supply processes are sufficiently high education can occur.
  • the phenomenon of temperature stratification could be demonstrated by temperature measurements on the feed water pipe socket of a steam generator for pressurized water reactors.
  • the feeding takes place with horizontal and / or downward flow guidance within the container. Even though the inside of the feed pipe is lined with so-called thermosleeve pipes, the thermal stress problems mentioned at the beginning can still occur in some areas of the pipe.
  • the invention has for its object to provide the device of the type mentioned in such a way that with weak feeding of the feed water pipe connection, as occurs in part-load or no-load operation of a system, material fatigue and thus crack formation on the load cycles even under higher load cycles Trim is excluded with certainty.
  • the object is achieved by the features listed in the characterizing part of claim 1.
  • An advantageous development of the subject matter of claim 1 is described in sub-claim 2.
  • the advantages achievable with the invention can be seen above all in the fact that a backflow of the specifically lighter medium in the fed system against the heavier (still cold) medium to be fed in is prevented.
  • the invention solves not only the problems of thermal stresses and cracking that occur in particular under no-load and low-load operation, but also the problems that arise during start-up and shutdown operation.
  • Fig. 1 (hereinafter abbreviated as DE) has a pressure vessel housing 1 with a primary chamber area 1.1, an evaporator area 1.2 having the U-shaped heat-exchanging tubes 2 and a separator area 1.4 adjoining via a conically widening housing transition area 1.3.
  • the tube sheet 3 welded into the housing 1 and the heat exchanger tubes 2 welded into it and held by it separate the primary chamber 1 from the secondary chamber II in a gas-tight manner.
  • the primary chamber I is formed by a base cap 4 welded to the tube sheet 3 and having an inlet connection E and an outlet connection A, wherein the inflow space e1 of the primary chamber is separated from the outflow space a1 by an arched partition 5.
  • the tubes 2 of the tube bundle 2 ' only the outer and inner are indicated by lines; the pipe bends are marked 2.1, the inner pipe lane is marked 2.2.
  • the primary medium (water) heated in the core of the pressurized water reactor (not shown) is supplied to the primary chamber I via the inlet connection E at a temperature of approx the outlet port A is fed back to the reactor pressure vessel at a temperature of approx. 290 ° C.
  • the tube bundle from the heat-exchanging tubes 2 is held in a vibration-proof manner by means of axially spaced tube holding grids 6; it is surrounded by a hollow cylindrical jacket 7 which, together with the wall 1, forms an annular fall space 8. Since the jacket 7 is arranged at a distance a2 from the tube sheet 3, the drop chamber 8 is in flow connection at its lower end via the flow passages 8.1 with the evaporation chamber inside the jacket 7.
  • the jacket 7 is closed at its upper end by an attachment 9, which carries on its top a battery of water separators 10, into which the water-steam mixture from the evaporation chamber II enters through appropriate flow channels.
  • the ejected water, the water level of the circulating water is indicated at 11, is fed directly to the drop room 8.
  • the ring line 12 which is arranged at the upper end of the drop space, is used via openings (not shown) for introducing the feed water from a feed water line connection piece 13 via a substantially perpendicular connecting pipeline 14.
  • the largely dewatered steam emerging from the water separators 10 on the upper side then passes still in fine separator 15 and from these via the live steam line connector 16 of the steam dome 17 to the steam turbines, not shown.
  • the DE works according to the natural circulation principle.
  • the feed water and the separated water flow mixed in the fall chamber 8 down into the evaporation chamber-II and rise in this under evaporation (wet steam).
  • the water-steam mixture then passes into the coarse separator 10 and then into the fine separator 15, as already explained.
  • a very specific flow guide is provided, which is explained in more detail with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the feed water is introduced into the water-steam space of the DE via an essentially horizontally running line part 140 and a subsequent rising line part 141, which is designed as a pipe bend, up to overflow edges Ü at the end of the flow path of the rising line part 141. From there the feed water, see flow arrows f1, via a downward line piece 142 and the feed ring line 12 connected thereto (FIG. 1) to the water-steam space, ie in this case, the drop room 8 of the DE, mixed.
  • the line part 142 is dome-shaped and comprises the line part 141 as a kind of bell.
  • the line part 140 can be held in the connection piece 13 (FIG. 1) in the manner of a thermosleeve pipe.
  • the rising line part is formed by a trough 141 'which is rectangular in cross section and which is flat and box-shaped, that is to say forms a water tank, on the two narrow side upper edges of which the overflow edges U are arranged.
  • This water box 141 ' is surrounded by a likewise box-shaped structure 142, rounded at its upper edge, for the downward line piece, which can also be curved in accordance with the inner circumferential curvature of the pressure vessel, and opens into the ring line 12 at its lower end via a narrowed neck piece 143 .
  • thermosleeve pipe can be of a conventional design or configured as shown in FIG. 2 of DE-OS 23 46 411.
  • Fig. 8 it is also shown that an essentially horizontally extending line part 140 can be followed by a substantially downwardly extending line part 145, which opens into a collecting cup 141 ", which opens the ascending flow paths up to the overflow edges Ü has.
  • a n / D i means the horizontal distance of the pressure vessel inner wall 1i from the center line M ü running through the center of gravity of the cross-sectional area F ü spanned by the overflow edges Ü.
  • D i means the inside diameter of the feed water line 140 opening into the pressure vessel DE.
  • the stated ratio A n / D i should be as small as possible and is approximately between 0.5 and 2.
  • the embodiment according to FIG. 8 shows in connection with FIG. 9 that the ratio A n / D i is in the range of the upper limit value of 2.
  • An advantage of this example is the relatively high flow cross cut and to mention the cylindrical symmetrical shape, which latter is also given in the embodiment of FIGS. 2 and 3.
  • cylindrical symmetrical forms allow a higher pressure load; box-shaped cross-sections, on the other hand, are lower in compressive strength for a given wall thickness, but the extension in direction A n is lower. 1 to 3, where a relatively low ratio A n / D i of 1.27 is achieved and a relatively high compressive strength with a sufficient flow cross-section are given.
  • the other exemplary embodiments can be regarded as special designs in which either the ratio A n / D i is kept particularly low (FIGS. 4 to 7) or the flow cross section in the overflow area is particularly large (FIG. 8).
  • the table according to FIG. 9 is based on the cm values for A n and D i , as can be seen from the approximately true-to-scale drawing.
  • the pressure vessel of the steam generator DE according to FIG. 1 has an outer diameter of approximately 4800 mm in its separator area 1.4 (steam dome), so that it can be used for enlargement 2 and 3 entered sizes
  • a 1 and D i give values of / 500 mm and 400 mm.
  • the steam generator shown in FIG. 1 is used, for example, together with three further steam generators in a 4-loop arrangement to generate the working steam in a 1200 MW e i pressurized water nuclear power plant.

Abstract

Einrichtung zur Vermeidung von Rißbildungen an den Innenflächen von in Druckbehälter, insbesondere Kernreaktordruckbehälter oder Dampferzeuger, mündenden Speisewasserleitungsstutzen (13). Die Einleitung des Speisewassers in den Wasser-Dampf-Raum (II) des Druckbehälters (DE) erfolgt über einen im wesentlichen horizontal verlaufenden Leitungsteil (140) und einen darauf folgenden ansteigenden Leitungsteil (141) bis hin zu Überlaufkanten (Ü) am Strömungswegende des ansteigenden Leitungsteils (141). Von dort wird das Speisewasser über ein abwärts gerichtetes Leitungsstück (142) und gegebenenfalls über eine daran angeschlossene Einspeiseringleitung (12) dem Medium im Wasser-Dampf-Raum (II) bzw. im Fallraum (8) des Druckbehälters (DE) zugemischt. Dadurch ist eine Temperaturschichtung infolge Rückströmung wärmeren Wassers im Stutzen verhindert Dabei ist wesentlich, das Verhältnis A<n>/D<i> so klein als möglich zu bemessen. Als praktisch durchführbar hat sich ein Verhältnis erwiesen, das etwa in den Grenzen zwischen 0,5 und 2 liegt. (A<n>) bedeutet darin den horizontalen Abstand der Druckbehälter-Innenwand von der durch den Schwerpunkt derjenigen Querschnittsfläche verlaufenden Mittellinie (M<ü>), die von den Überlaufkanten (Ü) aufgespannt wird. (D<i>) bedeutet den Innendurchmesser der in den Druckbehälter mündenden Speisewasserleitung.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Vermeidung von Rißbildungen an den Innenflächen von in Druckbehälter, insbesondere Kernreaktor-Druckbehälter oder Dampferzeuger, mündenden Speisewasserleitungsstutzen.
  • Eine solche Einrichtung ist für Dampferzeuger von Kernreaktoren durch die DE-OS 23 46 411 (VPA 73/9359) bekannt.
  • Wird in ein System (Behälter, Rohrleitung), das mit einem Medium erhöhter Temperatur gefüllt ist, über einen horizontalen Anschluß, also einen Speisewasserleitungsstutzen, kälteres Medium nachgespeist, so kommt es in dem horizontalen Anschlußstück zu einer Schichtung von kälterem und wärmerem Medium, wenn die Bespeisung mit' im Verhältnis zur Größe des Anschlußquerschnittes geringem Mengendurchsatz, d.h. kleinen Strömungsgeschwindigkeiten, erfolgt. Dasselbe tritt ein, wenn das Medium in dem zu bespeisenden System bereits in verdampftem Zustand vorliegt. Die Schichtung kommt dadurch zustande, daß das leichtere (wärmere) Medium aufgrund seiner Auftriebskraft gegen das einzuspeisende kältere Wasser in den oberen Teil des Strömungsquerschnitts des Stutzens zurückströmen kann. Die jeweiligen Temperaturunterschiede der beiden Medien führen zu Wärmespannungen im Anschlußstutzen bzw. in der Anschlußleitung, die in der Regel bereits durch Innendruck des Systems hochbelastet sind, so daß bei ausreichend hoher Zyklenzahl der Bespeisungsvorgänge Materialermüdung und damit Rißbildung auftreten kann. Das Phänomen der Temperaturschichtung konnte durch Temperaturmessungen am Speisewasserleitungsstutzen eines Dampferzeugers für Druckwasserreaktoren nachgewiesen werden.
  • Bei der bekannten Einrichtung gemäß der-eingangs genannten DE-OS erfolgt die Bespeisung mit waagrechter und/oder nach unten gerichteter Strömungsführung innerhalb des Behälters. Obwohl die Einspeisestutzen an ihrem Innenumfang mit sogenannten Thermosleeverohren ausgefüttert sind, können in Teilbereichen der Stutzen immer noch die eingangs genannten Wärmespannungsprobleme auftreten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei schwacher Bespeisung des Speisewasserleitungsstutzens, wie sie bei Teillast- oder Null-Last-Betrieb einer Anlage vorkommt, auch unter höherer Lastwechselzahl der Bespeisungsvorgänge Materialermüdung und damit Rißbildung an den Stutzen mit Sicherheit ausgeschlossen ist. Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung des Gegenstandes des Anspruchs 1 ist im Unteranspruch 2 beschrieben. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß eine Rückströmung des spezifisch leichteren Mediums im bespeisten System gegen das schwerere einzuspeisende (noch kalte) Medium verhindert ist. Durch die Erfindung sind nicht nur die insbesondere bei Null-Last und Schwachlastbetrieb auftretenden Probleme der Wärmespannungen und Rißbildungen gelöst, sondern auch die bei An- und Abfahrbetrieb auftretenden.
  • Im folgenden wird-anhand der mehrere Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung die Erfindung noch näher erläutert und die Wirkungsweise beschrieben. Darin zeigt in schematischer, vereinfachter Darstellung unter Fortlassung der für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Teile:
    • Fig. 1 in einem Längsschnitt einen Dampferzeuger für Druckwasserreaktoren mit einem nach Anspruch 1 ausgebildeten Speisewasserleitungsstutzen;
    • Fig. 2 die Einzelheit X aus Fig. 1 vereinfacht;
    • Fig. 3 den Schnitt nach der Linie III-III aus Fig. 2;
    • Fig. 4 in entsprechender Darstellung zu Fig. 2 eine andere Ausführung der Einrichtung, die in Stutzenachsrichtung besonders flach baut;
    • Fig. 5 den Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4;
    • Fig. 6 eine weitere Ausführung, wobei ein Teilstück der Druckbehälterwand mitgezeichnet ist, besonders hohen Strömungsquerschnitts;
    • Fig. 7 den Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 6 und
    • Fig. 8 eine vierte Version mit einem abwärts führenden Zuleitungsstück und Auffangtasse sowie
    • Fig. 9 eine Tabelle der dargestellten Größen An und Di. Der Dampferzeuger DE für Druckwasserreaktoren nach
  • Fig. 1 (im folgenden abgekürzt als DE bezeichnet) hat ein Druckkessel-Gehäuse 1 mit einem Primärkammerbereich 1.1, einem die U-förmigen wärmetauschenden Rohre 2 aufweisenden Verdampfer-Bereich 1.2 und einen sich über einen sich konisch erweiterenden Gehäuseübergangsbereich 1.3 anschließenden Abscheiderbereich 1.4. Der in das Gehäuse 1 eingeschweißte Rohrboden 3 und die in ihn eingeschweißten und von ihm gehalterten Wärmetauscherrohre 2 trennen die Primärkammer 1 gasdicht von der Sekundärkammer II. Die Primärkammer I wird von einer mit dem Rohrboden 3 verschweißten Bodenkalotte 4 mit Einströmstutzen E und Ausströmstutzen A gebildet, wobei der Einströnraum e1 der Primärkammer vom Ausströmraum a1 durch eine gewölbte Trennwand 5 abgetrennt ist. Von den Rohren 2 des Rohrbündels 2' sind nur die äußeren und inneren durch Linien angedeutet; die Rohrbögen sind mit 2.1, die innere Rohrgasse ist mit 2.2 bezeichnet.
  • Das im Kern des nicht dargestellten Druckwasserreaktors aufgeheizte Primärmedium (Wasser) wird mit einer Temperatur von ca. 316° C und unter einem Druck von 155 bar der Primärkammer I über den Einströmstutzen E zugeführt, durchströmt die wärmetauschenden Rohre 2 und wird über die Ausströmkammer a1 und den Ausströmstutzen A mit einer Temperatur von ca. 290° C zum Reaktordruckbehälter zurückgespeist.
  • Das Rohrbündel aus den wärmetauschenden Rohren 2 ist mittels axial zueinander beabstandeten Rohrhaltegittern 6 schwingungssicher gehalten; es ist von einem hohlzylindrischen Mantel 7 umgeben, welcher zusammen mit der Wand 1 einen ringförmigen Fallraum 8 bildet. Da der Mantel 7 mit Abstand a2 zum Rohrboden 3 angeordnet ist, steht der Fallraum 8 an seinem unteren Ende über die Strömungsgassen 8.1 mit dem Verdampfungsraum im Inneren des Mantels 7 strömungsmäßig in Verbindung. Der Mantel 7 ist an seinem oberen Ende durch einen Aufsatz 9 abgeschlossen, welcher an seiner Oberseite eine Batterie von Wasserabscheidern 10 trägt, in welche das Wasser-Dampf-Gemisch aus dem Verdampfungsraum II durch entsprechende Strömungskanäle eintritt. Das ausgeschleuderte Wasser, der Wasserspiegel des Umlaufwassers ist bei 11 angedeutet, wird dem Fallraum 8 direkt zugespeist. Die Ringleitung 12, welche am oberen Ende des Fallraumes angeordnet ist, dient über nicht dargestellte Öffnungen zum Einleiten des Speisewassers von einem Speisewasserleitungsstutzen 13 über eine im wesentlichen senkrecht verlaufende Verbindungsrohrleitung 14. Der aus den Wasserabscheidern 10 an deren Oberseite austretende, weitgehend entwässerte Dampf gelangt dann noch in Feinabscheider 15 und von diesen über den Frischdampfleitungsstutzen 16 des Dampfdomes 17 zu den nicht dargestellten Dampfturbinen.
  • Der DE arbeitet nach dem Naturumlaufprinzip. Das Speisewasser und das abgeschiedene Wasser strömen im Fallraum 8 vermischt nach unten in den Verdampfungsraum-II und steigen in diesem unter Verdampfung (Naßdampf) auf. Das Wasser-Dampf-Gemisch gelangt dann in die Grobabscheider 10 und anschließend in die Feinabscheider 15, wie bereits erläutert. Zur Einleitung des Speisewassers über den Stutzen 13 und das Verbindungsrohr 14 ist eine ganz bestimmte Strömungsführung vorgesehen, die anhand der Figuren 2 und 3 näher erläutert wird.
  • Die Einleitung des Speisewassers in den Wasser-Dampf-Raum des DE erfolgt über einen im wesentlichen horizontal verlaufenden Leitungsteil 140 und einen darauf folgenden ansteigenden Leitungsteil 141, welcher als Rohrknie ausgeführt ist, bis hin zu Überlaufkanten Ü am Strömungswegende des ansteigenden Leitungsteils 141. Von dort wird das Speisewasser, siehe Strömungspfeile f1, über ein abwärts gerichtetes Leitungsstück 142 und die daran angeschlossene Einspeiseringleitung 12 (Fig. 1) dem Wasser-Dampf-Raum, d.h. in diesem Falle dem Fallraum 8 des DE, zugemischt. Der Leitungsteil 142 ist domförmig ausgebildet und umfaßt als eine Art Glocke den Leitungsteil 141. Der Leitungsteil 140 kann im Stutzen 13 (Fig. 1) nach Art eines Thermosleeverohres gehaltert sein. Durch die geschilderte Leitungsführung kann eine Rückströmung von bereits erwärmtem Speisewasser zurück in den Leitungsteil 140 nicht mehr erfolgen, welcher Lastzustand auch immer vorliegt, weil das kältere einströmende Speisewasser aufgrund seines höheren spezifischen Gewichtes den Stutzenquerschnitt erst vollständig ausfüllen muß, bevor es die höher liegenden Überlaufkanten Ü erreicht.
  • Die flache, gedrängte Bauform nach Fig. 4 und Fig. 5 empfiehlt sich für Dampferzeuger oder Reaktordruckbehälter, bei denen in Stutzenachsrichtung nur wenig Raum zur Verfügung steht. Gleiche Teile tragen gleiche Bezugszeichen. Hier wird der ansteigende Leitungsteil von einer im-Querschnitt rechteckigen Wanne 141' gebildet, die flach und kastenförmig ist, also einen Wasserkasten bildet, an dessen beiden Schmalseiten-Oberkanten die Überlaufkanten Ü angeordnet sind. Dieser Wasserkasten 141' wird von einem gleichfalls etwa kastenförmigen, an seiner Oberkante abgerundeten Gebilde 142 für das abwärts gerichtete Leitungsstück umgeben, das entsprechend der Innenumfangskrümmung des Druckbehälters ebenfalls gekrümmt sein kann, und an seinem unteren Ende über ein verengtes Halsstück 143 in die Ringleitung 12 mündet.
  • Die Einrichtung nach Fig. 6 und 7 ist für noch höheren Speisewasserdurchsatz bei Vollast bestimmt. Die Überlaufkanten Ü sind dabei nicht nur die oberen Seitenkanten 141.1, sondern auch die Kante 141..2 an der Längsseite des Leitungsteils 141. Demgemäß ist der Strömungsquerschnitt des abwärts gerichteten Leitungsstücks 142 größer als bei demjenigen nach Fig. 4 und 5. Außerdem ist erkennbar, daß der Innenumfang des Speisewasserleitungsstutzens 13, welcher mittels einer Ringschweißnaht 18 in die Gehäusewand 1 des DE eingeschweißt ist, mit dem als Thermosleeverohr ausgebildeten, im wesentlichen horizontal verlaufenden Leitungsteil 140 ausgefüttert ist. Dieses Thermosleeverohr kann eine übliche Ausführung oder so ausgebildet sein, wie gemäß Fig. 2 der DE-OS 23 46 411.
  • In Fig. 8 ist noch dargestellt, daß an einem im wesentlichen horizontal verlaufenden Leitungsteil 140 sich über ein Bogenstück 144 zunächst ein im wesentlichen abwärts verlaufender Leitungsteil 145 anschließen kann, welcher in eine Auffangtasse 141" mündet, welche die aufsteigenden Strömungswege bis hin zu den Überlaufkanten Ü aufweist.
  • Wie Versuche ergeben haben, ist für die Verhinderung der Temperaturschichtung infolge einer Rückströmung von wärmerem Wasser die Einhaltung eines bestimmten Verhältnisses An/Di wesentlich. Dabei bedeutet An den horizontalen Abstand der Druckbehälter-Innenwand 1i von der durch den Schwerpunkt der von den Uberlaufkanten Ü aufgespannten Querschnittsfläche Fü verlaufenden Mittellinie Mü. Di bedeutet den Innendurchmesser der in den Druckbehälter DE mündenden Speisewasserleitung 140. Das genannte Verhältnis An/Di soll möglichst klein bemessen sein und liegt hierzu etwa in den Grenzen zwischen 0,5 und 2.
  • In Figuren 2 und 3 sind die Druckebhälter-Innenwand 1i gestrichelt und die Mittellinie Mü strichpunktiert eingezeichnet, ferner sind die Maßlinien für den Abstand An = A1 und den Innendurchmesser Di eingetragen. Aus der Tabelle gemäß Fig. 9 ergibt sich für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 A1 = 4,70,Di = 3,70 und demgemäß An/Di = 1,27.
  • Noch günstigere Werte für das Verhältnis An/Di ergeben sich für die Ausführungsbeispiele nach Fig. 4, 5 und Fig. 6, 7. Bei einer vergleichenden Betrachtung von Fig. 4 und der Tabelle nach Fig. 9 ergibt sich ein Wert A2 = 2,15, ein Wert Di = 3,55 und demgemäß ein Verhältniswert An/Di = 0,61. Dieser günstige Wert ergibt sich aufgrund der gedrängten, flachen Bauweise der Rohrleitungsteile 141', 142. Entsprechend günstige Werte ergeben sich für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 und 7 mit A3 = 1,50, Di = 2,50 und An/Di = 0,60.
  • Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 zeigt in Verbindung mit Fig. 9, daß dort das Verhältnis An/Di sich im Bereich des oberen Grenzwertes von 2 bewegt. Als Vorteil dieses Beispiels sind der relativ hohe Durchflußquerschnitt und die zylindersymmetrische Form zu erwähnen, welch letztere im übrigen auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 gegeben ist. Allgemein läßt sich sagen, daß zylindersymmetrische Formen eine höhere Druckbeanspruchung gestatten; kastenförmige Querschnitte liegen dagegen bei gegebener Wandstärke in der Druckfestigkeit niedriger, dafür ist aber die Erstreckung in Richtung An niedriger. Als besonders günstige Ausführung kann man deshalb das Beispiel nach Fig. 1 bis 3 ansehen, wo ein relativ niedriger Verhältniswert An/Di von 1,27 verwirklicht und trotzdem eine relativ hohe Druckfestigkeit bei ausreichendem Strömungsquerschnitt gegeben sind. Im Vergleich dazu kann man die übrigen Ausführungsbeispiele als Sonderbauformen ansehen, bei denen entweder der Verhältniswert An/Di besonders niedrig gehalten ist (Fig. 4 bis 7) oder der Strömungsquerschnitt im Überlaufbereich besonders groß ist (Fig. 8).
  • Insgesamt kann man durch die Erfindung im Verhältnis zum Leitungsquerschnitt kurze Strömungswege bis zu den Überlaufkanten U erreichen, so daß das Speisewasser keine Gelegenheit hat, sich auf dem Weg bis zu den Überlaufkanten merklich aufzuwärmen. Der Aufwärmung wirkt der Mengenstrom des Speisewassers entgegen, der durch die im Nenner des Verhältnisses stehende Größe Di charakterisiert ist. Durch die Erfindung ist es auf verhältnismäßig einfache Weise ermöglicht, den Weg und damit die Verweilzeit des Speisewassers bei im Verhältnis zum Strömungsquerschnitt geringem Mengendurchsatz auf dem Wege des Speisewassers bis zu den Überlaufkanten so klein zu machen, daß eine schädliche Aufwärmung und damit die Folgeerscheinungen einer Temperaturschichtung und einer Zirkulationsströmung bis hin zum Speisewasserstutzen vermieden sind.
  • In der Tabelle nach Fig. 9 sind für An und Di die cm-Werte zugrundegelegt, wie man sie aus der etwa maßstabsgetreuen Zeichnung abgreifen kann. Um eine Vorstellung von praktikablen Abmessungen in natürlicher Größe zu erhalten, muß man wissen, daß der Druckbehälter des Dampferzeugers DE nach Fig. 1 in seinem Abscheiderbereich 1.4 (Dampfdom) einen Außendurchmesser von etwa 4800 mm hat, so daß sich daraus für die in der Vergrößerung nach Fig. 2 und 3 eingetragenen Größen A1 und Di Werte von/500 mm bzw. 400 mm ergeben. Entsprechendes gilt dann für die natürlichen Größen der An- und Di-Werte der übrigen Figuren. Der in Fig. 1 dargestellte Dampferzeuger dient z.B. zusammen mit drei weiteren Dampferzeugern in 4-Loop-Anordnung zur Erzeugung des Arbeitsdampfes in einem 1200 MWei-Druckwasser-Kernkraftwerk.

Claims (4)

1. Einrichtung zur Vermeidung von Rißbildungen an den Innenflächen von in Druckbehälter, insbesondere Kernreaktordruckbehältern oder Dampferzeuger, mündenden Speisewasserleitungsstutzen, dadurch gekennzeichnet , daß die Einleitung des Speisewassers in den Wasser-Dampf-Raum (II) des Druckbehälters über einen im wesentlichen horizontal verlaufenden Leitungsteil (140) und einen darauf folgenden ansteigenden Leitungsteil (141) bis hin zu Überlaufkanten (Ü) am Strömungswegende des ansteigenden Leitungsteils (141) erfolgt, von wo das Speisewasser über ein abwärts gerrichtetes Leitungsstück (142) und gegebenenfalls über eine daran angeschlossene Einspeiseringleitung (12) dem Medium im Wasser-Dampf-Raum (II) bzw. im Fallraum (8) des Druckbehälters (DE) zugemischt wird, so daß eine Temperaturschichtung infolge einer Rückströmung von wärmerem Wasser im Stutzen verhindert ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß an den im wesentlichen horizontal verlaufenden Leitungsteil (141) sich über ein Bogenstück (144) zunächst ein im wesentlichen abwärts verlaufendes Leitungsteil (145) anschließt, der in eine Auffangtasse (141") mündet, welche aufsteigende Strömungswege bis hin zu den Überlaufkanten (Ü) aufweist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis An/Di so klein als möglich bemessen ist und hierzu etwa in den Grenzen zwischen 0,5 und 2 liegt, worin
An den horizontalen Abstand der Druckbehälter-Innenwand von der durch den Schwerpunkt der von den Überlaufkanten (U) aufgespannten Querschnittsfläche (Fü) verlaufenden Mittellinie (Mü) und
Di den Innendurchmesser der in den Druckbehälter mündenden Speisewasserleitung (140) bedeutet.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e - kennzeichnet, daß das Verhältnis An/Di 0,6 bis 1,5 beträgt.
EP81105706A 1980-07-21 1981-07-20 Einrichtung zur Vermeidung von Rissbildungen an den Innenflächen von in Druckbehälter mündenden Speisewasserleitungsstutzen Expired EP0045034B1 (de)

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DE3027630 1980-07-21

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WO (1) WO1982000330A1 (de)

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