NO752212L - - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en trykkvannsreaktor

hvis primære kjølekrets innenfor en trykktank avgir sin varme til en damputvikler innkoblet mellom reaktorkjernen og sirkulasjonspumpenes sugerom, altså i sirkulasjonskretsens kolde strøm-løp. Denne trykkvannsreaktor,hvis primære kjølekrets i normal drift arbeider med tvungen sirkulasjon, egner seg særlig til drift av skip og til stasjonære anlegg for mindre effekt. For å unngå at sirkulasjonspumpene i den primære kjølekrets blir skadet ved kavitasjon, særlig ved raske lastendringer, bør disse pumper arbeide i et mest mulig koldt område av primærkjølekret-

sen. For hvis pumpene arbeider i nærheten av koketemperaturen,

er allerede en liten trykksenkning nok til å bringe vannet i pumpen til å koke. De dampblærer som da oppstår, slutter seg ved den påfølgende trykkstigning sammen og forårsaker i et sterkt lokalt begrenset område ødeleggelser på de innbyggede pumpeele-menter. I den forbindelse har slike sirkulasjonspumper som er plasert oventil, noe som er ønskelig med hensyn til vedlikehold og inspeksjon, særlig truet fordi de må ha vesentlig mindre tilløpshøyde enn pumper som er plasert nedentil, og derfor er mer utsatt for kavitasjon. Disse problemer blir ofte unngått med et utvendig trykkholderom, som imidlertid krever stor plass og betinger betydelige omkostninger.

Et typisk eksempel på en skipsreaktor som har bestått sin prøve i praksis, er fremdriftsanlegget på nukleærskipet . "Otto Hann". Ved dette anlegg med pumpestusser plasert nedentil, er

det mulig å realisere den ønskede strømningsføring med mest mulig koldt vann foran pumpen og med en betraktelig tilløpshøyde til pumpen. Hvis man under bibehold av samme konstruksjon forøvrig plaserer sirkulasjonspumpene ved den øvre ende av trykktanken, f.eks. i dens deksel, får pumpene ikke bare hett primærkjølemiddel tilført, men får samtidig også tilløpshøyden vesentlig redusert.

Ifølge DT-OS 22 27 895 blir de beskrevne problemer med sirkulasjonspumpene unngått, idet man anvender et meget stort og tilsvarende også dyrt ytre trykkholderom. I dette ytre trykkholderrom blir trykket i trykktanken innstilt på

ønsket høyde ved regulert opphetning eller innmatning av koldt vann. I det samme skrift blir det foreslått å feste alle innbyggede komponenter i trykktanken til det øvre deksel, så

det ved enhver skiftning av brenselelementer og hver inspeksjon eller vedlikeholdsoperasjon på innsatser i trykktahken blir nødvendig å fjerne praktisk talt alle innsatsene med deres temmelig betydelige vekt fra trykktanken på en gang. En slik skiftning av brenselelementer er nødvendig en gang hvert eller hvert annet år, mens inspeksjon av trykktanken rutine-messig bare behøves hvert åttende år. Derfor er det ønskelig å gjøre det mulig å skifte ut brenselelementene uten å måtte fjerne damputvikleren. For å oppnå den ønskede strømningsvei fra reaktoren gjennom varmeveksleren til sirkulasjonspumpen blir det i det samme skrift foreslått å la reaktorkjernen gjennom-strømmes ovenfra og nedad i normal drift. Denne føring av strøm-ningen gir ved lastendringer eller ved liten last så vel som når alle sirkulasjonspumpene faller ut, meget uoversiktlige strømningsforhold i reaktorkjernen og skal unngås ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Den foreliggende oppfinnelses oppgave er å gi anvisning

på en trykkvannsreaktor hvis primærkjølekrets innenfor en trykktank avgir sin varme til en damputvikler som er innkoblet mellom reaktorkjernen og sirkulasjonspumpenes sugerom, og som uten å ødelegges kan avmonteres for inspeksjon av trykktanken.

En spesiell oppgave for den foreliggende oppfinnelse er

å skaffe en damputvikler som ved utfall av primærkretsens sirkulasjonspumper og ved senkning av vannstanden er i stand til selv i naturlig sirkulasjon å oppta reaktorkjernens etterkjølings-varme.

Enda en oppgave for oppfinnelsen er å skaffe en trykkvannsreaktor hvor de av austenitiske materialer fremstilte innsatser i trykktanken kan utvide seg fritt i forhold til' trykktanken , som er fremstilt av ferritisk materiale.

For løsning av oppgaven gir oppfinnelsen anvisning på at

a

damputvikleren er anordnet i en hulsylindrisk kapsel som er forsynt med gjennombrytninger for strømningsføringen og via en hul

ring er avstøttet på den øvre ende av trykktanken, at reak-tork jernens bærestativ med den innsatte reaktorkjerne likeledes er opphengt på denne kapsel, og at kapselen ved sin nedre ende er avstøttet radialt mot trykktankens innervegg via flere glideflater. Ved denne anordning henger alle vesentlige innsatser

som forekommer i trykktanken , med unntagelse av pumpene og av fødevanns- resp. damptilslutningenepå en austenitisk kapsel som ved trykktankens øvre ende er fast innspent mellom en avsats i trykktanken og trykktankens deksel. Denne kapsel kan vide seg ut fritt nedover innenfor trykktanken og er ved sin nedre ende på flere steder lagret glidende på trykktankens innervegg, så krefter i horisontal retning kan opptas av trykktanken.Kjerne-stativet er dels festet til den omtalte damputviklerkapsel

og kan dels med sin nedre ende sentreres med en likeledes glidende dor, så det i aksialretning følger med i alle utvidelser av damputviklerkapselen og i horisontal retning overfører de opptredende krefter til trykktanken. På denne måte blir alle ukontrollerbare sveisesømmer for festelabber eller andre slags festeorganer på trykktanken unngått og ultralydprøvningen av trykktankens vegg lettet. Alle innsatser i trykktanken kan fremstilles av samme materiale, så man unngår spenninger forårsaket av forskjellig utvidelse. Plaseringen av damputvikleren i en allsidig lukket sylindrisk kapsel har ikke bare den fordel at damputviklerens tynne rør kan beskyttes bedre mot svingninger, men beskytter også damputvikleren mot skader ved montasje og også ved avmontering. Hulringen med kassetverrsnitt tjener dels til å avstive damputviklerens kapsel med alle innsatser som henger på den, og dels til strømningsføring. De uunngåelige krengninger som forekommer ved skipsreaktorer, forårsaker hverken i normale tilfeller eller når pumpene faller ut, forstyrrelser i vannsirkulasjonen, da de bare kan ytre seg i den relativt smale ringformede damputviklerkapsel. Derved kan trykktankens byggehøyde ovenfor pumpene redu-seres betraktelig.

I samsvar med dette bilde er ifølge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen foreslått å la hulringen danne trykkrommet for primærsirkulasjonsDumpene og gjennom hulringens vegg å føre flere innløpsstykker som står i forbindelse med sirkulasjonspumpenes sugerom. På denne måte får hver pumpe et eget innløpsstykke av strømningsteknisk gunstig form,og alle pumpene trykker vannet inn i hulringen med kassetverrsnitt^ som har flere åpninger på sin underside, så primærkjølevannet selv ved utfall av en pumpe kan strømme til reaktorkjernen jevnt fordelt på omkretsen.

Tegningen viser mulige utførelseseksempler på oppfinnel-

sen .

Fig. 1 anskueliggjør i et loddrett lengdesnitt gjennom

en trykkvannsreaktor ifølge oppfinnelsen skjematisk strømnings-føringen for det primære kjølevann. Fig. 2 viser likeledes i vertikalt lengdesnitt gjennom en trykkvannsreaktor ifølge oppfinnelsen hvorledes dé enkelte komponenter i trykktanken er anordnet og forbundet. I høyre halvdel av denne figur er den aktive del av en sirkulasjonspumpe vist i snitt og en fødevannsstuss med fødevannssystemets tilbakeløp i oppriss, mens venstre halvdel av figuren viser damputløpsstussen med tilhørende damprørledninger i oppriss. Fig. 3 viser i et tverrsnitt gjennom trykktanken hulringen med pumpeinnløp sett nedenfra.

I utførelsen på fig. 1 trer det primære kjølevann neden-

fra inn> i reaktorkjernen l,som består av tallrike ikke viste lodd-rette og parallelle brenselelementer,og strømmer derfra opp i en damputvikler kapsel 2 som er anbragt ovenfor og konsentrisk med reaktorkjernen 1, gjennomstrømmer denne kapsel nedenfra og opp-

over og blir ved hjelp av pumpene 3,som drives med elektromotorer 4, trykket inn i en hulring 5 som har kasseformet tverrsnitt og på sin underside , nærmere bestemt ved ytterkanten, har tall-

rike åpninger 6, hvorigjennom det primære kjølevann strømmer inn i en ringkanal 7 for deretter å strømme ut i rommet 8 som omgir reaktoren på siden og nedentil. Skulle pumpene for primærsirku-lasjonen falle ut, oppstår der et naturlig sirkulasjonssystem hvor det hete primærvann strømmer oppover i reaktorkjernen som i normal drift. Da damputviklerne 9 forblir i drift, blir det primære kjølevann her avkjølt. Til å begynne med oppstår en naturlig sirkulasjon gjennom de stillestående rotorer hos pumpene 3. Når vannstanden synker, oppstår et internt naturlig sirkulasjonssystem mellom den hete reaktorkjerne 1 og den kolde damputvikler 9 og kan nyttiggjøres som nødsystem til bortføring av ettervarme.

Fig. 2 viser hvorledes hulringen 5 er innspent mellom en avsats i trykktanken og dekselet 11. Dette innspenningssted er på ikke nærmere vist måte utført av et ferritisk materiale over-trukket med et tynt austenitisk materiale, så der ikke kan inn-

tre vesentligevarmeutvidelser i forhold til den ferritiske trykktank.

Hulringen 5 bærer i samsvar med pumpenes antall for eksempel fire innløpsstykker 12 hvorigjennom det i damputvikleren 9 avkjølte primærvann fra damputviklerkapselen 2 strømmer inn i kanalene i pumpen 3. I pumpekapselen 13 blir primærvannet avbøyet og trykket inn i hulringen 5,som står i forbindelse med ringkanalen 7 via tallrike åpninger 6 fordelt på omkretsen. Denne ringkanal 7 dannes dels av innerveggen av trykktanken 10 og dels av ytter-veggen av damputviklerkapselen 2. Denne damputviklerkapsel 2 begrenses i sin tur ved sin innervegg av en særskilt lukket ringkanal 14 hvori de kolde fødevannsrør 15 strekker seg nedover. Damputviklerkapselen 2 støtter seg via flere glideflater 17 mot innerveggen av trykktanken 10 og begrenses ved sin nedre ende av en konisk bunn 16 som også bærer kjernekapselen 18. Denne bærer ved sin nedre ende en innløpskurv 19 som er forsynt med tallrike boringer og er sentrert på trykktankens bunn 21 med en sentral dor 20. , Kjernekapselen 18 ligger med fremspring an på den konis-ke bunn 16 av damputviklerkapselen 2 og blir der fastholdt av støttestativet 22, som på sin overside er sammenskrudd med hulringen 5. Dette støttestativ 22 tjener samtidig til føring og befestigelse av styrestavenes drivorganer 23. Både dampstussen 24 og fødevannsstussen 27 er forbundet med trykktanken 10 med en sveiseleppetetning og bærer innvendig korte rørstusser 25 som er ført gjennom ringkanalen 7 og forbundet med -en rørbunn 26,,likeledes med en sveiseleppetetning.

I tverrsnittet på fig. 3 ses fra undersiden hulringen 5 med pumpeinnløpene 12 og åpningene 6.

Claims (6)

1. Trykkvannsreaktor, hvis primære kjølekrets innenfor en trykktank avgir sin varme til en damputvikler som er innkoblet mellom reaktorkjernen og sirkulasjonspumpenes sugerom, og som uten ødeleggelse kan avmonteres for inspeksjon av trykktanken, karakterisert ved at damputvikleren (9) er anordnet i en allsidig lukket hulsylindrisk kapsel (2) som har gjennombrytninger for strømningsføring og er avstøttet på den øvre ende av trykktanken (10) via en hulring (5).

2. Trykkvannsreaktor som angitt i krav 1, karakterisert ved at kjernens bærestativ (18) med innsatt reaktorkjerne (1) likeledes er opphengt på den nevnte kapsel (2).

3. Trykkvannsreaktor som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at kapselen (2) ved sin nedre ende er av-støttet radialt mot trykktankens innervegg (10) via flere glideflater (17) .

4. Trykkvannsreaktor som angitt i krav 1, karakterisert ved at hulringen (5) danner trykkrommet for de primære sirkulasjonspumper (3).

5. Trykkvannsreaktor som angitt i krav 1, karakterisert ved at der gjennom hulringen (5) går flere innløps-stykker (12) som står i forbindelse med sirkulasjonspumpenes (3) sugerom.

6. Trykkvannsreaktor som angitt i krav 1, karakteri sert ved at kapselen (2) bærer et støttestativ (22) til feste for styrestavenes drivorganer (23).