DE1068823B

DE1068823B -

Info

Publication number: DE1068823B
Application number: DENDAT1068823D
Authority: DE
Priority date: 1957-05-14
Publication date: 1959-11-12
Also published as: GB840789A; FR1195622A; US3087881A; BE567472A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft, die Dampferzeugung in einem Siedewasser-Reaktor, bei' dem durchströmendes Wasser in Dampf übergeführt, wird.

Ein Siedewasser-Reaktor unterliegt bei einer gegebenen Energiefreisetzurig einer Selbststeuerung, weil durch die. Umwandlung von Wasser in Dampf die Reaktivität verringert wird, nachdem der Dampf einen schlechteren Neutronenmoderator als Wasser darstellt. Hierdurch stellt sich jeweils für eine gegebene Wasserströmung eine bestimmte Leistung ein. Wenn die Strömung volkommen ist, besitzt ein Reaktor mit Brennelementrohren gegebener Größe nur eine einzige bestimmte Leistung: ' '" "^;' ■ ■ ■ · '

Gemäß der Erfindung wird in Verbindung mit jedem Brennelementrohr des..Reaktors eine Einspritzdüse verwendet, um vom unteren Rohrende her Kondensatoder Speisewasser in da's'Rohr einzuführen und ferner Anteile des das Rohr iirngebenden Moderatorwassers hineinzusaugen; dadurch wird eine Moderatorwasserströmung längs der Außenseite jedes Rohres bewirkt und auf diese Weise die· Bildung von Dampf in dieser Zone auf ein Minimum'Iverringert, so daß die Bremswirkung des Moderatprwassers nicht herabgesetzt wird; die Energiefreigabe wird durch diese Maßnahme erhöht und ferner, variabel. Die hierzu verwendete Pumpe kann verhältnismäßig klein sein, da sie nur den Speisewasseranteil der durch die Brennelementrohre strömenden' -Gesamtmenge an Wasser fördert. Λ'
In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 im Schnitt den Kernreaktor gemäß der Erfindung, i-'V

Fig. 2 in Einzelansicht im Schnitt eine Einspritzdüse und das Ende des zugehörigen Brennelementrohres des Reaktors. und

Fig. 3 im Schnitt nach Linie 3-3 von Fig. 2 die Anordnung des Brennelementrohres auf der Düse.

Wie Fig. 1 und 2 zeigt, ist in einem Druckbehälter 10 des Reaktors gemäß der Erfindung eine Anzahl von Rohren 11 vorgesehen, in denen sich die Brennelemente 12 befinden. Der Behälter 10 enthält weiter die als Moderator dienende Wassermasse 13, welche die Rohre 11 umgibt. Der Behälter 10 ist mit einer Einlaßleitung 14 zur Zuführung von Speisewasser, einer Auslaßleitung 15 für in ihm erzeugten Dampf und einem Leitblech 16 in dem oberen Behälterteil ausgestattet, welches von dem Dampf Wasser abtrennt. Das Speisewasser und Moderatorwasser sollen entweder schweres oder leichtes Wasser sein. Es sind ferner Regelstäbe 16 a vorgesehen, die in die Zwischenräume zwischen den Brennelementrohren 11 eingeführt werden können.

Die Einlaßleitung 14 ist über einen Rohrstutzen 18 mit einem Kopf verteiler 17 verbunden; der Rohr-

Wasserfördereinrichtung ,
für einen Siedewasser-Reaktor

Anmelder: .

United States Atomic Energy Commission, Washington, D.C. (V,St.A.) '■.'.

Vertreter: Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,

München 27, Gaußstr; 6 ■" _; .:·!■■..!<>■■!

Beanspruchte Priorität: '",'-. .. V -.■

V. St. v. Amerika vom 14. Mai 1957 ' ■■·■,

Michael Treshow, Downers Grove, 111. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

stutzen ist am Boden des Behälters. 10 befestigt und trägt den Verteiler 17. Der Rohrstutzen 18 und ein, in ihm vorgesehener Mittelteil 19 bilden zusammen . den Ringraum 19 a, der zur Verteilung .des aus der Einlaßleitung 14 in den Verteiler 17 strömenden Speisewassers dient. .. . - ... . :,

In der Einlaßleitung 14 ist ein Drosselventil 19 b vorgesehen; sie stellt die eine Zweigleitung einer Hauptrohrleitung 19 c dar, deren andere Zweigleitung, die Beschickungsleitung 19 d, getrennt vom Verteile^ 17, in den Druckbehälter mündet. Die Rohrleitung 19 rf ist mit dem Drosselventil 19^₁ versehen. ;...■;■ ... , *, ,.;; \

Gemäß der Erfindung wird das Speisewasser _f von, dem Verteiler 17 durch die Düsen 20 geführt, wjelche zu den unteren Enden der Rohre 11 führen oder sich etwas in dieselben hinein erstrecken, wobei jedem Rohr 11 eine gesonderte Düse 20 zugeordnet ist und sich in Einstellung zu ihm befindet. Jede Düse 20 führt nicht nur dem zugehörigen Rohr 11 Speisewasser zu, sondern bewirkt auch das Einsaugen eines Teils des direkt außerhalb des jeweiligen Rohrs 11 befindlichen Moderatorwassers in das Rohr. Auf diese Weise entsteht eine Strömung des Moderatorwassers längs der Außenseite jedes Rohres 11, und die Wahrscheinlichkeit, daß an der Rohraußenseite ein Sieden des Wassers auftritt, ist auf ein Minimum verringert. Da außerdem nur ein Teil des jedes Rohr 11 passierenden Wassers durch die Düsen 20 selbst strömt, kann zur Zufuhr des Speisewassers durch die Einlaßleitung 14 eine (nicht eingezeichnete) kleinere Pumpe verwendet werden, als wenn die gesamte die Rohre 11 durchströ-' mende Wassermenge die Düsen 20 passieren müßte.

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In jedem Rohr 11 ist eineAnzahl der Brennelemente 12 angeordnet, die bandähnlich ausgebildet und miteinander verdreht sind und an ihren Enden in Kontakt miteinander gehalten werden. Jedes Brennelement 12 weist einen korrosionsfesten Mantel und einen Kern auf, der durch thermische Neutronen spaltbares Uran enthält. Die Brennelemente 12 sind hintereinander angeordnet, und das untere Ende jedes Brennelementes in einer gegebenen Reihe ist mit jeweils einem Streifen 21 verbunden, der in einem Schlitz in einem Trägerstab 22 befestigt ist, der seinerseits von dem Rohr 11 im unteren Ende gehalten wird.

Der Verteiler 17, die Düsen 20 und die Teile 18 und 19 sind aus rostfreiem Stahl hergestellt.

Jedes Rohr 11 weist mit Ausnahme eines konischen Teils 23 in der Nähe des unteren Rohrendes und eines reduzierten zylindrischen Teils 24 am unteren Rohrende einen Innendurchmesser von 14,92 cm auf. Der konische Teil 23 hat am einen Ende einen Innendurchmesser von 14,92 cm, am anderen Ende einen solchen von 10,64 cm und eine Länge von 12,54 cm. Der Teil 24 weist, abgesehen von der sich erweiternden Mündung 25, einen Innendurchmesser von 10,64 cm und eine Länge von 30,64 cm auf. Jede Düse 20 hat in einem reduzierten Teil 25 α einen Innendurchmesser von 0,76 cm. Der reduzierte Teil 25 a soll mit einer konisch geformten Zone versehen sein, die bei Projektion nach oben mit der Innenfläche der konischen Zone 23 des Rohrs 11 übereinstimmen würde. Der Trägerstab 22 wird von einem Ring 25 b getragen, der seinerseits in dem konischen Teil 23 des Rohrs 11 sitzt und durch Anliegen an der Rohrwandung gehalten wird.

Wie Fig. 2 und 3 zeigt, ist jedes Rohr 11 am unteren Ende seitlich und senkrecht auf drei Armen 26 abgestützt, die in Abständen voneinander an der zugehörigen Düse 20 befestigt sind und sich radial nach außen erstrecken. Am oberen Teil werden die Rohre 11 in seitlicher Richtung von einem Gitter 27 gestützt, durch das sie sich hindurch erstrecken. Von nicht eingezeichneten Mitteln wird im Abstand von der zylindrischen Innenwandung des Druckbehälters 10 eine Wärmeabschirmung 28 gehalten, die derart mit dem Leitblech 16 verbunden ist, daß sie einen Träger für dasselbe bildet. Das Leitblech 16, die Düsen 20, das Gitter 27 und die Wärmeabschirmung 28 bestehen aus rostfreiem Stahl.

Der in den Rohren 11 erzeugte Dampf verläßt den Behälter 10 nach Passieren des Leitbleches 16, welches von ihm Wasser abtrennt, durch die Auslaßleitung 15. Die Auslaßleitung 15 führt zu einer (nicht eingezeichneten) Turbine, die mit dem Dampf getrieben wird. Der von der Turbine abströmende Dampf wird (mit nicht eingezeichneten Mitteln) kondensiert, und das erhaltene Wasser wird als Speisewasser durch die Einlaßleitung 14 in den Druckbehälter zurückgeführt. Durch das Hindurchpumpen von Wasser durch die Rohre 11 mittels der Einspritzdüsen 20 wird die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in den Rohren und damit die Reaktorleistung erhöht. Durch Veränderung der Pumpenleistung wird eine Veränderung der Reaktorleistung erzielt. Wenn der Reaktor selbst die Pumpkraft erzeugt, d. h., wenn die Strömung des Wassers durch die Rohre von dem Unterschied zwischen der Dichte von Wasser und Dampf in den Rohren und der Dichte des außerhalb der Rohre befindlichen Wassers abhängt, wird die Strömungsgeschwindigkeit und damit die Leistung automatisch begrenzt, da eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit von einer Vergrößerung der Dampfmenge abhängt, welche die Bremswirkung des Moderators und damit Reaktivität verringert. Eine Veränderung der Pumpleistung wird

ao erzielt, indem man die Anteile des durch die Einlaßleitung 14 und die Düsen 20 zugeführten Speisewassers und des unabhängig von den Düsen 20 durch die Zufuhrleitung 19 rf zugeführten Speisewassers verändert. Diese Veränderung der zugeführten Anteile an Speisewasser wird durch Regelung der Drosselventile 19 & und 19 e erreicht.

Claims

Patentansprüche:

1. Siedewasser-Reaktor, bei welchem in einem Druckbehälter eines oder mehrere, Brennelemente enthaltende und zur Dampferzeugung dienende Rohre im Abstand und parallel zueinander senkrecht angeordnet und direkt von Moderatorwasser umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einspritzung von Speisewasser dem unteren Ende jedes Rohres (11) eine Düse (20) zugeordnet ist, die sich in einem solchen Abstand von dem Rohrende befindet, daß gleichzeitig mit der Einspritzung des Speisewassers unter der Wirkung des Speisewasserstrahls eine Ansaugung von Moderatorwasser (13) erfolgt und dadurch eine Moderatorwasserströmung längs der Außenseite jedes Rohres bewirkt und auf diese Weise die Bildung von Dampf in dieser Zone auf ein Minimum verringert wird.

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Druckbehälter (10) oberhalb der oberen Rohrenden ein Leitblech 16 vorgesehen ist, das aus dem erzeugten Wasser-Dampf-Gemisch das Wasser abtrennt und zum Moderatorwasser zurückführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen