DE1115846B

DE1115846B - Notkuehleinrichtung fuer Kernreaktoranlagen

Info

Publication number: DE1115846B
Application number: DED30937A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hartwig Benzler; Dipl-Ing Franz Jos Quirrenbach; Dipl-Ing Winfried Schwarze
Original assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Current assignee: Deutsche Babcock and Wilcox Dampfkesselwerke AG
Priority date: 1959-06-24
Filing date: 1959-06-24
Publication date: 1961-10-26

Description

Notkühleinrichtung für Kernreaktoranlagen Die Erfindung betrifft eine Notkühleinrichtung für im Normalbetrieb im Primärkreislauf mit Zwangumlauf arbeitende Kernreaktoren mit einem vertikal stehenden Wärineaustauscher, welcher in bezug auf den Reaktorkern so angeordnet ist, daß bei einer Notabschaltung die Reaktorrestwärme infolge eines natürlichen Umlaufes des primären Kühlmittels abzuführen ist.
Bei Kernreaktoren mit Zwangumlaufkühlung ist es aus Sicherheitsgründen zum Zweck einer Notkühlung erforderlich, beim Ausfall der Umwälzpumpen die Restwärme aus dem Reaktor abzuführen. Bei den bekannten Anlagen wurde zu diesem Zweck der Wärmeaustauscher höher aufgestellt, um eine für die Notkühlung wirksame geometrische Höhendifferenz zu erzielen. Dadurch entsteht bei Ausfall der Pumpen ein natürlicher Unilauf. Bei anderen bekannten Anlagen wird ein vom Primärkühlkreislauf unabhängiger Notkühlkreislauf mit natürlichem Umlauf vorgesehen. Diese Maßnahmen bedingen jedoch, daß der umbaute Raum für einen Reaktor größer wird oder daß zusätzliche Kreisläufe eingebaut werden. Zur Verbesserung der Notkühleinrichtungen wird nunmehr gemäß der Erflndung vorgeschlagen, daß im oberen Teil des Wärmeaustauscherkessels oberhalb der Hauptwärmeaustauscherelemente noch besondere Wärmeaustauscherelemente angeordnet sind.
Durch diese Maßnahme wird, wie im folgenden gezeigt wird, erreicht, daß die für den Naturumlauf wichtige Höhendifferenz zwischen Mitte Reaktor und Mitte Wärmeaustauscher vergrößert wird, ohne daß eine zusätzliche Bauhöhe erforderlich ist.
Die Zeichnung stellt den Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel schematisch dar. Dabei wird die aus einem Reaktor 1 kommende Wärme einem Wärmeaustauscher 2 mit den Rohrgruppen 3 und 4 zugeführt. Die Rohrgruppe 4 wird nur zur Notkühlung beim Ausfall der Umwälzpumpen verwendet.

Für die Reaktorleistung, die mittels natürlichem Umlauf abgeführt werden kann, gilt in erster Näherung die Gleichung (vgl. Aufsatz von H. Benzler in Atomkernenergie, Juliheft 1960)

(pTS = Reaktorleistung, die mittels natürlichen Um-

laufs abgeführt werden kann [-],

H = Höhendifferenz zwischen Mitte Wärmeüber-

trager und Mitte Reaktor [m],

Yi = spezifisches Gewicht des Kühlmittels am

Austritt aus dem Wärmeübertrager [hp/m3],

72 = spezifisches Gewicht des Kühlmittels am

Eintritt in den Wärmeübertrager [hp/M3],

A,pge" = Gesamtdruckverlust des Kühlmittels im Kühl-

kreislauf [hp/M2].

Bei den bekannten Bauarten, so z. B. Reaktor Shippingport oder Calder Hall, ist II die Höhendifferenz zwischen Mitte Dampferzeuger und Mitte Reaktor.

Baut man nun, wie es vorliegend vorgesehen ist, oben im Dampferzeuger zusätzlich besondere Wärmeaustauscherelemente ein, die die Restwärme abführen, so ist dann LI die Höhendifferenz zwischen der Mitte dieser besonderen Wärmeaustauscherelemente und Mitte Reaktor.
Bei einem gasgekühlten Reaktor der englischen Bauart Calder Hall ist beispielsweise die HöhendilTerenz zwischen Mitte Dampferzeuger und Mitte Reaktor HD = 10 in und die Dampferzeugerhöhe L etwa 30 m, so daß die Hälfte von 30 in zu HD hinzukommt. Man erhält dann als Höhendifferenz zwischen Mitte Kühlpaket und Mitte Reaktor Somit ist die zulässige Reaktorleistung, die mit natürlichem Umlauf abgeführt werden kann, da ist, 1,58mal größer als ohne die vorliegende Maßnahme.
Bei gleicher HöhendfiTerenz zwischen Dampferzeugermitte und Reaktormitte kann also 1,58mal mehr Restwärme abgeführt werden, oder aber die gleiche Restwärme kann mit einer 2,5mal kleineren Höhendifferenz HD abgeführt werden. Das ist der Vorteil, der gegenüber den Notkühleinrichtungen erzielt wird, welche mit einem normalen Wärmeaustauscher arbeiten.
Infolge der hohenTemperaturdifferenzenimWärmetauscher genügt es, eine verhältnismäßig kleine Wärmeaustauscherfläche zum Abführen der Restwärme anzubringen. So wird vorgeschlagen, daß die besonderen Wärmeaustauscherelemente Kühlrohrbündel sind, die an den sekundären Kühlkreislauf für die Hauptwärmeaustauscherelemente angeschlossen sind.
Gemäß einem weiteren Vorschlag können die besonderen Wärmeaustauscherelemente Überhitzerbündel sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Notkühleinrichtung für im Normalbetrieb im Primärkreislauf mit Zwangumlauf arbeitende Kernreaktoren mit einem vertikal stehenden Wärmeaustauscher, welcher in bezug auf den Reaktorkern so angeordnet ist, daß bei einer Notabschaltung die Reaktorrestwärme infolge eines natürlichen Umlaufes des primären Kühlmittels abzuführen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Teil des Wärmeaustauscherkessels (2) oberhalb der Hauptwärmeaustauscherelemente (3) noch besondere Wärmeaustauscherelemente (4) angeordnet sind.
2. Notkühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besonderen Wärmeaustauscherelemente (4) Kühlrohrbündel sind. 3. Notkühleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, -daß die Kühlrohrbündel an den sekundären Kühlkreislauf f ür die Hauptwärmeaustauscherelemente (3) angeschlossen sind. 4. Notkühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besonderen Wärmeaustauscherelemente (4) Überhitzerbündel sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Ahippingport Pressurized Water Reactor«, Reading (USA.), 1958, S. 246 bis 251; Ch. Starr und R. W..Dickinson, »Sodium Graphite Reactors«, Reading (USA.), 1958, S. 153, Kapitel 6-2. 1, und Si, 164.