DE2033756C - Siedewasserreaktoranlage - Google Patents

Description

Gleichzeitig kann der Anschlußstutzen einen Kanal für die Zufuhr von Speisewasser in den Wasserraum des Reaktors unter Umgehung der Turbine aufweisen. Dadurch werden besondere öffnungen oder Stutzen im Druckgefäß gespart. Unter Umständen kann der Kanal im Anschlußstutzen der gleiche Kanal sein, durch welchen bereits das aus der Turbine austretende Speisewasser strömt.

Vorzugsweise kann das Speisewasser der Umwälzströmung im Druckgefäß innerhalb der Umwälzpumpe beigemischt werden. Dadurch wird eine besonders einfache Ausführung erhalten, welche unter Umständen noch weitere Vorteile bietet.

So kann durch eine Beimischung vor dem Pumpenlaufrad die Wassermenge, welche durch die Pumpe fließt, abgekühlt werden, was zu einer Vergrößerung der zur Verfugung stehenden thermischen Saughöhe führt, da der Dampfdruck des umgewälzten Wassers an dieser Stelle gesenkt wird.

Bei einer vorteilhaften Ausführung kann die Um- ao wiiizpumpe auf der Eintrittsseite mit Leitschaufeln versehen sein, die nach außen in den Förderstrom rm.ndende Kanäle aufweisen, welche an den Kanal füi die Zufuhr von Speisewasser angeschlossen sind. Bei einer derartigen Anordnung wird durch einfache »5 Mittel eine sehr gleichmäßige Vermischung des Speisewassers mit der Umwälzströmung erhalten, die für den vorher genannten Zweck.· einer Vergrößerung der Saughöhe der Pumpe vorteilhaft ist.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung kann das Laufrad der Umwälzpumpe mit in den Schaufeln ausgebildeten Kanälen versehen sein, die nach außen in den Förderstrom münden, an den Kanal für die Einführung des Speisewassers angeschlossen sind und derart angeordnet sind, daß sie zur Bildung einer Strömungsschicht von Speisewasser entlang der Oberfläche der Schaufel dienen. Dadurch wird auf besonders wirksame Weise eine Erhöhung der Saughöhe der Pumpe erzielt, da gezielt die betreffenden Bereiche der Pumpe gekühlt werden, an welchen die Gefahr einer Dampfblasenbildung besteht. Das übrige Speisewasser kann dabei in den Diffusor der Umwälzpumpe, d. h. nach dem Laufrad, eingeführt werden. Das Speisewasser wird somit nicht durch die Pumpe geleitet, so daß diese kleiner dimensioniert sein kann.

Die Erfindung wird an Hand einiger in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Schnitt eines Siedewasserreaktors mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Umwälzpumpen,

Fig. 2 einen Schnitt einer möglichen Ausführung einer Umwälzpumpe beim Reaktoi nach der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt einer anderen Ausführung der Umwälzpumpe mit ihrem Antrieb,

Fig. 4 einen Schnitt einer besonders vorteilhaften Ausführung der Umwälzpumpe und ihres Antriebes bei einem Kernreaktor nach der Fig. 1 und

F i g. 5 eine etwas abgeänderte Ausführung (ir <> <> Umwälzpumpe aus der Fig. 3.

In der Fig. I ist eir schematise!¹.':! Schnitt eines Siedewasserreaktors mit einem Druckbehälter I, einem Reaktorkern 2, einem Dampfabscheider 3 und niehioren Umwälzpumpen 4 dargestellt, die unter- 6j halb des Wasserspiegels 5 im Behälter I, jedoch über dem Reaktorkern 2 angeordnet sind. Die Wellen der in der Fig. 1 nicht dargestellten Laufräder der Umwälzpumpen sind durch Anschlußstutzen 6: durchgeführt, an denen Gehäuse 7 von Wasserturbinen befestigt sind, die zum Antrieb der Laufräder der Pumpen 4 dienen. Die Gehäuse 7 enthalten Rohranschlüsse 8 und 9, die beide zur Zufuhr von Speisewasser dienen, und zwar die einen von Speisewasser für den Antrieb der Turbinen und die anderen zur direkten Einführung des Speisewassers in den Reaktor unter Umgehung der Turbinen. In der Fig. 1 sind noch durch Pfeile die Strömungsrichtungen der Umwälzstromung im Wasserraum des Reaktors sowie die des zugeführten Speisewassers dargestellt.

Die F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Umwälzpumpe und ihre Antriebsturbine bei einer Reaktoranlage nach der Fig. !. Die der Fig. 1 entsprechenden Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Wie aus der F i g. 2 ersichtlich ist, befinden sich im Turbinengehäuse 7, das durch einen Deckel 10 abgeschlossen ist, Turbinenelemente 11 mit einem Lager Ϊ2 für eine Welle 13 sowie ein Laufrad 14 der Wasserturbine. Das andere Ende der Welle 13 ist in einem Lager 15 in einem Pumpengehäuse 16 gelagert und trägt ein Laufrad 17. Das Pumpengehäuse 16 ist vor dem Laufrad, in der Strömungsrichtung des umgewälzten Wassers betrachtet, mit feststehenden Vorleitschaufeln 18 versehen, von denen jede eine Bohrung 20 sowie quer dazu nach außen führende Bohrungen 21 aufweist.

Wie in der F i g. 2 durch einen Pfeil P angedeutet ist, strömt das aus dem Laufrad 14 der Turbine austretende Speisewasser durch einen Ringraum 22 in einen damit verbundenen Ringraum 23 im Anschlußstutzen 6. Der Ringraum 23 ist gleichzeitig an die Zuführleitung 9 für Speisewasser angeschlossen. Aus dem Ringraum 23 gelangt das aus dem Laufrad 14 der Turbine austretende bzw. das durch die Leitung 9 zugeführte Speisewasser in die Bohrungen 20 der Schaufeln und aus diesen durch die Bohrungen 21 in die durch die Pumpe 4 führende Umwälzströmung.

Bei der in der Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführung dienen die gleichen Anschlußstutzen 6 zur Befestigung der Antriebsturbinen für die Umwälzpumpen wie auch für die Zufuhr von Speisewasser. Dadurch werden besondere Stutzen für die Antriebswellen der Umwälzpumpen zusammen mit ihren Dichtungen vermieden. Bei der in der F i g. 2 dargestellten Ausführung wird zusätzlich der Vorteil erhalten, daß die Umwälzströmung in der Pumpe durch die Beimischung von kühlerem Speisewasser abgekühlt wird, so daß in der Pumpe die Gefahr der Entstehung von Dampfblasen, welche die Saugwirkung der Pumpe verschlechtern, vermindert wird. Das ist insbesondere beim in der F i g. 1 dargestellten Fall wichtig, wo sich die Umwälzpumpen über dem Reaktorkern 2 und unterhalb des V/asserspiegels 5 befinden. An dieser Stelle, die aus betriebstechnischen Gründen vorteilhaft ist, da zum Ausbau der Ριιιυ η nur eine Senkung des Wasserspiegels im Reaktor erforderlich ist, haben die Umwälzpumpen nur einen geringen Ziilatifdruck. Durch die dargestellte Ausführung wird die Entstehung von Dampfblascn unterdrückt und dadurch unter Umständen eine richtige Funktion der Umwälzpumpen überhaupt erst ermöglicht.

In der Fig. 3 ist eine im wesentlichen der Fig. 2 entsprechende Ausführung dargestellt, bei welcher jedoch das Gehäuse einer Pumpe 30 gegenüber dem Gehäuse der Pumpe 4 aus tier F i g. 2 umgekehrt ist,

_Kr. HaR ihre T aee der in der Fi β 1 dargestellten SteU außen austretende Speisewasser bildet eine Strö-W ™5£fch Bei dieser Ausführung ist das Lauf- mungsschicht, die sich entlang der Oberflache der STlTSTurbfn an e ner Hohlwelle 31 befestigt, Schaufel erstreckt und auf diac Weise gezielt den Be-Se eine Bohrung ₃₂ aufweist. Durch die Bohrung 32 reich kühlt, in welchem die Gefahr der Bildung von Sanet das unter Umgehung der Turbine zugeführte 5 Dampfblasen besteht. Bei dieser Ausfuhrung wird zur sSwasser aus deXituig 8 in einen Gehäuseteil Erzielung der gleichen Wirkung bezüglich der Unter-Ar Umwälz_Pum_Pe30. Das Gehäuse der Pumpe drückung von Dampfblasen eine kleinere Kuhlwas-30 ist auch in diesem Falle mit feststehenden Vorleit- sermenge in Form von Speisewasser benotigt. Lhaufcin 34 versehen die Bohrungen 35, 36 aufwei- Die Einlaufstutzen der Umwälzpumpen nach den ,

sen S durch Ss Laufrad 14 der Turbine strö- i. F i g. 2, 3 und 4 können achssymmetnsche Rotations-

mende Speisewasser gelangt durch einen Ringraum körper sein, oder sie können, entsprechend der Dar- \

3^e£nfa^Plh in to Gehäuseteil 33. Aus dem Gehäu- stellung in der Fi g. 1, nur nach oben offene E.nlaufseteil 33 s ömt das Speisewasser durch die Kanäle 35 trichter bilden. Entsprechend der Darste lung in der und 36 nach außen und wird der Umwälzströmung Fig. 5 ist auch eine Ausführung mit einer axialen vor dem Laufrad 38 der Umwälzpumpe beigemischt. I₅ Einströmung möglich.

Die Arbeitsweise und Wirkung der Ausführung nach In der F i g. 5, die als eine abgeänderte Ausfuhrung

der F i e 3 sind im übrigen gieich wie die der Ausiüh- der Anordnung aus dem rechten Teil der F ι g. ί ?" une nach der FU 2 verstehen ist, enthält die Pumpe 30 einen Saugstutzen

In der Fi e 4 ist eine weitere Ausführung im 50, der einen hohlen, inneren Körper 51 aufweist, Schnitt dargestellt. Der linke Teil der Figur mit dem 20 dessen Hohlraum an die Bohrung 32 der Höh welle Stutzen J und der Antriebsturbine ist gleich wie bei 31 angeschlossen ist. Gleichzeitig steht der Hohlraum der Ausführung nach der F i g. 2 und ist mit gleichen des inneren Körpers 51 mit dem Ringraum 37 in \ ei Bezugszeichen bezeichnet. Die Pumpe 40 ist ähnlich bindung. Zwischen dem inneren Korper 51 und wie bei der Ausführung nach der Fi g. 3 angeordnet. einem äußeren Mantel 52 sind Leitschaufeln 53 ai Sie enthält ein Laufrad 41, das Kanäle 42, 43 und 44 25 geordnet, welche radiale Bohrungen 54 sowie d;;ran aufweist die aus der Nabe des Laufrades in die anschließende, nach außen fuhrende Bohrungen .0 Schaufeln und aus diesen nach außen führen. Die Ka- aufweisen, durch welche das durch die Kanäle 32 jnv. näle 42 43 44 sind an eine axiale Bohrung 45 der 37 zugeführte Speisewasser der durch die Pumpe ?"> Welle 13' angeschlossen, die durch eine radiale Boh- führenden Umwälzströmung beigemischt wc Jc;;. rune 46 mit aus dem Laufrad 14 der Turbine austre- 30 kann. Die Funktion der Ausführung nach der 1 ; ß. ^Λ tendem Speisewasser versorgt wird. ist im übrigen gleich wie die der vorher beschrieb. :u'

Bei der dargestellten Ausführung enthält die Ausführungen.

Pumpe 40 einen Diffusor 47, der getrennte Strö- Es versteht sich, daß bei der Ausführung na<Ji 0

muneskanäle 48 für die Umwälzströmung und 49 für Fi g. 4 wie auch den Ausführungen nach den l· u das zueeführte Speisewasser enthält. 35 und 3 auch andere Arten der Kühlung der ScIi;,;.:^ «

Beider Ausführung nach der F ig. 4 wird das Spei- bzw. der an ihnen vorbeiführenden Strömung ve scwasser der Umwälzslrömung erst nach dem Lauf- wendet werden können.

rad 41 der Umwälzpumpe 40 beigemischt. Es Wie aus den F i g. 2 bis 5 ersichtlich ist, ist b -

braucht eine kleinere Menge von Wasser umgewälzt len Ausführungen die Pumpe so ausgebildet, d;-·■ -: zu werden so daß die Pumpe und mit ihr auch die 40 einem Ausbau des Gehäuses 7 gleichzeitig die V· ^e Antriebsturbine kleiner sein können. Dabei entfällt 13 bzw. 13', 31 zusammen mit dem Laufrad der '■ U-jedoch die vorteilhafte Wirkung der Kühlung der wälzpumpe ausgebaut wird. Im Druckgefäß verH':^i durch die Pumpe führenden Strömung. Es sind daher nur das Pumpengehäuse mit dem Einlaufstutzen. J '.· irr, Laufrad 41 die Kanäle 42 bis 44 ausgebildet, Leitschaufeln und dem Diffusor. Durch diese <' welchTzur*Zufuhr von kühlem Speisewasser in die 45 nähme werden eventuelle Reparaturen des Pur. c: Schaufeln dienen. Das aus den Kanälen 44 nach laufrades wesentlich erleichtert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

serreaktoranlage die Umwälzpumpe durch eine Was- Patentansprüche: serturbine anzutreiben, die mit Speisewasser betrieben wird. Dadurch >wmi insofern eine vorteilhafte

1. Siedewasserreaktoranlage mit in einem Ausführung gewonnen,-als die sonst komplizierten Druckgefäß unterhalb des Wasserspiegels eines 5 Dichtungen zwischen "der Umwälzpumpe und ihrem Wasserraumes angeordnetem Reaktorkern sowi; Antrieb entfallen können.

mit mindestens einer im Druckgefäß angeordne- Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung dieten Umwälzpumpe, die durch eine mit Speisewas- ses Vorschlages und hat eine Anlage zum Ziel, ser betätigte Wasserturbine angetrieben ist, da- welche einfacher ist als die bisherigen Anlagen dieser durch gekennzeichnet, daß die Wasser- io Art, und zwar insbesondere dadurch, daß eine kleiturbine (14) an einem in an sich bekannter Weise nere Anzahl von Stutzen am Druckgefäß benötigt unterhalb des Wasserspiegels (5) im Druckgefäß wird. Gleichzeitig ■ soll die Sicherheit der Anlage (1), jedoch üben dem Reaktorkern (2) befindli- durch den Entfall von Stutzen erhöht werden, da die chen Anschlußstutzen (6) angeordnet ist, daß in Stutzen von Druckgefäßen besonders gefährdete Bean sich bekannter Weise die Antriebswelle (13, 15 reiche darstellen. Dabei soll auch eine einfachere 13', 31) für die Umwälzpumpe (4, 30, 40) durch Wartung des Reaktors und ein einfacherer Aasbau den Stutzen (6) hindurchgeführt ist, und daß in- der Pumpe möglich sein. Insbesondere soll die Notnerhalb des Stutzens (6) mindestens ein Kanal wendigkeit entfallen, vor dem Ausbau der Pumpe das (22, 37) für die Einführung von aus der Turbine Druckgefäß vollständig zu entleeren.
(14) austretendem Speisewasser in den Wasser- 30 Die erfindungsgemäße Siedewasserreaktoranlage, raum des Reaktors vorgesehen ist durch welche dieses Ziel erreicht wird, ist dadurch

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn- gekennzeichnet, daß die Wasserturbine an einem in zeichnet, daß das Laufrad (17, 38, 41) der Um- an sich bekannter Weise unterhalb des Wasserspiewälzpumpe (4, 30, 40) durch den Anschlußstut- gels im Druckgefäß, jedoch über dem Reaktorkern zen (6) nach außen ausbaubar ist. 35 befindlichen Anschlußstutzen angeordnet ist, daß in

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn- an sich beKannter Weise die Antriebswelle für die zeichnet, daß der Anschlußstutzen (6) einen Ka- Umwälzpumpe durch den Stutzen hindurchgeführt nal (23, 32) für die Zufuhr von Speisewasser in ist, und daß innerhalb des Stutzens mindestens ein den Wasserraum des Reaktors unter Umgehung Kanal für die Einführung von aus der Turbine austreder Turbine (14) aufweist. 30 tendem Speisewasser in den Wasserraum des Reak-

4. Anlage nach den Ansprüchen 1 und 3, da- tors vorgesehen ist.

durch gekennzeichnet, daß das Speisewasser der In diesem Zusammenhang muß darauf hingewiesen

Umwälzströmung im Druckgefäß (1) innerhalb werden, daß es z. B. aus den französischen Patent-

der Umwälzpumpe (4, 30, 40) beigemischt wird. Schriften 1 525 013, 1 556 250 und der Zeitschrift

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekenn- 35 »Atomkernenergie«, 3969, S. 153, bekannt ist, Anzeichnet, daß das Speisewasse·· der Umwälzströ- triebswellen von Laufrädern von Umwälzpumpen mung vor dem Pumpenlaufrad (17, 38) beige- durch Stutzen von Druckgefäßen hindurchzuführen, mischt wird. I_n diesen Fällen handelt es sich jedoch um Antriebe

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekenn- mit hlektromotoren, welche die erwähnten komplizeichnet, daß die Umwälzpumpe auf der Eintritts- 40 zierten Dichtungen benötigen.

seite mit Leitschaufeln (18, 34, 53) versehen ist, Durch die Maßnahme gemäß der Erfindung ist es die nach außen in den Förderstrom mündende möglich, mit einer minimalen Anzahl der Anschluß-Kanäle (21, 36, 55) aufweisen, welche an den Ka- stutzen am Druckgefäß auszukommen. Für die Annal (22, 37) für die Zufuhr von Speisewasser an- triebsturbinen und ihre Wellen können Anschlußstutgeschlossen sind. _{45 zen} verwendet werden, die sonst am Druckgefäß des

7. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekenn- Reaktors für die Zufuhr von Speisewasser vorgesehen zeichnet, daß das Laufrad (41) der Umwälz- sind. Diese befinden sich über dem Reaktorkern und pumpe (40) mit in den Schaufeln ausgebildeten in der Nähe des Wasserspiegels des Wasserraumes, Kanälen (42, 43, 44) versehen ist, die nach außen damit die Thermosyphonwirkung des kälteren Speisein den Förderstrom münden, an den Kanal (22) 50 wassers ausgenützt werden kann. Für die Umwälzfür die Einführung des Speisewassers angeschlos- pumpen ergibt sich dabei der Vorteil, daß für eine sen sind und derart angeordnet sind, daß sie zur Reparatur der Turbine oder der Pumpe der Wasser-Bildung einer Strömungsschicht von Speisewasser spiegel nur unter die Höhe der Umwälzpumpe geentlang der Oberfläche der Schaufel dienen. senkt zu werden braucht, so daß der Reaktorkern un-

8. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekenra- 55 ter Wasser bleiben kann. Auch der Wegfall zusätzzeichnet, daß das Speisewasser in den Diffusor licher Anschlußstutzen für die Turbine spielt eine be-(47) der Umwälzpumpe (40) eingeführt wird. deutende Rolle, da die Anschlußstutzen bezüglich ihrer Herstellung teuer sind und gefährdete Bereiche des

Druckgefäßes darstellen, da an ihnen komplizierte

60 Spannungszustände bestehen und meistens nur mit

Die Erfindung betrifft eine Siedewasserreaktoran- großem Aufwand kontrollierbare Schweißnähte erläge mit in einem Druckgefäß unterhalb des Wasser- forderlich sind.

spiegeis eines Wasserraumes angeordnetem Reaktor- Vorzugsweise kann dabei die Anordnung so getrof-

kern sowie mit mindestens einer im Druckgefäß an- fen werden, daß das Laufrad der Umwälzpumpe

geordneten Umwälzpumpe, die durch eine mit Speise- 65 durch den Anschlußstutzen nach außen ausgebaut

wasser betätigte Wasserturbine angetrieben ist. werden kann. Dadurch wird insbesondere die er-

Es ist bereits in der deutschen Auslegeschrift wähnte Reparatur einer Umwälzpumpe wesentlich

921 903 vorgeschlagen worden, bei einer Siedewas- erleichtert.