DE2234573B2 - In den druckbehaelter einer kernenergieerzeugungsanlage eingebauter dampferzeuger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen in den Druckbehälter Kernenergieerzeugungsanlage eingebauten Dampferzeuger, der aus mehreren nebeneinanderlie- 3s genden Dampferzeugerelementen besteht, die jeweils an eine Zuführung für das zu verdampfende Sekundärmittel und eine Abführung für das verdampfte Sekundärmittel Ober Wärmedehnungen ermöglichende Rohrleitungen angeschlossen sind, wobei jedes Dampferzeugerelement auf parallel zur Strömungsrichtung des primären Heizmintels angeordnete, vom Sekundärmittel durchflossene Rohre aufweist, deren im Querschnitt eingezogene Rohrenden von einem Verteiler ausgehen und in einen Sammler münden, und wobei die 4s Sekundärmittelzuführleitung zu dem Verteiler jedes Dampferzeugerelementes innerhalb des Dampferzeugerelementes parallel zu den Rohren des Dampferzeugerelementes angeordnet ist

Bei den bekannten nuklearen Kernenergieerzeugungisanlagen müssen, um die Betriebsfähigkeit, lange Lebensdauer und Sicherheit sicherzustellen, notwendigerweise sehr viele einzelne und getrennte Hilfssysteme angewendet werden, von denen jedes aufgrund der jeweiligen Größe und Form einen beträchtlichen Raumbedarf aufweist. Letzten Endes führt eine solche Anordnung zu großen, schwerfälligen und verhältnismäßig unwirksamen Anlagen im Vergleich zur Größe der für die Aufstellung, die Wartung und die Benutzung erforderlichen Baustelle.

Es sind bereits Kernenergie-Erzeugungsanlagen bekannt (DT-OS 15 51 037) bei denen im Reaktordruckgefäß mehrere Dampferzeugerelemente angeordnet sind, ledes Dampferzeugerelement weist dabei einen oben liegenden Sammler und einen unten liegenden Verteiler auf, die über eine Vielzahl parallelgeschalteter Vendampferrohre miteinander verbunden sind. Die Einspeiseleitung ist hierbei durch den oben liegenden Sammler geführt und mündet in den Verteiler, wo das zugeführte zu verdampfende Sekundärmedium auf die einzelnen Verdampferrohre verteilt wird. Der Sammler weist zur Abführung des erzeugten Dampfes eine Dampfaustrittsleitung auf, die mit dem Dampfverbrauchw bzw. mit weiteren Sammlern, an denen mehrere Dampferzeugerelemente angeschlossen sind, verbunden ist

Bei dieser bekannten Anordnung werden die Dampferzeugerelemente vom Primärmedium quer durchströmt Hierdurch werden Eintrittsräume und Austrittsräume neben den Dampferzeugerelementen notwendig, wodurch das Bauvolumen vergrößert wird. Auch werden einzelne Rohre, da sich Toträume bilden können, nur teilweise vom Primärmedium umströmt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, bei der die Dampferzeugerelemente leicht zugänglich und leicht ein- und ausbaubar sind. Dabei soll ein geringer Strömungswiderstand für das Primärmedium trotz eng nebeneinanderliegender Dampferzeugerelemente unter Vermeidung von großen Ein- und Austrittsräumen erreicht werdea Auch soll verhindert werden, daß sich an den Dampferzeugerelementen Strömungstoträume bilden können.

Diese Aufgabe wird bei einem in den Druckbehälter einer Kemeaergieerzeugungsanlage eingebauten Dampferzeuger dadurch gelöst, daß die benachbarten nebeneinanderliegenden Dampferzeugerelemente abwechselnd vertikal versetzt zueinander angeordnet sind und daß sowohl die verteilerseitig liegenden Einziehungen des Querschnittes der Rohre als auch die sammlerseitig liegenden Einziehungen des Querschnittes der Rohre der nebeneinanderliegenden Dampferzeugerelementeauf jeweils der gleichen Höhe liegen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

F i g. 1 einen Querschnitt durch den Reaktor,

Fig.2 einen Teilschnitt zur Darstellung einer Gesamtgruppe aus einer Anzahl einzelner Reaktor-Dampferzeugerelemente und

F i g. 3 einen Querschnitt durch ein Dampferzeuger-Element nach F i g. 2.

Gemäß der Darstellung in F i g. 1 ist die Ktrnenergieerzeugungsanlage ti in einem Druckbehälter 26 eingebaut, die einen konventionellen Kern 27 besitzt, der vorwiegend aus Brennelementen besteht, die auf einem Gitter gelagert sind, welches die Kühlmittelströmungskanäle innerhalb des Kerns 27 festlegen. Ein Dampferzeuger mit den Dampferzeugerelementen 28 steht in dem Behälter 26 strömungsmäßig mit dem Primärkühlmittel in Verbindung und ist mit Vorrichtungen 29 ausgestattet um das Primärkühlmittel durch die Dainpferzeugerelemente 28 und den Druckbehälter 26 über Kanäle strömen zu lassen. Der Behälter ist mit der Speisewasserzuführung 31 und Dampfabführung 32 versehen, wobei diese mit einem Kreislaufsystem gekoppelt sind.

Der Strömungsweg des Primärkühlmittels ist durch die Pfeile 35, 36, 37, 38 und 39 in Fi g. 1 angedeutet. Jedes Dampferzeugerelement ruht auf einer Tragplatte 41 und lehnt sich an einer Stützwand 42 an, die in Längsrichtung entlang der Innenseite des Dampferzeugerelementes 28 verläuft

Während früher ferritische Stähle wegen der Korrosionsgefahr nicht eingesetzt werden konnten, ermöglicht es die Erfindung aufgrund der größeren Wärmeleitfähigkeit dieses Werkstoffes die Dampfer-

zeuger in kleineren und billigeren Einheiten zu fertigen ohne den Gesamtwärmeübergang zu gefärden. ErfindungsgemäB tritt bei dem Dampferzeuger eüi verhältnismäßig geringer Strömungswiderstand im Primärsystem auf, und es kann sogar ein Naturumlauf s aufrechterhalten werden, wenn die Pumpe 29 ausfällt

Wie es aus der Darstellung in F i g. 2 zu entnehmen ist, werden die einzelnen Dampferzeugerelemente 28 in Gruppen abwechselnd vertikal versetzt zueinander angeordnet, wobei die verteilerseitig liegenden Einziehungen des Querschnitts der Rohre und die sammlerseitig liegenden Einziehungen des Querschnitts der Rohre der nebeneinanderliegenden Dampferzeugerelemente auf jeweils der gleichen Höhe liegen.

Dadurch strömt das Primärmedium im wesentlichen unbehiiidert sowohl in den, durch den, als auch aus dem Dampferzeuger, wie es durch die Strömungslbien 43 in F i g. 2 dargestellt ist Wie bereits darauf hingewiesen wurde, sind die erweiterten Stücke eines jeden einzelnen Rohres 47 nebeneinander in der Mitte der Dampferzeugerelemente 28 angeordnet, selbst wenn jedes der Dampferzeugerelemente der Gruppe auf einer anderen Höhe liegt. Die gesamte Gruppe der Dampferzeugerelemente 28 bildet eine Anzahl von in Längsrichtung verlaufenden Strömungskanälen für das Primärmedium. Obwohl die Dampferzeugerelemente 28 auf verschiedenen Höhen liegen, liegt der mittlere nicht eingezogene Teil der einzelnen Rohrstücke immer auf der gleichen Höhe. Diese Anordnung hält die Wirksamkeit der Wärmeaustauschfläche aufrecht, weil dadurch die Neigung vermieden wird, daß irgendein einzelnes Rohr vom Primärmedium umgangen wird. Jedes einzelne Dampferzeugerelement 28 ist im wesentlichen ein geschlossenes Paket von Längsrohren 47, die genau angeordnet sind und zueinander gehalten werden, wobei eine sinnvolle Freiheit zwischen denselben besteht, damit sie sich mit der Temperaturänderung dehnen können. Das aus Längsrohren bestehende Bündel wird in bekannter Weise zwischen zwei Rohrboden gehalten, von denen jeder in Verbindung mit anderen Teilen die Basis für den Eintritts- und Austrittssammler des geschlossenen Systems bildet und die das Bündel gegen Rattern und Schwingungen festhalten, wenn die Einheit einem erwärmten, in Wirbelströmung fließenden Primärmedium ausgesetzt wird. Im allgemeinen wird die Einheit seitlich in Abständen auf ihrer Länge durch einen Rost stabilisiert

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist in der verbesserten Zugangsmöglichkeit zum Dampferzeuger 28 im Reaktor zu sehen, weil der gesamte Einbau, der oberhalb des Kerns 27 angeordnet ist, als eine Einheit ausgebaut werden kann. Die letztgenannte Einheit besteht aus den Stützwänden 42, die den Dampferzeugerelementen 28 eine innere Unterstützung verleihen und in Längsrichtung durch Versteifungsrippen verstärkt werden, die ihrerseits vertikal verlaufen und von den Platten 44 bis 46 getragen werden. Nachdem der beschriebene Einbau entfernt ist, ist ein leichter Zugang zu den einzelnen Gruppen der Dampferzeugerelemente 28 möglich. Auf diese Weise können diese leicht ersetzt oder sogar an Ort und Stelle repariert werden. Auch ist gegenüber dem bekannten Stand der Technik weniger Zeit erforderlich, um jede Einheit auszubauen und zu ersetzen. Auch können undichte Stellen in den einzelnen Rohren leicht abgesperrt werden bei einer verhältnismäßig geringen Leistungseinbuße.

Die einzelnen Verteiler und Sammler 52,53, die in den Fig.2 und 3 dargestellt sind, werden entweder geschmiedet oder gegossen. Diese einzelnen Stücke werden an den Rohrboden angeschweißt, wie es in F i g. 3 dargestellt ist Jeder der Sammler ist mit einem Rand 54 versehen, der auf den Rohrboden angesetzt wird. Das Innere des Hauptkörpers eines jeden der Sammler wird gegen den Außendruck des Primärmediums durch eine Anzahl von gleichmäßig verteilten Stützen 55 unterstützt die an dem Rohrboden anliegen, wenn die Kante angeschweißt ist. Da der Innendruck beträchtlich geringer als der Außendruck ist ist es nicht erforderlich, jede dieser Stützen an der Kontaktfläche des Rohrbodens anzuschweißen.

Vorzugsweise werden die Dampferzeuger-Elemente 28 in Gruppen von neun und zehn eingeteilt und. wie zuvor dargestellt in wenigstens drei vertikalen Lagen zueinander angeordnet, um eine unbeschränkte Strömung des Primärmediums zu erlauben. Auch kann sich jedes Dampferzeugerelement frei in vertikaler Richtung bei betrieblichen Übergangszuständen aufgrund der Elastizität in der Verteilleitung dehnen oder zusammenziehen. Weiterhin sind die Behälterdurchführungen für die Speisewassereintritte und Dampfaustritte im allgemeinen in jedem Viertelkreis des Behälters symmetrisch.

Im Betrieb strömt Primärkühlmedium in Längsrichtung nach unten über die Dampferzeugerrohre min etsvu der gleichen Geschwindigkeit wie sie im Kern herrscht. Speisewasser wird durch den Eintritt in das Speisewasserrohr 31 aufgegeben. Das Speisewasser strömi nach unten zu dem unteren Verteiler und wird dort gleichmäßig auf jedes Kesselrohr aufgeteilt; wenn es vertikal durch die Rohre 47 aufwärts strömt, wird es verdampft und überhitzt. Der erzeugte Dampf wird über die Dampfaustrittsrohre 60 abgeleitet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   In den Druckbehälter einer Kernenergieerzeugungsanlage eingebauter Dampferzeuger, der aus mehreren nebeneinanderliegenden Dampferzeuger- S elementen besteht, die jeweils an eine Zuführung für das zu verdampfende Sekundärmittel und eine Abführung für das verdampfte Sekundärmittel über Wärmedehnungen ermöglichende Rohrleitungen angeschlossen sind, wobei jedes Dampferzeugerelement aus parallel zur Strömungsrichtung des primären Heizmittels angeordnete, vom Sekundärmittel durchflossene Rohre aufweist, deren im Querschnitt eingezogene Rohrenden von einem Verteiler ausgehen und in einen Sammler münden, und wobei die Sekundärmittelzuführkitung zu dem Verteiler jedes Dampferzeugerelementes innerhalb des Dampferzeugerelementes parallel zu den Rohren des Dampferzeugerelementes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbart nebeneinanderliegenden Dampferzeugerelemente (28) abwechselnd vertikal versetzt zueinander angeordnet sind und daß sowohl die verteilerseitig liegenden Einziehungen des Querschnittes der Rohre als auch die sammlerseitig liegenden Einziehungen des Querschnitts der Rohre der nebeneinanderliegenden Dampferzeugerelemente auf jeweils dergleichen Höhe liegen.