DE2261477A1 - Pressurised water reactor and steam raising unit - with inter connecting primary circuit pipe internally partitioned for dual function of flow and return - Google Patents

Pressurised water reactor and steam raising unit - with inter connecting primary circuit pipe internally partitioned for dual function of flow and return

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Abstract

Reactor plant layout partic. applicable to pressurised water reactors in which the primary circuit interconnecting pipe between the reactor vessel and steam raising unit is a single pipe internally partitioned by a curved welded plate enabling it to be used for the dual function of primary fluid supply and return. The partition plate curvature is selected to be between two and four times the radius of the interconnecting pipe to accommodate thermal stresses and primary differential press. Flow from the reactor is routed through the upper compartment against the convex face of the partition and is constrained to flow through the inlet chamber and U-tube bundle of the steam raising unit-returning to the suction chamber and inlet of the integrally mounted circulating pump at the base of the unit. The pump discharges the coolant through the lower interconnecting pipe compartment to the reactor vessel.

Description

Kernreaktoranlage Zusatz zu Patent . ... ... (Anm. P 22 44 562.1 = VPA 72/9473) Im Hauptpatent . ... ... (Anm. P 22 44 562.1) wird für eine Kernreaktoranlage in integrierter Bauweise vorgeschlagen, daß die Hauptkühlmittelpumpe eines Druckwasserreaktors in das Gehäuse des zugehörigen Dampferzeugers eingebaut ist. Auf diese Weise erspart man ein besonderes Pumpengehäuse, das für sich abgestützt und durch Rohre mit dem Dampferzeuger verbunden werden müßte. Darüber hinaus werden weitere Vereinfachungen möglich, weil man Ein- und Austrittsleitungen für das Primärkühlmittel baulich vereinigen kann, wie in einem Unteranspruch des Hauptpatentes angegeben ist.Nuclear reactor plant addendum to patent. ... ... (Note P 22 44 562.1 = VPA 72/9473) In the main patent. ... ... (Note P 22 44 562.1) is used for a nuclear reactor plant Proposed in an integrated design that the main coolant pump of a pressurized water reactor is built into the housing of the associated steam generator. In this way saved a special pump housing that is supported by itself and connected to the Steam generator would have to be connected. In addition, further simplifications are made possible because inlet and outlet lines for the primary coolant are structurally combined can, as indicated in a sub-claim of the main patent.

Beim Ausführungsbeispiel des Hauptpatentes sind konzentrische zylindrische Rohre vorgesehen, wobei das heiße Primärkühlmittel im inneren Rohr und das im Dampferzeuger abgekühlte Kühlmittel im äußeren Rohr strömt. Demgegenüber sucht die Erfindung eine andere Form für die baulich vereinigten Ein-und Austrittsleitungen für das Primärkühlmittel, um eine wirtschaftlichere Herstellung und Montage zu ermöglichen.In the embodiment of the main patent are concentric cylindrical Pipes provided, with the hot primary coolant in the inner tube and that in the steam generator cooled coolant flows in the outer tube. In contrast, the invention seeks a different shape for the structurally combined inlet and outlet lines for the primary coolant, to enable more economical production and assembly.

Die erfindungsgemäße Weiterbildung der Kernreaktoranlage nach dem Hauptpatent ist dadurch gekennzeichnet, daß dietbeiden Leitungen von einem durch eine Trennwand unterteilten Rohr gebildet sind, an dem die Trennwand auf gegenüberliegenden Seiten befestigt ist. Diese baulich vereinigte Leitung läßt sich wesentlich einfacher herstellen als die im Hauptpatent angegebene konzentrische Leitungsführung, denn man braucht keine besondere Abstützung der Trennwand. Außerdem ist die Wärmeaustauschfläche zwischen den beiden leitungsteilen kleiner. Ferner läßt sich die neue Leitung einfacher an den Reaktoidruckbehlter und auch an den Dampferzeuger anschließen, wo insbesondere eine hängend angeordnete pumpe ohne zusätzliche Wände oder Rohrstutzen in das Leitungssystem eingebaut werden kann.The inventive development of the nuclear reactor plant after The main patent is characterized in that the two lines from one through a partition wall subdivided pipe are formed on which the partition wall on opposite Sides is attached. This structurally unified line can be made much easier produce than the concentric line routing specified in the main patent, because you do not need any special support for the partition. Also is the heat exchange surface between the two parts of the line smaller. Furthermore, the new line can be made easier connect to the reactoid pressure vessel and also to the steam generator, Where especially a suspended pump without additional walls or pipe sockets can be built into the pipe system.

Die neue Leitung ist überraschenderweise wirtschaftlich so vorteilhaft, daß sie auch unabhängig von der Kernreaktoranlage nach dem Hauptpatent vorteilhaft eingesetzt werden kann, also auch dann, wenn baulich zusammengefaßte Leitungen in einer Kernreaktoranlage nicht zu einem Dampferzeuger führen, der eine integrierte Hauptkühlmittelpumpe aufweist. So kommt die Erfindung auch z.B. für den Fall in Betracht, daß eine getrennte Kühlmittelpumpe insbesondere am Ende der Leitung, d.h. entweder am Reaktordruckbehälter oder am Dampferzeuger, angeordnet, nicht aber mit diesem baulich vereinigt ist.The new line is surprisingly so economically advantageous that that they are also advantageous regardless of the nuclear reactor plant according to the main patent can be used, even if structurally combined lines in a nuclear reactor plant does not lead to a steam generator that has an integrated Has main coolant pump. So the invention also comes e.g. for the case in Consider that a separate coolant pump, particularly at the end of the line, i. either on the reactor pressure vessel or on the steam generator, arranged, but not with this is structurally united.

Die Trennwand weist vorteilhaft einen gekrümmten Querschnitt auf. Hierdurch kann man Wärmedehnungen, die zwischen der Stillstandstemperatur von etwa 2000 und Betriebstemperaturen von 3500C erhebliche Werte annehmen können, besser auffangen als mit den an sich einfacher erscheinenden ebenen Trennwände, die gereckt oder gestaucht werden würden. Aus diesem Grunde ist es auch möglich, für die Trennwand z.B. im Hinblick auf Korosion und Festigkeit ein anderes Material zu wählen als für das äußere Rohr. Für eine Trennwand, die in einem zylindrischen Rohr befestigt ist (dies ist die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung), wählt man zweckmäßig eine Krümmung, die annähernd halb so groß wie die des Rohres ist. Dies hat sich nach bisherigen Untersuchungen als besonders günstig herausgestellt, denn bei größeren Krümmungen wird der Querschnitt der beiden Leitungen unerwünscht unterschiedlich, während kleinere Krümmungen als etwa 1/4 der Krümmung des Außenrohres schon recht unelastisch sind.The partition wall advantageously has a curved cross section. This can be thermal expansion that between the standstill temperature of about 2000 and operating temperatures of 3500C can assume considerable values, better than with the seemingly simpler flat partition walls that are stretched out or would be compressed. For this reason it is also possible for the partition wall e.g. to choose a different material than for the outer tube. For a partition wall fixed in a cylindrical tube is (this is the preferred embodiment of the invention), one chooses expedient a curvature that is approximately half that of the pipe. This has turned out to be According to previous investigations, it was found to be particularly favorable, because with larger ones Curvatures, the cross-section of the two lines is undesirably different, while smaller curvatures than about 1/4 of the curvature of the outer tube are quite right are inelastic.

Obwohl die Vorteile einer gekrümmten Trennwand unabhängig davon sind, wo heißeres und wo kühleres Kühlmittel strömt, kann es im Hinblick auf die Druckunterschiede zwischen dem heißen und kühlen Strang vorteilhaft sein, wenn die von der konvexen Seite begrenzte Teilleitung heißes Kühlmittel führt.Although the benefits of a curved partition are independent, where hotter and where cooler coolant flows, it can be in terms of pressure differences between the hot and cool strand may be advantageous if that of the convex Side limited partial line carries hot coolant.

Dies ist die druckschwächere Seite, so daß die Trennwand vom Druckunterschied auf Zug beansprucht wird.This is the lower pressure side, so that the partition wall from the pressure difference is stressed on train.

Unabhängig von der Form der Trennwand ist es günstig, wenn die Trennwand im wesentlichen horizontal verläuft. Hierdurch kann man die Anschlüsse sowohl am Reaktordruckbehälter mit dem darin befindlichen, vom Kernbehälter umgebenen Reaktorkern als auch am Dampferzeuger besonders einfach gestalten, wie das folgende, anhand der beiliegenden Zeichnung erläuterte Ausführungsbeispiel noch näher deutlich macht.Regardless of the shape of the partition, it is advantageous if the partition runs essentially horizontally. This allows the connections to be made on both the Reactor pressure vessel with the reactor core located therein and surrounded by the core vessel as well as on the steam generator, like the following, using the embodiment explained in the accompanying drawing makes it even more clear.

Die in Fig. 1 in einem Horizontalschnitt dargestellte Kernreaktoranlage umfaßt einen Druckwasserleistungsreaktor von beispielsweise 1200M#e mit einer Betonabschirmung 1, in der die Reaktorgrube 2 einen stählernen Reaktordruckbehälter 3 umschließt, der mit einem Deckel 4 verschlossen ist. Der Druckbehälter 3 sitzt- auf einer insbesondere ringförmig gestalteten Konsole 5. Er enthält einen vom Kernbehälter 6 umschlossenen, im einzelnen nicht dargestellten Reaktorkern, der in bekannter Weise aus Brennelementen zusammengesetzt ist.The nuclear reactor installation shown in a horizontal section in FIG. 1 comprises a pressurized water power reactor of e.g. 1200M # e with a concrete shield 1, in which the reactor pit 2 encloses a steel reactor pressure vessel 3, which is closed with a cover 4. The pressure vessel 3 sits on one in particular ring-shaped console 5. It contains a core container 6 enclosed, in detail not shown reactor core, which in a known manner from fuel assemblies is composed.

Zur Kernreaktoranlage gehört ein Dampferzeuger 10, der mit einer geradlinig verlaufenden Stichleitung 11 an dem Reaktordruckbehälter 3 angeschlossen ist. Mit dem Dampferzeuger 10 baulich vereinigt ist eine Hauptkühlmittelpumpe 14 mit einem Laufrad 15, das von einem Elektromotor 16 angetrieben wird.The nuclear reactor system includes a steam generator 10, which is straight with a running branch line 11 is connected to the reactor pressure vessel 3. With the steam generator 10 is structurally combined with a main coolant pump 14 Impeller 15 driven by an electric motor 16.

Der Ansaugstutzen 17 der Pumpe führt zur Auslaßkammer 18 des Dampferzeugers 10, an die der eine Schenkel des nicht näher dargestellten U-Rohrbündels 20 des Dampferzeugers angeschlossen ist. Die zugehörige Einlaßkammer 21 steht mit dem anderen Schenkel des U-Rohrbündels in Verbindung. Die Druckseite der Pumpe ist mit 22 bezeichnet. Die Pumpenachse -stimmt mit der Längsachse des Dampferzeugers überein, an dem die Pumpe hängend angebracht ist.The suction port 17 of the pump leads to the outlet chamber 18 of the steam generator 10, to which one leg of the U-tube bundle 20, not shown, of the Steam generator is connected. The associated inlet chamber 21 stands with the other Leg of the U-tube bundle in connection. The pressure side of the pump is denoted by 22. The pump axis coincides with the longitudinal axis of the steam generator on which the Pump is mounted hanging.

Die Leitung 11 zwischen dem Reaktordruckbehälter 3 und dem Dampferzeuger 10 ist eine Doppelleitung, da die Hin-Leitung 24 zum Dampferzeuger und die Rückleitung 25 in einem gemeinsamen zylindrischen Rohr 26 untergebracht sind, wie der Querschnitt nach Fig. 2 zeigt. Auf gegenüberliegenden Seiten des zylindrischen Rohres 26 ist eine gewölbte Trennwand 27 angeschweißt.The line 11 between the reactor pressure vessel 3 and the Steam generator 10 is a double line, since the outward line 24 to the steam generator and the return line 25 are housed in a common cylindrical tube 26, like the cross section according to Fig. 2 shows. On opposite sides of the cylindrical tube 26 is a curved partition wall 27 is welded on.

Die Schweißnähte sind mit 28 und 29 bezeichnet. Man erkennt aus der Fig. 2, daß die Stärke der Trennwand 27 etwa halb 90 groß ist wie die der zylindrischen Wand 26. Die Krümmung des Trennwandquerschnittes beträgt mit einem Krümmungsradius von z.B. 1,7m bei einem Rohrinnendurchmesser von z.B. 0,9m etwa die Hälfte der zylindrischen Rohrkrümmung. Die Trennwand 27 verläuft horizontal. Die Schweißnähte 28 und 29 liegen annähernd auf einem Durchmesser. Die Querschnittsfläche der Leitungen 25 und 25 ist gleich groß.The weld seams are denoted by 28 and 29. One recognizes from the Fig. 2 that the thickness of the partition wall 27 is about half 90 as large as that of the cylindrical Wall 26. The curvature of the cross-section of the partition wall has a radius of curvature of e.g. 1.7m with an inside pipe diameter of e.g. 0.9m is about half of the cylindrical Pipe bend. The partition wall 27 runs horizontally. The welds 28 and 29 are located approximately on one diameter. The cross-sectional area of the lines 25 and 25 is the same size.

Aus der Fig. 2 ergibt sich ferner, daß die für das heiße Kühlmittel vorgesehene Leitung 24 durch den mit der konvexen Seite der Trennwand 27 begrenzten Rohrbereich gebildet ist, während die unter höherem Druck stehende Leitung 25 für das kältere Kühlmittel von der konkaven Seite der Trennwand 27 begrenzt wird.From Fig. 2 it can also be seen that the for the hot coolant provided line 24 by the limited with the convex side of the partition wall 27 Pipe area is formed, while the line 25 under higher pressure for the colder coolant is limited by the concave side of the partition wall 27.

Die horizontale Trennwand 27 ist bis zum Kernbehälter 6 geführt. Dadurch ergibt sich eine natürliche Trennung des im Druckbehälter 3 zunächst nach unten geführten kalten Kühlwassers von dem aufsteigenden heißen Kühlwasser, das in die Leitung 24 eintritt. Im Dampferzeuger 10 stößt die horizontale Trennwand 27 auf eine vertikale Trennwand 30 zwischen der Einlaßkammer 21 und der Auslaßkammer 18. Dort ist die Hauptkühlmittelpumpe 14 hängend angebracht, in der die Strömung quer zur horizontalen Trennwand 27 verläuft. Die horizontale Trennwand 27 ist also von der vertikalen Pumpe 14 durchbrochen.The horizontal partition wall 27 extends as far as the core container 6. Through this there is a natural separation of the pressure vessel 3 initially downwards guided cold cooling water from the rising hot cooling water that enters the Line 24 enters. In the steam generator 10, the horizontal partition wall 27 pushes open a vertical partition wall 30 between the inlet chamber 21 and the outlet chamber 18. There the main coolant pump 14 is suspended, in which the flow transversely runs to the horizontal partition wall 27. The horizontal partition wall 27 is therefore of the vertical pump 14 is broken.

6 Patentansprüche 2 Figuren6 claims 2 figures

Claims (6)

Patentansprüche: 1. Kernreaktoranlage, insbesondere in integrierter Bauweise, nach Patent . ... ...(Anm. 2 22 44 562.1), wobei die Hauptkühlmittelpumpe eines Druckwasserreaktors in-das Gehäuse des zugehörigen Dampferzeugers eingebaut ist, und Ein- und Austrittsleitungen für das Primärkühlmittel baulich vereinigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden leitungen (24,25) von einem durch eine Trennwand (27) unterteilten Rohr (26) gebildet sind, an dem die Trennwand (27) auf gegenüberliegenden Seiten befestigt ist.Claims: 1. Nuclear reactor plant, especially in integrated Design, according to patent. ... ... (note 2 22 44 562.1), with the main coolant pump a pressurized water reactor built into the housing of the associated steam generator is, and the inlet and outlet lines for the primary coolant are structurally combined are, characterized in that the two lines (24,25) from one through one Partition wall (27) subdivided tube (26) are formed on which the partition wall (27) is attached to opposite sides. 2. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (27) einen gekrümmten Querschnitt aufweist.2. Nuclear reactor plant according to claim 1, characterized in that the partition wall (27) has a curved cross-section. 3. Kernreaktoranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (27) in einem zylindrischen Rohr (26) befestigt ist und annähernd die halbe Krümmung des Rohres aufweist.3. Nuclear reactor plant according to claim 2, characterized in that the partition (27) is fixed in a cylindrical tube (26) and approximately has half the curvature of the pipe. 4. Kernreaktoranlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von der konvexen Seite begrenzte Teilleitung (24) heißes Kühlmittel führt.4. Nuclear reactor plant according to claim 2 or 3, characterized in that that the subline (24) bounded by the convex side carries hot coolant. 5. Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (27) im wesentlichen horizontal verläuft.5. Nuclear reactor plant according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the partition (27) runs essentially horizontally. 6. Kernreaktoranlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Trennwand von einer hängend angeordneten Pumpe durchbrochen ist.6. Nuclear reactor plant according to claim 5, characterized in that the horizontal partition is pierced by a suspended pump. LeerseiteBlank page
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