DE1271849B - Dampf-Wasser-Gemischfuehrungskasten fuer Kernreaktoren - Google Patents

Description

• Dampf-Wasser-Gemischführungskasten für Kernreaktoren Die Erfindung betrifft eine kastenartige Anordnung für die Dampf-Wasser-Gemischführung in einem Siedewasserkernreaktor von der Oberseite des Reaktorkerns zu Wirbelkammerdampfabscheidern, die in einem Fallraum zwischen dem Führungskasten und der Druckgefäßwand eines Reaktordruckgefäßes angeordnet sind, bestehend aus einem über die Oberseite des Reaktorkerns hinaus kaminartig verlängerten und mit seinem unteren Teil den Reaktorkern umschließenden Mantel, der im oberen Teil oberhalb des Reaktorkerns mit seitlichen Öffnungen versehen und mit einem Deckel nach oben abgeschlossen ist. Eine derartige Anordnung ist aus der deutschen Auslegeschrift 1039 147 bekannt.
• Vornehmlich in Siedewasserreaktoren besteht die Aufgabe, die Phasen des aus dem Kern austretenden Dampf-Wasser-Gemisches so zu trennen, daß das in den Fallraum zurückströmende Wasser möglichst weitgehend blasenfrei ist. Dies geschieht bei größeren Reaktoren dadurch, daß das Dampf-Wasser-Gemisch durch Wirbelkammerdampfabscheider geführt wird, in denen es durch die unterschiedliche Zentrifugalkraftwirkung auf Dampf und Wasser getrennt wird. Solche bereits vorgeschlagenen Wirbelkammerdampfabscheider werden entweder oberhalb des Kernes oder in dem Fallraum angeordnet. Letzteres hat die Vorteile, daß das Druckgefäß kürzer gebaut werden kann und daß z. B. für den Brennelementwechsel der Kern auch ohne Ausbau der Wirbelkammerdampfabscheider zugänglich bleibt, d. h., es braucht lediglich der im Vergleich zur Länge der Wirbelkammerdampfabscheider relativ flache Deckel des zwischen Kern und Wirbelkammerdampfabscheidern befindlichen Gemischführungskastens abgehoben zu werden, so daß im Reaktorgebäude ein wesentlich kleineres Becken, in dem der Deckel für die Dauer des Brennelementwechsels abgesetzt wird, notwendig ist, als bei Ausbau der Wirbelkammerdampfabscheider.
• Die Anordnung der Wirbelkammerdampfabscheider im Fallraum, ist im Hinblick auf die Konstanthaltung des Normalwasserspiegels in Höhe des Dampfentnahmerohreintritts der Zyklone, auf Grund des relativ kleinen Strömungsquerschnitts des Fallraums zwischen den Wirbelkammerdampfabscheidern nachteilig.
• Diese Höhe des Wasserstandes ergibt sich aber aus der Wirkungsweise der Wirbelkammerdampfabscheider als die für alle Lastfälle günstigste Höhe. Für die Konstanthaltung der Höhe des Wasserspiegels wäre es günstiger, den Wasserspiegel höher zu legen, z. B. oberhalb des Gemischführungskastens. Da dort auf Grund des größeren Strömungsquerschnitts die gleiche dem Reaktordruckgefäß zugeführte Wassermenge eine sehr viel kleinere Höhenveränderung des Wasserspiegels bewirkt. Dadurch würden die Wirbelkammerdampfabscheider aber bei Teillast unerwünscht viel Wasser nach oben auswerfen.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Gemischführungskasten zu konstruieren, der es gestattet den Wasserspiegel auf einer Höhe konstant zu halten, die sowohl für eine optimale Wirkungsweise der Wirbelkammerdampfabscheider als auch für die Konstanthaltung der Wasserspiegelhöhe selbst günstig ist.
• Gemäß der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß die Öffnungen durch einen radial nach innen gewölbten toroidförmigen Leitkörper abgedeckt sind, dessen Oberkante vom Deckel beabstandet ist, und das Dampf-Wasser-Gemisch zwischen Leitkörper und Deckel den Dampf-Wasser-Abscheidern zuströmt.
• In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Leitkörper, vom Führungskasten lösbar, an dessen Dekkel befestigt.
• Um eine Einstellmöglichkeit für eine günstige Stellung des Leitkörpers ermöglichen zu können, ist dieser am Deckel des Führungskastens über einen von außerhalb des Reaktordruckgefäßes betätigbaren Spindelantrieb befestigt.
• Die Wirkungsweise des Gemischführungskastens soll an Hand des folgenden Beispiels erläutert werden.
• F i g. 1 a und 1 b zeigen einen Schnitt durch das Reaktordruckgefäß in Höhe des Gemischführungskastens; F i g. 2 a und 2 b zeigen einen Querschnitt durch dasselbe.
• Die F i g. 1 a und 2 a zeigen den Gemischführungskasten während des Betriebes, die F i g. 1 b und 2 b zeigen ihn z. B. kurz vor dem Ausbau, wenn nämlich der Leitkörper nach oben unter den Deckel gezogen ist.
• Zwischen der zylindrischen Reaktordruckgefäßwand 1 (F i g. 1 a und 2 a) und dem den Reaktorkern 2 zylindrisch umschließenden Kernmantel 3 befindet sich der Fallraum 4, mit den Wirbelkammerdampfabscheidern 5. Das Dampf-Wasser-Gemisch G strömt aus dem Raum oberhalb des Kernes in die Wirbelkammerdampfabscheider und wird unterhalb der Dampfentnahmerohre 6 in Dampf D und Wasser W getrennt.
• Das Wasser strömt dann nach unten in den Fallraum, während der Dampf nach oben durch die Rohre 6 in den Dampfsammelraum 7 gelangt, von wo er durch nicht dargestellte Trockner aus dem Druckgefäß in die Turbine strömt. Der unten offene Raum zwischen Kernaustritt 8 und dem Wirbelkammerdampfabscheidereintritt 9 ist der Gemischführungskasten. Er besteht aus einer kaminartigen Verlängerung des Kernmantels 3, dem Boden 10, der Außenwand 11 und ist oben begrenzt durch den Ring 12 und den darauf aufgeschraubten Deckel 13. Der Deckel ist nach unten eingezogen, damit in ihm Wasser für die Strahlungsabschirmung nach oben stehen kann, und damit das Gemisch G besser geführt wird. Beim Brennelementwechsel wird der Deckel nach oben abgehoben. Um für die Wasserspiegelregelung einen größeren Strömungsquerschnitt im Fallraum zu erhalten, ist der Gemischführungskasten mit Öffnungen 15 in der kaminartigen Verlängerung des Kernmantels 3 versehen. Diese COffnungen sind von einem toroidförmigen, radial nach innen gewölbten Leitkörper 17 abgedeckt. Dadurch wird der Fallraum und der Wasserspiegel 14 in der Höhe der Dampfentnahmeunterkante vergrößert. Auf Grund der Öffnungen 15, ist das Oberteil des Kastens mit dem Kernmantel 3 nur durch die Stege 16 fest verbunden. Für die Gemischführung ist der Leitkörper 17 vorgesehen. Er wird von oben eingesetzt, liegt bei 18 auf dem Boden 10 auf und bei 19 am Kernmantel 3 an. Die Forderung großer Dichtheit vom Inneren des Gemischführungskastens nach außen besteht nicht, weder bei 18 nach bei 19. Der Leitkörper muß beim Wechsel der äußeren Brennelemente abgehoben werden.
• Zur Vereinfachung des Brennelementwechsels und um mit einem kleineren Absatzbecken auszukommen, ist der Leitkörper wie folgt konstruiert: Der Leitkörper 17 wird von vier Rippen 20 gehalten und hat in der Mitte eine hohle Nabe 21, mit einer Mutter 22. In diese greift eine Gewindespindel 23 ein. Diese ruht drehbar und zum Ausgleich gegen Fertigungsungenauigkeiten schwenkbar mit einer oben kugelförmigen Ausbildung in der Platte 24 der ; mit dem Deckel 13 fest verbundenen Hülse 25. Beim Brennelementwechsel werden zunächst die Schrauben 26 gelockert, die die Aufgabe haben, mittels der Platte 27 die Spindel in der Reaktorbetriebslage festzuklemmen. Dann greift in die Aussparung 28 ein Vierkant ein und dreht die Spindel so lange, bis die Nabe 21 in die Hülse 25 und damit der Leitkörper 17 nach oben gezogen ist (F i g. 1 b und 2b). Dann kann nach Lösen der Deckelschrauben 29 der Deckel 13 mitsamt dem Leitkörper 17 in einem Arbeitsgang abgehoben und in einem Becken abgesetzt werden, das in vorteilhafter Weise statt der Höhe H1=H2+H3, wie sie sich bei Einzelausbau von Deckel und Leitring ergäbe, nur die kleinere Höhe H4 zu haben braucht. Damit der Leitkörper sich beim Ausbau nicht radial verdreht, wird er mittels Rollen 30, die am Unterteil des Leitringes angebracht sind, in Rillen 31 der Stege 16 geführt. Durch den oben beschriebenen Gemischführungskasten wird ein günstigeres Teillastverhalten der Dampfabschneidezyklone, ein kürzeres Druckgefäß und ein niedrigeres Absatzbecken erreicht.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Kastenartige Anordnung für die Dampf-Wasser-Gemischführung in einem Siedewasserkernreaktor von der Oberseite des Reaktorkerns zu Wirbelkammerdampfabscheidern, die in einem Fallraum zwischen dem Führungskasten und der Druckgefäßwand eines Reaktordruckgefäßes angeordnet sind, bestehend aus einem über die Oberseite des Reaktorkerns hinaus kaminartig verlängerten und mit seinem unteren Teil den Reaktorkern umschließenden Mantel, der im oberen Teil oberhalb des Reaktorkerns mit seitlichen Öffnungen versehen und mit einem Deckel nach oben abgeschlossen ist, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Öffnungen (15) durch einen radial nach innen gewölbten toroidförmigen Leitkörper (17) abgedeckt sind, dessen Oberkante (18) vom Deckel (13) beabstandet ist, und das Dampf-Wasser-Gemisch zwischen Leitkörper (17) und Deckel (13) den Dampf-Wasser-Abscheidern (5) zuströmt.
2. 2. Führungskasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (17), vom Führungskasten lösbar, an dessen Deckel (13) befestigt ist.
3. 3. Führungskasten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (17) am Deckel (13) über einen Spindelbetrieb befestigt ist, der von außerhalb des Reaktordruckgefäßes betätigbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1039147.