DE1223462B

DE1223462B - Nuclear reactor plant with heat exchanger in the pressure vessel

Info

Publication number: DE1223462B
Application number: DEB70765A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Stuermer
Original assignee: Brown Boveri Krupp Reaktorbau GmbH
Current assignee: Brown Boveri Krupp Reaktorbau GmbH
Priority date: 1963-02-16
Filing date: 1963-02-16
Publication date: 1966-08-25

Description

Kemreaktoranlage mit Wärmetauscher im Druckgefäß Die vor-liegende Erfindung bezieht sich auf eine Kernreaktoranlage, bestehend aus einem Druckgefäß in welchem der Reaktorkem, der Wärmetauscher und die zu dem Wärmetauscher gehörenden Sammler und Kühler angeordnet sind, wobei ein gasförmiges Medium die in dem Reaktorkern erzeugte Wärme zu. dem Wärmetauscher transportiert.Nuclear reactor system with heat exchanger in the pressure vessel The invention relates to a nuclear reactor installation consisting of a pressure vessel in which the reactor core, the heat exchanger and those belonging to the heat exchanger Collector and cooler are arranged, with a gaseous medium entering the reactor core generated heat too. transported to the heat exchanger.

Bei gasgekühlten Reaktoren befindet sich der Dampferzeuger in einem Behälter, in welchem das Gas, das durch die infolge der Kernspaltung frei werdende Energie aufgeheizt wird, diesen Dampferzeuger beaufschlagt und dabei seine Wärme abgibt. Handelt es sich bei dem gasgekühlten Kernreaktor um einen solchen mit nicht-umhüllten, d. h. mit nicht gasdichten Brennstoffelementen, so ist der Anteil von vorzugsweise gasförmigen, radioaktiven Spaltprodukten in dem den Dampferzeuger beaufschlagenden Kühlgas höher als bei Anordnungen mit umhüllten Brennstoffelementen. Für derartige Anordnungen sind die Anforderungen an die Dichtheit des Behälters sehr hoch, weshalb auch nur ein Minimum an Rohrdurchführungen vorgesehen sein soll. Ferner ist es erwünscht, wegen eventuell auftretender Störungen und Fehler den Raum, in welchem die zu dem Dampferzeuger gehörenden Kühler und Sammler angeordnet sind, begehbar auszulegen.In gas-cooled reactors, the steam generator is located in a container in which the gas, which is heated up by the energy released as a result of the nuclear fission, acts on this steam generator and gives off its heat in the process. If the gas-cooled nuclear reactor is one with non-enveloped, i. H. with non-gas-tight fuel elements, the proportion of preferably gaseous, radioactive fission products in the cooling gas acting on the steam generator is higher than in arrangements with encased fuel elements. For such arrangements, the requirements for the tightness of the container are very high, which is why only a minimum of pipe penetrations should be provided. Furthermore, it is desirable to design the space in which the coolers and collectors belonging to the steam generator are arranged to be accessible because of any malfunctions and errors that may occur.

Es sind bereits Kernreaktoran-lagen bekannt, bei denen der Kemreaktor, die Wärmetauscherheizflächen und der Dampferzeuger in einem gemeinsamen Behälter angeordnet sind. Der Vorwärmer befindet sich jedoch außerhalb dieses Gefäßes, so daß eine Anzahl Rohrdurchführungen durch die Behälterwand notwendig ist. Bei diesen Anlagen wird ferner die von dem Kemreaktor erzeugte Wärme nicht unmittelbar durch ein gasförmiges Medium an den Wärmetauscher übertragen, sondem es ist ein Zwischeninedium in Form einer auf einer Zwischendecke angeordneten Legierung vorgesehen.Nuclear reactor plants are already known in which the nuclear reactor, the heat exchanger heating surfaces and the steam generator in a common container are arranged. However, the preheater is located outside of this vessel, see above that a number of pipe penetrations through the container wall is necessary. With these In addition, the heat generated by the nuclear reactor is not directly transmitted to the plants transfer a gaseous medium to the heat exchanger, but it is an intermediate medium provided in the form of an alloy arranged on a false ceiling.

Weiterhin sind gasgekühlte Hochtemperatur-Kemreaktoren beschrieben, bei denen der Reaktorkern und der Dampferzeuger in einem gemeinsamen Druckbehälter angeordnet sind und bei welchen der Dampferzeuger aus einer Anzahl (etwa 40) paralleler Rohre besteht, die mehrmals in den durch radioaktive Spaltprodukte verseuchten Kühlgasstrom hinein und zu Sammlern und Kühlem herausgeführt sind. Da mit Störungen, z. B. Rohrreißem, gerechnet werden muß, sind bei den beschriebenen Anordnungen neuerer Bauweise die Sammler und Kühler außerhalb des gemeinsamen Druckbehälters und damit außerhalb der Beaufschlagung mit radioaktiv verseuchtem Kühlgas angeordnet. Diese Anordnung hat jedoch den erheblichen Nachteil, daß sie eine hohe Anzahl von gasdichten Rohrdurchführüngen erforderlich macht. Dieses führt jedoch zu konstruktiven Schwierigkeiten, wenn die Wärmeübertragung durch ein Medium mit hohem Druck erfolgt.Furthermore, gas-cooled high-temperature nuclear reactors are described, in which the reactor core and the steam generator in a common pressure vessel are arranged and in which the steam generator from a number (about 40) parallel Pipes are made several times in the stream of cooling gas contaminated by radioactive fission products in and out to collectors and cool things. Since with disturbances, z. B. pipe rupture, must be expected, are the newer designs in the arrangements described Collector and cooler outside the common pressure vessel and thus outside the exposure to radioactively contaminated cooling gas arranged. This arrangement however, it has the significant disadvantage that it has a large number of gas-tight pipe leadthroughs makes necessary. However, this leads to construction difficulties when the Heat transfer takes place through a medium at high pressure.

Es sind auch bereits Kemreaktoranlagen bekannt, bei denen der Reaktorkem, der Wärmetauscher und die zu dem Wärmetauscher gehörenden Sammler in einem gemeinsamen Gefäß untergebracht sind. Hier fallen zwar die lästigen Rohrdurchführungen durch die Gefäßwand weg, doch ist der Raum, in dem die zugehörigen Kühler und Sammler angeordnet sind, wegen der Gefahr radioaktiver Verseuchung nicht begehbar. - Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu entwickeln, bei welcher die beschriebenen Nachteile und Schwierigkeiten vermieden werden und bei welcher der Raum, in dem die Sammler und Kühler angeordnet sind begehbar ist.Core reactor systems are also already known in which the reactor core, the heat exchanger and the collectors belonging to the heat exchanger are accommodated in a common vessel. Here the annoying pipe penetrations through the vessel wall are no longer necessary, but the room in which the associated coolers and collectors are arranged is not accessible due to the risk of radioactive contamination. - The present invention has for its object to develop an arrangement in which the disadvantages and problems described above are avoided and in which the space in which the collector and condenser are disposed is accessible.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß bei der eingangs genannten Kernreaktoranlage erfindungsgemäß die zu dem Wärmetauscher gehörenden Sammler und Kühler von dem Wärmetauscher durch einen Zwischenboden, der sich auf tragende Elemente, vorzugsweise einem Trägergitter, abstützt, getrennt sind. Die Verwendung eines Träger-.gitters hat sich dabei als besonders zweckmäßig herausgestellt, da an diesem gleichzeitig der in das wärmeübertragende Medium hineinragende Wärmetauscher hängend angeordnet werden kann. Durch diesen, sich auf die tragenden Elemente abstützenden Zwischenboden gemäß der Erfindung werden die zu den Sammlern und Kühlem führenden Rohrleitungen einzeln gasdicht hindurchgeführt.The solution to the problem is that at the beginning named nuclear reactor plant according to the invention belonging to the heat exchanger Collector and cooler from the heat exchanger through a false floor, which is on load-bearing elements, preferably a carrier grid, supported, are separated. the The use of a support grid has been found to be particularly useful, because at the same time the heat exchanger protruding into the heat transfer medium can be arranged hanging. Through this, supported on the load-bearing elements Intermediate floors according to the invention are those leading to the collectors and coolers Pipelines passed through individually in a gastight manner.

Der Vorteil der Anordnung gemäß der Erfindung in konstruktiver Hinsicht besteht darin, daß die gasdichte Durchführung von Rohren durch einen ebenen Zwischenboden erfolgt, während bei den bekannten Anordnungen, bei welchen Sammler und Kühler außerhalb des Druckgefäßes angeordnet sind, die Durchführungen durch den gewölbten Deckel des Druckgefäßes erfolgen müssen. Der Vorteil der Anordnung gemäß der Erfindung bezüglich-,der Sicherheit der Kerliteaktoranlage besteht darin, daß das Druckgefäß nicht durch die Durchführung einer Vielzahl von Rohrleitungen geschwächt wird. Die Dichtheit diesesDruckgefäßes ist somitgewährleistet.The advantage of the arrangement according to the invention from a structural point of view is that the gas-tight implementation of the pipes through a flat intermediate floor, while in the known arrangements in which the collector and cooler are arranged outside the pressure vessel, the ducts through the curved cover of the pressure vessel must be done. The advantage of the arrangement according to the invention with regard to the safety of the Kerliteaktoranlage is that the pressure vessel is not weakened by the implementation of a large number of pipelines. The tightness of this pressure vessel is thus guaranteed.

Durch die Anordnung des Zwischenbodens wird der die Sammler und Kühler enthaltende Raum nicht radioaktiv verseucht, so daß dieser Raum für eventuell durchzuführende Reparaturarbeiten begehbar bleibt.The arrangement of the intermediate floor makes the collector and cooler Containing room is not contaminated with radioactivity, so that this room can be carried out for any Repair work remains accessible.

In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird in dem für die SamTnler und Kühler vorgesehenen Raum oberhalb des Zwischenbodens ein Überdruck erzeugt. Dieser Überdruck wird durch das gleiche Medium erzeugt und aufrechterhalten, welches auch zur Wärmeübertragung im Reaktorkern verwendet wird. Da dieses Medium nicht radioaktiv verseucht ist, kann die Überwachung des überdrukkes mittels eines überströmventils erfolgen, welches gemäß einer Weiterbildung der Erfindung so angeordnet ist, daß das radioaktiv reine Medium bei entsprechendem, zuvor frei wählbar eingestelltem überdruck, in den Raum unterhalb des Zwischenbodens abströmen kann.In a further embodiment of the present invention, in the for the samTnler and cooler provided space above the false floor an overpressure generated. This overpressure is created and maintained by the same medium, which is also used for heat transfer in the reactor core. Because this medium is not contaminated with radioactivity, the excess pressure can be monitored by means of a Overflow valve take place, which is arranged according to a development of the invention is that the radioactively pure medium with a corresponding, previously freely selectable set overpressure, can flow into the space below the false floor.

In der Figur ist die Kernreaktoranordnung gemäß der Erfindung schematisch und vereinfacht dargestellt. In einem Druckgefäß 1 ist der Kein 2 des Reaktors angeordnet. In diesem Kern 2 entsteht infolge der Spaltung Wärme, die durch ein WärmeübertraLyungsmedium an die Rohre3 des Wärmetauschers beliebiger Bauart übertragen wird. Dieser Wärmetauscher wirkt als Dampferzeuger. Oberhalb des Wärmetauschers sind die Sammler 4 und der oder die Kühler 5 angeordnet. Der Eintritt des Sekundärmediums, z. B. Wasser, erfolgt durch die Rohrleitung 6, der erzeugte Dampf wird durch die Rohrleitung 7 abgezogen.In the figure, the nuclear reactor arrangement according to the invention is shown schematically and in a simplified manner. No 2 of the reactor is arranged in a pressure vessel 1. In this core 2 , as a result of the split, heat is generated, which is transferred to the tubes 3 of the heat exchanger of any design by a heat transfer medium. This heat exchanger acts as a steam generator. The collectors 4 and the cooler or coolers 5 are arranged above the heat exchanger. The entry of the secondary medium, e.g. B. water, takes place through the pipe 6, the generated steam is withdrawn through the pipe 7.

# Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der durch das Druckgefäß 1 umschlossene Raum durch einen Zwischenboden 8 geteilt. Dieser Zwischenboden 8 stützt sich auf tragende Bauelemente, z. B. einem Trägergitter 9 ab. Durch diesen derart angeordneten Zwischenboden 8 werden die Rohre 3 gasdicht zu den Sammlem 6 -geleitet. Durch Gaseinfüllstutzen 10 wird in den Raum oberhalb des Zwischenbodens 8 (Sammlerraum) ein Gas eingeleitet. Dieses Gas ist dabei identisch mit dem für die Wärmeübertragung im Raum unterhalb des Zwischenbodens 8 verwendeten. Mit diesem durch den Gaseinfüllstutzen 10 eingeleiteten radioaktiv sauberen Gas wird in dem Raum oberhalb des Zwischenbodens 8 ein Überdruck erzeugt. Dieser Überdruck ist frei wählbar, es genügt bereits ein Überdruck von einigen Millimetern Quecksilbersäule, um zu verhindern, daß radioaktiv verseuchtes Gas von dem Raum unterhalb des Zwischenbodens in den Sammletraum, etwa infolge geringer Undichtheiten bei den Durchführungen der Rohrleitungen3, gelangen kann. Damit ist aber der Sammlerraum, weil radioaktii sauber, begehbar, so daß eventuell anfallende Reparaturen in dem Sammlerraum- relativ einfach und ohne Zeitverlust auägeführt werden können. Der besagte Überdruck in dem Sammle aum wird durch ein Überströmventil 11 begrenzt. Bei einem überschreiten des an sich frei und beliebig wählbaren überdruckes strömt damit über die Rohrleitungen12 bzw. 13 radioaktiv sauberes Gas in den Raum unterhalb des Zwischenbodens.According to the present invention, the space enclosed by the pressure vessel 1 is divided by an intermediate floor 8. This intermediate floor 8 is based on load-bearing components such. B. a support grid 9 from. Through this intermediate floor 8 arranged in this way, the pipes 3 are guided to the collector 6 in a gas-tight manner. A gas is introduced through the gas filler neck 10 into the space above the intermediate floor 8 (collector space). This gas is identical to that used for the heat transfer in the space below the intermediate floor 8 . With this radioactively clean gas introduced through the gas filler neck 10 , an overpressure is generated in the space above the intermediate floor 8. This overpressure can be freely selected; an overpressure of a few millimeters of mercury is sufficient to prevent radioactively contaminated gas from entering the collecting space from the space below the intermediate floor, for example as a result of minor leaks in the ducts of the pipelines3. However, this means that the collector space can be walked on because it is radioactively clean, so that any repairs that may arise in the collector space can be carried out relatively easily and without loss of time. Said overpressure in the collecting aum is limited by an overflow valve 11. If the overpressure, which can be freely and arbitrarily selected, is exceeded, radioactively clean gas flows through the pipes 12 or 13 into the space below the false floor.

Claims

Claims: 1. Nuclear reactor plant, consisting of a pressure vessel in which the reactor core, the heat exchanger and the collectors and coolers belonging to the heat exchanger are arranged, a gaseous medium transporting the heat generated in the reactor core to the heat exchanger, characterized in that the The collector and cooler belonging to the heat exchanger are separated from the heat exchanger by an intermediate floor which is supported on supporting elements, preferably a support grid.

2. Nuclear reactor plant according to claim 1, characterized in that the heat exchanger protruding into the heat - transferring medium is arranged suspended in the elements supporting the intermediate floor. 3. Nuclear reactor plant according to claim 1 or 2, characterized in that in the space above the intermediate floor in which the collector and cooler belonging to the heat exchanger are arranged, there is an overpressure, compared to the space below the intermediate floor in which the reactor core and the heat exchanger with the medium transferring the heat is located. 4. Nuclear reactor system according to spoke 3, characterized in that the overpressure is maintained by the same medium, which is also used for heat transfer. 5. Nuclear reactor plant according to claim 3 or 4, characterized in that the overpressure above the intermediate floor is limited by an overflow valve which allows the gas to flow off into the space under the intermediate floor. Considered publications: Deutsche Auslegesehriften No. 1 049 984, 1119 424; German utility model No. 1852 483.