DE1451270C3 - Wärmeübertrager einer Kernreaktoranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager einer Kernreaktoranlage mit in einem Druckbehälter mit kreisförmigem Querschnitt angeordneten vieleckigen Baugruppen, die, durch Wände seitlich geschlossen, oben und unten offen sind und Rohrstränge für das wärmeaufnehmendc Arbeitsmittel enthalten.

Ein derartiger Wärmeübertrager ist z. B. aus der britischen Patentschrift 861 060 bekannt. Bei diesem werden segmentförmige Wärmeübertragerelcmente verwendet, die in mehreren Schichten übereinander angeordnet sind. Die segmentförmigen Elemente haben dabei den Nachteil einer schlechten Ausnutzung des kreisförmigen Querschnittes, da diese Ausführung in der Mitte einen Verdrängungskörper erfordert. Außerdem sind die einzelnen Elemente schlecht auswechselbar. Schließlich ist wegen der segmentförmigen Ausbildung auch die Herstellung der einzelnen Elemente schwierig, da sie Rohrschlangen enthalten, von denen jede eine andere Form hat.

Aus der österreichischen Patentschrift 203 027 (Fig. 5) ist ein Wärmeübertrager einer Kernreaktoranlage bekannt, bei welchem in einem Druckbehälter mit kreisförmigem Querschnitt rechteckige Baugruppen angeordnet sind. Bei dieser Ausführung besteht jedoch weiter der Nachteil einer schwierigen Auswcctuelbarkeit der Elemente. Andererseits ist aus der Zeitschrift »Atomkernenergie, 1962, S. 454, eine Kernreaktoranlage bekannt, bei welcher ein Wärmeübertrager im Druckbehälter des Kernreaktors angeordnet ist und sich unterhalb des eigentlichen Reaktorkernes befindet.

Die Erfindung hat die Schaffung eines Wärmeübertragers der genannten Art zum Ziel, welcher die Nachteile der bekannten Wärmeübertrager von Kernreaktoranlagen nicht aufweist, eine gute Ausnutzung eines kreisförmigen Querschnittes des Druckbehälters gestattet und eine einfache Auswcchselbarkcit einzelner Baugruppen ermöglicht, bei gleichzeitiger leichter Herstellbarkeit der Baugruppen, die insbesondere dadurch erzielt wird, daß die Rohrschlangen der einzcl-

jo nen Baugruppen alle im wesentlichen gleich ausgebildet .werden können.

Das erfindungsgemäßc Ziel wird dadurch erreicht. daß die Baugruppen die Form von rechteckigen Kästen aufweisen und in einer einzigen Schicht auf Stützen auf dem Boden des Druckbehälters unterhalb des Reaktorkernes aufgestellt sind.

Da das erfindungsgemäße Ziel nur durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruches 1 bzw. der darauffolgenden Unteransprüchc erreicht wird, wird für die einzelnen Merkmale des Anspruches 1 und insbesondere für die Merkmale der IJntcransprüche kein Elcmcntenschutz begehrt.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielcs erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Ansicht einer Baugruppe eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 ein Detail der Befestigung der Rohrstränge in der Baugruppe nach Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt ΙΠ-1Π in Fig. 2,
F i g. 4 einen Teili>rundriß zur F i g. 2, Schnitt IV-IV in F ig. 2,

Fig. 5 die Anordnung des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers in einem vom Reaktorkühlmittel durchströmten Kanal, Schnitt V-V in F i g. 6,

F i g. 6 den Schnitt einer Reaktoranlage mit einem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager.

Die Baugruppe nach F i g. 1 enthält eine kastcnförmige Konstruktion 1, welche auf vier Stützen 2 aufstellbar ist. Die rahmenförmigen Seitenteile der Konstruktion 1 sind durch Blechwände 3 abgeschlossen, die Versteifungen 4 aufweisen. Eine der Seitenwände ist noch mit einer zweiten Wand 5 versehen und bildet mit dieser zusammen eine Doppelwand. Die Konstruktion 1 ist oben und unten offen, um eine Strömung des wärmeabgebenden Mediums zu erlauben. Der Durchströmquerschnitt ist dabei rechteckig, vorzugsweise quadratisch. In der Konstruktion 1 sind Rohrstränge 6 eingehängt. Die Rohrstränge 6 sind durch schlangenförmig in einer Ebene gewundene Rohre gebildet. Die Konstruktion enthält eine größere Anzahl derartiger schlangenförmiger Rohrstränge, die nebeneinander angeordnet sind, und zwar, wie aus Fig. 2 erschtlich ist, um die Hälfte der Rohrdistanz einer Rohrschlange versetzt; Die Rohrschlangen sind unten an ein Sammelrohr 7 angeschlossen. Die oberen Anschlüsse der Rohrstränge führen zu Sammelrohren 8,9, welche durch Rohre 10 mit einem ebenfalls unten befindlichen Sammler Il verbunden sind. Die Rohre 10 führen von oben nach unten durch den durch die Doppelwand 3,5 gebildeten Hohlraum. Der Hohlraum zwischen den beiden Wänden 3,6 ist oben durch den entsprechenden Seitenteil der Konstruktion 1, oder z. B. durch besondere Abdeckplatten 12, abgeschlossen, so daß das wärmeabgebende Mittel diesen nicht durchströmen kann.

In den F i g. 2 bis 4 ist in vergrößertem Maßstab die

Befestigung der Rohrschlangen 6 an den Wänden 3 der Baugruppe dargestellt. Die geraden Teile der Rohre 6 sind mit Rippen 13 versehen. Die Rohrbogen der Rohrstränge sind mit U-förmigen Halteteilen 20 versehen, weiche in Schienen eingeschoben sind, die durch Winkelprofile 21 und je ein U-Profil 22 gebildet sind. Die Fixierung der Halteteile 20 in den Schienen 21, 22 erfolgt durch Beilagestücke 23, welche das Spiel in vertikaler Richtung begrenzen, und durch Distanzstücke 24 zur Begrenzung des Spiels in horizon- ίο taler Richtung. Um eine Kurzschlußströmung des wärmeabgebenden Mittels an den Rohrboden vorbei zu erschweren, sind die Rohrslränge vor den Rohrbügen mit Abdeckblechen 25 versehen. Zudem können in gewissen Abständen zwischen den Rohrbogen Abschirmbleche 26 eingeschoben sein, die sich z. B. auf die Rohrbogen und entsprechende Stützteile 27 an der Wand 4 stützen.

Die Baugruppen sind normalerweise in gioüer Anzahl im Strömungskanal des vvärmeabgebenden Mediums, in diesem Falle des Reaktorkühlmittels, angeordnet. Sie füllen diesen Kanal mehr oder weniger aus, wobei die zwischen den Baugruppen frei bleibenden Stellen durch an sich bekannte Abdeckbleche für die Strömung des wärmeabgebenden Mediums geschlossen sind.

Die dargestellte Ausführungsform ist für die Aufstellung unter einem Reaktor bestimmt. Die Stützen 2 dienen dabei zur Aufstellung auf einem ebenen Boden oder einer entsprechenden Tragkonstruktion. Das Reaktorkühlmittel, welches z. B. ein Gas oder Dampf ist, durchströmt die Baugruppen von oben nach unten. Das die Wärme aufnehmende Arbeitsmittel, vorzugsweise Wasser, durchströmt die Rohrstränge von unten nach oben und wird durch die Rohre 10 zum ebenfalls unten befindlichen Sammler 11 geleitet. Der untere Teil der Rohre 10 sowie der Sammler 11 sind dabei vorzugsweise mit einer Wärmeisolation versehen.

In Fig.5 ist die Anordnung der Baugruppen in einem Kanal des Reaktors dargestellt. Ein unter dem nicht dargestellten Reaktor befindlicher Kanal K wird vom Reaktorkühlmittel durchströmt. Im Kanal sind in größerer Anzahl die Baugruppen E untergebracht. Die nicht von Baugruppen ausgefüllten Teile O des Querschnittes sind in an sich bekannter Weise durch Abdeckbleche verschlossen. Ähnliche Abdeckbleche in Streifenform können auch zur Abdeckung der Spalten zwischen benachbarten Baugruppen Verwendung finden.

F i g. 6 zeigt den Schnitt einer Reaktoranlage mit dem erfindungsgemäßen Wärmeaustauscher. In einem druckfesten Bau B, z.B. aus Beton, ist ein Reaktorkern R untergebracht. Unter diesem Reaktorkern befinden sich in einem Kanal K die Baugruppen /:'. Die den Zwischenraum zwischen den Baugruppen und den Wänden des Kanals K abdichtenden Abdeckbleche sind mit A bezeichnet. Das Reaktorkühlmittel durchströmt den Reaktorkern von oben nach unten, gelangt aus diesem in den durch die Baugruppen E gebildeten Wärmeaustauscher und wird durcli Umwälzleitungen L mit Umwälzgebläsen U wieder nach oben geleitet, um von neuem in den Reaktorkern einzutreten.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß infolge Abwesenheit von Rohrleitungen an der dem Reaktor zugewandten Seite der Abstand zwischen den Baugruppen und dem Reaktor sehr klein gehalten werden kann. L-'s wird dadurch an Konstruktionshöhe der Reaktoranlage gespart. Die während der Montage durchzuführenden Schweißnähte, d. h. die Anschlüsse von Rohrleitungen an die Sammler 7,11 liegen an der vom Reaktor abgewandten Seite der Baugruppe und sind daher thermisch weniger belastet, da an dieser Stelle das wärmeabgebende Medium bereits durch das Arbeitsmittel abgekühlt ist. Zudem bildet das Rohrmaterial der Baugruppe eine zusätzliche Abschirmung gegen radioaktive Strahlung, so daß diese Schweißnähte nach einem Abstellen des Reaktors zur Kontrolle oder Reparatur rascher zugänglich sind.

Die erfindungsgemäße Ausbildung eines Wärmeübertragers aus Baugruppen der beschriebenen Form hat zudem den Vorteil, daß auch große Wärmeübertrager aus relativ kleinen, leicht transportierbaren Baugruppen zusammengesetzt werden können. Die abgebildete Ausführungsform hat dabei den Vorteil, daß während des Transportes bei jeder Lage der Baugruppe die Rohrstränge in der Tragkonstruktion 1 ausreichend gestützt sind und daher keine zusätzlichen Maßnahmen während des Transportes erfordern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Wärmeübertrager einer Kemreaktoranlagc mit in einem Druckbehälter mit kreisförmigem Querschnitt angeordneten vieleckigen Haugruppen, die, durch Wände seitlich geschlossen, oben und unten offen sind und Rohrstränge für das wärmeaufnehmende Arbeitsmittel enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppen (Zi) die Form von rechteckigen Kästen aufweisen und in einer einzigen Schicht auf Stützen auf dem Boden des Druckbehälters unterhalb des Reaktorkernes aufgestellt sind.

2. Wärmeübertrager nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Baugruppen (E) eine Mehrzahl von gleichen, schlangenförmig in einer Ebene gewundenen und parallel zur Heizgasströmung nebeneinander angeordneten Rohrsträngen (6) enthält.

3. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anschlüsse (7, 11) der Rohrstränge für die Zufuhr und Ableitung des Arbeitsmittels einer Baugruppe auf der gleichen offenen, vom Reaktor abgewandten Seite befinden.

4. Wärmeübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umleitung der von einem Ende der Baugruppe zu den Anschlüssen am anderen Ende führenden Rohre durch den Hohlraum einer Doppelwand (3. 5) erfolgt, der für die Strömung des Heizgases abgeschlossen ist.