DE1489082A1 - Liquid-cooled nuclear reactor with devices in the reactor vessel for separating a boiling vapor-liquid mixture - Google Patents
Liquid-cooled nuclear reactor with devices in the reactor vessel for separating a boiling vapor-liquid mixtureInfo
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Description
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Flüssigkeitsgekühlter Kernreaktor mit im Reaktorgefäea befindlichen Vorrichtungen aur TrennungLiquid-cooled nuclear reactor with in the reactor vessel located devices for separation
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eines siedenden Dampf-Flüssigkeits-<leniischeea boiling vapor-liquid <leniichee
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Die Erfindung betrifft einen flüssigkeitsgekühlten Kernreaktor mit Vorrichtungen sur Trennung eines Dampf t-Flüssigkeits-Gemisches, die innerhalb des Reaktorgefitsses eines Leistungsfaktor* vom Siedewassertyp mit oder ohne nukleare Dampfüberhitzung angeordnet sind. ·The invention relates to a liquid-cooled nuclear reactor with devices for separating a vapor / liquid mixture, within the reactor fit of a power factor * from Boiling water type arranged with or without nuclear steam superheating are. ·
Für nukleare Dampferzeuger wurden bereite mechanische Dampf-Vasser-Abscheider vorgeschlagen. Diese Vorrichtungen bestehen im wesentlichen aus einer Vielzahl sylindrischer Gefässe, bei denen das Gemisch oben einströmt, sich in Zentrifugalkraftfeldern in die beiden Phasen trennt und die Flüssigkeit nach unten, der Dampf nach oben abströmt« Bei kleinen Leistungsreaktoren, die mit Naturumlauf des Kühlmittels arbeiten, kommt man noch ohne Trennvorrichtungen aus, da dort die Strömungsgeschwindiskeiten des Gemisches so gering,sind, dass die natürliche Schwerkraft zur Phasentrennung ausreicht. Bei grösseren Siedewasser«Kernreaktoren, die mit Zwangsumlauf des Kühlmittels arbeiten, behilft man eich mit grossen Dampf^Abscheidetrommeln, die ausserhalb des Druckgefttsses angeordnet sind. Bine solche Lösung ist jedoch ausserord^tlich aufwendig. Aus diesen Gründen ist man bestrebt, dieFor nuclear steam generators, mechanical steam-water separators were prepared suggested. These devices essentially consist of a large number of cylindrical vessels in which the mixture flows in at the top, is in centrifugal force fields in the two phases are separated and the liquid flows downwards and the vapor flows upwards «In small power reactors, those with If the natural circulation of the coolant works, it is still possible to manage without separating devices, since there the flow velocities of the Mixtures are so small that natural gravity is sufficient to separate the phases. For larger boiling water «nuclear reactors, those who work with forced circulation of the coolant are helped with large vapor separation drums that are outside the pressure vessel are arranged. Such a solution, however, is extraordinary laborious. For these reasons, one endeavors to achieve the
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Trennvorrichtungen innerhalb des Druckgefässee anzuordnen· So sind beispielsweise Anlagen bekannt, bei denen die Trennvorrichtungen entweder im Dampfraum oberhalb der Brennelemente angeordnet werden oder in den Kühlmittelrückströmraum so eingesetzt werden, dass sie diesen unten abschliessen und nur mit vorgeschalteter Schwerkraftabscheidung arbeiten,' d.h. den Wasserspiegel einströmseitig haben. Beide Lösungen Haben Nachteile. Die der ersten erfordern ein hohes Reaktordruckgefäß und stellen ausserdetn eine Behinderung des Brennelementwechsels dar. Bei der zweiten bekannten Anordnung ist der maximale Durchsatz der Trennvorrichtungen vom Wasserstand begrenzt und kann somit nicht durch stärkere Umwälzpumpen gesteigert werden; ferner neigt der Kühlmittelumlauf leichter zu Instabilitäten«To arrange separating devices within the pressure vessel lake · So systems are known, for example, in which the separation devices either be arranged in the vapor space above the fuel assemblies or inserted in the coolant return flow space in such a way that that they close this at the bottom and only work with upstream gravity separation, i.e. the water level have upstream side. Both solutions have disadvantages. The the first require a high reactor pressure vessel and also provide a hindrance to the replacement of the fuel assembly. In the second known arrangement, the maximum throughput of the separating devices is limited by the water level and can therefore not be increased by more powerful circulation pumps; furthermore, there is a tendency for the coolant to circulate easier to instabilities «
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Pham«n eines strömenden Qotaisches so zu trenne, dass die abströmende flüssige Phase möglichst blasenfrei ist. Die abströmende dampfförmige Phase soll ihrerseits einen gewissen Flüssigkeitstropfengehalt nicht überschreiten, der TrennungsVorgang soll mit möglichst ge» ringen Druckverluaten verbunden sein und die Raummaße der Vorrichtung sollen bei bestimmte» Qemischdurchsatz möglichst klein sein. Pur den Einbau in einen flüssfckeitsgekühlten Reaktor vom Siedewassertyp besteht ferner die weitere Aufgabe, die Trennvorrichtung so anzuordnen, dass der' Zugang zu den Brennelementen im Ke-rn erleichtert wird, sodass beim BrennelementwechselvorgangThe invention is based on the object of providing the pham «n of a flowing Qotaisches to be separated in such a way that the outflowing liquid Phase is as free of bubbles as possible. The outflowing vapor phase should in turn have a certain liquid droplet content do not exceed, the separation process should be carried out with the greatest possible ringen pressure losses and the dimensions of the device should be as small as possible for certain mixed throughput be. Pure installation in a liquid-cooled reactor from Boiling water type also has the further task of the separating device to be arranged in such a way that access to the fuel assemblies is facilitated in the core, so that during the fuel assembly process
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die Trennvorrichtungen nicht ausgebaut worden müssen. Dadurch werden Abschirmbecken und andere Sicherheitsmaßnahmen im Reaktor gebäude nur beschränkt erforderlich· Ausserdem kann das Druckgefäss des Reaktors kürser gebaut werden.the separation devices do not have to be removed. Through this shielding basins and other safety measures in the reactor Buildings only required to a limited extent · In addition, that can The pressure vessel of the reactor is to be built kürser.
Eur Vermeidung der genannten Nachteile und zur Lösung der gestellten Aufgaben wird bei einem flüssigkeitsgekühlten Kernreaktor mit im Reaktorgefäss befindlichen Torrichtungen «ur Trennung eines siedenden Dampf-Flussigkeita-Gemisches, bestehend aus einer Vielzahl zylindrischer Gofässe, bei denen das Gemisch im wesentlichen tangential von oben einströmt, vorgeschlagen, dass die zylindrischen Gefässe ringförmig um den Reaktorkern im Kühlmittelrückströmraum angeordnet sind. Besonders vorteilhaft ist es, den Einlauf aller Gefässe sra einem gemeinsamen Ringraum derart busammensufassen, dass das Gemisch im wesentlichen axial von oben in die in den Boden des Ringraumes eingelassenen Gefässe eintritt«. Kach der Erfindung sind die zylindrischen Gefässe in ihren Wandungen mit Öffnungen versehen, sodass die im Innern*der Gefässe durch Zentrifugalkräfte vom Dampf getrennte Flüssigkeit jeweils .radial nach aussen abströmen kann« Die unteren Enden der sylin- | drisehen GefSsse sind nach unten konisch verjüngt, sodass die abströmende Flüssigkeit des einen Gefässes die des anderen möglichst wenig behindert« Im Zentrum des unteren Endes eines jeden zylindrischen Gefässes ist ein Stopfen angeordnet. Während der im Zentrum des Gefässes sich sammelnde Dampf durch den StopfenEur avoidance of the disadvantages mentioned and to solve the posed Tasks are performed in a liquid-cooled nuclear reactor with gate directions located in the reactor vessel for separation a boiling vapor-liquid mixture, consisting of a A multitude of cylindrical gas vessels in which the mixture is essentially Flowing in tangentially from above, it is proposed that the cylindrical vessels be annular around the reactor core in the coolant return flow space are arranged. It is particularly advantageous to combine the inlet of all vessels in a common annular space in such a way that that the mixture enters essentially axially from above into the vessels embedded in the bottom of the annular space «. According to the invention, the cylindrical vessels are provided with openings in their walls, so that the inside * of the vessels liquid separated from the vapor by centrifugal forces can flow radially outwards. The lower ends of the sylin- | three vessels are conically tapered downwards, so that the outflowing Liquid in one vessel obstructs that of the other as little as possible «In the center of the lower end of each A stopper is arranged in the cylindrical vessel. During the steam collecting in the center of the vessel through the stopper
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nach oben umgelenkt wird, sodass er durch die Abführungsrohre ab« strömen kann, staut sich das austretend« Wasser infolge der verjüngenden Form dos Stopfens in Richtung Austritt auf· Nach der Erfindung sind »wischen Stopfen und Gefässwand diffusorartig ge«- formte Umlenkbleche angeordnet, die die aufstauende Wirkung des zentralen Stopfens verstärken· Durch dieoe Maßnahme werden in vorteilhafter Wwise die Druckverhältnisse im Zyklon beeinflusst. Die Geschwindigkeitsenergie der rotierenden flüssigen Phase wird BU einem Teil in Druckenergie umgesetzt und eine Nachverdampfung wird damit weitestgehend unterdrückt· In Weiterbildung der Erfindung sind im unteren Ende eines jeden zylindrisehen QefSsses zylindrische Ringe mit verschiedenem nach unten kleiner werdendem Durchmesser derart ineinander geschachtelt, dass die Flüssigkeit aus dem Gefäss stufenweise axial so entnommen wird, dass der am oberen Rand der Ringe auftretende Staudruck die Bewegung des Dampfes zum Zentrum des Gefässinnerη hin unterstützt. Hierbei is^ der unterste bzw. kleinste der zylindrischen Ringe unten derart geschlossen, dass die Wirbelsenke der Drallströmung abgebaut wird, P sodass der Dampf nicht nach unten aus dem Gefäss herausziehen kann. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist' im unteren Ende eines jeden zylindrischen Gefässes ein nach unten konisch verjüngtes Rohr mit einem vertikal angeordneten Längsspalt derart angeordnet, dass die in dem kegeligen Rohr umlaufende Flüs~ sigkeit tangential herausgeschält und der Drall der Strömung in , dem kegeligen Rohr nach unten hin infolge des abnehmenden Radius .is deflected upwards so that it can be discharged through the discharge pipes. can flow, the emerging «water accumulates due to the tapering shape of the stopper in the direction of the outlet Invention are »between the stopper and the vessel wall like a diffuser« - shaped baffles are arranged, which reinforce the damming effect of the central plug advantageous Wwise influences the pressure conditions in the cyclone. The speed energy of the rotating liquid phase becomes BU a part converted into pressure energy and a post-evaporation is thus largely suppressed · In a further development of the invention are in the lower end of each cylindrical QefSsses cylindrical rings with different decreasing towards the bottom Diameter nested in one another in such a way that the liquid is withdrawn axially from the vessel in stages so that the am Back pressure occurring at the top of the rings supports the movement of the steam towards the center of the vessel interior. Here is ^ the lowest or smallest of the cylindrical rings below in such a way concluded that the vortex sink of the swirl flow is reduced, P so that the steam cannot pull downwards out of the vessel. In a further embodiment of the invention is' in the lower At the end of each cylindrical vessel is a downwardly tapered tube with a vertically arranged longitudinal gap arranged in such a way that the flow circulating in the conical tube peeled out tangentially and the swirl of the flow in, the conical tube downwards due to the decreasing radius.
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verstärkt wird. Mach der Erfindung sind die zylindrischen Ge» fasse im Kühlmittelrückströmrautn unterhalb des Wasserspiegels angeordnet, sodass ein relativ hoher Systemdruck im Innern des unteren Gefassendes vorhanden ist, wobei nur die Dampfabfuhrungs» rohre über den Flüssigkeitsspiegel in den Reaktordampf raum ragen« Nach der Erfindung ist oberhalb des Reaktorkerns eine abnehmbare Abdeckung vorhanden, in der zur strömungsgünstigen Einführung des Zw«iphasen«°Gemisches in die Trennvorrichtung Leitbleche angeordnet sind. Hierbei ist die Abdeckung derart aufklappbar aus« g gestaltet, dass die unter der Abdeckung befindlichen Teile leicht xugünglich sind« Zur Entlastung der Trennvorrichtung sind ferner in der Abdeckung Öffnungen sum Dampf» oder Dampf-Flüssigkeits« gemisch»Durchtritt vorhanden« In vorteilhafter Weise ist die Ab« deckung kegelartig ausgebildet, wobei die Kegolspitase dem Reaktorkern augekehrt ist· Es ist jedoch auch möglich, die Abdeckung kegelartig auszubilden und mit der Ke^e!spitze nach oben gekehrt anzuordnen, sodasα mit steigendem Wasserspiegel unterhalb des Dec-eis nahezu kontinuierlich die Zahl der Datapfdurchtrittsöffnungen in dem Maße verringert wird wie die Dampfdurchtrittsmenge abnimmt* Zur Anpassung an Reaktor°»Teillast«Betrieb sowie zur Kompensation von Auslegungsungenauigkeiten können die Dampf* bzw· Qeiaisch'-Durchtrittslöcher in der abnehmbaren Abdeckung in ihrer Grosse verstellbar sein· Di« Dampfabführungsröhre sind nach oben hin diffusorartig erweitert, sodass ein Teil der Geschwindig« keitsenergie der Dampfströmung in Druckenergie umgesetzt wird,is reinforced. According to the invention, the cylindrical vessels are arranged in the coolant return flow duct below the water level, so that there is a relatively high system pressure inside the lower end of the vessel, with only the vapor discharge pipes protruding above the liquid level into the reactor vapor space Reactor core has a removable cover in which baffles are arranged for the flow-favorable introduction of the two-phase mixture into the separating device. Here, the cover is so hinged designed from "g," are to relieve the separating device that the parts located under the cover are slightly xugünglich further in the cover openings sum steam "or vapor-liquid" mixture "passage available" Advantageously, the The cover is cone-shaped, with the kegolspitase facing the reactor core of the data passage openings is reduced as the amount of steam passage decreases widened like a diffuser upwards, so that part of the de The speed energy of the steam flow is converted into pressure energy,
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wodurch auch die DruckverhSltnisse in der Trennvorrichtung vor» teilhaft beeinflusst werden. Nach der Erfindung können die zylin« «irischen Gefässe auch neben- und untereinander angeordnet sein, aodase alle Qefässe zusammen so miteinander verbunden sind, dass sie um den Reaktorkern einen einheitlichen grossen, sich nach un° ton konisch verjüngenden Mantel bilden, auf dessen Innenseite die Öffnungen zum Gemischeintritt und auf dessen Aussenseite die Off» nungen zum Wasserauetritt und die Dampfentnahmerohre angeordnet sind· Die Dampfentnahmerobre aller Trennvorrichtungen münden in V einen in den Kühlmittelrückstroairaum hina brei eilenden Dampfsasosaelr&uffl, In vorteilhafter Weise dient der aus den Trennvorrichtungen und/oder Dampfsamme!raum gebildete Mantel gleichzeitig als Thermo«* schild, um die ReaktorgefSss-Innerarand vor der Gamma"· und Neu» tronenstrahlung des Reaktorkerns zu schützsan.whereby the pressure conditions in the separating device are also advantageously influenced. According to the invention, the cylindrical Irish vessels can also be arranged next to one another and one below the other, so that all the vessels are connected to one another in such a way that they form a large, uniform jacket around the reactor core, tapering conically towards the core, on the inside of which the openings to the mixture inlet and to the outside of which the off "voltages for Wasserauetritt and the extraction steam pipes are arranged · the Dampfentnahmerobre all separators open into V a, is used in the Kühlmittelrückstroairaum hina mush counter Dampfsasosaelr & UFFL advantageously composed of the separators and / or Dampfsamme! space formed The jacket doubles as a thermal shield to protect the inner edge of the reactor vessel from the gamma and neutron radiation of the reactor core.
Zur ERläuterung des Gegenstandes der Erfindung ist dieser in den Figuren 1 bis 13 näher dargestellt«To explain the subject matter of the invention, this is shown in more detail in Figures 1 to 13 «
Wie Pig.l zeigt, befindet sich im Reaktordruckgefäas 1 mit dem Druckgefässdeckel 2 der Reaktorkern 3 mit einer erfindungsgemäss umklappbaren Abdeckung, die aus einem Deckel mit den beiden Teilen Io und 11, dem Scharnier 12 und den am Deckel fest angebrachten Einbauten 4, wie Kernniederhai te«» und Notkühlgitter, bestehen.As Pig.l shows, is in the reactor pressure vessel 1 with the Pressure vessel cover 2 of the reactor core 3 with a according to the invention foldable cover consisting of a lid with the two parts Io and 11, the hinge 12 and the fixedly attached to the lid Internals 4, such as core low shells and emergency cooling grids, exist.
Fig.2 zeigt diese Abdeckung im aufgeklappten Zustand« Am äusseren Umfang der Abdeckung sind gemäss der Erfindung die Trennvorrichtungen 5 angebracht. Eine solche besteht nach der Erfindung jeweils aus einem zylindrischen Gefäss, in das das aus dem Kern 3Fig.2 shows this cover in the unfolded state «on the outside According to the invention, the scope of the cover is the separating devices 5 attached. According to the invention, such a container consists of a cylindrical vessel into which the core 3
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aufsteigende Dampf-Flüssigkeits-Gemlsch tangential einströmt. Unten hat das Gefäss Öffnungen 7 (Fig.l) zum Auetritt der Flüssigkeit in den Kühlmittelrückströmraum 6, während ein Rohr 8 zur Dampfentnahme dient, um diesen über den Flüssigkeitsspiegel ita Druckgefäss hinweg in den Dampf raum 9 &u führen·rising vapor-liquid mixture flows in tangentially. At the bottom the vessel has openings 7 (Fig. 1) for the liquid to escape into the coolant return flow space 6, while a pipe 8 is used to extract steam to bring it above the liquid level Guide the ita pressure vessel into the steam room 9 & u
Im Deckel Io und 11 der Kernabdeckung befinden sich nach der Er» findung Bohrungen 13, um einen Teil des Gemisches an den Trenn» vorrichtungen vorbeizuführen, sodass diese entlastet werde* Das vorbeigeführte Gemisch trennt sich aufgrr-nd natürlicher Schwor «· kraftsabscheidung (sogenannte Na tür ab scheidung), indem es den ™ Raum oberhalb der Kernabdeckung ausnützteIn the lid Io and 11 of the core cover are located after the er » Finding boreholes 13 in order to lead part of the mixture past the separating devices so that these are relieved the mixture passed by separates on the basis of a natural vow «· force separation (so-called natural separation) by using the ™ Exploited space above the core cover
Zur Verbesserung der Funktionsxfeise der Bohrungen bei der par« allel verlaufenden Natürabscheidung wird in Weiterbildung der Erfindung ein Kerndeckel mit verstellbaren Durchtrittsöffnungen 3o angeordnet, wie in Figo 11 dargestellte Diese Maßnahme bietet zwei Torteile: Zunächst ist die parallellaufende Naturabscheidung meist nur mit gewissen Unsicherheiten zu berechnen und die Auslegung der Durchtrittsöffnungen entsprechend unsicher« Mit Hilfe des vorgeschlagenen Kerndeckels kann die Drosselung nach ä Fertigstellung des Reaktors leicht auf den gewünschten Wert eingest» 11t werden· Und zweitens kann man sich mit dem hier vorgeschlagenen Deckel verschiedenen Teillastbetriebsfällen gut anpassen, um optimale Betriebsverhältnisse zu haben; letzeres ist vor allem dann wichtig, wenn die Leistungsregelung des Reaktors nicht mit Regelstäben, sondern über nicht dargestellte Um~.?älz~ pumpen erfolgt· Darüber hinaus eröffnet die verstellbare Dros-To improve the functionality of the bores in the parallel natural separation, a core cover with adjustable passage openings 3o is arranged in a further development of the invention, as shown in FIG the interpretation of the passages according uncertain "with the help of the proposed core cover may throttling according to § completion of the reactor easily to the desired value ENTERED» 11t are · Second, we can adapt well to the proposed here cover various partial load cases, in order to have optimum operating conditions ; The latter is particularly important when the power control of the reactor is not carried out with control rods, but with circulation pumps (not shown) .In addition, the adjustable throttle opens up
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seiung die Möglichkeit, den Reaktor mit zwei geregelten Flüssig" keitsständen zu betreiben; statt eines Spiegels c (siehe Figo Ii) kann neben dem' füllstandsgeregelten Spiegel a bei etwas höher angeordnetem Kerndeckel auch unterhalb desselben ein weiterar Flüs» sigkei te spiegel b erhalten werden, indem die Öffnungen 3o während des Betriebs entsprechend verstellt werden· Ein solcher Wasserspiegel b bewirkt, dass fast alle Flüssigkeit durch die Trenn·« vorrichtungen tritt, jedoch ein Grossteil des Dampfes nicht durch die Trennvorrichtungen strömt, sondern sich vorher durch Naturabscheidung abtrennt und durch die Öffnungen 3o nach oben in den Dampf raum gelangte Dadurch wird eine Verbesserung der Trennung sowie eine merliiichö Senkung des Druckverlustes in den Trennvorrichtungen erreicht·the possibility of using the reactor with two regulated liquids " operate vaults; instead of a mirror c (see Figo Ii) can be next to the 'level-regulated level a at a slightly higher level Core cover also below it a further river » sigkei te mirror b can be obtained by opening the openings 3o during adjusted accordingly during operation · Such a water level b has the effect that almost all liquid through the devices, but most of the steam does not pass through flows through the separation devices, but separates itself beforehand by natural separation and through the openings 3o upwards into the This leads to an improvement in the separation and a merliiichö lowering of the pressure loss in the separation devices achieved·
Der vorgeschlagene Kerndeckel (sieiie Fig·Ii) besteht erfindungs» geta&ss quo «srei gegeneinander verdrehbaren Teilen; im unteren Deckelteil 26 und im oberen Deckelteil 27 bestehen sektorartige Öffnungen 3o. Teil 26 ist fest aufgesetzt auf Teil 19; Teil 27 ist erfindungsgemäss schwenkbar um die Mittelabe** mit Hilfe der Schwenkvorrichtung 29, und zwar so weit, dass die Öffnungen 3o ganz oder teilweise geöffnet oder völlig geschlossen sind; Teil 28 ist ein Eins, der das obere Deckelteil hindert, sich abzuheben. ■The proposed core cover (see Fig. Ii) consists of the invention geta & ss quo «three mutually rotatable parts; at the bottom Cover part 26 and in the upper cover part 27 there are sector-like openings 3o. Part 26 is firmly attached to part 19; Part 27 according to the invention can be pivoted around the center hub ** with the aid of the Pivoting device 29, to the extent that the openings 3o are completely or partially open or completely closed; Part 28 is a one that prevents the top lid part from lifting off. ■
3 zeigt eine Ausführung 14 des Kerndeckels, die gegenüber der in Fig.l und 2 den Vorteil einer strömungsgünstigeren und besser versteiften Formgebung hat. Sie ist erfindungsgemäss nach unten kegelartig ausgebildet.3 shows an embodiment 14 of the core cover, the opposite the in Fig.l and 2 the advantage of a more streamlined and has better stiffened shape. According to the invention, it is designed in the manner of a cone at the bottom.
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Fig·5 seist für besonders grosse ReaktorIeistungen erfindungs·» gamäss eine Ausführung der Trenngefässanordnung, die gegenüber der nach Fig .^ den Vorteil hat, dass mehr Trennvorrichtungen nebeneinander la Druckgefäss angeordnet werden können, sodass deren spezifische Belastung, dadurch der Druckverlust und damit die Kosten des Kühlmittelzwangsumlaufs gesenkt warden*Fig. 5 is the invention for particularly large reactor capacities. According to an embodiment of the separation vessel arrangement, the opposite which according to Fig. ^ has the advantage that more separation devices side by side la pressure vessel can be arranged so that their specific load, thereby reducing the pressure loss and thus the costs of the forced coolant circulation *
Nach der Erfindung sind am Kerndeckel Ik Leitbleche IC »ur strömungsgünstigen Einführung des Gemisches in die Trennvorrichtungen angebracht« λ According to the invention, baffles IC are attached to the core cover Ik "ur flow-favorable introduction of the mixture into the separating devices" λ
Während die Pig ·1 bis 5 Trennvorrichtungen mit tange:;tialem Ge« mischeinlauf zeigen, ist in Fig„8" und 9 eine Variation mit axialem Einlauf dargestellt· Dieser ermöglicht kleinere absolute Gemischgeechwindigkeiten und damit eine Herabsetzung der DruckVerluste« Den für die Trennwirkung erforderlichen Drall erzeugen erfin~> dungsgemäss die Leitschaufeln 2o. Ein weiterer Vorteil dieser Einlaufvariation ist es, dass die zylindrischen Gefässe in einen ringförmigen Kasten 19 eingeschueisst werden und im Zusammenhang mit den Variationen gemüse Fig.6, 7, 8, Io (axiale Flüssigkeitsabströmung) eine bessere Ausnutzung des Kühlmittelrückströmraunquerschnittes ermöglichen. Die genannten Vorteile ergeben sich schon bei der Ausführung gemass Fig·8, der der Schnitt AA in Fig.9 links entspricht. Macht man die Trennvorrichtungen mit vielen kleineren statt mit wenigen grussen Durchmessern (siehe Fig#9) rechte Hälfte), so machen sich alle genannten Vorteile noch stärker bemerkbar, da die Ruckströmraumquerschnittsflache noch besserWhile the pig · 1 to 5 separators with tange:; tialem Ge « show mixed inlet is in Fig "8" and 9 a variation with axial Inlet shown · This enables lower absolute mixture speeds and thus a reduction in pressure losses " The twist required for the separation effect is generated by inventions according to the guide vanes 2o. Another benefit of this Inlet variation is that the cylindrical vessels in one annular box 19 are inserted and related with the variations vegetables Fig. 6, 7, 8, Io (axial liquid outflow) enable better utilization of the coolant return flow area. The advantages mentioned arise already in the embodiment according to FIG. 8, which shows the section AA in Fig. 9 corresponds to the left. If you make the separators with many smaller instead of a few larger diameters (see Fig # 9) right half), then all the advantages mentioned are even more noticeable, since the cross-sectional area of the return flow space is even better
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ausgenutzt wird und die nötigen Zentrifugalkraftfolder in den Vorrichtungen mit umso kleineren Tangentialgeachwindigkeiten erreicht werden können, je kleiner der Radius der zylindrischen Qefäese 5 ist.is exploited and the necessary centrifugal force folder in the Devices reached with the smaller tangential gear speeds can be, the smaller the radius of the cylindrical Qefäese 5 is.
Diese Variationen der Trennvorrichtung nach den Figuren 6 bis Io betreffen die Abströmung der Flüssigkeit aus der Trennvorrichtung und schlagen Lösungen vor, die Flüssigkeit so in den Fallrautu abzuleiten, dass die Trennvorrichtungen aneinanderliegend ange» ordnet worden können, ohne dass die Flüssigkeit«abströmung der benachbarten Vorrichtungen beeinträchtigt wird, wie es in der Ausführung gemäßs Fig.l der Fall sein kann.These variations of the separating device according to FIGS. 6 to Io relate to the outflow of the liquid from the separation device and suggest solutions, the liquid so in the Fallrautu to deduce that the separating devices are adjacent to each other » can be arranged without the liquid «flowing away from the neighboring devices is affected, as in the Execution according to Fig.l may be the case.
In der Ausführung gemäss Fig.6 sind die unteren Enden der zylindrischen Qefasse konisch verjüngt, wobei der radiale Flüssig»* keitsaustritt beibehalten ist, die Flüssigkeit aber axial abströmen kann» In the embodiment according to FIG. 6, the lower ends of the cylindrical barrel are conically tapered, the radial liquid »* leakage is retained, but the liquid can flow axially »
Zn der Ausführung gemäss Fig«3t 7 und ?a wird dagegen ein axialer Flüssigkeitsaustritt bewirktο Hierbei besteht die Trennvorrichtung erfindungsgemäss aus einem Stopfen 15 und Öffnungen l6, Die Bleche 17 der Halterung des Stopfens 15 sind derart gebogen, dass sie in Verbindung mit den sich verjüngenden Stopfen 15 diffusor» artige Austrittskanäle l6 bilden, in denen ein Teil der Geschwindigkeitsenergie umgesetzt und somit der in der Beschreibung er~ Effekt erreicht wird.In the embodiment according to FIG. 3t 7 and? A, however, an axial one is used Liquid leakage causes o Here, according to the invention, the separating device consists of a stopper 15 and openings l6, the Metal sheets 17 of the holder of the plug 15 are bent in such a way that in conjunction with the tapering stoppers 15, they form diffuser-like outlet channels 16 in which part of the velocity energy implemented and thus the effect described in the description is achieved.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird gemass Fig,8 eine axiale Flüssigkeitsabströmung vorgeschlagen, die nicht kinetieehe Energie in Druckenergie zurückverwandeln will, sondern erfindungsgemäss durch ineinandergeschachtelte zylindrische Ringe 22 die.Flüsjigkeitsabströmung axial herausschält herausschält und dabei durch die Überdeckung der eineeinen Ringe verhindert, ' dass bei instabilen Betriebszuständen der Dampf, der sich in Zentrum der Trennvorrichtung befindet und eventuell noch bis au den Ringen hinabreicht, radial nach aussen und in den Kühlmittel- * rücketrömraum gedrückt wird. Uh zu vermeiden, dass eine eventuell noch vorhandene Wirbelsenke nach unten Dampf hindurchsieht, ist der innerste Ring unten geschlossen·In a further embodiment of the invention, an axial fluid outflow is proposed according to FIG In the case of unstable operating conditions, the steam, which is located in the center of the separating device and may still reach down to the rings, is pressed radially outwards and into the coolant * return flow space. Uh to avoid that a possibly still existing vertebral depression looks down steam, the innermost ring is closed at the bottom.
In der Ausführung gemäss Fig·Io wird eine Trennvorrichtung alt einer axialen Flüssigkeitsabeträmung vorgeschlagen, die erfin» dungsgemäss die Flüssigkeit tangential abschält. Dazu ist im unteren Ende der Trennvorrichtung 5 «in nach unten sich konisch ver» jungendes Rohr 23 so schräg eingesetzt, dass eine Mantellinie das zylindrische Qefäss 5 der Trennvorrichtung innen berührt· Längs dieser Mantellinie befindet sich der Entnahme-schlitz 24, der die Flüssigkeit tangential herausschält· Im Raum unterhalb deS^ Rohres 19 wird die Flüssigkeit dann nach unten in die axiale Richtung umgelenkt, was durch Leitbleche 25 (on den Schnitten AA und BB nicht mit eingezeichnet) noch begünstigt werden kann. Trennvorrichtungen mit dieser Abströiuung sind in Fig« 11 in eingebautem Zustand zu sehen·In the embodiment according to FIG. 10, a separating device becomes old proposed an axial fluid removal that invented appropriately, the liquid peels off tangentially. For this purpose, in the lower end of the separating device 5 is "in downwards conically ver" young tube 23 inserted at an angle that a surface line touches the inside of the cylindrical vessel 5 of the separating device · longitudinally The removal slot 24 is located on this surface line, which peels out the liquid tangentially · In the space below the pipe 19, the liquid is then downwards into the axial Direction deflected, which is caused by guide plates 25 (on the sections AA and BB not shown) nor can be favored. Separating devices with this outflow are built-in in FIG Condition to see
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Gemäss Pig.6 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Dampfentnahme aus der Trennvorrichtung vorgeschlagen· Erfindungsgemäss ist dabei das Entnahmerohr 21 nach oben diffusorartig auf den Querschnitt der Trennvorrichtung erweitert, wodurch ein Teil des Dampfentnahmedruckverlustes zurückgewonnen wird·According to Pig.6, there is a further exemplary embodiment of the steam extraction proposed from the separating device · According to the invention the extraction pipe 21 is expanded upward like a diffuser to the cross section of the separating device, whereby a part the steam extraction pressure loss is recovered
Bezüglich der in Fig öl, 2 und 3 beschriebenen Deckelkonstruktion wird eine weitere Variante vorgeschlagen (siehe Pig.12)· Erfindung sgemäss stellt sich der Flüssigkeitsstand b durch die schräge P Anordnung der Bohrungen 32 in dem sich nach oben konisch verjüngenden Deckel 31 selbst ein· Bei steigender Reaktorleistung steigt die Dampferzeugung des Kerns« Der dadurch sinkende Flüssigkeitsspiegel b gibt bei entsprechender Dirnensionierung der Bohrungen 32 dann soviel Bohrungen frei, dass die Dampfbelastung der Trenn« vorrichtungen sich nicht verändert«With regard to the lid construction described in Fig. 2 and 3 a further variant is proposed (see Pig.12) · invention According to this, the liquid level b is represented by the incline P arrangement of the bores 32 in the upwardly tapering Cover 31 itself in · Increases with increasing reactor output the steam generation of the core 32 then so many holes are free that the steam load of the separating « fixtures does not change "
Je mohr Trennvorrichtungen in ein Druckgefäss eingebaut werden, umso geringer ist die spezifische Belastung der einzelnen Vorrichtung« Dies führt zu einer vorteilhaften Senkung der Druck-P Verluste und. damit zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit· Aus die= sen Grunde wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, die Crennvorrich« tungen untereinander anzuordnen, wie es Pig«13 zeigt. Alle nebeneinanderund übereinanderliegenden Trennvorrichtungen 3ιί sind erfindungsgemäss fest miteinander verbunden und bilden einen großen Kegelstumpf. Auf der Innenseite befinden sich tangential β Qe-= mischeintrittsöffnungen 35, auf der anderen Seite die erfindungegemäsj ebenfalls einseitig ausgebildeten Flüssigkeiteaustr'itte-The more separation devices are installed in a pressure vessel, the lower the specific load on the individual device. This leads to an advantageous reduction in pressure losses and. thus to increase economic efficiency. For these reasons, it is proposed according to the invention to arrange the crimping devices one below the other, as Pig'13 shows. According to the invention, all separating devices 3 ′ lying next to one another and one above the other are firmly connected to one another and form a large truncated cone. On the inside there are tangential β Qe = mixing inlet openings 35, on the other side the liquid outlet openings also formed on one side according to the invention.
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öffnungen 39· Die einseinen Trennvorrichtungen sind erfindunge— gemäss schräg gestellt, sodass sich der Gemischzuströmquerschnitt des Kühlmittelrückströmraumes 6 nach unten hin in dem Maße verkleinert, wie er sich auf der Flüssigkeitsabströmseite vergrößert, was beides zur Vergleichmässigung der StrömungsVerhältnisse beiträgt. Die Dampfentnahmerohre 36 werden durch die Flüasigkeitsaustrittsöffnungen 39 der darüberliegenden Trennvorrichtung heraus*» und an die Öffnungen 37 in dem ringförmigen Dampfsamraelraum 38 herangeführtοopenings 39 · The one-of-a-kind separating devices are invented according to angled so that the mixture inflow cross-section of the coolant return flow space 6 is reduced downwards to the extent that it increases on the liquid outflow side, both of which serve to equalize the flow conditions contributes. The steam extraction pipes 36 are through the liquid outlet openings 39 of the separating device above out * »and to the openings 37 in the annular steam chamber 38 introduced ο
Die gesamte Trennvorrichtung 34 bis 39 wird in den Rückstrom» raum 6 zwischen Druckgefasswand 1 und Kern 3 eingesetzt. DBr Raum über dem Kern wird mit einem Deckel 33 verschlossen, der in verschiedener Weise ausgebildet sein kann, zoB. so wie in Fig.l, 2, 3, 11 oder 12.The entire separating device 34 to 39 is inserted into the return flow space 6 between the pressure vessel wall 1 and the core 3. DBr space above the core is closed by a lid 33 which may be formed in various ways, e.g., o as shown in Fig.l, 2, 3, 11 or 12 enclosure.
Die zur Trennung eines siedenden Dampf-Flüssigkeits<=Gemisches innerhalb eines Kernreaktors vorgeschlagenen Vorrichtungen können auch auf anderen Gebieten der Technik und zur Trennung von Gas« Flüssigkeits-Gemischen angewendet werden, insbesondere in der Verf ahrens te chnik und im Dampfkesselweeen·The devices proposed for separating a boiling vapor-liquid mixture within a nuclear reactor can also be used in other areas of technology and for separating gas-liquid mixtures, in particular in process technology and in steam boiler plants.
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Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEL0048688 | 1964-09-01 | ||
| DEL0048688 | 1964-09-01 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1489082A1 true DE1489082A1 (en) | 1969-05-08 |
| DE1489082B2 DE1489082B2 (en) | 1972-11-30 |
| DE1489082C DE1489082C (en) | 1973-06-28 |
Family
ID=
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0418072A1 (en) * | 1989-09-15 | 1991-03-20 | General Electric Company | Vapor generating reactor system |
| EP0453165A1 (en) * | 1990-04-16 | 1991-10-23 | General Electric Company | Natural-circulation boiling-water reactor with output power regulation |
| EP0459718A1 (en) * | 1990-05-29 | 1991-12-04 | General Electric Company | Steam-water separating construction for boiling water nuclear reactors |
| WO1998024093A1 (en) * | 1996-11-26 | 1998-06-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Light water reactor, especially a boiling water reactor, and process to regulate the output of a light water reactor |
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| WO1998024093A1 (en) * | 1996-11-26 | 1998-06-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Light water reactor, especially a boiling water reactor, and process to regulate the output of a light water reactor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR1466318A (en) | 1967-01-20 |
| GB1112110A (en) | 1968-05-01 |
| DE1489082B2 (en) | 1972-11-30 |
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Legal Events
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| E771 | Valid patent as to the heymanns-index 1977, willingness to grant licences | ||
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