DE1539991A1

DE1539991A1 - Strahlpumpensystem fuer den Kuehlmittelkreislauf eines Kernreaktors

Info

Publication number: DE1539991A1
Application number: DE19661539991
Authority: DE
Inventors: Hughes Donald Evan
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1965-04-05
Filing date: 1966-04-01
Publication date: 1969-06-12
Also published as: DE1539991B2; GB1103032A; BE678984A; ES325051A1; DE1539991C3; NL6604565A; US3389055A; CH458936A

Description

Anmelderin: General Electric Company, Schenectady, llew York, USA

Strahlpumpensystem für den Kühlmittelkreislauf eines Kernreaktors

Die Erfindung betrifft ein Strahlpumpensystem für den Kühlmittelkreislauf durch das in einem Druckkessel angeordnete Gore eines Kernreaktors, mit mehreren parallel geschalteten Strahlpumpenkörpern, deren jeder eine in den Coreeinlaß mündende Austrittsöffnung hat, sich zum Goreauslaß erstreckt sowie an einem Strahlpumpeneinlaß endet, mit jeweils einem Strahlpumpeneinlaß zugeordneten Düsen für die Einleitung eines Treibmittelstrahls, mit einem mit den Düsen verbundenen länglichen Verteiler, und mit einer Einrichtung für die Einspeisung unter Druck des Treibmittels in den Verteiler und die Düsen.

Eine übliche Strahlpumpe weist einen Körper mit drei verschiedenen Abschnitten auf, nämlich einen Einlaß oder Ansaugteil, einen Hals oder Mischraum mit im wesentlichen gleicher Querschnittsfläche über seiner länge, und einen Diffusor, dessen Querschnittsfläche in Strömungsrichtung größer wird. Eine Düse befindet sich im Einlaß, um eine unter hohen Druck stehende Strömung eines Treibmittels in einen Strahl mit kleinem Druck, aber hoher Geschwindigkeit umzuwandeln, der koaxial durch den Einlaß in den Mischraum verläuft. Der Strahl mit hoher Geschwindigkeit weist einen viel niedrigeren Druck als das Mittel auf, das die Düse in der Iahe des Einlasses umgibt, so daß ein Fördermittel in den Einlaß durch die Düse angesaugt wird. Ein sieh verjüngendes Gehäuse am Einlaß, das die Düsen umgibt, leitet das Fördermittel oder die Ansaugströmung in den Mischraum. Im Mischraum weitet sich der Strahl hoher Geschwindigkeit des Treibmittels allmählich auf, so daß es das Fördermittel mitreißt und sich mit ihm vermischt. Durch das Mischen wird ein Impuls von dar Strahl stio'nmng des Treibmittels auf die

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!Fördermittelströmung übertragen, so daß der Druck in der vereinigten Strömung ansteigt. Theoretisch endet der Mischraum, nachdem eine gleichförmige Geschwindigkeitsverteilung erreicht ist, was gewöhnlich kurz nach dem Berühren der Wände des Mischraums durch die aufgeweitete Strahlströmung des Treibmittels eintritt. Aus dem Mischraum mit seinem relativ kleinen Querschnitt strömen Treib- und fördermittel, die miteinander vermischt sind, in den Diffusor, der einen in Strömungsrichtung größer werdenden Querschnitt hat, so daß der Pumpenauslaßdruck weiter ansteigt, wenn die Geschwindigkeit der gemischten Mittel kleiner wird, um den maximalen Staudruck in statischen.Druck umzuwandaln.

Da die Strahlpumpe keine "beweglichen mechanischen Teile aufweist, ist sie für den Zwangsumlauf eines Kühlmittels wie Wasser in einem Siedewasserreaktor wehr geeignet, wo ein langer und störungsfreier Betrieb wegen der hohen Radioaktivität erforderlich ist, die eine Reparatur oder einen Austausch der Pumpen schwierig und teuer macht»

Es sind zwar bereits Strahlpumpensysterne für Kernreaktoren bekannt, aber sie erlauben keine hohe Leistung, wie sie "bei Leistungsreaktoren erforderlich ist, ferner sind bei ihnen Wartung und Reparatur einschließlich Austausch von Teilen schwierig.

Die bekannten Strahlpumpen haben insbesondere den Machteil, daß ihre Leistung gering ist und weiter abfällt, wenn keine genaue Ausfluchtung der Düse mit dem Pumpeneinlaß vorhanden ist„ Da Strahlpumpen in einem Kernreaktor normalerweise bei relativ niedrigen Temperaturen oder Raumtemperatur zusammengebaut, aber bei relativ hohen Temperaturen und hohen Durchflußraten betrieben werden, machen die entstehenden mechanischen und thermischen Spannungen ein genaues Ausfluchten während des Betriebes schwierig.

Unter weitgehender Vermeidung der genannten Schwierigkeiten und Nachteile ist ein Strahlpumpensystem der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß von dem in der Itähe des Coreeinlasses angeordneten Verteiler Versorgungseteig*-

rohre über den Strahlpumpeneinlaß hinaus verlaufen und lösbar an den Düsen befestigt sind, die ihrerseits lösbar an den Strahlpumpenkörpern befestigt sind, und daß der "Merkstoff der Versorgungs-

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Steigrohre einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der der Strahlpumpenkörper hat.

Die Erfindung ermöglicht vorteilhafterweise, daß bei der Wartung der Strahlpumpen und/oder der Düsen, die beide im Kühlmittelkreislauf stark beansprucht werden, der Verteiler nicht ausgebaut werden muß bzw_e derartige Arbeiten behindert werden· Aus diesem Grund können auch größere Verteiler und damit leistungsfähigere Strahlpumpen verwendet werden. Da das Material des Strahlpumpenkörpers einen größeren WäriaeausdeLnungsko effizienten als das den Steigrohrs hat, dehnt sich bei Erhitzung des Reaktors auf seine Betriebstemperatur das Steigrohr stärker als der Strahlpumpenkörper aus, so daß da3 Steigrohr die Düse stärker gegen den Strahlpumpenkörper drückt und damit ihre genaue Ausfluchtung zum Strahlpumpenkörper gewährleistet.

Normalerweise befinden sich das Reaktorcore, der Strahlpumpenkörper, die Düse und der Verteiler in einem Druckkessel, der einen Vorrat ποη Wasser aufweist, das in Dampf umgewandelt wird, so daß Wärme dem Reaktorcore entzogen wird. Der Ooreeinlaß befindet sich normalerweise unterhalb des Goreauslasses,, und der Strahlpumpenkörper verläuft normalerweise vertikal. In dieser Anordnung ist der Diffusor unterhalb des Strahlpumpeneinjbasses und der Düse angebracht. Der Druckkessel kann an seiner Oberseite geöffnet werden, so daß der Strahlpumpeneinlaß und die Düse leicht zum'Austausch erreicht werden können, wenn es notwendig ist. Vorzugsweise werden die Düse, der Strahlpumpeneinlaß und der Mischraum lösbar am Diffusor befestigt, so daß diese Bauteile, die der größten Abnutzung unterliegen, leicht erreicht und ausgetauscht werden können, z.B. während der normalen Brennstoffwiederbeschickung. Da sich der Verteiler unterhalb des Strahlpumpeneinlasses und der Düse befindet, braucht er nicht entfernt zu werden. Da ferner der Verteiler keinen starken Abnutzungen unterliegt, kann er einen festen Bestandteil des inneren Aufbaus des Druckkessels bilden.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

Pig.1 einen schematischen Schnitt durch eine in einem kernreaktor montierte Strahlpumpe gemäß der Erfindung;

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Fig.2JM und 2B genauere, teilweise weggebrochene Teilschnitte der größeren Bauteile im oberen bzw, unteren Teil des in Fig.1 gezeigten Reaktors;

Fig.3 einen vergrößerten, teilweise weggebroohenen Schnitt·' durch das Gebiet innerhalb der Linie 3-3 von Fig.2B;

Fig.4 einen vergrößerten, teilweise weggebroohenen Schnitt durch das Gebiet innerhalb der Linie 4-4 von Fig.2Bj und

Fig.5 einen teilweise weggebrochenen Schnitt durch das Gebiet innerhalb der ^inie 5-5 von Fig.2B₀

In den Figuren 1, 2A und 2B ist ein vertikal stehender zylindrischer !Druckkessel 10 abgebildet, der nach unten verlaufende Füße 11 aufweist, die auf einem Fundament 12 ruhen. Das untere Ende des Kessels ist durch einen schalenförmigen Boden 13 und das obere Ende des Kessels durch einen lösbaren, gewölbten Deckel 14 verschlossen, der am oberen Ende des Kessels durch Muttern 15 und Stehbolzen 16 befestigt ist, die an sich nach außen erstrekkenden Flanschen 17 am Kessel und am Deckel angebracht sind. Ein Abzugsrohr 18 am Deckel ist normalerweise durch ein Ventil 19 verschlossen. Der Deckel ist durch Dichtungen 20 mit dem oberen Ende des .Kessels abgedichtet, um einen druckdichten Sitz zu ergeben» Dampftrockner 22, die einen üblichen Aufbau haben können und am oberen Endä des Kessels montiert sind, sind nur schematisch abgebildet, da sie nacht erfindungswesentlich sind₀

Dampfabscheider 24, die ebenfalls einen üblichen Aufbau haben können und im Kessel unmittelbar unterhalb der Dampftrockner montiert sind, sind ebenfalls nur schematisch abgebildet, da' sie nicht erfindungswesentlich sind.

Wasser wird im Kessel auf einem Niveau 25 gehalten, das ungefähr in halber Höhe der Dampfabscheider liegt«

Ein getrenntes Dampfrohr 26 verläuft von jedem Dampfabscheider nach unten und ist durch eine Dampfbehälterkappe 27 eines zylindrischen Mantels 2Θ abgedichtet, derkoaxial im Druckkessel angeordnet ist, um einen vertikal verlaufenden Zwischenraum oder Umlauf-Ringraum 29 zwischen dem Hantel und derKesselwand zu ergeben. Speisewasser wird in den Kessel über vier Speisewasser-Einlaßdüsen 30 eingeleitet (nur eine Einlaßdüse ist gezeigt), die in gleichen Abständen in einer horizontalen Ebene unterhalb des normalen Wasserniveaus im Tank angebracht sind. Eine Brennstoff-'

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anordnung ,32 des Eeaktorcores "besteht aus einer Anzahl länglicher, vertikaler Brennstoffanordnungen 33.» Die Brennstoffanordnungen sind zu viert in G-ruppen angeordnet, wobei das untere En-* de jeder Brennstoffanordnung in jeder Gruppe auf einem entspre-' chenden vertikalen Kontrollstab-Führungsrohr 34 ruht, das an seinem oberen Ende durch eine horizontale Bodengitterplatte 35 ■ abgedichtet ist, die quer zum Boden des Hanteis montiert ist. Jedes Führungarohr 34 verläuft unterhalb der Bodengitterplatte naoh unten, und ein getrennter Kontrollstab 38 ist in jedem Führungsrohr montiert, um in Längsrichtung z\iischen den vier benachbarten, länglichen vertikalen Brennstoffanordnungen 33 hin- und herzugleiten, die auf dem Führungsrohr ruhen. Vertikale otrömungskanäle 42 (vgl.Fig.4) erstrecken sich in jeder vertikalen Brennstoffanordnung und münden in das untere und obere Ende jeder Brennstoffanordnung. Das untere Ende jedes Brennstoffkanals ist in einer entsprechenden Wassereinlaßöffnuny 44 in einem Führungsrohr-Grußstück 55 abgedichtet, so daß Wasser durch die Brennstoffanordnungen nach oben fließen kann, in denen Wasser in Dampf umgewandelt" wird und dann als ein Dampf-Wasser-Gemisch aus den Dampfrohren und durch die Dampfabscheider strömt.

Das in den Dampfabscheidern vom Dampf getrennte Wasser wird zum Jttingraum 29 geleitet. Der Dampf strömt durch die Dampftrockner und verläßt den Kessel über einen Dampfauslaß 46, um durch eine übliche Dampfturbine 47 (Fig.1 ) und einen Kondensator 48 zu strömen. Die Turbine treibt einen elektrischen Generator 49 an, um aus der im jieaktor erzeugten Wärme elektrische Energie zu gewinnen. Der kondensierte Dampf wird dann vom Kondensator zu den Speisewasser-Einlaßdüsen durch eine übliche Pumpe 50 zurückgelegt et.

Die Kontrollstäbe werden in das Reaktorcore und zurück durch Antriebskolben 51 bewegt· von denen sich jeder in einer entsprechenden vertikalen Kleinkammer 52 erstreckt, die durch den Boden des Kessels abgedichtet ist. Die Kolben 51 werden durch eine übliche Einrichtung betrieben, die nicht abgebildet ist, da sie nicht erfindungswesentlich ist.

Das untere Ende des Mantels ist am oberen Ende eines zylindriacnon &undteils 53 für die halterung des Mantels angeschweißt, dehnen unLoron Ende an elner.i xiing 54 angeschweißt ist, der

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dem Boden des Kessels einstückig ausgebildet ist. Eine Coreeinlaß· Füllkammer 55 ist innerhalb des Randteils 53 und zwischen der Bodengitterplatte¹ 35 und dem Boden 13 des Kessels ausgebildet« Eine Anzahl von vertikalen Strahlpumpen 58 ist im Ringraum 29 zwischen dem Mantel und dem Kessel montiert. Die Strahlpumpen sind untereinander gleich, so daß nur eine beschrieben zu werden braucht. Jede Strahlpumpe weist einen länglichen, vertikalen Hohlkörper 59 auf, der einen Einlaß oder eine Ansaugöffnung 60 an seinem oberen Ende hat. Wie aus den Figuren 1, 2B, 3 und 5 ersichtlich ist, verjüngt sich der Einlaß nach unten in einen geraden zylindrischen Mischraum 62, der an seinem unteren Ende in einen sich aufweitenden Diffusor 63 übergeht. Der Einlaß, der Mischraum und der obere Teil des Diffusors sind miteinander verschweißt, um eine einstückige Einheit zu ergeben. Das untere Ende dieser Einheit befindet sich im Gleisitz in einer kreisförmigen Armatur 64, die am oberen Teil des Diffusors befestigt ist. Das obere Ende 65 der Armatur 64 ist nach außen abgefast, um das

Einsetzen des unteren Endes der G-Ie it sitz verbindung zu erleichtern.

Ein O-Ring 66, der wahlweise verwendet werden kann, stellt eine Dichtung zwischen dem unteren Ende des oberen Teils des Diffusors und einer nach innen verlaufenden, ringförmigen Schulter 67 im mittleren Teil der Armatur 64 her.

Aus den Figuren 2B und 3 ist ersichtlich, daß ein horizontaler äußerer Abstandsring 68 am oberen Teil des Mischraums angeschweißt ist und sich im Gleitsitz mit einer vertikalen öffnung 69 in einem nach außen verlaufenden, ringförmigen Bund 7O₅ der an der Außenseite des Mantels angeschweißt ist, befindet« Daher können der Einlaß, der Mischraum und, der obere Teil des Diffusors jeder Pumpe durch einfaches Anheben dieser Anordnung

von Elementen aus der Armatur 64 ausgebaut werden. Eine neue Anordnung dieser Elemente wird leicht eingesetzt, indem sie durch ihre entsprechende Öffnung im Bund nach unten geführt wird.

Das untere Ende des Diffusors sitzt in einer gebogenen Krümmerverbindung 71, die an einer Einlaßöffnung 72 im Randteil 53 angeschweißt ist, so daß das aus der Pumpe entladene Wasser durch dieses Randteil in die Coreeinlaß-Füllkatumer und über die '

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Kontrollstab-Führungsrohre in die Kanäle in den Brennstoffanordnungen nach oben gedrückt wird.

Eine getrennte Strahlpumpendüse 73 ist am Einlaß jeder Strahlpumpe befestigt, um einen Strahl eines mit hoher Geschwindigkeit strömenden Treibmittels oder Wassers in den Einlaß zu leiten. Der Innendurchmesser der Düse ist an der Stelle 74 verkleinert, so daß die Mittelgeschwindigkeit bei einem entsprechenden Druckabfall ansteigt. Der Druckabfall bewirkt, daß das Fördermittel oder Wasser vom Ringraum 29 in den Einlaß der Pumpe angesaugt wird, wo es mit dem Strahl im Mischraum gemischt wird₀ Das Treib- und das Fördermittel sind im wesentlichen vollständig gemischt, wenn sie das obere Ende dew Diffusors erreichen, und ihre Geschwindigkeit nimmt ab, sowie ihr Druck steigt an, wenn sie den Diffusor verlassen und in das Handteil strömen«,

Vorzugsweise sind die Strahlpumpendüsen paarweise ausgebildet, was am besten aus Fig.5 ersichtlich ist. Jede Düse eines Paars verläuft nach außen und unten von einem besonderen Gußstück 76 aus, das einen druckmitteldichten Sitz auf dem oberen Ende eines vertikalen Steigrohrs oder Versorgungsleitung 78 ausbildet, die an ihrem unteren Ende an der Oberseite eines gewölbten, hohlen Verteilers oder Verzweigung 80 θθ angeschweißt ist* Obwohl nur ein Verteiler in der Zeichnung abgebildet ist, sind die Pumpensteigrohre vorzugsweise mit einem Paar von Verteilern versehen, die die gleiche Größe und Form aufweisen. Jeder Verteiler erstreckt sich über einen Bogen von etwa 150° und wird mit Druckwasser von einer getrennten, üblichen Rückumlaufpumpe 81 über einen Einlaß 82 versorgt.

Wie am besten aus Fig.233 ersichtlich ist, ist der Verteiler im Kessel am Eingang 82 in unmittelbarer Nähe der Stelle befestigt, wo das Randteil am Kessel befestigt ist. Das führt dazu, daß die Steigrohre und die Strahlpumpenkörper, die am Randteil befestigt sind, im wesentlichen die gleiche effektive Länge aufweisen, um die mit der Wärmeausdehnung und -kontraktion verbundenen Schwierigkeiten bei der Erwärmung und Abkühlung der Anlage minimal zu machen. Jeder Verteiler ist an seiner ganzen Länge durch Halterung'spuffer 83 an der Innenseite des Druckkessels befestigte Die · IlalterungBpuffer haben obere Lagerfläclien 84, die eine Wärmeaus-

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dehnung in horizontaler Ebene erlauben.

Das besondere Gußstück, an dem die Düsen befestigt sind, weist einen kreisförmigen Krümmerdeckel 85 auf, der über einen kreisförmigen Aufsatz 86 verläuft, der eine nach, innen abgesetz-. te, ringförmige Schulter 87 aufweist, die mit einer nach außen abgesetzten, ringförmigen Schulter 88 am oberen Ende des Steigrohrs einen druckmitteldicliten, festen Sitz ergibt. Zwei getrennte, U-förmige Strömungskanäle 90 verlaufen vom Aufsatz 86 in entgegengesetzten Richtungen und jeder endet an einer entsprechenden Düse,, Jeder Strömungskanal 90 ist in Längsrichtung durch eine U-förmige Rippe 92 unterteilt, die konzentrisch jeweils im Strömungskunal angeordnet und mit dem G-ußstück 76 einstückig ausgebildet ist, um den Druckabfall bei der Änderung der Strömungsrichtung um 180S beim Strömen vom Steigrohr in die Düse zu reduzieren,,

Das Gußstück 76 wird in der in Fig.5 gezeigten Lage durch eine vertikal umgedrehte Schraube 94 mit einem T-förmigen Kopf 96 an ihrem untern Ende festgehalten, die sich im Festsitz mit .· einer unteren, horizontalen Aussparung 98 in einem Querarm 100 befindet, der einstückig mit dem oberen Ende des Steigrohrs ausgebildet ist.

Eine obere oder horizontale Eintrittsaussparung 102 im Arm, die sich unterhalb'der unteren Aussparung 98 befindet und quer zu ihr verläuft, erlaubt, daß der T-förmige Kopf 96 der Schraube in die untere Aussparung 98 gebracht und in die verriegelte Lage von Fig.2B gedreht werden kann, um eine Verschiebung zu verhindern. Eine Mutter 104 ist auf die Schraube 94 am oberen Ende eines nach unten mündenden Halterungseinschnitts 106 geschraubt, der eine Druckfeder 108 begrenzt, die auf die Oberseite des besonderen Gußstücks 76 drückt. Die Feder verhindert, daß sich die Mutter 104 durch Schwingungen lösen kann. Ein Sicherungsring 110 an der Schraube oberhalb der Mutter verhindert, daß sich die Mutter vollständig von der Schraube lösen kann. Das obere Ende der Schraube ist abgeschrägt und mit einem Schlitz 112 versehen, um ein.(nicht gezeigtes) Werkzeug aufzunehmen, durch das der Schraubenschaft durch eine ,Fernsteuerung, gedreht und der Kopf 96 aus der Aussparung 98 gedruckt werden kann, wenn die Gußstücke und die Dübun ausgebaut und ausgetauscht worden sollen.

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Jede Düse hat drei nach untenund außen verlaufende Flügel 114, die voneinander um 120° getrennt sind und an ihren unteren Enden nach außen mündende Einschnitte 115 aufweisen, um einen festen Sitz auf dem Einlaß der Pumpe und bei Raumtemperatur/6inen ■ etwas lockeren Sitz in axialer Richtung auf der Oberkante des Einlasses zu ergeben, wenn das besondere Gußstück druckmitteldicht am oberen Ende des Steigrohrs angeschraubt wird_o

Der Pumpenkörper besteht aus einem Chroni-Hickel-Stahl, zum Beispiel aus dem rostfreien Strahl Hr₀304« Er hat einen etwas größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Steigrohr, das aus einer Hickelbasislegierung wie Inconel hergestellt ist₀ Beide' sind korrosionsbeständige uaterialien, die für die Anwendung mit sehr reinem V/asser geeignet sind. Die Pumpen werden bei Zimmertemperatur zusammengebaut, und wenn sie auf ihre normalen Betriebstemperaturen erhitzt werden, dehnen sich ihre Körper in Lan ^richtung etwas stärker als die Steigrohre aus, so daß der Einlaß jeder Pumpe einen druckmitteldichten Sitz auf den Einsdinitten der Flügel an den Düsen ergibt. Dadurch wird die Pumpe in der Grleitsitzverbindung festgehalten und eine genaue Ausfluchtung der Düsen bei allen Betriebszuständen gewährleistet, so daß die Pumpleistung infolge Schwingungen oder Wärmeausdehnung nicht abfallen kann.

Wasser wird vom Hingraum 29 jeder Rückumlaufspumpe über einen entsprechenden Auslaß 116 zugeführt, der sich unterhalb der Pumpendüsen und dicht oberhalb der Verteiler befindet» Es ist nur ein Rückumlaufspumpenauslaß abgebildet, obwohl gewöhnlich zwei verwendet werden, einer für jede Rückumlaufspumpe, die ihrerseits Wasser zu einem entsprechenden Verteiler leitet,,

Andere Metallpaare, die für den Pumpenkörper bsw. das Steigrohr verwendet werden können, können einer Tabelle entnommen werden, indem folgende Beziehungen verwendet wirds

.j= linearer Ausdehnungskoeffizient des Strahlpumpenkörpermaterials £°J

T = Temperaturdifferenz des Systems zwischen der Raumtemperatur und der heißen Betriebstemperatur [J³G, J

L^ = Länge des Strahlpumpenkörpers von seinem befestigten unteren Ende bis zur Oberseite dea Ein-

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- ίο - -

lasses fernJ _f
OC ο = linearer Ausdehnungskoeffizient des Steigrohrmaterials

[V⁰C ],

L₂ = Länge des Steigrohrs von seinem "befestigten Ende am Verteiler Ms zu seinem oberen Ende fern J .

Der UnterschiedA Lern] zwischen den Längenausdehnungen des Steigrohrs und der Pumpe im heißen Betriebszustand ergibt sich dann zui

A =AT (CX₁L₁ -OC₂L₂) '

Der Unterschied Δ wird bei der Konstruktion durch die Auswahl von Materialien mit verwandten Wärmeausdehnungskoeffizienten O<- und der Bauteilelängen L.. und Ii^ bestimmt. Bei einer richtigen Auswahl ist ^ positiv und so groß, daß der Zwischenraum überbrückt wird und sich ein lestsitz der Düsenflügel 114 (Fig·5) auf dem Pumpeneinlaß ergibt, wenn das System von Raumtemperatur auf die heißen Betriebstemperaturen erhitzt wird. Wenn die Bauteilelängen L.J und L₂ ungefähr gleich sind, muß für den richtigen Betrieb £X ^ größer als Oi ₂ sein«,

Obwohl die Abmessungen nicht sehr kritisch sind, haben sie einen Einfluß auf die Anfangstöleranζ bei der Temperatur des Zusammenbaus zwischen den Düsenflügeln und der entsprechenden Schulter, auf der sie ruhen und ebenso auf die Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten der beiden Metalle,

Ungefähr ein Drittel des Wassers, das durch das Reaktorcore strömt, wird außerhalb des Kessels durch Rückumlaufspumpen und zurück zu den Düsen der Strahlpumpen umgewälzt. Die übrigen zwei Drittel des Wassers, das durch das Gore strömt, werden durch Strahlpumpen gepumpt, ohne den Druckkessel zu verlassen. Dadurch werden die Wärmeverluste des Röhrensystems des Kühlmittelrückumlaufs verringert und eine bedeutend weniger aufwendige Ausrüstung für den Kühlmittelumlauf benötigt, die sich außerhalb des Druckkessels befindet.

Die Anordnung der Rückumlaufsauslässe der Pumpen unterhalb der Strahlpumpendüsen führt zu einer G-e samt strömung nach unten in den Umlaufs-Ringraum und verbessert die Betriebsleistung der

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Strahlpumpen, lerner befinden sich wegen der Anbringung der Yerteiler unterhalb der Rückumlaufsauslässe diese nicht in der Strömung des Mittels, und die Pumpenleistung wird weiter erhöht-

Beim Betrieb werden die Rückumlaufspumpen angeschaltet, um die Strahlpumpen zu beladen, die das Wasser in den Randteil und zum Reaktorcore nach oben fördern, das im wesentlichen einen Kanal mit einem Einlaß an seinem unteren Ende und einem üuslaß an seinem oberen Ende für die Strömung des Kühlmittels durch sich hatο Die Kontrollstäbe werden so eingestellt, daß sie die gewünschte Spaltrate im Reaktorcore ergeben, und durch das Reaktorcore strömendes Wasser wird zu einem Gemisch von Dampf und Wasser verdampft, das in den Dampfabscheiderη abgeschieden wird. Das Wasser wird zum Ringraum zurückgeleitet. Der Dampf strömt durch die Dampftrockner in die Turbinen, wird kondensiert und zum Ringraum zurückgeleitete

Das durch das Reaktorcore strömende Wasser strömt über die Strahlpumpendüsen nach unten und aus dem Rückumlaufspumpenauslaß zur Rückumlaufspumpe, wo sein Druck erhöht und es zu den Verteilern z^urUGkgeleitet wird. Das unter hohem Druck stehende Wasser strömt durch die Steigrohre und die Düsen aj.s Treibmittel von den Düsen in die Einlasse der Strahlpumpen. Wasser wird in den Einlaß der Strahlpumpen als Fördermittel angesaugt und* in das Randteil und nachoben in das Reaktorcore gedrückte

Dieser Betrieb geht ununterbrochen vor sich, bis die Pumpen gewartet werden müssen. Zum Beispiel ist die Durchflußmenge des Mittels durch die Düsen und die Mischräume der Pumpen relativ hoch, so daß diese Teile zuerst auszufallen drohen, und sie können daher leicht ausgetauscht werden, wenn der Reaktor wiederbeschickt wird.

Gemäß der Erfindung ist es ziemlich einfach, die Düsen und die Mischräume ferngesteuert, leicht und sicher auszutauschen» Die Kernreaktionen des Reaktorcores werden unter den kritischen Wert gesenkt,und der Druck wird vom Kessel abgeleitet. Der Deckel des Kessels wird entfernt und ein (nicht gezeigtes) geeignetes Werkzeug wird unter den Wasserspiegel geführt, um die Muttern IO4 an jedem Gußstück der Strahlpumpendüsen zu lockern_e Nachdem die Muttern ausreichend gelockert sind, wird ein Spezialwerkzeug in den Schlitz 112 des Schraubenschafts 94 eingesetzt und"gedreht, um die Schraube aus der Aussparung 98 im Querarm des Steigrohrs ' · 909824/0864 _omQ1NAU

zu verschieben. Das Gußstück und jedes Paar von Düsen, das an ihm Gefestigt ist, sind nun frei, um aus dem Steigrohr gehoben werden zu können. Der obere Teil jeder Pumpe, die ausgetauscht werden soll, wird durch ein geeignetes (nicht abgebildetes) ' Hebezeug angehoben, um den oberen Teil des Diffusors aus seinem Gleit sitz zu schieben, so daß der Einlaß, der Mischraum und der obere Teil des Diffusors einer Pumpe durch Umkehrung des oben beschriebenen Torgangs ausgetauscht werden können. Wach Vornahme des notwendigen Austausches kann das Pumpsystem wie oben.beschrieben betrieben werden.

Die Vorteile der Pumpe und Anordnung gemäß der Erfindung sind, folgende:

1, Ein relativ großer Verteiler kann verwendet werden, ohne die Strömung des Mittels im Kessel und den Austausch der Strahlpumpenteile zu behindern, da er bei einem derartigen Austausch nicht ausgebaut werden muß. Tatsächlich kann_ein Verteiler ein fester Bestandteil des Kessels sein.

2β Nur zwei Einlaß- und Auslaßöffnungen im Druckkessel werden für den Zwangsumlauf des Wassers benötigt, und diese Zahl kann, wenn.es gewünscht wird, verkleinert werden, indem nur ein Verteiler anstatt zwei verwendet wird.

3. Die Strahldüsen und die oberen Teile der Stralilpumpenkcfrper können leicht ausgetauscht werden»

4. Die Düsen werden vom Strahlpumpeneinlaß jeder Pumpe abgestützt, um ein genaues Ausfluchten bei hohen und niedrigen Temperaturen zu gewährleisten.

5β Der Umlaufs-Hingraum ist oberhalb der Düsen und Pumpen licht, wodurch nicht nur die Reparatur und der Austausch erleichtert werden, sondern auch ein fast unbegrenzter oberer Raum für den Einbau verbesserter Pumpen vorhanden ist, falls es notwendig sein sollte.

6. Die Schwierigkeiten infolge Wärmeausdehnung sind minimal, da der Abstand zwischen der Stelle, an der der Ooremantel und der Verteiler am Kessel befestigt sind, minimal ist.

Patentansprüche

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Claims

-- 13 - ' 10„10o1968 LH/Kü

P 15 39 991.4 Heine Akte: G-1585

Patentansprüche

Strahlpumpensystem für den Kühlmittelkreislauf durch das iia einem Druckkessel angeordnete Gore eines Kernreaktors, mit mehreren parallel geschalteten Strahlpumpenkörpern, deren jeder eine in den Coreeinlaß mündende Austrittsöffnung hat, sich zuci Goreauslaß erstreckt, sowie an einem btrahlpumpeneinlaß endet, mit jeweils einem Strahlpumpeneinlaß augeordneten Düsen für die Einleitung eines Treimittelütrs.hlea, mit einem mit den Düsen verbundenen länglichen Verteiler, und uit einer Einrichtung für die Einspeisung unter Druck des Treibmittels in den Verteiler und die Düsen, d a d u r c h gekennz eichnet, daß von dem in der· iiähe des Coreeinlasses (72) angeordneten Verteiler (80) Versorgungssteigrohre (78) über den Strahlpumpeneinlaß (60) hinaus verlaufen und lösbar an den Düsen (73) befestigt sind, die ihrerseits lösbar an den Strahipumpenkörpern (59) befestigt sind, und daß der Tferkstoff der Versorgungssteigrohre einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der der Strahlpum— penkörper hat.

Strahlpumpensystem nach Anspruch 1, dadurch- gekennzeichnet, daß jede Düse (73) mit Flügeln (114) an dem Strahlpumpeneinlaß (.60) angreift.

Strahlpumpensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennz ei chnet, daß der Strahlpumpenkörper (59) zwei hohle Abschnitte (63,64) mit durchgehender Öffnung hat, die durch einen Gleitsitz verbunden sind.

Strahlpumpensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpenkörper (59) etwa die gleiche Länge wie die Versorgungs— Steigrohre (78) haben.

Strahlpumpensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,d a durch- gekennzeichnet, daß die Versorgungssteigrohre (78) unmittelbar vor den Düsen (73) eine 180°- Krümmung machen.

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