B U N D E S R E P U B L I K D E U T S C H L A N D
D E U T S C H E S P A T E N T A M T
® Offenlegungsschrift
© DE 3506298 A I
6J) Int. Cl.4: G 2 1 C 7 / 1 6
@ Aktenzeichen:
© Anmeldetag:
@ Offenlegungstag:
P 35 06 298.3 22. 2.85 28. 8 . 8 6
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@ Anmelder:
Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim, DE
@ Erfinder:
Batheja, Pramod, Dipl.-Ing., 8520 Erlangen, DE;
Bittermann, Dietmar, Dipl.-Ing., 8510 Fürth, DE;
Erdoedy, Istvan, Dr.-Ing., 8506 Langenzenn, DE; Rau, Peter, Dipl.-Ing. (FH), 8551 Leutenbach, DE
(m) Kernreaktor mit einem Reaktordruckbehälter
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Bei Kernreaktoren mit einem Reaktordruckbehälter (1), der einen flüssigkeitsgekühlten Reaktorkern (2) und hydrau- lische Antriebe (12) für Steuerstäbe (10) zur Regelung der Leistung des Reaktorkerns (2) einschließt, kann eine Steuer- einheit (15), die Ventile für die Steuerung der hydraulischen Antriebe (12) umfaßt, den höchsten Punkt von Rohren (16,26) bilden, die zu den hydraulischen Antrieben (12) führen. Die- ser höchste Punkt ist durch eine Leitung (32) mit einem we- sentlich kleineren Querschnitt als den der Rohre mit dem Reaktordruckbehälter (1) verbunden. Dadurch ergibt sich eine Entlüftung des hydraulischen Antriebssystems. Die Er- findung kommt insbesondere für Siedewasserreaktoren kleiner Leistung in Frage.
BUNDESDRUCKEREI 06.86 608 033/270 1 1 / 6 0
3506298
- J ^ - VPA 85 P 6 0 2 1 DE Patentansprüche
Q . Kernreaktor mit einem Reaktordruckbehälter, der einen flüssigkeitsgekühlten Reaktorkern und hydrau- 5 lische Antriebe für Steuerstäbe zur Regelung der
Leistung des Reaktorkerns einschließt, wobei die hy- draulischen Antriebe mit einer Steuereinheit verbun- den sind, die Ventile für die Steuerung einer Strö- mung umfaßt, die einen Teil der Kühlflüssigkeit unter 10 der Wirkung einer Pumpe durch Rohre über die Steuer-
einheit zu den hydraulischen Antrieben führt, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Steuer- einheit (15) den höchsten Punkt der Rohre (16, 26) bildet und durch eine Leitung (32) mit einem wesentlich 15 kleineren Querschnitt als die Rohre mit dem Reaktor-
druckbehälter (1) verbunden ist.
2. Kernreaktor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , daß die Steuereinheit (15) 20 an ihrem oberen Ende (30) einen spitz zulaufenden
Sammelraum (28) aufweist und daß die Leitung (32) von der Spitze ausgeht.
3. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h 25 g e k e n n z e i c h n e t , daß die Strömungsge-
schwindigkeit in der Leitung (32) mindestens 1, vor- zugsweise 5 m/s ist.
4. Kernreaktor nach Anspruch 1, 2 oder 3» d a d u r c h 30 g e k e n n z e i c h n e t , daß der Querschnitt der
Leitung (32) 1/20 des Querschnitts der Rohre oder weniger beträgt.
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KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen
VPA
85 P 6 0 2 1 0 E
5 Kernreaktor mit einem Reaktordruckbehälter
Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor mit einem Reaktordruckbehälter, der einen flüssigkeitsgekühlten 10 Reaktorkern und hydraulische Antriebe für Steuerstäbe
zur Regelung der Leistung des Reaktorkerns einschließt, wobei die hydraulischen Antriebe mit einer Steuerein- heit verbunden sind, die Ventile für die Steuerung einer Strömung umfaßt, die einen Teil der Kühlflüssig- 15 keit unter der Wirkung einer Pumpe durch Rohre über
die Steuereinheit zu den hydraulischen Antrieben führt.
Bei solchen Kernreaktoren kann man nicht völlig aus- schließen, daß im oberen Bereich der Rohre des hy- 20 draulischen Antriebssystems Luft eingeschlossen wird,
wenn der Kernreaktor mit seinem Kühlmittel gefüllt wird. Darüberhinaus kann es auch während des Reaktor- betriebes zur Abscheidung von Gasen aus der als Hy- draulikmittel verwendeten Kühlflüssigkeit kommen.
25 Solche Luft- oder Gaseinschlüsse beeinträchtigen aber die sichere Betätigung der Steuerstäbe. Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, solche Gaseinschlüsse zu vermeiden.
30 Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß die Steuerein- heit den höchsten Punkt der Rohre bildet und durch eine Leitung mit einem wesentlich kleineren Querschnitt als die Rohre mit dem Reaktordruckbehälter verbunden ist.
35 Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung ergibt sich eine Sm 2 Hgr / 18.02.1985
- / - VPA 85 P 6 0 2 1 DE ständig geöffnete Entgasungsmöglichkeit, so daß das Ansammeln von Gasen auch während eines lang andauern- den Reaktorbetriehes ausgeschlossen ist. Die Leitung bildet dabei einen Nebenschluß zu den zu den Antrieben führenden Rohren und ist deshalb auf einen kleinen, für die Abfuhr der Gase noch geeigneten Wert einzustel- len, gegebenenfalls mit Hilfe einer stellbaren Drossel.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Steuereinheit an ihrem oberen Ende einen spitz zulaufenden Sammelraum auf. Von dieser Spitze geht die Leitung aus, so daß mit Sicherheit alle Gase abgeleitet werden, weil die Bildung eines nicht ent- lüfteten Gassackes im Hydrauliksystem vermieden ist.
Die Bemessung der Leitung kann vorteilhaft so getrof- fen werden, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Hy- draulikmittels im Sammelraum insgesamt kleiner als 1 m/s ist. Als Antriebsdruck wirkt dabei der um ca.
3 bis 5 bar höhere Druck des Hydrauliksystems gegen- über dem Druck des Kühlmittels im Reaktordruckbehälter.
Die Strömungsgeschwindigkeit in der erfindungsgemäßen Leitving sollte bei diesem Druck jedoch mindestens 5 m/s betragen, damit evtl. vorhandene Gasblasen auch gegen einen Auftrieb mit Sicherheit weggespült werden.
Der Querschnitt der Leitung kann etwa 1/20 der Quer- schnitte der Rohre betragen.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel be- schrieben. Dabei zeigt die Fig. 1 in einem Vertikal- schnitt einen Kernreaktor nach der Erfindung als Gan- zes. Die Fig. 2 zeigt dagegen im größeren Maßstab die erfindungsgemäße Entlüftungseinrichtung.
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- # - VPA
8 5 P 6 0 2 1 D E
Der erfindungsgemäße Siedewasserreaktor umfaßt einen Reaktordruckbehälter 1, der einen Reaktorkern 2 ein- schließt und seinerseits von einer Sicherheitshülle 3 umschlossen wird. Der Reaktordruckbehälter 1 enthält 5 an seiner Oberseite Wärmetauscher 5, die eine Trennung
zwischen einem Primärkühlwasser im Inneren des Reaktor- druckbehälters und einem Sekundärkreis 6 bilden, der mit konzentrischen Rohrleitungen 7 und 8 an den Wärme- tauscher 5 angeschlossen ist und mit Niederdruckdampf 10 oder Heizwasser Wärmeenergie zu nicht dargestellten
Verbrauchern führt.
Die Leistung des Reaktorkerns 2 wird mit Hilfe von Steuerstäben 10 geregelt, die zur Verringerimg der 15 Reaktorleistung in den Reaktorkern 2 eingefahren sind,
wie bei 10' dargestellt ist. Die höchste Leistung er- gibt sich, wenn die Steuerstäbe 10 über dem Reaktor- kern 2 stehen. Dazu werden sie mit hydraulischen An- trieben 12 angehoben, die zum Beispiel am Deckel 14 20 des Reaktordruckbehälters 1 befestigt sind.
Die Antriebe 12 werden über Rohre 26 von einer Steuer- einheit 15 mit einer Druckleitung 16 gespeist. Als Hy- draulikflüssigkeit dient das im Reaktordruckbehälter 25 vorgesehene Primärkühlmittel 17, dessen Flüssigkeits- stand bei 18 angedeutet ist. Das Primärkühlmittel 17 wird zu diesem Zweck über eine Saugleitung 20 von
einer Pumpe 21 angesaugt und über die Steuereinheit 15 in die Rohre 26 eingespeist.
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Die Saugleitung 20 ist unterteilt in einen im Reaktor- druckbehälter 1 fest installierten unteren Abschnitt 23 und einen Stutzen 24 oberhalb einer Trennstelle 25. Die- se Trennstelle liegt, um das Abheben des Deckels 14
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D£nicht zu beeinträchtigen, möglichst dicht an der Pum- pe 21 und damit in dem Dampfraum des Siedewasserreak- tors.
5 In Fig. 2 ist schematisiert der Reaktordruckbehälter- deckel 14 im Bereich der Steuereinheit 15 dargestellt, die nur vereinfacht gezeichnet ist. Der unter dem
Deckel 14 liegende Innenraum 25 des Reaktordruckbe- hälters wird von der Leitung 16 durchquert. Von die- 10 ser werden über die nicht dargestellten Ventile der Steuereinheit 15 Rohre 26 beaufschlagt, die zu den in Fig. 2 nicht dargestellten Antrieben 12 führen.
Die Rohre 26 gehen von einem Sammelraum 28 an der Spitze der Steuereinheit aus, der, wie die Fig. 2 15 deutlich zeigt, einen konischen Deckelbereich 30 auf-
weist. In diesen konischen Deckelbereich ist an der Spitze eine Vertiefung 31 eingearbeitet. Dort endet eine Entlüftungsleitung 32, die durch den Sammel- raum 28 und das Gehäuse der Steuereinheit 15 direkt 20 in den Innenraum 25 unterhalb des Reaktordruckbehäl-
terdeckels 14 führt.
Die Zuführleitung für die Hydraulikflüssigkeit 16 hat zum Beispiel einen Durchmesser von 60 mm, so daß 25 ein Durchlaßquerschnitt von 2 830 mm2 vorliegt. Daraus
ergibt sich im Inneren des Sammelraumes 28 eine Strö- mungsgeschwindigkeit von weniger als 1 m/s, mit der die als Hydraulikflüssigkeit dienende Kühlflüssigkeit des Reaktors in die Rohre 26 strömt.
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Die Rohre haben einen Durchmesser von 25 mm, so daß ein Querschnitt von 490 mm2 vorliegt. Dabei ist der Druck darin ebenso wie im Sammelraum 28 um ca. 3 bis 5 bar höher als der zum Beispiel 15 bar betragende Druck im 35 Reaktordruckbehälter 1.
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Der vorgenannte Druck ergibt in der Entlüftungsleitung 32 eine ständig vorliegende Bypaß-Strömung von 6 bis 7 m/s, wobei der Durchmesser der Entlüftungsleitung 4 mm beträgt, so daß ein Entlüftungsquerschnitt von 13 mm^
5 vorhanden ist. Mit dieser Strömung werden alle Gase im Hydrauliksystem, die sich im Sammelraum 28 ab-
scheiden können, abgeführt, bevor sie durch die Rohre 26 zu den Antrieben 12 gelangen und dort Störungen ver- ursachen können.
4 Patentansprüche 2 Figuren
L e e r s e i t e
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Nummer:
Int. Cl.4: Anmeldetag:
Offenlegungstag:
35 06298 G 21 C 7/16 22. Februar 1985 28. August 1986
